84612

Расчет и проектирование фундаментов зданий и сооружений

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Проектирование фундаментов на естественном основании Предварительное назначение основных параметров и размеров фундаментов Определение расчетного сопротивления грунта Конструирование фундамента и уточнение действующих нагрузок Определение вертикального напряжения от собственного веса грунта на...

Русский

2015-03-20

1.29 MB

6 чел.

Федеральное  агентство железнодорожного транспорта

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Кафедра «Основания и фундаменты»

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

«Расчет и проектирование фундаментов зданий и сооружений»

Выполнил студент группы ПГБ-203 Степанов А. О.

Проверил

г. Санкт-Петербург, 2015 год

Состав курсовой работы:

  1.  Исходные данные для проектирования………………………………………3
  2.  Анализ инженерно-геологических условий, анализ инженерных свойств грунтов
  3.  Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей здания
  4.  Проектирование фундаментов на естественном основании
    1.  Предварительное назначение основных параметров и размеров фундаментов
    2.   Определение расчетного сопротивления грунта
    3.   Конструирование фундамента и уточнение действующих нагрузок
    4.   Определение вертикального напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и дополнительного вертикального давления на уровне подошвы фундамента
    5.  Определение толщины висячей подушки
    6.  Определение осадки фундамента методом послойного суммирования
    7.   Расчеты по деформациям
  5.  Проектирование свайных фундаментов
  6.  Список литературы……………………………………………………….……

  1.  Исходные данные

Проектируемые фундаменты и основания предназначены для химического корпуса. Район строительства – Санкт-Петербург. Здание является промышленным, многоэтажным, есть подвальное помещение. Несущие элементы: стены и колонны.

Далее представлены план, разрез здания и инженерно-геологические условия строительной площадки.

Рис. 1 Схема сооружения

Табл. 1 Усилия на обрезах фундаментов от расчетных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях (см. примечание в конце таблицы).

В данной работе используются данные нечетного варианта и 1-е сочетание усилий.

Рис. 2 Геолого-литологический разрез

Табл. 2 Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

  1.  Анализ инженерно-геологических условий, анализ инженерных свойств грунтов.

Порядок напластованию указан в буровой колонке (рис. 1), исходные характеристики грунтов приведены в табл. 2.

Рис. 3 Буровая колонка со схемой напластования грунтов, построенная эпюра условного расчетного сопротивления основания Ro  (кПа) по каждому слою грунта

               Ro , кПа

0,5

почвенно-раст.

4,5

песок

100

2,5

глина

180,5

суглинок

284,5

Анализируя слои грунта, можно сделать следующие выводы:

  1.  слой: почвенно-растительный слой,
  •  мощность 0,5м,
  •  не может служить основанием
  1.  слой: песок серовато-желтый, пылеватый
  •  мощность 4,5 м,
  •  показатель текучести J L= 0,60, мягкопластичная глина,
  •  коэффициент пористости е=0,70, песок средней плотности,
  •  степень влажности Sr=0,97, водонасыщенный,
  •  условное расчетное сопротивление Ro=100 кПа
  1.  слой: глина коричневато-серая, ленточная
  •  мощность 4,0 м,
  •  показатель текучести J L= 0,55, мягкопластичная,
  •  коэффициент пористости е=1,05 ,
  •  условное расчетное сопротивление Ro=180,5 кПа
  1.  слой: суглинок, серый, пылеватый с линзами песка и гравия
  •  показатель текучести J L= 0,31, тугопластичный,
  •  коэффициент пористости е=0,42,
  •  условное расчетное сопротивление Ro=  284,5кПа (значение взято для е=0,5)

Уровень подземных вод (УПВ) невысокий (-2,500 м в абсолютных отметках).

  1.  Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей здания

Анализируя данные табл. 1 Усилия на обрезах фундаментов от расчетных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях, можно сделать следующие выводы:

  •  Абсолютные значения вертикальных нагрузок: фундамент тяжело нагруженный
  •  Большая степень различия вертикальных нагрузок
  •  Горизонтальные нагрузки значительные, т. о. ухудшаются условия работы оснований по устойчивости
  •  Эксцентриситет нагрузки большой.

  1.   Проектирование фундаментов на естественном основании
    1.  .Предварительное назначение основных параметров и размеров фундаментов

Исходные данные: длина здания L=27м, высота H=34м, расчет для фундамента №2, основной несущий элемент - колонны 0,8*0,6м, F0VII=3120кН, M0II=56кНм, F0hII=0, имеется подвал.

Расчет глубины заложения фундамента:

  1.  По инженерно-геологическим условиям (напластованию грунтов): фундамент опирается на хороший грунт, глину, с заглублением на 0,5 м

d=5,0+0,5=5,5 м

  1.  По конструктивным соображениям (наличию подвала)

d=3,0+0,5=3,5 м

  1.  По глубине промерзания грунтов в районе строительства

Согласно СП22.13330.2011 нормативная глубина промерзания dfn=d0*M1/2,

где d0=0,23м (глина), M=6,6+6,3+1,5+3,9=18,3 (по СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»)

d=d0*M1/2=0,23*18,3 ½=0,98 м

Согласно СНиП 2.02.01-83* расчетная глубина промерзания d= kn*dfn,

где kn=1 (п. 5.5.6 СП22.13330.2011, неотапливаемый подвал)

d= kn*dfn=0,98м*1=0,98м

Из трех полученных величин выбирается наибольшая глубина заложения фундамента: d=5,5 м

4.2. Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

Ƴс1, Ƴс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.4 СП 22.13330.2011,

Ƴс1=1,1, Ƴс2=1,0

K- коэфициент, зависящий от надежности информации о грунте, т.к. данные о грунте принимает из таблиц, то k=1,1

MƳ, Mq, Mc  – коэфициенты, принимаемые по таблице 5.5 СП 22.13330.2011,

MƳ=0,51, Mq=3,06, Mc=5,66

kz-коэфициент, зависящий от  ширина подошвы фундамента, kz=1

b-ширина подошвы фундамента, b=1 м

ƳII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), ƳII (глина)=( Ƴs-10)*(1-(e/1+e))=(26,9-10)*(1-(1,05/1,05+1)), ƳII =8,28Н/м3

ƳII осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), ƳII (почв-раст., глина, супесь)=( Ƴ1*h1+ Ƴ2*h2+ Ƴ3*h3)/( h1+ h2+ h3)=(15*0,5+19,0*4,5+18,2*0,5)/5,5, ƳII =18,56 кН/м3

сII– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента,  сIIглина=30кПа

db– глубина подвала, для сооружений с подвалом глубиной свыше 2м принимаем db=2м

d1– глубина заложения фундаментов от пола подвала d1=hs+hcf *Ƴcf/ ƳII,где

hs – расстояние по вертикали от подошвы фундамента до низа констукции пола подвала, м,

hcf – толщина конструкции пола подвала, м,

Ƴcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, 22кН/м3

d1=0,7+0,1*22/18,56, d1=0,82м

Рис.4 Глубина заложения фундамента от пола подвала

R=297,06кПа

4.3. Конструирование фундамента и уточнение действующих нагрузок

Для песчаной подушки принимаем песок средней крупности, укладываем слоями по 300мм с проливкой и трамбовкой каждого слоя до плотности скелета не менее p=1650кг/м3. Характеристиками грунта песчаной подушки принимаем следующие: ƳII=18.5 кг/м3II=380, С=2кПа, е=0,55, Е=40000кПа, R0=400кПа

После назначения глубины заложения фундамента можно определить требуемую площадь подошвы на 1 м длины  Amp=F0VII/R-Ƴcp*d,

где F0VII – нагрузка в уровне обреза фундамента по заданию, F0VII =3120 кН,

R-расчетное сопротивление грунта основания, R0=400кПа

Ƴcp  - средний удельный вес массива, с учетом подвала Ƴcp=17кН/м3

Amp=3120*103/400*103-17*103*5,5,

Amp =10,18м2, b=A ½= 3,2м

По альбому «Фундаменты зданий: альбом чертежей» принимаем фундамент под колонну, учитывая размеры колонны 0,8*0,6м и Amp =10,18м2, типа ФВ 37-40 (а=3600, аi=2700, b=2700, bi=2100) КАК ВЫБРАТЬ ФУНДАМЕНТ???

Уточняем расчетное сопротивление при b=2,7 м, R=304,23 кПа

Проверяем напряжение на подошве.

Вес фундамента (с учетом заделки колонны в фундамент на 0,85 м)

НЕ ПОНЯТНЫ ФОРМУЛЫ GIIф и GIIгр

GIIф=V* ƳII  =(2,7*3,6*0,3+2,1*2,7*0,3+(1,2*1,5*1,5-0,95*0,65*0.9)+0,5*0,8* *2,55) *18,56 = 145,06кН

Вес грунта на консоли подушки

GIIгр= V* ƳII = (1,1*3,6*1,7*19,87+0,75*1,5*3,6*6,92+0,3*0,3*3,6*2,38)*8,28 = =162,56кН

Суммарные нагрузки по подошве фундамента

FVII= F0VII+ GIIф+ GIIгр=3120+145,06+162,56=3427,62кН

Среднее давление по подошве

P= FVII/A=3427,62/10,18=336,70кПа, P<R, 336,70 < 304,23  (или здесь нужно сравнивать с Rпеска=400 кПа? )

Основание перегружено, а значит условие недонапряжение в 10% не удовлетворяется, т. о. принимаем фундамент ….???? если основание перегружено принимаем фундамент с большей площадью??? И какой фундамент принимаем в данном случае

Уточняем расчетное сопротивление при b=____ м, R=_____ кПа

Проверяем напряжение на подошве. Вес фундамента (с учетом заделки колонны в фундамент на 0,85 м)

GIIф=V* ƳII =______кН

Вес грунта на консоли подушки

GIIгр= V* ƳII =_______кН

Суммарные нагрузки по подошве фундамента

FVII= F0VII+ GIIф+ GIIгр=3120+________+________=_________кН

Среднее давление по подошве

P=FVII/A=_________/10,18=_____ кПа P<R, ____<_______, основание загружено менее чем с  10% запасом, а значит допустимо.

Проверяем краевые напряжения

Мгр на консоли подушки= GIIгр*0,795=- (почему 0,795???почему берем с минусом?)

MII=-Мгр на консоли подушки0II=___________+56=___________Кнм
    е=
MII/ FVII=______/______=______

Pmax,min=P(1±6*e/b)=_________/(1±6*____/_____)=________/(1±________)

Pmin =________, Pmax,=________

Pmax/ Pmin=_____/_________=1,____ <4

Вывод: фундамент запроектирован правильно, т.к. соблюдены все необходимые условия проверки (условия СНиП 2.02.01-83)

4.4. Определение вертикального напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и дополнительного вертикального давления на уровне подошвы фундамента

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента σzg0 определяется по формуле:

σzg0=d* ƳII , где

d – глубина заложения фундамента

ƳII- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды)

σzg0=5,5*18,56=102,08кПа

Дополнительного вертикальное давление на уровне подошвы фундамента σzp0 определяется по формуле:

σzp0= Р- σzg0=_______-102,08=_________кПа, где Р-среднее давление под подошвой фундамента.

4.5. Определение толщины висячей подушки

Задаемся толщиной висячей подушки hn=1,0м и проверяем условие: σzg +σzpRz

Условие должно соблюдаться на уровне низа подушки, т.е. выполняем проверку напряжений на кровле слабого подстилающего слоя.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σzg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:

σzg= d* ƳII+ ƩƳi*x*hi=5,5*18,56+1,0*8,28=110,36кН/м2

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле:

σzp=а* σzp0=_____*_______=________кН/м2, где а-коэффициент, принимаемый в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента L/b и относительной глубины (где смотрим а-коэффициент??)

Для определения Rz вычисляем площадь условного фундамента:

Ay= F0VII / σzp=3120/_____=______ м2

Так же устанавливаем ширину by, которая зависит от конфигурации фундамента в плане:

by = Ay ½= ______м

Rz =

Rz = _______кПа

σzg +σzpRz

(______+______)кПа≤_______кПа

Условие выполнено, т. о. Rz подстилающего слоя не превышает суммарного напряжения под подушкой.

4.6. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Среднюю осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого слоя (Рис. 5), определяем по формуле:

S= P *b*kc/km*Ʃni=1 (ki-ki-1/Ei), где

P-среднее давление под подошвой фундамента, P=______кПа

b-ширина фундамента, b=______м

kc,km- коэффициенты, принимаемые по табл. Г1и Г2 СП22.13330.2011, kc=1,1,km=1

ki,ki-1-коэффициенты, определяемы по табл. Г3 СП22.13330.2011 в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольника фундамента и относительной глубины, на которой расположены подошва и кровля i-ого слоя соответственно

Ei- модуль деформации i-ого слоя соответственно

S=_____________________________0,____м  или  ____________ см

Максимальная осадка по СП22.13330.2011 для каркасных зданий из железобетона составляет 10 см, значит условие выполнено.

Для построения эпюр σzg, σzp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При неоднородном основании принимаем hi≤0,4b, в данном проекте принимаем высоту элементарного слоя hi≤0,4*_____, принимаем hi=1,0м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента σzg0 определяется по формуле:

σzg0=5,5*18,56=102,08кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σzg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:

σzg= d* ƳII+ ƩƳi*x*hi=5,5*18,56+1,0*8,28=110,36кН/м2

Т.к. глина является водоупором, то а каких точках добавляем вес вода, во всех, а в точки суглинка тоже добавляем???

σzg2=кПа

σzg3=кПа

σzg4=кПа

σzg5=кПа

σzg6=кПа

σzg7=кПа

Дополнительного вертикальное давление на уровне подошвы фундамента σzp0 определяется по формуле:

σzp0= Р- σzg0=_______-102,08=_________кПа, где Р-среднее давление под подошвой фундамента.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле:

σzp=а* σzp0, где а-коэффициент, принимаемый в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента L/b и относительной глубины

σzp1=кПа

σzp2=кПа

σzp3=кПа

σzp4=кПа

σzp5=кПа

σzp6=кПа 

σzp7=кПа

Значения σzg, σzp внесены в табл. 3

Табл. 3. Значения σzg, σzp

Грунт

Номер точки

Z, м

σzg, кПа

ε= 2Z/b

a

σzp, кПа

σzp ср, кПа

Супесь

1

2

3

4

Суглинок

5

6

7

Рис. 5 Схема расчета осадок с использованием расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемого слоя

4.7. Расчеты по деформациям

Для оснований промышленных и гражданских зданий большее значения имеют расчеты по деформациям или непригодности нормальной эксплуатации, которые сводятся к проверке выполнения условий:

PR

Pmax≤1,2R

SSu,

где P, Pmax – среднее и максимальное давление по подошве фундамента от уточненных расчетных нагрузок на основание FVII, F, MII

R – расчетное сопротивление основания

S – деформация по расчету

Su – предельное значение деформации, определяемое  по СП 22.13330.2011

P= FVII/А=2____*103/____=____кПа       PR, условие выполнено

R=______ (п  4.3.1)

Pmax=P+MII/W=____кПа+____кНм/____кНм=____кПа       Pmax≤1,2R, условие

R=_____ (п  4.3.1)                                                               выполнено

S=_____см (п. 4.6.)                                   SSu, условие выполнено

Su=10см

где A и W – площадь и момент сопротивления подошвы фундамента после его окончательного конструирования,

FVII, MII – уточненные нагрузки на основание

5.Проектирование свайных фундаментов

4

Изм

Кол

Лист

Nдок

Подп

Дата

Стадия

Лист

Листов

1

Разраб.

Провер.

Утверд.


0,000

-2,500


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26502. Теория принятия решений 26.03 KB
  Эти правила отражают смысл принимаемого рационального решения и их содержание приведено в аксиомах теории полезности. Правило последовательности утверждает что для принятия решения необходимо упорядочить альтернативные варианты по степени их прежпочтительности для человека. Окончательным условием рационального решения является выбор такого действия которое максимизирует минимизирует целевую функцию.
26503. Задача ПР(принятие решений) в условиях взаимодействия нескольких целеустремленных систем 16.18 KB
  Основные особенности: 1 носителем информации о системевозможностях системы целевых функциях условиях функционирования является человекоператор разработчик или пользователь. 2 вычислительная система является средством для решения расчетных задач и для проверки простейших логических условий на базе заданных численных параметров. Применение информационного метода оправдано в системах предназначенных для работы в стандартных условиях.
26504. Неолиберализм в политике правящих кругов стран Европы и Америки в 1960-2000 гг. (на примере США и Великобритании) 52 KB
  Понятия социальный либерализм и неолиберализм Основу идеологии соц либерализма составило признание социальной природы личности и взаимной ответственности личности и общества. происходило возвращение к идее соц справедливости. Это вело к осознанию права государства как представителя общественных интересов на необходимые полномочия в сфере регулирования собственнических отношений обеспечения консенсуса между отдельными социальными группами в том числе между работодателями и наемным работниками производителями и потребителями....
26505. Неоконсерватизм в политике правящих кругов Европы и Америки в 1980-2000 гг. (на примере США и Великобритании) 46 KB
  устоев капиталистической экономики ч с свободы личности рыночного механизма как наиболее эффективного инструмента регулиря произва максимальное ограничение вмешатва госва в его функце. Существ изменения в хозяйственном механизме капитализма в его соц структуре и общественном сознании этого периода = вопрос о целесообразности и масштабах государственного вмешательства в эк о харре макроэкономической пки ее целях и методах. Следствием стал кризис реформизма и приход к власти в нач1980х почти во всех развитых странах...
26506. Образование и развитие Пятой республики во Франции. Принципы голлизма и их эволюция 52.5 KB
  Основные принципы голлизма: голлизм – это своеобразная идеология национального величия; вариант гос. Экономические: жесткое регулирование планирование; налоговая политика; расширение сфер экономики; рост гос. Проект разработан рабочим комитетом из чиновников членов Гос совета во главе с Мишелем Дебре. право назначать премьерминистра и отдельных министров возвращать законопроекты передавать на референдум любой законопроект касающийся организации гос власти или одобрения международных соглашений способных затронуть деятельность...
26507. Основные этапы социально-экономического и политического развития ФРГ 99.5 KB
  Основные этапы социальноэкономического и политического развития ФРГ. Конституционное устройство ФРГ: ФРГ объединила 9 земель каждый из субъектов федерации получил право на свою конституцию представительные и административные органы свое законодательство. Осн этапы соц экон и пол разв ФРГ.23 мая1949г Основ ФРГ.
26508. Интеграционные процессы в западной Европе 1950-2000гг 48 KB
  –подписан договор о создании Европейского объединения угля и стали ЕОУС Франция ФРГ Италия Бельгия Нидерланды Люксембург. – в Риме подписаны договоры о создании Европейского сообщества по атомной энергии Евратом и Европейского экономического сообщества. политические цели объединение сил западноевропейского капитализма против мирового коммунистического движения соц государств национальноосвободит борьбы колониальных и зависимых стран. Правящие круги США поддерживали создание ЕЭС рассчитывая усилить экономическую базу НАТО и...
26509. Проблемы ограничения вооружения и разоружения в П. стран Европы и Америки 1970 -2000 гг 47 KB
  смягчению 2полюсности мира можно назвать взаимное истощение СССР и США. называемое окно уязвимости которое образовалось якобы в резте ракетноядерного отставания США от СССР. Рейган провозгласил своей целью измотать СССР и ослабить его эк. Бытует мнение что это был глобальный исторический блеф администрации Рейгана – попытка спровоцировать СССР на разработку подобной программы.
26510. Основные этапы соц-экон. и полит. разв. стран Центр и Вост.Европы 1945-2000гг 62 KB
  было желание видеть в госве гаранта социальн.социализма оставило лицом к лицу коммунизм и либер. – революции нардем социал.