Строительство и архитектура \ Механика грунтов, основания и фундаменты

Расчет фундаментов в двух вариантах (фундаменты на естественном основании и свайные фундаменты)

Страницы работы

29 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

запроектированных фундаментов в качестве основного варианта принят ленточный фундамент из сборных элементов.

1 Исходные данные. Оценка геологических условий площадки

В соответствии с заданием, в таблице 1 приведены нормативные значения характеристик физических свойств грунта.

Таблица 1 – Характеристики физических свойств грунта

Номер слоя	Мощность слоя, м	Глубина подошвы слоя, м	Отметка подошвы слоя, м	Отметка уровня подземных вод, м	Наименование грунта по типу	Плотность r, г/см³	Плотность частиц r_S, г/см³	Влажность W, в долях единицы	Предел текучести **W_L, %**	Предел пластичности W_р, %	Коэффициент фильтрации **k_f, см/с**
1	0,2	0,2	139,8	132,1	Почвенный слой	1,50	-	-	-	-	-
2	4,0	4,2	135,8		Песок мелкий	1,90	2,66	0,12	0	0	1,6х10^-2
3	3,0	7,2	132,8		Суглинок	1,94	2,70	0,26	30	20	4,1х10^-7
4	5,0	12,2	127,8		Песок средней крупности	2,00	2,66	0,25	0	0	3,1х10^-2
5	4,0	16,2	125,8		Глина	1,93	2,73	0,32	47	27	2,5х10^-8

Отметка поверхности природного рельефа NL=140 м; нормативная глубина промерзания грунта d_fn=2,0 м.

Рисунок 1 – Геологический разрез по скважине 1

1.1 Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрологические условия

Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки вычисляем производные характеристики физических свойств, к которым относятся:

1) для песчаных грунтов – коэффициент пористости и степень влажности;

2) для пылеватых грунтов – число пластичности , показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности.

Коэффициент пористости следует определять по формуле:

где r_s – плотность частиц; r - плотность грунта; w – природная влажность в долях единицы.

Степень влажности грунта следует определять по формуле

где r_w –плотность воды, принимается равной 1г/см³;

Число пластичности для пылевато-глинистых грунтов следует определять по формуле:

где w_L – влажность на границе текучести; w_p – влажность на границе раскатывания, %;

Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов следует определять по формуле:

В соответствии с геологическим разрезом, представленным на рисунке 1, выявлены следующие слои грунта:

1) Растительный слой

ρ=1,5 г/см³;

2) Песок мелкий

ρ=1,9 г/см³, ρ_s=2,66 г/см³, w=0,12;

; песок плотный;

песок влажный;

3) Суглинок

ρ=1,94 г/см³, ρ_s=2,7 г/см³, w=0,26; w_L=30%; w_P=20%;

;

глина;

суглинок мягкопластичный;

4) Песок средней крупности

ρ=2,00 г/см³, ρ_s=2,66 г/см³, w=0,24;

, песок средней плотности;

песок насыщенный водой;

5) Глина

ρ=1,93 г/см³, ρ_s=2,73 г/см³, w=0,32; w_L=47%; w_P=27%; ;

глина;

глина полутвердая;

Рассчитанные показатели сведены в таблицу 1.1, где так же указано наименование грунта в соответствии с СТБ 943-2007.

Таблица 1 – Характеристики физико-механических свойств грунтов строительной площадки

Номер слоя	Из приложения к заданию					Характеристики вычисляемые				Наименование грунта по СТБ 943-2007	Из таблиц СНиП 2.02.01-83
Номер слоя	Плотность частиц r_S, г/см³	Плотность r, г/см³	Влажность W, в долях единицы	Граница текучести W_L, %	граница раскатывания W_р, %	Число пластичности I_p, %	Показатель текучести I_L	Коэффициент пористости е	Степень влажности S_r	Наименование грунта по СТБ 943-2007	Угол внутреннего трения j, град.	Удельное сцепление с, кПа	Модуль деформации Е, МПа	Расчетное сопротивление R₀, кПа
1	-	1,5	-	-	-	-	-	-	-	Растительный слой	-	-	-	-
2	2,66	1,90	0,12	0	0	-	-	0,568	0,562	Песок мелкий, плотный, влажный	35,6	3,8	36,7	300
3	2,70	1,94	0,26	30	20	10	0,6	0,754	0,931	Суглинок мягкопластичный, непросадочный	18	20	12,9	191
4	2,66	2,00	0,25	0	0	-	-	0,65	0,982	Песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой	35	1	30	400
5	2,73	1,93	0,32	47	27	20	0,25	0,867	1,01	Глина полутвердая, непросадочная	17,6	46,1	17,4	214

2. Фундаменты мелкого заложения

2.1. Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундамента

Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент: под стены здания обычно устраиваются ленточные фундаменты из сборных элементов, под сборные железобетонные колонны – отдельные фундаменты стаканного типа.

Глубина заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющими из них являются:

- инженерно-геологические и гидрологические условия площадки, и положение несущего слоя грунта;

- глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты;

- конструктивные особенности подземной части здания.

Анализируя физико-механические свойства грунтов площадки строительства (табл. 1) видим, что 1-й, 2-й и 3-й слои грунта не могут быть использованы в качестве основания фундамента. Исходя из этого, глубина заложения фундамента должна отвечать условию

d ³ 4,2 м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f у фундамента определяется по формуле:

;

где k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания промерзания грунта у фундамента колонн, в соответствии с табл. 5.3 [1]; принимаем температуру в подвале 15 °С - k_h = 0,5;

d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м; d_fn = 1,9 м.

Тогда

В здании предусмотрен подвал с отметкой пола поверхности пола -2.800. При этом отметка подошвы фундамента принимается ниже отметки пола подвала не менее, чем на 0,4м.

Определим глубину заложения фундамента с учётом размеров его элементов (см. рис. 2).

Рисунок 2 - Схема ленточного фундамента

Таким образом, принимаем d = 4,65 м.

2.2 Определение размеров подошвы фундамента

При расчете учитываются следующие нагрузки:

- для фундамента под наружную стену с усилием в плоскости обреза
N₀_II = 1950 кН (Ф1);

- для фундамента под внутреннею стену с усилием в плоскости обреза N₀_II = 2270 кН (Ф2);

В основании залегает суглинок мягкопластичный, с расчетными значениями: φ=18˚; с=20 кПа; E=12,9 МПа, R₀=191 кПа.

В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента, А, определяется по формуле:

;

где N₀_II - расчетная нагрузка на фундамент в уровне его обреза, кН;

R₀ - табличное значение расчетного сопротивления грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа;

γ_ср - осредненное значение удельного веса материала фундамента грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м³;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Тогда b₁=4,4 м, b₂=4,8 м

Примем в формуле определения площади подошвы фундамента значение расчетного сопротивления грунта R₀равным среднему давлению под подошвой фундамента и представим эту формулу в виде: