Файл: Расчет фундаментов мелкого заложения.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА»

(БГТУ им. В.Г. Шухова)
Кафедра городского кадастра и инженерных изысканий


Курсовая работа

по дисциплине: «Основания и фундаменты»

на тему: «Расчет фундаментов мелкого заложения»

Вариант – 3163

Выполнил:

студент группы С-193

Питюков И.В.

Принял:

асс. Губарев С. А.

Белгород 2021

Содержание

Введение

Фундаментом — часть здания или сооружения, преимущественно подземная, которая воспринимает нагрузки от сооружения и передает их на естественное или искусственное основание, сложенное грунтами.

Основания — это грунтовая толща, которая воспринимает нагрузки от фундамента и передает их в нижележащие грунтовые слои.

Актуальность

Проблема грамотного проектирования, расчета и обустройства фундаментов является очень актуальной, так как эти работы являются залогом долговечной и надежной работы всей конструкции. Напротив ошибки в расчете и нарушение технологии возведения, могут привести к негативным последствиям, таким как, например, неравномерная осадка, что в свою очередь может спровоцировать образование трещин и преждевременное разрушение здания.

---

Проектирование оснований является неотъемлемой частью проектирования сооружения в целом. Требования, предъявляемые к основаниям: обеспечить прочность и эксплуатационных требований к сооружению при недопустимо больших деформациях, минимальная стоимость, трудоемкость и сроки строительства.

Основания рассчитывают по двум группам предельных состояний. По первой группе - по несущей способности. По второй группе - по деформациям (по осадкам, прогибам, подъемам и прочее). Целью этих расчетов является невозможность достижения основанием и фундаментом предельного состояния.
Цель: закрепление теоретических знаний, приобретение практических навыков проектирования фундаментов, знакомство с действующими нормами проектирования и расчетов фундаментов для дальнейшего практического использования при возведении конкретных объектов.

1. Анализ исходных данных по конструкции

При анализе исходных данных необходимо знать целевое назначение здания, его этажность, форму в плане, глубину подвального помещения, конструктивные особенности стен, промежу­точных опор, перекрытий, чувствительность к неравномерным осадкам.

Здание жилого дома – 9-этажное с подвалом h_под=2,1м под всем зданием, размеры здания в осях 23,7 x 13,2м. Стены здания выполнены из силикатного кирпича толщиной 510 мм.

Здание имеет разную чувствительность к осадкам, притом степень этой чувствительности определяется в основном их жёсткостью. Действующие нормы мерой жёсткости зданий и сооружении принимают отношение длины здания к его высоте.

L/H = 24,68 / 31,023 = 0,795

Здание с жёсткой конструктивной схемой, обладает высокой прочностью и общей пространственной устойчивостью, обеспечивает равномерную деформацию системы основание - сооружение (здание) и допускают увеличенные предельные осадки сооружений. Поэтому расчётное сопротивление грунта основания под жёстким зданием может быть повышено введением коэффициента условий работы γ_с2 и зависят от вида грунтов основания.
Сбор нагрузок на фундамент

Грузовая площадь по наружной стене: А_гр = 2,8х3,898=11,144м²
Таблица 1 - Сбор нагрузок на фундамент.

№ п/п	Схема	Расчет
1	2	3
1.	Постоянная Вес покрытия 1. 2 слоя линокрома δ=0.015 м 2. Цементно-песчаная стяжка δ=0.02 м 3. 1 слой рубероида δ=0.005 м 4. Многопустотная ж/б плита δ=0.3 м	11,144*1,5 = 16,716 кН
2.	Вес чердачного перекрытия	11,144*3,8= 42,3472 кН
3.	Вес 9 межэтажных перекрытий	3,6*11,144*9 = 361,1кН
4.	Вес перегородок на 9 этажах	1,0*11,144*9= 100,296кН
5.	Вес карниза	___
6.	Вес цоколя и стен первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине 3,98 м:	0,64*(4,2*3,98-0,9*1,51)*18= 176,91 кН
7.	Вес стены со 2-го этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине 3,98 м:	0,64*(3*3,98-1,51*0,9)*8*18= = 975,145 кН
	Σ постоянная:	1672,5142 кН
1.	Временная Снеговая нагрузка	S0=1,5*11,144= 16,716 кН
2.	На чердачное перекрытие	0,7*11,144= 7,8кН
3.	На 9 межэтажных перекрытий с учетом снижающего коэффициента 0,7	0,7*9*11,144*2=140,414 кН
	Σ временная:	164,93 кН

---

Тогда расчетная нагрузка на 1м наружной стены будет равна:

(164,93 + 1672,5142) / 3,98 = 461,67 кН

2. Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства

Выполним привязку здания в плане и по высоте. На плане показываем направление геологического разреза.

Геологический разрез выполняют в масштабах: вертикальном (1:100) горизонтальном (1:400).

На разрезе приведены следующие данные:

- Номера слоев (сверху вниз).

- Возраст и генезис (происхождение грунта).

- Относительные отметки подошвы каждого слоя (от устья скважин).

- Места отбора образцов грунтов с указанием номера.

- Контур подземной части здания с указанием абсолютных отметок чистого пола первого этажа, подошвы фундаментов мелкого заложения и ростверков, нижних концов свай.

- Вертикальные оси, рассчитываемых фундаментов.

- Отметку планировки.

Справа от геологического разреза строится эпюра масштабных значений Rо по вертикали вдоль оси одного из заданных фундаментов.

После выполнения привязки здания в плане и по высоте и построения геологического разреза заполняем сводную таблицу. Для этого нужно рассортировать образцы грунта по номерам слоев, используя номер, скважины, глубину отбора образца. Из слоев грунта, представленных черноземом или его примесью, культурным слоем, образцы не отбирают т. к. они не могут служить основанием.

2.1. Определение физико-механических свойств грунтов основания

Таблица 1 - Исходные данные

Цифра шифра	Условное обоз наче ние грун та	Описание грунта	Мощность слоя, м	Физические характеристики грунтов														Механические
				Дополнительные			Основные				Производные и классификационные							Прочност ные			Деф		R0, кПа
				WL	Wp	W			s т/м3	d т/м3		e	sb	Ip	IL	Sr	С, кПа		, гр	E МПа
1	2	3	4	5	6	7		8	9	10		11	12	13	14	15	16		17	18
3		Песок серо-бурый	1,1	--	--	0,3		18,54	2,67	1,45		0,84	8,9	0	0	0,95	1		35	30		30
1		Супесь зелено-бурая	2,2	0.21	0.15	0,19		18,345	2,69	1,57		0,71	9,52	0,06	0,66	0,72	10		21	11		225
0		Песок желтый	4,6	--	--	0,25		19,62	2,66	1,6		0,66	9,81	0	0	1,01	1		38	30		200
7		Суглинок желто-бурый	6,2	0,32	0.19	0,28		17,76	2,7	1,41		0,91	8,73	0,13	0,69	0,83	7		16	16		150

---

Определение характеристик грунтов:

1. Песок серо-бурый:

Число пластичности I_р=0

Показатель текучести I_L=0

Плотность сухого грунта ρ_d:

ρ_d = ρ / (1 + W)

ρ_d=1,854 / (1 + 0,3) = 1,45

Коэффициент пористости е:

e = (ρ_s – ρ_d) / ρ_d

e = (2,67 - 1,45)/ 1,45 = 0,84

Расчетное сопротивление грунта (R₀, кПа) -

2. Супесь зелено=бурая:

R₀= 225кПа

3. Песок желтый:

I_р = 0

I_L = 0

ρ_d = 1,962/ (1 + 0,25) = 1,6

e = (2,66 – 1,6) / 1,6 = 0,66

Согласно таблице Б.3 СП 22.13330.2016 и используя метод интерполяции, получили R₀= 6кПа

4. Суглинок желто-бурый:

R₀ = 160кПа

3. Определение глубины заложения фундамента

На выбор глубины заложения фундамента влияют три фактора: инженерно-геологические условия площадки строительства; климатические особенности местности и их воздействие на верхние слои грунта; конструктивные особенности сооружения в следующей последовательности.

3.1. По назначению и конструктивным особенностям проектируемого сооружения

Рис. 1. Ленточный фундамент для наружной стены

По конструктивным требованиям глубина заложения фундамента принимается 2,7 м. Принимаем ленточный фундамент из пяти блоков стен подвалов h= 0,58м.

3.2. По глубине заложения фундаментов примыкающих сооружений

Строительная площадка свободна от застройки, поэтому ограничений по глубине заложения фундаментов нет.
3.3. По нагрузкам и воздействиям на основания и фундаменты инженерно-геологическим условиям местности, на которой находится площадки строительства

Прежде всего, выбираем несущий слой (в котором будет располагаться подошва фундамента). Слабые грунты не могут быть несущим слоем, таким как торф, растительный слой. Выбирая несущий слой необходимо учитывать величины усилий на верхнем образце фундамента и физико-механические характеристики каждого слоя грунтов. Несущем слоем будет 2 слой – Супесь зелено-бурая, R₀= 225кПа

3.4. По существующему и проектируемому рельефу застраиваемой территории

---

Рельеф спокойный, в связи с этим ограничение на глубину заложения фундамента не накладывается.

3.5. По гидрогеологическим условиям в период строительства и эксплуатации сооружения

Грунтовые воды находятся ниже фундамента, устраиваем водоотвод.

3.6. По глубине сезонного промерзания грунтов

Расчетная глубина промерзания грунтов определяется по формуле:

????????=????_ℎ∙????_????????

где ????_ℎ= 0,5 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима эксплуатации сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых зданий;

????_????????=????0∙√????_???? – нормативная глубина сезонного промерзания грунта;

????₀ - величина, принимаемая равной, м, для песка – 0,28;

????_???? – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе строительства, принимаемых по СП 22,13330-2016.

Район строительства: г. Орёл

Отрицательные температуры за год, С°: -24,8

????_ℎ=0,5; ????0=0,28

????_???? = -24,8

????_????????=????₀∙√????_????=0,28∙√24,8= 1,39м

????_???? = ????_ℎ ∙ ????_???????? = 0,5 ∙ 1,39 = 0,7м

Окончательное значение глубины заложения фундамента принимаем d= 2,7м.

4. Выбор типов оснований и фундаментов на базе сравнения вариантов

4.1. Определение предварительных размеров подошвы фундаментов мелкого заложения

Размеры подошвы фундаментов мелкого заложения определяют методом последовательного приближения.

1) Вычисляют площадь подошвы А в первом приближении:

А₁ = ,

где F_v – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, F_v= 466,3кН;

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания, R₀= 225кПа;

_m – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах, обычно принимаемый равным 20 кН/м³ при наличии подвала;

d– глубина заложения фундамента, d = 2,7м

А₁ = = 2,69м².

2) Определяем расчетное сопротивление грунта основания:

R = ,

где

---