Расчет оснований и фундаментов 7-ми этажного жилого дома

Проектирование фундаментов является одним из сложных вопросов проектирования конструкций зданий и сооружений. При проектировании конструкций инженер сам решает вопрос о выборе материала, из которого он далее предусматривает требуемую конструкцию. При проектировании же фундаментов инженер в большинстве случаев должен считаться с имеющимися грунтами на площадке строительства, с тем, чтобы принять наиболее рациональное решение.

Чаще всего проектирование фундаментов производят под уже выбранный тип сооружения. Задача инженера, проектирующего фундаменты, в таком случае ограничивается, а получаемое решение далеко не всегда будет рациональным.

Таким образом, для получения наиболее экономичного решения при проектировании фундаментов, задачу необходимо рассматривать комплексно, одновременно оценивая следующие вопросы:

1. Выбор несущих конструкций сооружений, удовлетворительно работающих при данных грунтовых условиях.

2. Возможные деформации грунтов основания сооружения.

3. Способ производства земляных работ и по возведению фундаментов, обеспечивающий необходимое сохранение естественной структуры грунтов.

1. Анализ инженерно-геологических условий

Для оценки прочности и сжимаемости грунтов необходимо установить полное наименование грунтов, представленных в геологическом разрезе, глубину заложения подземных вод. Для этого необходимо рассчитывать ряд вспомогательных характеристик грунта.

1.1 Песок желтый (выше уровня УПВ)

, где

-удельный вес твёрдых частиц грунта.

-удельный вес грунта.

- природная влажность грунта.

Степень влажности грунта

,

где - влажность грунта

ВаВаВаВа тАУ удельный вес воды,

Определяем тип песка по гранулометрическому составу, в зависимости от процентного содержания частиц по крупности по первому удовлетворяющему условию по таблице 2,4 (1) песок пылеватый. Определим плотность сложения песка по таблице 2,5. Вид песка пылеватый , песок средней плотности.

Определим степень влажности песка по таблице 2,6 (1), песок маловлажный, т. к. .

Определим расчётное сопротивление грунта по таблице 2,9 (1)

Находим по таблице 2,9 (1) значение удельного сцепления Ваи угла внутреннего трения , град. и модуля деформации песчаных грунтов .

Так как , тоВапри определении , , град. и Ванеобходимо интерполировать.

Проинтерполировав: Ваград

Т.к. , песок средней сжимаемости.

Результаты заносим в таблицу 1.

1.2 Песок желтый (ниже уровня УПВ)

,

где -удельный вес твёрдых частиц грунта.

-удельный вес грунта.

- природная влажность грунта.

Степень влажности грунта

, где - влажность грунта

ВаВаВаВа тАУ удельный вес воды,

Определяем тип песка по гранулометрическому составу, в зависимости от процентного содержания частиц по крупности по первому удовлетворяющему условию по таблице 2,4 (1) песок пылеватый. Определим плотность сложения песка по таблице 2,5. Вид песка пылеватый , песок средней плотности.

Определим степень влажности песка по таблице 2,6 (1), песок насыщен водой, т. к. .

Определим расчётное сопротивление грунта по таблице 2,9 (1)

Находим по таблице 2,9 (1) значение удельного сцепления Ваи угла внутреннего трения , град. и модуля деформации песчаных грунтов .

Так как , тоВапри определении , , град. и Ванеобходимо интерполировать.

Проинтерполировав: Ваград

Т.к. , песок средней сжимаемости.

Результаты заносим в таблицу 1.

1.3 Супесь желтая

, где

-удельный вес твёрдых частиц грунта.

-удельный вес грунта.

- природная влажность грунта.

Степень влажности грунта

, где - влажность грунта

ВаВаВаВа тАУ удельный вес воды

Показатель текучести

, где

ВаВаВаВа тАУ влажность на границе раскрытия

тАУ влажность на границе текучести

По показателям текучести уточняю наименование глинистого грунта по таблице 2.1 (1) Так как Васупесь пластичная.

Коэффициент пористости по влажности на границе текучести

По таблице 2.7 (1) находим расчётное сопротивление Вапылевато-глинистых непросадочных грунтов. Так как мы имеем промежуточное значение Ваи Вато допускается определить величину , пользуясь интерполяцией, вначале Вадля значений и .

Проинтегрировав значения таблицы 2.7 получим . Находим значение удельного сцепления Ваи угла внутреннего трения , град. для глинистого грунта с

Находим нормативное значение модуля деформации глинистых грунтов . По таблице 2.11 (1) для аллювиальной супеси .

Результаты заносим в таблицу 1.

1.4 Глина коричневая

, где

-удельный вес твёрдых частиц грунта.

-удельный вес грунта.

- природная влажность грунта.

Степень влажности грунта

, где - влажность грунта

ВаВаВаВа тАУ удельный вес воды

Показатель текучести

, где

ВаВаВаВа тАУ влажность на границе раскрытия

тАУ влажность на границе текучести

По показателям текучести уточняю наименование глинистого грунта по таблице 2.1 (1) Так как Ваглина полутвердая.

Коэффициент пористости по влажности на границе текучести

По таблице 2.7 (1) находим расчётное сопротивление Вапылевато-глинистых непросадочных грунтов. Так как мы имеем промежуточное значение Ваи Вато допускается определить величину , пользуясь интерполяцией, вначале Вадля значений и .

Проинтегрировав значения таблицы 2.7 получим . Находим значение удельного сцепления Ваи угла внутреннего трения , град. для глинистого грунта с

Находим нормативное значение модуля деформации глинистых грунтов . По таблице 2.11 (1) для озерно-аллювиальной глины при .

Результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1. Характеристики грунтов

Ниже УПВ в грунтах с и песках учитываем взвешивающее действие воды.

Скважина №0 Инженерно-геологический разрез

Общая оценка строительной площадки:

Судя по геологическому профилю, площадка имеет спокойный рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием. Подземные воды не будут влиять на возведение неглубоких фундаментов и эксплуатацию здания.

В дальнейшем считаем, что все рассматриваемые сечения фундаментов расположены ближе к скважине №0.

2. Выбор типа оснований и конструкции фундамента

Заключительным этапом изучения строительной площадки является оценка инженерно-геологических условий, принятия рационального конструктивного решения фундаментов, проектируемого здания, глубины заложения их, а так же выбора способа производства работ. В рассматриваемых грунтовых условиях можно запроектировать несколько вариантов устройства фундаментов. На основе вариантного способа проектирования принимается то инженерное решение, которое позволяет с меньшими затратами труда, в более короткий срок, без ухудшения эксплуатационных качеств здания, меньшей сметной стоимости выполнить устройство фундаментов для проектируемого здания. При выборе рациональных конструкций фундаментов должны учитываться следующие факторы:

1. Инженерно-геологические условия площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характеристика их напластования, наличие слоёв, склонных к скольжению, карстовых полостей и пр.)

2. Конструктивные особенности проектируемого здания, нагрузки и их воздействие на фундамент.

3. Уровень подземных вод и их химический состав.

4. Глубина заложения фундаментов примыкающих зданий, а так же глубина прокладки инженерных коммуникаций.

5. Существующий и проектируемый рельеф строительной площадки.

6. Гидрологические условия строительной площадки, а так же возможность их изменения в процессе выполнения работ по устройству фундаментов и эксплуатации здания.

В случае, когда на строительной площадке залегают слабые грунты, в целях уменьшения затрат труда, прибегают к методам укрепления оснований, повышающих их несущую способность. К таким методам можно отнести поверхностное и глубинное уплотнение, укрепление

грунтов известью, цементом, добавкой солей, синтетическими смолами, устройством песчаных свай и подушек.

Вариантность инженерных решений тАУ важнейший принцип проектирования фундаментов сооружений. В курсовом проекте расчёту и сравнению по стоимости подлежат два варианта: на естественном основании и свайный вариант. Сравнение вариантов фундаментов следует проводить на самом загруженном фундаменте.

3. Проектирование фундамента на естественном основании

Глубина заложения подошвы фундамента определяется в соответствии с требованиями. Глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее 0.5 метра от поверхности рельефа.

Кроме того на выбор глубины заложения подошвы фундамента оказывают влияние следующие факторы:

- конструктивные особенности проектируемого сооружения (наличие или отсутствие подвала).

- глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений.

- Инженерно-геологические условия площадки. Следует учесть, что подошвы фундамента должна располагаться выше или ниже границы грунтов на 0.3тАУ0.5 метра.

Подошва фундамента должна располагаться ниже расчётной глубины промерзания для грунтов, обладающих пучинистыми свойствами (к непучинистым грунтам относят крупнообломачные, пески гравистые, крупные и средней крупности).

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

, где

нормативная глубина промерзания, для города Уральска, но т. к. слой-песок

коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по таблице5.1 (7)

тАУ для здания с подвалом , тогда

тАУ по утепленному цокольному перекрытию, тогда

3.1 Подбор размеров подошвы фундамента для сечения 2тАУ2

По предварительному расчёту, принимаем площадь подошвы фундамента 3x3 метра.

Расчётные характеристики грунта основания суглинка тугопластичного:

Осреднённое расчётное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы:

Интенсивность горизонтального давления грунта от нагрузки g на поверхности земли Ва(так как g=0); интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственной массы на поверхности земли , считаем, что грунт по обе стороны фундамента на одинаковой отметке не создаёт момента, поэтому Ваи Ване учитываем.

Нагрузка от массы фундамента: .

Нагрузка от массы колоны подвала: .

Нагрузка от массы грунта:

Суммарная вертикальная нагрузка: .

Среднее давление под подошвой фундамента:

.

Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

, где

- ширина подошвы фундамента.

- коэффициенты условной работы.

- осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.

- коэффициент при ; коэффициент надёжности.

- коэффициенты, принимаемые по таблице 5,3 (1) для

ВатАУ толщина слоя грунта от подошвы до пола подвала

ВатАУ толщина пола подвала.

- расчётное значение удельного веса пола подвала.

- для сооружений с подвалом шириной Ваи глубиной свыше 2 м.

- расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

.

Проверка выполняется. Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от вышележащих конструкций здания.

Определение конечной осадки ленточного фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

Ширина подошвы фундамента . Среднее давление под подошвой фундамента . Вычерчиваем в масштабе геологический разрез строительной площадки. На этот разрез наносим контуры фундамента, строго выдерживая глубину заложения. Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой . Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, находим напряжения от собственного веса грунта Ваи дополнительные давления :

В уровне подошвы фундамента (точка 0) .

Ниже УПВ в грунтах с и песках учитываем взвешивающее действие воды

Нижняя граница сжатой толщи основания применяется на глубине, где выполняется условие .

Данные расчёта осадки сечения 2тАУ2.