Расчет оснований и фундаментов промышленного здания города Бийск на грунте, состоящем из 3 слоев (глина, суглинок, песок средней крупности)

Новосибирский Государственный

Архитектурно- Строительный

Университет

Кафедра инженерной геологии,

оснований и фундаментов

Пояснительная записка к курсовому проекту на тему:

«Расчет оснований и фундаментов промышленного здания»

Выполнил: ст.гр. 525

Дмитриев А.Н.

                                                                                         Проверил:   

Криворотов А.П.

                                                  Новосибирск 2005г.

Содержание:

1          Исходные данные для проектирования.................................................................... 3

1.1.      Инженерно – геологические условия площадки................................................. 3

1.2.      Конструктивная схема здания............................................................................... 5

1.3.      Выбор колонн.......................................................................................................... 6

2.         Определение нагрузок, действующих на фундамент............................................. 6

3.         Анализ инженерно-геологических условий площадки.... Ошибка! Закладка не определена.

3.1.      Вычисление производных характеристик грунтов....... Ошибка! Закладка не определена.

3.2.      Классификация грунтов............................ Ошибка! Закладка не определена.

4.         Расчет фундаментов мелкого заложения............................................................... 10

4.1.      Определение глубины заложения фундаментов............................................... 10

4.2.      Определение приведенных нагрузок.................................................................. 13

4.3.      Определение размеров подошвы фундамента................................................... 14

4.4.      Проверка слабого подстилающего слоя. Ошибка! Закладка не определена.

4.5.      Расчет осадок фундаментов..................... Ошибка! Закладка не определена.

5.         Расчет свайных фундаментов.................................................................................. 19

5.1.      Расчет глубины заложения ростверка................................................................ 19

5.2.      Определение расчетных нагрузок....................................................................... 19

5.3.      Определение длинны свай................................................................................... 19

5.4.      Определение несущей способности свай........................................................... 20

5.5.      Определение требуемого количества свай в свайном кусте............................ 20

5.6.      Расстановка свай в свайном кусте и

определение размеров ростверка.................................................................................... 21

5.7.      Расчет осадки свайного фундамента.................................................................. 22

    5.8.      Расчет ростверка……………………………………………………………………….. 

       5.8.1.        Расчет ростверка на продавливание колонной………………………………….     

       5.8.2.       Расчет ростверка на продавливание уголовой колонной………………………

       5.8.3.       Расчет ростверка на местное сжатие…………………………………………….

       5.8.4.       Расчет арматуры подошвы ростверка…………………………………………….  

    5.9.       Расчет сваебойного оборудования……………………………………………………

6.          Список использованной литературы……………………………………………………                                         

1.1Исходные данные для проектирования

1.1.  Инженерно – геологические условия площадки

                                    Схема расположения скважин

                                                                                            Рис. 1

                                       Место строительства- г. Бийск.

                                         Инженерно – геологические разрезы.

                                                                  I-I

                                                                                                                                                     Рис. 2

 Рис. 3

I грунт –глина с характеристиками:

• Плотность частиц, ρ_s = 2,71 т/м³;
• Плотность грунта, ρ = 1,697 т/м³;
• Природная влажность, ω = 0,227д.е.;
• Влажность на границе раскатывания, ω_р = 0,106 д.е.;
• Влажность на границе текучести, ω_L = 0,294д.е.;
• угол внутреннего трения, φ_II = 11 град.;
• угол внутреннего трения, φ_I = 9 град.;
• удельная сила сцепления, с_II = 33кПа;
• удельная сила сцепления, с_I = 18 кПа;
• модуль деформации, Е = 8,6 МПа;

II грунт – суглинок с характеристиками:

• Плотность частиц, ρ_s = 2,71 т/м³;
• Плотность грунта, ρ = 1,959 т/м³;
• Природная влажность,ω = 0,272 д.е.;
• угол внутреннего трения, φ_II = 18 град.;
• угол внутреннего трения, φ_I = 16 град.;
• удельная сила сцепления, с_II = 20 кПа;
• удельная сила сцепления, с_I = 11 кПа;
• модуль деформации, Е = 11 МПа;

III грунт – песок средней крупности с характеристиками:

• Плотность частиц, ρ_s = 2,65 т/м³;
• Плотность грунта, ρ = 2,005 т/м³;
• Природная влажность, ω = 0,241 д.е.;
• угол внутреннего трения, φ_II = 35 град.;
• угол внутреннего трения, φ_I = 34град.;
• удельная сила сцепления, с_II = 2 кПа;
• удельная сила сцепления, с_I = 0 кПа;
• модуль деформации, Е = 30 МПа;

Грунтовые воды отсутствуют.

1.2.  Конструктивная схема здания

Примечания:  1. Стены производственного корпуса из стеновых панелей d= 300 мм; l = 6000 мм.

                        2. Балки (фермы) опираются на колонны.

                        3. Стены бытовых помещений из обыкновенного кирпича d= 510 мм.

                        4. Температура производственных помещений  +18^о , бытовых помещений +20^о.

Нагрузки в производственном корпусе:

-  в первом пролете – 12 кН/м²;

-  во втором пролете – 15 кН/м².

Нагрузки в бытовых помещениях – 6 кН/м²  одного перекрытия.

1.3.  Выбор колонн

Выбор колонн осуществляется исходя из пролета, шага и отметки верха колонны. Ниже приведены конструкции колонн и их привязки в соответствии с вышеперечисленными параметрами.

2.  Определение нагрузок, действующих на фундамент

Вертикальная сосредоточенная нагрузка NII, передающаяся от колонны на фундамент, подсчитывается как произведение заданной единичной нагрузки соответствующего пролета на грузовую площадь покрытия (или перекрытия), приходящуюся на рассматриваемую колонну.

В единичные значения нагрузок, приведенные в задании, включены:

-  собственный вес всех конструкций покрытия (перекрытия);

-  собственный вес колонны;

-  снеговая, ветровая и другие виды временных нагрузок.

Вертикальная сосредоточенная нагрузка от колонны считается приложенной к центру тяжести поперечного сечения колонны.

Кроме вертикальной нагрузки от колонн, на которые опираются элементы покрытия или перекрытия, на фундаменты передаются моменты и горизонтальные силы, действующего в плоскости рамы здания.

Горизонтальные силы QII считаются приложенными в уровне верхнего обреза фундаментов. Направление действие моментов и горизонтальных сил в плоскости рамы может быть принято любым.

Нагрузки от собственного веса стен подсчитывается как произведение веса одного квадратного метра вертикальной поверхности на грузовую площадь, приходящуюся на рассматриваемый фундамент.

Вес стеновых панелей принимается равным 3 кН/м² их вертикальной поверхности. В подсчете нагрузок от стен уменьшение веса за счет проемов учитывается за счет коэффициентов (k=0,5 – для промзданий;  k=0,6 – для бытовых помещений). В вышеперечисленные нагрузки не входит вес фундаментов и грунта на их обрезах.

Результаты сбора нагрузок сведены в таблицу.

З. Анализ инженерно-геологических условий площадки.

3.1. Вычисление расчетных характеристик физического состояния грунтов.

а) Плотность сухого грунта, т/м³:

Pd=P/(l+W)   (3.1),  где

P-плотность грунта, г/см³ (т/см³);

W-влажиость грунта.

б) Удельный вес грунта, кН/м³:

=P*g    (3.2), где

 g-ускореипе свободного падения, g=9.81 м/с².

в) Удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³:

_s = Ps * g    (3.3),  где

 Ps-плотность твердых частиц грунта г/см ³ (т/м³)

г) Удельный вес сухого грунта, кН/м³:

_d = Pd * g    (3.4)

д) Коэффициент пористости грунта:

e=(Ps-Pd)/Pd   (3.5)

е) Пористость грунта:

n=e/(l+e)    (3.6)

ж) Объем минеральных частиц в единице объема грунта:

m=1-n      (3.7)

з) Влажность полного водонасыщения:

W_sat=e* _w/_s    (3.8), где

_w -удельный вес воды, _w =9.8 кН/м³.

и) Удельный  вес  грунта  при  учете взвешивающего действия воды, кН/м³ :

_sb=(_s-_w)/(l+e)   (3.9)

Физико-механические свойства грунтов:

Таблица 3.1

Таблица 3.2

3.2.1.Классификация глинистых грунтов.

  1.Уточнение наименования грунта.

Пылевато-глинистые грунты подразделяются по числу пластичности :

Jp = W_l - W_p    (3.10),

где W_l - влажность на границе текучести;

Wp-влажность на границе раскатывания

Грунт № 29

Jp=0,294-0,106=0,188>0.17- глина.

Грунт № 22

Jp=0,333-0,221=0,112  0,17> Jp>0.07 – суглинок.

 2)0пределенче показателя текучести

J_l =(W-Wp)/(W_l -Wp)     (3.11), где

 W-природная влажность;

Грунт № 29.

 J_l=0,64     0,5<J_l<0,75 – глина мягкопластичная

Грунт № 22.

 J_l=0,455   0,25< J_l<0,5 – суглинок тугопластичный

3)Исследование на просадочность.

Показателями просадоччости, определяющими возможность проявления просадочных свойств грунта, являются степень влажности Sr и показатель просадочности П.

П=(е1-е)/(1+е)   (3.12),где

е-козффнцнент пористости природного грунта;

е1-коэффнциеит пористости, соответствующий влажности на границе текучести W_l:

el=W_l*_S/_W   (3.13), где

_S и _W -удельные веса частиц грунта и воды, кН/м³.

Sr=W*Ps/e*Pw = (3.14), где

W-природная влажность;      

ps н pw- плотности частиц грунта и воды, т/м³.

Грунт № 22       

е1=0.333*27,1/9.81=0,92        

П=(0.92-0,76)/(1+0,76)= 0,09091       Sr=0,272/0,28=0,97>0.8- грунт не является просадочным.

Грунт № 29        

е1=0.294*27,1/9.81=0,81        

П=(0.81-0,96)/(1+0,96)= -0,0765       Sr=0,227/0,35=0,64<0.8

Sr<0.8 при П0.1-В соответствии с предварительными критериями, вероятность присадочных свойств грунта очень велика. Следует провести прямые испытания на просадочность. Испытания были проверены, но первоначальные сведения о возможной просадочности грунта не подтвердились.

4)Исследование на набухание.

Для предварительной оценки набухающих грунтов используется показатель П=(е1-е)/(1+е), который для этих грунтов составляет более 0.3 .

 Грунт № 29:  П=-0,0765<0.3-грунт не набухающий. Грунт №22:  П= 0.09<0.3-грунт не набухающий.

3.2.2.Классификация песчаных грунтов.

1) Гранулометрический состав.

В связи с отсутствием в исходных данных информации о

гранулометрическом составе, считаем песок средней крупности.

2) Плотность сложения.

По коэффициенту пористости е=0.39 для песка средней

крупности определяем песок плотного сложения.

3) Степень   водонасыщенности    Sr=W/Wsat=0.241/0.241=1-песок насыщенный водой. З.З.З. Оценка степени сжимаемости грунтов

 Грунт № 29:  Е=8,6 Мпа - грунт среднесжимаемый.

 Грунт №22:  Е=11 Мпа - грунт среднесжимаемый.

Грунт №4:      Е=30МПа – грунт слабосжимаемый.

3.2.3.0ценка    гидрогеологических___условий

площадки.

Грунтовых вод нет.

3.  Расчет фундаментов мелкого заложения

3.1.Определение глубины заложения фундаментов

Глубину заложения фундаментов определяют:

-  по конструктивным признакам

-  по недопущению морозного пучения

фундамент №4

По конструктивным признакам 

d = 1,350 – 0,15+ 0,050 + 0,300 = 1,8 м

По недопущению морозного пучения:

Глубина заложения внутреннего фундамента не зависит от глубины