Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения.

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Проектирование фундаментов»

Выполнила: Воронова Е.С.

группа 4019/1

Проверил: Крутов А.П.

Санкт-Петербург

2003 г.

Содержание

Исходные данные ……………………………………………………………….2
Подсчет нормативных и расчетных нагрузок ………………………………...4
Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения ……………….5

3.1 Определение предварительных размеров ………………………………...5

3.2 Определение осадки фундамента …………………………………………8

Расчет и конструирование свайных фундаментов ……………………………10

4.1 Назначение глубины заложения подошвы ростверка ……………………10

4.2 Назначение размеров свай …………………………………………………10

4.3 Расчет свай по несущей способности и определение их количества ……10

4.4 Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям ………...11

Выводы …………………………………………………………………………..14

Список литературы…………………………………………………………………..15

Исходные данные.

Целью курсовой работы является составление проекта фундаментов акведука, удовлетворяющих условиям допустимых для сооружения деформаций, прочности и долговечности сооружения.

Характеристики сооружения:

Отметки: № 1 = 0,0 м L₁ = 12 м

№ 2 = 3,0 м L₂ = 15 м

№ 3 = 5,0 м L₃ = 18 м

№ 4 = 12,0 м

№ 5 = 14,5 м

а = 3,5 м

i₁ = 1: 1,5 i₂= 1:1,5

B = 5 м

d₁ = 0,3 м

d₂ = 0,2 м

b = 1,5 м

h₁ = 2,1 м

W = 110 кг/м²

Конструкция пролетного сооружения неразрезная из железобетона; устья скважин на отметке № 3.

Материал быка – железобетон.

Схема сооружения и геологический разрез основания приведены на рис. 1 .

Географический район строительства сооружения - Ленинградская обл.

Характеристики грунтов основания приведены в табл.1

Таблица 1.

№ слоя	Наименование грунта	Толщина слоя, м	_s, т/м₃	, т/м₃	W	I_L		c, МПа	Е, МПа
скв.1	скв.2	скв.3
1.	Глина	1,5	7,0	2,0	2,73	1,85	0,24	0,7		0,009
2.	Песок пылеватый	2,0	2,0	3,0	2,67	1,71	0,19	-		-
3.	Песок мелкозернистый	3,0	0,0	2,0	2,67	1,78	0,15	-		-
4.	Песок среднезернистый				2,68	2,08	0,13	-		-

Подсчет нормативных и расчетных нагрузок.

Таблица 2

№	Наименование элемента	Формула подсчета	Цифровое выражение	р_н, т/м²	n	р^р, т/м²	, м	M, тм
2.	Бык вес лотка вес воды в лотке ветровая нагрузка	Bb(№4-№3)_ж/б [2d₂(№5-№4+ +h₁)+Bd₁] _ж/б[(L1/2)+(L2/2)] (В-2 d₂) h₁ _в[(L1/2)+(L2/2)] [(L₁+ L₂)/2](№5- -№4)W	51,5(12-5)2,4 [20,2(14,5-12+2,1)+ +50,3] 2,4[(12/2)+(15/2)] (5-20,2)2,11,0 [(12/2)+(15/2)] [(12+15)/2]2,50,110	126,0 108,2 130,4 3,7	1,1 1,1 1,1 1,2	138,6 119,0 143,5 401,1 4,4	8,3	36,8
3.	Бык вес лотка вес воды в лотке ветровая нагрузка	Bb(№4-№3)_ж/б [2d₂(№5-№4+ +h₁)+Bd₁] _ж/б[(L2/2)+(L3/2)] (В-2 d₂) h₁ _в [(L1/2)+(L2/2)] [(L₂+ L₃)/2](№5- -№4)W	51,5(12-5)2,4 [20,2(14,5-12+2,1)+ +50,3] 2,4[(15/2)+(18/2)] (5-20,2)2,11,0 [(15/2)+(18/2)] [(15+18)/2]2,50,110	126,0 132,3 159,4 4,5	1,1 1,1 1,1 1,2	138,6 145,5 175,3 459,4 5,4	8,3	44,8

Основание рассчитывается по двум группам предельных состояний: по несущей способности и по деформации.

Расчет основания выполняется с использованием расчетных значений характеристик грунтов, которые определяются как:

х = х_n/_д(1)

где х_n- нормативное значение данной характеристики,

_д- коэффициент надежности по нагрузке.

Таблица 3

№ слоя	Наименование грунта	_н	_д		c_н	_д	с
1.	глина		1,15	8,70	0,009	1, 5	0,006
2.	песок пылеватый		1,1	23,64	___	___	____
3.	песок мелкозернистый		1,1	25,45	___	___	____
4.	песок среднезернистый		1,1	34,55	___	___	____

При расчете по второй группе предельных состояний (по деформации) все характеристики принимаются равными нормативным.

Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения.

3.1 Определение предварительных размеров фундаментов.

Глубину заложения и размеры подошвы фундамента определяем исходя из условия ограничения среднего и краевых напряжений по подошве фундамента.

_ср R

_max 1,2R (*)

_min > 0

a) Определение глубины заложения подошвы фундамента:

Исходя из глубины промерзания.

Расчетная глубина промерзания определяется по СНиП 2.02.01.-85

d_f = d_fn k_n (2)

где d_f - расчетная глубина промерзания

d_fn - нормативная глубина промерзания для Ленинградской обл. d_fn = 1,40

k_nя- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для неотапливаемых сооружений k_n = 1,1

d_f = 1,40 1,1 = 1,55 м

б) Предварительное определение площади подошвы фундамента:

Фундамент №1:

песок мелкозернистый

P() R (3)

где Р – среднее давление по подошве

R – расчетное сопротивление на грунт

= (Р_с + Q_ф - W)/A (4)

где W – противодавление воды

А – площадь подошвы фундамента

Q_ф– вес фундамента

Q_ф = А d_f _ф

_ф = 2,2 т/м³ (с учетом грунта над фундаментом)

n = _ф/b_ф = _к/b_к (5)

ф = n b_ф(6)

А = n b_ф²(7)

W = A hв в = n bф² hв в (8)

По СНиП 2.02.01-83 :

R = [(1c 2c)/k] [M bф II + Mq df II’ + Mc cII] (9)

где 1c, 2c - коэффициент условий работы;

к = 1,1 , так как характеристики и с определяются по СНиП;

M, Mq, Mc - коэффициенты принимаемые по СНиП;

II- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);

II’ - то же выше подошвы;

Фундамент №2

n = В/b = 5/1,5 = 3,33

ф = 3,33 b_ф

А = 3,33 b_ф²

Q_ф = 3,33 bф² 3,5 2,2 = 25,6bф²

W = 3,33 bф² 3,5 1,0 = 11,6bф²

= (401,1 + 25,6bф²– 11,6bф²)/ 3,33b_ф²= 120/b_ф²+ 4,2

1c = 1,1 M = 0,155

2c = 1,0 Mq = 1,62

= 8,7 Mc = 4,01

II’ = (1h1 + 1^взвh1^взв)/(h1 + h1^взв) (10)

2^взв= сс - вm = [/(1+)] - [/s(1+)] (11)

1^взв=[1,85/(1+0,24)] – [1,85/2,73(1+0,24)] = 0,94

II’ = (1,851,5+0,942,0)/(1,5+2,0) = 1,46

R = [(1,1 1,0)/1,1] [0,155bф0,94 + 1,623,5 1,46 + 4,010,006] =0,15bф + 8,3

Результаты расчета приведены в таблице ниже:

^b^,^м	²^,т/м²	^R2,т/м²	^3,т/м²	^R^3,т/м²
¹	^124,20	^8,45	^141,4	^13,40
²	^34,20	^8,60	^37,90	^14,80
³	^175,50	^8,75	^18,70	^16,30
⁴	^11,70	^8,90	^12,00	^17,60
⁵	^9,00	^9,05

b2 = 5,0 м

2 = 16,6 м

_ср= 9,0 т/м²

R = 9,05 т/ м²

^мах_min= (Рс/А) (М/W) = (401,1/516,6) (36,86)/(516,6²)= 4,8 0,16 (12)

_ср= 9,0 R = 9,05

_max = 4,96 1,2R = 10,9

_min = 4,64> 0

Условие (*) по фундаменту №2 выполняется.

Фундамент №3

n = В/b = 5/1,5 = 3,33

ф = 3,33 b_ф

А = 3,33 b_ф²

Q_ф = 3,33 bф² 1,55 2,2 = 11,35bф²

W = 3,33 bф² 1,55 0 = 0

= (459,4 + 11,35bф²)/ 3,33b_ф²= 138/b_ф²+ 3,4

1c = 1,1 M = 0,70

2c = 1,1 Mq = 3,79

= 23,64 Mc = 6,38

R = [(1,1 1,1)/1,1] [0,70bф1,85 + 3,791,55 1,85 + 6,380,006] =1,42bф + 12

b2 = 3,3 м

2 = 11,0 м

_ср= 16,1 т/м²

R = 16,7 т/ м²

^мах_min= (Рс/А) (М/W) = (459,4/3,311,0) (44,86)/(311,0²)= 12,6 0,74

_ср= 16,1 R = 16,7

_max = 13,3 1,2R = 20,0

_min = 11,8> 0

Условие (*) по фундаменту №3 выполняется.

3.2 Определение осадки фундамента.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейнодеформируемой среды определяемая методом послойного суммирования по формуле:

S = (13)

где = 0,8 безразмерный коэффициент;

zpi - среднее значение допустимого вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi , Ei – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

На - активная глубина сжатия (толщина грунта, в пределах которой определяется осадка);

zpi = p0 (14)

где – коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01 – 83 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной = 2z /b

p0 = p – 1 df (15)

p0 – дополнительное вертикальное давление на основание;

р - среднее давление под подошвой фундамента;

1 – удельный вес грунта;

Фундамент №2

р = 9,0 т/м²

р0 = 9,0-21,85- 1,50,94 = 3,9 т/м²

		0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0	5,2	6,0
Z,м		1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0	13,0	15,0
zpi	3,9	3,8	3,4	2,9	2,4	2,1	1,8	1,5	1,3	1,1	1,0	0,7	0,5
	1,0	0,977	0,879	0,749	0,629	0,530	0,449	0,383	0,329	0,285	0,248	0,170	0,136

S = 0,8 [(3,82,0 + 3,41,5)/300 + 2,41,6/500] = 0,04 м

Должно выполняться условие

S Su (**)

Предельное значение осадки Su = (L1+L2)/(21000)=0,013 м

Условие (**) не выполняется.

Фундамент №3

р = 16,1 т/м²

р0 = 16,1-1,551,85 = 13,2 т/м²

		0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0	5,2	6,0
Z,м		0,7	1,3	2,0	2,6	3,3	4,0	4,6	5,3	6,0	6,6	8,6	10,0
zpi	13,2	12,9	11,6	9,9	8,3	7,0	5,9	5,0	4,3	3,8	3,3	2,2	1,8
	1,0	0,977	0,879	0,749	0,629	0,530	0,449	0,383	0,329	0,285	0,248	0,170	0,136

S = 0,8 (13,10,45)/300+[(11,61,5+8,01,5)/500+5,22,0/1400+(3,51,55 + 2,52,0)/3000 ] = 0,07 м

Должно выполняться условие

S Su (**)

Предельное значение осадки Su = (L2+L3)/(21000)=0,016 м

Условие (**) не выполняется.