Расчет фундаментов мелкого заложения. Расчет свайных фундаментов

Министерство по образованию и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра строительных конструкций

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по  дисциплине:

«Основания и фундаменты»

 

 

Расчет фундаментов мелкого заложения.

Расчет  свайных фундаментов

 

ОГУ 270105.65.4012.073 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель  проекта:

_________________ Тисевич Е.В.

«___» ________________ 2012 г.

 

Исполнитель:

студент группы 09 ГСХ

________________ Усербаев А.Н.

«___» _________________ 2012 г.

 

 

 

 

 

Оренбург 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1 Оценка  инженерно-геологических условий  площадки................................

1. Определение вида грунта.............................................................................
2. Определение расчетных физико-химических характеристик грунта......
2. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения..................
3. Расчет и конструирование фундаментов на забивных сваях...................
4. Подбор площади фундаментов в нерассчитываемых сечениях...............

1. Оценка  инженерно-геологических условий  площадки

 

Перед проектированием фундамента необходимо изучить особенности  поведения грунта в тех или  иных условиях, знать состав грунта и относительное количество слагающих  его веществ, характер и условия  взаимодействия всех фаз, определяющих свойства грунта.

Поэтому одним из первых шагов  инженерного подхода к прогнозу поведения грунта в той или  иной обстановке является установление физических характеристик грунтов, которые могли бы быть использованы как показатели их свойств. Надежность грунта, особенно в качестве основания, опасно недооценивать, так как прочность  почти всех строительных конструкций, находящихся под силовым воздействием, зависит от поддержки, обеспечиваемой грунтом (основанием).

В соответствии с заданием исследуем грунты под номерами 26, 134, и 141 для определения их физико-механических свойств.

1. Определение вида грунта

Грунт №26 Грунт относится к классу пылевато-глинистых  грунтов, так как содержание в  нем по весу глинистых частиц (диаметром <0,005 мм) составляет 40%.

Индекс пластичности  I_p определим по формуле:

 

(1)

где W_l – влажность на границе текучести;

      W_p – влажность на границе раскатывания.

 

 

 

Величина индекса пластичности I_p равна 0,25, следовательно, грунт является глиной.

Вычислим значение индекса  текучести I_l по формуле:

(2)

где W – естественная (природная) влажность.

 

 

 

Индекс текучести I_l равен 0,12, значит, грунт тугопластичный.

Плотность сухого грунта ρ_d определяем в соответствии с формулой:

 

                                                        (3)

 

 

Коэффициент пористости e найдем по формуле:

 

                                                        (4)

 

 

 

 

Степень влажности S_r находим по формуле:

 

 

                                                         (5)

 

 

Определим удельный вес грунта γ по формуле:

                                                           (6)

 

 

В соответствии с таблицей 3 приложения 3 [1] расчетное сопротивление R₀ для песчаных грунтов равно 545 кПа.

  Е₀ – определяем по таблице СНиП, Е₀=28000кПа.

Грунт №134

Грунт относится к классу пылевато-глинистых грунтов, так  как содержание в нем по весу глинистых  частиц (диаметром <0,005 мм) составляет 23%.

 

Индекс пластичности  I_p определим по формуле (1) :

 

 

Величина индекса  пластичности I_p равна 0,16, следовательно, грунт является суглинком.

Вычислим значение индекса  текучести I_l по формуле (2):

 

 

Индекс текучести I_l равен 0,625, значит, грунт мягкопластичный.

Плотность сухого грунта ρ_d определяем в соответствии с формулой (3):

   

 

Коэффициент пористости e найдем по формуле (4):

 

 

 

 

Степень влажности S_r находим по формуле (5):

 

 

 

Определим удельный вес грунта γ по формуле (6):

 

 

 

 

В соответствии с таблицей 3 приложения 3 [1] расчетное сопротивление R₀ для песчаных грунтов равно 159 кПа.

        Е₀ – определяем по таблице СНиП, Е₀=6000кПа.

 

 

Грунт №141

Грунт данного типа относится  к классу песчаных грунтов, так как содержание в нем по весу глинистых частиц (диаметром <0,005 мм) составляет 2%.

Плотность сухого грунта ρ_d определяем в соответствии с формулой (3):

                 

 

 

Коэффициент пористости e найдем по формуле (4): 

Коэффициент пористости е равен 0,774, следовательно данный грунт – песок средней плотности.

Степень влажности S_r находим по формуле (5):

                                              

 

Степень влажности  S_r находится в пределах S_r≤0,75, следовательно песок влажный.

Определим удельный вес грунта γ по формуле (6):

 

 

 

В соответствии с таблицей 2 приложения 3 [1] расчетное  сопротивление R₀ для песчаных грунтов равно 150 кПа.

 

        Е₀ – определяем по таблице СНиП, Е₀=11000кПа.

Все вышеперечисленные характеристики физико-механических свойств грунтов представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики физико-механических свойств грунтов

 

№ п/п	Полное наименование грунта
26	Глина тугопластичная, непросадочная, ненабухающая	1,777	0,531	0,615	19,502	0,25	0,12	545	28000
134	Суглинок мягкопластичный, непросадочный, ненабухающий	1,406	0,906	0,828	17,64	0,16	0,625	159	6000
141	Песок пылеватый, средней плостности, влажный	1,488	0,774	0,784	17,934	-	-	150	11000

 

Исходя из данных характеристик  можно сделать вывод, что все три вида грунта можно использовать в качестве естественного основания, так как выполняются все условия: R₀>100 кПа, Е₀>5000 кПа.

2. Определение расчетных физико-механических характеристик  грунта

При расчете  оснований по двум группам предельных состояний расчетные характеристики грунтов определяются по формуле (7) :

 

(7)

где   - расчетное значение характеристики;

       – нормативное значение характеристики;

       – коэффициент надежности по нагрузке.

 

Коэффициенты надежности по нагрузке представлены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Расчет коэффициентов  надежности по нагрузке

 

Характеристика	по I группе предельных состояний	по II группе предельных состояний
Удельный вес грунта, γ, кН/м3	1,1	1
Удельное сцепление, С, кПа	1,5	1
Угол внутреннего терния, φ, град.	1,1; 1,15	1

 

 

Таблица 3 – Расчетные  характеристики грунтов

 

№ грунта	Для I группы предельных состояний			Для II группы предельных состояний
26	51,43	17,39	17,73	77,14	20	19,502
134	14,76	12,61	16,04	22,14	14,5	17,64
141	0,43	23,64	16,30	0,65	26	17,934

 

 

2. Расчет и конструирование фундаментов  мелкого заложения

 

Расчетное сечение	Расчетная нагрузка	Расчетный момент	Вид фундамента	Наличие подвала
2-2	192,5 кН	2,5	Монолитный ленточный под ж/б стену	+
3-3	342,5 кН	+/-30,7	Столбчатый  фундамент	-

 

Расчет  фундамента в сечении 2-2: N=192,5кН.

 

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента:

,

 - нормативная глубина промерзания;

где М_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемых по СНиП 23-01-99 для г. Омск;

d₀ – величина, принимаемая равной для глины – 0,23;

 k_h- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима; таблица 1 СНиП 2.02.01-83.

 

Глубину заложения подошвы  фундамента принимаем с учетом глубины  подвала:   d_b=3м

d = d_b+ 0,6 = 3+0,6=3,6м.

Принимаем глубину заложения  фундамента d=3,6м.

Требуемые размеры  подошвы фундамента определяются по формуле 

,

где N - вертикальное усилие на фундамент;

g_m= 17кН/м³ - усредненное значение удельных весов материала фундамента и грунта на его обрезах при наличии подвала.  

 

Принимаем b = 2м (модуль 20 см.), тогда А_факт = 2м².

 

     Проверка принятых  размеров фундамента по прочности  производится по формулам:

            

 

где R – расчетное сопротивление грунта, которое определяется по формуле 7 СНиП 2.02.01-83;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести площади подошвы фундамента, м  

;

ΣM=M+M_гр=2,5+130,84=133,34кНм

М_гр=1/3Е_а(d+h_n)B=1/3*94,17(3.6+0,57)*1=130,84

 

E_a=Y_II/2(d²+2d*h_n)tq²(45- Y_II/2)=17,26/2(3,6²+2*3,6*0.57)* tq²(45- 12,61/2)=94,17МПа

 

l – размер подошвы фундамента (больший) в плоскости действия момента, м l=b = 2м.

_{Gфг=А∙d∙γm =2*3.6*17=122,4 кН}

 

       т.к. е > 0,1 то увеличиваем фактическую площадь подошвы фундамента на 20%. Принимаем b = 2,5м (модуль 10 см), тогда А_факт =2,5м².

_{Gфг=А∙d∙γm =2*3,6*17=153 кН}

   

Расчетное сопротивление  грунта под подошвой фундамента определяется по формуле:

 

 где  

, - коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 3 СНиП 2.02.01-83;

        k- коэффициент принимаемый: k=1, если просадочные характеристики грунта φ и С определены непосредственными испытаниями;

        М_γ, М_g, М_с- коэффициенты принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01-83;

        k_z- коэффициент принимаемый 1 так как b<10м. согласно стр.9 СНиП 2.02.01-83;

        b- ширина подошвы фундамента, м.;

        γ_II-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;