Основания и фундаменты

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

КАФЕДРА «ОСНОВАНИЯ, ФУНДАМЕНТЫ И ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ»

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

 «ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

 

 

 

 

 

                                                                           Выполнила студентка: Лаптинова О.Н.    

                                                                           Курс   IV   Группа ЗПГС-ж

                                                                           Факультет    Строительный

                                                                            Шифр    Б 12/164

                                                                            Преподаватель: Яркин В.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Макеевка 2013г.

 

1. Исходные данные

Нагрузки на обрез фундамента в наиболее невыгодных сочетаниях

Таблица 1

Вид нагрузки	№ фундамента
	1	2	3	4
Fv	1900	900	850	520
Fh	12	8	9	11
M	60	100	120	110

 

Характеристики грунтов

Таблица 2

№ слоя	Грунт	кН/м3	γ кН/м3				E, град	φ, град	С, кПа
1	Почвенно-растительный слой	25,5	12	0,10
2	Глинистый	26,9	18,5	0,14	0,16	0,1	15,0	23	12,5
3	Глинистый	26,9	18,8	0,11	0,16	0,06	21,0	22	31
4	Глинистый	27,1	19,2	0,16	0,29	0,15	24	23	32

 

2. Анализ инженерно-геологических условий

Для оценки строительных свойств  каждого слоя (за исключением почвенно-растительного) определяем производные и классификационные  характеристики.

2 слой - глинистый:

- удельный вес сухого  грунта:

16,23 кН/м³

 

- коэффициент пористости:

0,66

- удельный вес грунта  во взвешенном в воде состоянии:

10,18 кН/м³

где  – удельный вес воды, принимается равным 10 кН/м³

- степень влажности:

4,05

- число пластичности:

0, 16-0,1 = 0, 06

- показатель текучести:

0,67

- полная влагоемкость:

0,24

- показатель текучести  полностью водонасыщенного грунта:

 2,3

 

3 слой – глинистый;

- удельный вес сухого  грунта:

16,94 кН/м³

- коэффициент пористости:

0,59

- удельный вес грунта  во взвешенном в воде состоянии:

10,63 кН/м³

- степень влажности:

4,54

- полная влагоемкость:

0,22

 

 

- показатель текучести  полностью водонасыщенного грунта:

 

1,6

 

4 слой – глинистый;

- удельный вес сухого  грунта:

16,55 кН/м³

 

- коэффициент пористости:

0,64

- удельный вес грунта  во взвешенном в воде состоянии:

10,43 кН/м³

- степень влажности:

4,21

 

- полная влагоемкость:

0,24

- показатель текучести  полностью водонасыщенного грунта:

 ,064

 

Результаты определения  производных характеристик грунта сводим в таблицу.

Таблица 3

Слой	кН/м3		кН/м3						Вид и состояние грунта
ИГЭ 2	16,23	0,66	10,18	4,05	0,06	0,67	0,24	2,3	Суглинок тугопластичный
ИГЭ 3	16,94	0,59	10,63	4,54	0,1	0,05	0,22	1,6	Суглинок тугопластичный
ИГЭ 4	16,55	0,64	10,43	4,21	0,14	0,07	0,24	0,64	Суглинок тугопластичный

 

3. Выбор глубины заложения

Глубина заложения подошвы  фундаментов назначается в соответствии с требованиями ДБН В.2.1-10-2009 [7] с  учетом конструктивных особенностей здания, рельефа поверхности участка, геологических  и гидрогеологических условий площадки строительства, глубины сезонного  промерзания грунтов.

Учитывая конструктивные особенности возводимого сооружения, глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее:

 – для столбчатого  фундамента под железобетонную  колонну 

d = h_f + h₄ = 1,05 + 0,15 = 1,2 м;       h_f = h₁ + h₂ + h₃ = 0,2 + 0,05 + 0,8 = 1,05 м

 где h_f – высота фундамента;

h₁ = 0,2 м – толщина бетонной плиты под стаканом, принимается не менее;

 h₂ = 0,05 м – рихтовочный зазор под колонну;

h₃ = 0,8 м – глубина заделки колонны в стакан, принимается не менее большей стороны сечения колонны;

 h₄ = 0,15м– толщина конструкции пола

Рис. 1 Схема определения  глубины заложения столбчатого фундамента

4. Определение размеров фундамента в плане

Критерии выбора размеров подошвы фундамента основываются на требованиях расчета оснований  по предельным состояниям. Согласно ДБН расчет фундаментов по второй группе предельных состояний (деформациям) ведется в предположении линейной деформируемости основания, которая реализуется при выполнении следующих условий:

Р_ср ≤ R (1)

Р_max  ≤ 1,2R

где Р_ср – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

       R – расчетное сопротивление основания, кПа;

       P_max – максимальное краевое давление, кПа

Среднее давление под подошвой фундамента находят по формуле:

                        (2)

где Fv – результирующая вертикальная сила на обрез фундамента, кН;

b и l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента, м;

 γ_mt – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (принимается в диапазоне 20…22 кН/м3);

d – глубина заложения  подошвы фундамента от поверхности  планировки, м. Длина подошвы фундамента l = η· b (для центрально нагруженных  фундаментов     η = 1, а  для внецентренно нагруженных  η рекомендуется принимать в  диапазоне 1,2…1,8 в зависимости  от соотношения вертикальной  нагрузки и изгибающего момента,  действующих на обрез фундамента).

Краевые давления под подошвой фундамента находят по формуле:

                     (3)

где F_h – результирующая горизонтальная сила на обрез фундамента, кН;  

W – момент сопротивления подошвы фундамента

W = b·l²/6;                                               (4)

Расчетное сопротивление  грунта R характеризует уровень напряжений в грунте, при котором основание  еще можно считать линейно  деформируемой средой. В соответствии с требованиями ДБН [7] находят по формуле:

           (5)

где и – соответственно коэффициенты условий работы грунтового основания;

k = 1 – если прочностные характеристики грунта (и φ_II) определены непосредственными испытаниями

M, Mq и Mc – коэффициенты, зависящие от значения φ_II  грунта, залегающего под подошвой фундамента 

b – ширина подошвы фундамента;

k_z = 1 – коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины фундамента

 и  – осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента;

 – расчетное  значение удельного сцепления  под подошвой фундамента; – расчетное значение глубины заложения фундамента

Предварительное определение  размеров подошвы фундамента основано на достижении выполнения неравенств и производится графоаналитическим методом.

 Графоаналитический метод состоит в следующем:

 В системе координат  (по оси абсцисс b в метрах, по  оси ординат P, R в кПа) строятся графики уравнений R=f(b), 1,2R=f(b), P_cp=f(b), P_max=f(b). Формула (5) является уравнением прямой R=f(b), формулы (2) и (3) – уравнениями гиперболы P_cp=f(b), P_max=f(b).

Чтобы построить график зависимости R=f(b), необходимо определить величины R при двух значениях b=1 и при b=4 м. Чтобы построить графики зависимости P_cp=f(b) или P_max=f(b) необходимо определить их величины при нескольких (не менее трех) значениях b=1,5 м, b=2 м, b=3 м и b=4 м.

Результаты расчетов приводим в табличной форме. Пересечения графиков P_cp=f(b) с R=f(b) и P_max=f(b) с 1,2R=f(b) дадут два значения b, при которых будут выполняться условия P_cp ≤ R и P_max ≤ 1,2R. В качестве окончательной ширины подошвы фундамента принимается большее значение, округленное с точностью до десятых. При этом, учитывая погрешности построения графиков, необходимо выполнить проверки условий (1) с принятым значением ширины подошвы

 

Фундамент №1

Так как фундамент центрально нагруженный достаточно соблюдения условия Р_ср ≤ R

Расчетное сопротивление  грунта:

 при b=1 м

 171,24 кПа

 при b=4 м

 207,87 кПа

Среднее давление под подошвой фундамента:

при b=1,5 м

 869,65 кПа  

при b= 2 м

 500,2 кПа    

при b= 3 м

 216,11 кПа

при b=4 м

 143,95 кПа    

 

Результаты сводим в таблицу

                                                                                                                           Таблица 4

b		R	1,2 R
1,5	869,65
2	500,2
3	216,11
4	143,95

 

На основании расчетов строим график

Проверка выполнения условий  равенств при b = 3,6 м

  171,81 кПа    

 195,66 кПа

Р_ср ≤ R;             171,81 ≤ 195,66 – условие выполняется

Принимаем фундамент размерами 3,6×3,6 м

 

Фундамент №2

Расчетное сопротивление  грунта:

 при b=1 м

 171,24 кПа

 при b=4 м

 207,87 кПа

Среднее давление под подошвой фундамента при η = 1,5:

при b=1,5 м

 291,87 кПа  

при b= 2 м

 175,2 кПа    

при b= 3 м

 91,87 кПа

Краевые давления под подошвой фундамента:

при b=1,5 м

377,56 кПа;       W = = 1,265 

при b= 2 м

211,33 кПа;       W = = 3                                         

при b= 3 м

211,33 кПа;       W = = 10,125                                        

Результаты сводим в таблицу

Таблица 5

b		Рmax	R	1,2 R
1,5	291,87	377,56
2	175,2	211,33
3	91,87	211,33