Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 109536
Наименование:
Курсовик Проектирование фундаментов под колонну
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Строительство.
Добавлен: 01.11.2017.
Год: 2016.
Страниц: 20 в df.
Уникальность по antiplagiat.ru: ?. *
Описание (план):
Новосибирск 2016г. 2 СОДЕРЖАНИЕ 1 Оценка инженерно-геологичес их условий ... 3 1.1 Физико-механические характеристики грунтов ... 3 1.2 Дополнительные характеристики грунтов ... 3 1.3 Расчетные значения физико-механических свойств грунтов ... 5 2 Проектирование фундаментов мелкого заложения ... 6 2.1 Расчет ориентировочной площади подошвы фундамента ... 6 2.2 Предварительное конструирование фундаментов и уточнение нагрузок ... ... ... 7 2.3 Определение расчетного сопротивления грунта ... 8 2.4 Проверка давлений под подошвой фундамента ... 8 2.5 Определение осадки основания фундамента ... 9 3 Расчет свайного фундамента ... ... 13 3.1 Определение несущей способности свай по грунту и определение числа свай ... ... 13 3.2 Определение усилий в сваях для внецентренно загруженных ростверков ... ... 15 3.3 Расчет осадки основания свайного фундамента ... 16 Список использованных источников ... .. 19 Приложение……….20 3 1 ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕС ИХ УСЛОВИЙ 1.1 Физико-механические характеристики грунтов Таблица 1 – Физико-механические свойства грунтов № слоя № ИГЭ ?s, кН/м3 ?, кН/м3 W WL WP E, кПа С, кПа ?, град 1 7 26,5 19,8 0,19 - - 33000 2 38 2 20 26,5 18,3 0,15 0,24 0,11 22000 28 18 3 23 27,2 20,0 0,20 0,58 0,30 21000 50 20 1.2 Дополнительные характеристики грунтов Для всех грунтов, слагающих основание, необходимо рассчитать следующие дополнительные характеристики: – удельный вес грунта в сухом состоянии ???=???+1, (1.1) где ? – удельный вес грунта, кН/м3; w – естественная влажность грунта, д.е.; – коэффициент пористости грунта ??=???, (1.2) где ?s– удельный вес частиц грунта, кН/м3; – степень влажности Sr ???=???, (1.3) где ?w – удельный вес воды, равный 10 кН/м3. Для глинистых грунтов, кроме того, необходимо вычислить следующие классификационные показатели: – число пластичности IP ???=(???)•100%, (1.4) где WL – влажность на границе текучести, д.е.; Wp – влажность на границе пластичности, д.е.; 4 – показатель текучести IL ???=???. (1.5) Все результаты сводятся в таблицу и по вычисленным показателям устанавливается полное наименование грунта каждого слоя основания. Для песчаного грунта плотность сложения устанавливается в зависимости от коэффициента пористости, а разновидность – по гранулометрическому составу и по степени водонасыщения. Согласно ГОСТ 25100–11 «Грунты. Классификация» тип глинистого грунта определяется по числу пластичности Ip, а разновидность – по показателю текучести IL. Таблица 2 – Дополнительные физико-механические свойства грунтов № слоя № ИГЭ ?d, кН/м3 e Sr IL IP R0, кПа Полное наименование грунта 1 7 16,638 0,59 0,85 - - 200 Насыщенные водой мелкие пески средней плотности 2 20 15,913 0,66 0,597 0,307 13 256,58 Тугопластичный суглинок 3 23 16,66 0,63 0,86 0 28 371,316 Твердая глина Таким образом, тип грунта включает в себя: – для песчаных грунтов – вид, плотность сложения и разновидность по коэффициенту водонасыщения; – для глинистых грунтов – вид по числу пластичности и разновидность по показателю текучести. Прочность грунтов в основаниях предварительно оценивается по условному расчетному сопротивлению R0, которое определяется по таблицам 1.9, 1.10 [3]. При промежуточных значениях e и IL условное сопротивление определяется двойной интерполяцией по формуле: ??0(??,???)=??2???2???1[(1???)? 0(1,0)+???0(1 1)]+???1??2???1[(1???)??0(2, )++???0(2,1)] (1.6) 5 1.3 Расчетные значения физико-механических свойств грунтов Все расчеты оснований производятся с использованием расчетных значений характеристик грунтов X, нормативные значения которых принимаются из таблицы 1. Расчетные значения необходимых характеристик определяются по формуле (1.7). ??=???, (1.7) где Xn – нормативное значение принимаемой характеристики; ?g –коэффициент надежности по грунту. Для расчетов оснований по деформациям и несущей способности принимаются расчетные значения характеристик при следующих значениях коэффициентов надежности ?g: а) в расчетах оснований по деформациям для: 1) удельного веса ?g =1; 2) модуля деформации ?g =1; б) в расчетах оснований по несущей способности для: 1) удельного веса ?g =1,1; 2) удельного сцепления ?g =1,5; 3) угла внутреннего трения глинистых грунтов ?g =1,15. При написании отдельных формул в расчетах по первой группе предельных состояний характеристики грунтов снабжаются индексом І, а по второй группе предельных состояний – индексом ІI. Таблица 3 – Расчетные значения физико-механических свойств грунтов № слоя № ИГЭ По деформациям (?=0,85) По прочности (?=0,95) ?II, кН/м3 CII, кПа ?II, град ?I, кН/м3 CI, кПа ?I, град 1 7 19,8 2 38 18 1,33 33,04 2 20 18,3 28 18 16,63 18,66 15,65 3 23 20 50 20 18,18 33,3 17,39 ? – доверительная вероятность. 6 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 2.1 Расчет ориентировочной площади подошвы фундамента При выбранной глубине заложения подошвы фундамента ее площадь А предварительно определяется исходя из расчетов по II группе предельных состояний по формуле ??пред=???0??? (2.1) где NII – нормативная нагрузка на фундамент, кН; R0 – расчетное сопротивление грунта, на который непосредственно опирается фундамент, кПа; ??– среднее значение удельного веса грунта на обрезах фундамента, принимаемое равным 20 кН/м3; d – глубина заложения подошвы фундамента, м; ? – коэффициент, учитывающий влияние момента внешних сил, принимаемый равным ?=1,2. ??пред=1780•1,2200?20•2 13,35м2 Должно выполняться условие: ??пред??? (2.2) По таблицам «Размеры подколонников» и «Фундаменты под колонны» подбираем фундаменты, чтобы выполнялось условие (2.2). Фундамент ФА-15: l=4800мм b=3000мм l1=3600мм l2 =2400мм b1=2100мм b2=1500мм ??=4,8•3,0=14,4м2 Размеры подколонника в плане: acf =900мм bcf =900мм Размеры стакана в плане: aст =550мм bст=550мм 7 2.2 Предварительное конструирование фундаментов и уточнение нагрузок По предварительному определению площади подошвы фундамента конструируют его тело. Прежде чем приступить к расчетам основания и фундамента, все нагрузки приводят к центру тяжести подошвы фундамента. Вертикальная сила, действующая в уровне подошвы фундамента, определяется выражением ???=??0+??подк+???пл+??гр (2.3) где N0 – нормативная вертикальная нагрузка, кН; Nподк – вес подколонника, кН; Niпл – вес плиты фундамента, кН; Nгр – вес грунта на его уступах, кН. ??подк=??подк??бет?? (2.4) Удельный вес железобетона в бетонных блоках принимается равным ?бет??=25,0кН/м3. ??подк1,1•0,9•0,9•25= 2,275кН ???пл=???пл???бет ?? (2.5) ??1пл=0,3•4,8•3•25=10 кН ??2пл=0,3•2,1•3,6•25= 6,7кН ??3пл=0,45•1,5•2,4•25 40,5кН ??гр=??гр???=(???1пл???1??1?2 л???2??2?3п ??под???0,6??к??к)•??? (2.6) где ??– среднее значение удельного веса грунта на обрезах фундамента, принимаемое равным 20 кН/м3. ??гр=(4,8•3•2?0,3•4,8 3?0,3•2,1•3,6?0,45•1 5•2,4?1,1• ,9•0,9?0,6•0,4•0,4)• 0=392,1кН ???=1780+22,275+108+56, +40,5+392,1=2399,575к Момент в уровне подошвы фундамента составит ???=??0+??0?ф?та (2.7) 8 где M0 – момент, действующий в уровне обреза фундамента, кН·м; TII – горизонтальная сила, кН; h – высота фундамента от его обреза до подошвы, м. ???=380+46•2,15=478,9к Горизонтальная сила TII в уровне подошвы фундамента остается без изменений. ???=46кН 2.3 Определение расчетного сопротивления грунта Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле: ??=???1???2??[???+???1???+(??? ?1)???+???] (2.8) где ?с1 и ?с2 – коэффициенты условий работы основания и условий работы здания, принимаемые по таблице в зависимости от вида грунта под подошвой фундамента, а также конструктивной схемы здания; М?, Мq, Мс – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта, залегающего под подошвой фундамента, и принимаемые по таблице 2.6 [1]; k – коэффициент равный 1; ?II – средневзвешенное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, причем во внимание принимаются отдельные слои грунта в пределах толщины ниже подошвы фундамента, равной половине ширины подошвы фундамента; ?II? – удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента, ?II?=20кН/м3; d1 – глубина заложения подошвы фундамента, м. ??=1,25•1,21[0,51•1•3 20+3,06•2•20+5,66•50] 654кПа 2.4 Проверка давлений под подошвой фундамента Проверка давлений под подошвой фундамента производится по формулам: а) при центральном загружении 9 ??=??? (2.9) б) при внецентренном загружении ???=???+???1,2?? (2.10) где p и pmax – среднее по подошве и максимальное под краем фундамента давление, кПа; NII и МII – вертикальная сила, кН, и момент, кН·м, приведенные к подошве фундамента; R – расчетное сопротивление грунта несущего слоя, кПа; W – момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле: ??=??2??6 (2.11) где l – длина подошвы фундамента, м; b – ширина подошвы фундамента, м. При рациональном проектировании фундамента разница между давлениями под подошвой фундамента р и расчетным сопротивлением грунта R не должна превышать 10–15 %. В случае большей разницы необходимо подобрать другие элементы конструкций фундаментов с последующим расчетом напряжений под подошвой фундаментов. ??=2399,5753•4,8=166,64 Па‹??=654кПа ???=2399,5753•4,8+478,9 6 32•4,8=233,15кПа‹1,2??=784,8кПа Фундамент ФА15 проходит проверку давлений под подошвой фундамента, следовательно, он нам подходит. 2.5 Определение осадки основания фундамента Осадку основания фундамента определяют методом послойного суммирования по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальных нагрузок. 10 Определяют природное напряжение в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта: ???0=??? (2.12) где ?II? – удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента, ?II?=20кН/м3; d – глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки, м. Разбивают грунтовую толщу ниже подошвы фундамента на отдельные слои толщиной 0,4b (b – меньший размер подошвы), но не более 2 м. ?сл?0,4??‹2м (2.13) Разбивку основания на слои производят с таким расчетом, чтобы их границы совпадали с границами геологических слоев. Определяют напряжения от собственного веса грунта на границах выделенных слоев под центром тяжести подошвы фундамента: ???,??+1=???,??+??? (2.14) где ?i – удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3; hi – толщина i-го слоя грунта. По вычисленным значениям ?zg слева от вертикальной оси строят эпюру этих напряжений. Определяют дополнительные напряжения на тех же уровнях ???=???0 (2.15) где ? – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по таблице 2.7 [3]. Справа от вертикальной оси по вычисленным значениям строят эпюру дополнительных напряжений до той глубины, где ???=0,5??? (2.16) Границу, где выполняется это условие, Hc принимают за нижнюю границу расчетной зоны сжатия основания. Определяют напряжение в тех же слоях по формуле: ???=???0 (2.17) Определяют среднее в каждом i-м слое дополнительное напряжение: 11 ???ср=???1+???22 (2.18) где ?zp,1 и ?zp,2 – дополнительные напряжения по верхней и нижней границам i-го слоя. Определяют осадки от давления, м, для каждого выделенного слоя по формуле: ???=???(???ср???ср)???=1 (2.19) где ?=0,8 – безразмерный коэффициент; hi – толщина i-го слоя грунта; Ei – модуль деформации грунта в i-м слое, кПа. Вычисляют полную осадку основания фундамента по формуле ??=??? (2.20) Расчетная осадка S не должна превосходить предельно допустимую для данного сооружения среднюю осадку Su, которую принимают по табл. 2.8 [1]. Все расчеты сведены в таблицу 4. Таблица 4 – Расчет осадки основания Номер слоя Толщина слоя hi Расстояние от подошвы фундамента до верхней границы слоя zi Бытовое давление ?zgi 2zi/b Коэффициент рассеивания напряжений ? Дополнительное напряжение на границе слоя ?zpi Среднее дополнительное напряжение ?zpi в i-м слое Напряжение ?z?i Среднее давлени ?z?i в i-м слое Модуль деформации грунта в i-м слое Ei Осадка i-го слоя si, мм 1 0,375 0 49 - - 166,64 165,225 49 48,583 33000 1,5 2 1,2 0,375 56,425 0,25 0,983 163,81 48,167 22000 7,2 3 1,2 1,575 78,385 1,05 0,863 143,81 153,81 42,287 45,227 6,7 4 1,2 2,775 100,34 1,85 0,482 80,32 112,065 23,618 32,952 4,9 5 0,87 3,975 122,30 2,65 0,307 51,16 65,74 15,043 19,330 2,1 12 ???0=20?2,45=49кН S=1.5+7.2+6.7+4,9+2. =22.4 мм=2.24см ‹ Su=8см. 13 3 РАСЧЕТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА Проектирование свайных фундаментов производится в соответствии с требованиями Свод правил СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85. Принимаем типовые призматические забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой: Марка Длина, м Диаметр, мм Класс бетона С12-30 12,0 300 В20 3.1 Определение несущей способности свай по грунту и определение числа свай Расчетная нагрузка на сваю из условия прочности ее ствола на сжатие (прочность ствола сваи по материалу) определяется в соответствии с нормами проектирования железобетонных конструкций. Несущую способность Fd висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, определяют как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле, кН: ???=???(???+???)??=???=1 (3.1) где gc — коэффициент условий работы сваи в грунтах, принимаемый gс = 1; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 3.2 [3]; A — площадь поперечного сечения сваи м2; U — наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 3.3[3]; hi — толщина i-го слоя грунта, должна быть не более 2м; n — число слоев; ?cR = ?cf =1—коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи. 14 Таблица 5 – Определение расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности по слоям Номер слоя i Вид грунта в слое (IL, Ip) Толщина слоя hi , м Средняя глубина расположения слоя, м Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности fi , кПа 1 Насыщенные водой мелкие пески средней плотности 0,9 2,65 33,25 2 Тугопластичный суглинок(0,307;13) 2 4,1 37,43 3 Тугопластичный суглинок(0,307;13) 2 6,1 41,33 4 Тугопластичный суглинок(0,307;13) 0,6 7,4 42,63 5 Твердая глина(0;28) 1,55 8,475 62,7125 6 Твердая глина(0;28) 1,55 10,025 65,035 7 Твердая глина(0;28) 1,55 11,575 67,205 8 Твердая глина(0;28) 1,55 13,125 69,375 ??? = 11436 ? 0.09 + 1.2(33,25 ? 0,9 + 37,43 ? 2 + 41,33 ? 2 + 42,63 ? 0,6 + 62,7125 ? 1,55 + 65,035 ? 1,55 + 67,205 ? 1,55 + 69,375 ? 1,55) = 1029,987кН Определяем число свай в свайном кусте ?? = ??? ??? ??? (3.2) где I N – вертикальная расчетная сила в плоскости обреза фундамента, кН; M k – коэффициент неравномерного загружения свай за счет действия момента, принимаем M k =1,2; k g – коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов 1,4. ?? = 1,2?1,4?1780?1,3 1029,987 = 3,77 Принимаем nmin=4. 15 3.2 Определение усилий в сваях для внецентренно загруженных ростверков Полная расчетная нагрузка на свайный фундамент, кН: ???=??0+??подкол+??роств+ ?гр (3.3) где Npоств – нагрузка на ростверк, кН; Nподкол – нагрузка на подколонник, кН; Nгр – нагрузка грунта, кН; N0 – нормативная вертикальная нагрузка, кН. ??подк=??подк??бет?? (3.4) Удельный вес железобетона в бетонных блоках принимается равным ?бет??=25,0кН/м3. ??подк=1,1•0,9•0,9•25 22,275кН ??роств=??роств??бет?? (3.5) ??роств=25? 1,62?1,62?0,5=32,805 Н ??гр=???(??гр???роств???подк л???кол) (3.6) ??гр=20?(1,62?1,62?2, ?1,62?1,62?0,5?1,1?0 9?0,9?0,6? ,4?0,4)=69,49кН ???=1780+22,275+32,805+ 9,49=1904,57кН Полная расчетная нагрузка на свайный фундамент, приведенная к подошве ростверка, кН: ???=1.2??? (3.7) ???=1,2?1904,57=2285,48 кН Расчетный момент внешних сил, приведенный к подошве ростверка, кН?м; ???=1.2(??0+??0?ф?та) (3.8) где hф-та – высота ростверка, м; ???=1,2(380+46?1,6)=54 ,32кН?м 16 После размещения свай в ростверке определяют усилия в них. Расчетная нагрузка Nmax, кН, передаваемая на сваю, для фундаментов с вертикальными сваями определяется по формуле: ???=???+???2???1,4 (3.9) где хi – расстояние от главной оси плиты ростверка до оси рассматриваемой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка; ?хi – расстояние от главной оси плиты ростверка до оси каждой i-й сваи, м; ???=2285,4844+544,32?0,45 ?0,452=873,771 кН›1029,9871,4=735,705к Условие не выполняется, поэтому увеличиваем количество свай: если n=5, то ???=2285,4845+544,32?3?0 30,92+0,92+0,92+0,92 60 ,297кН‹1029,9871,4=735,705к Условие выполняется, значит, количество свай принимаем n=5. 3.3 Расчет осадки основания свайного фундамента Расчет осадки одиночной висячей сваи фундамента производится по следующей формуле: ??=??? (3.10) где Ni – нагрузка на сваю, кН; l – длина сваи, м, ? – коэффициент, определяемый по формуле: ??=???1+1?(???)?? (3.11) Где ?’=0.17ln(k?G1l/G2d) – коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае; ?’=0.17ln(k?1l/d) (3.12) ??=???1??2 (3.13) 17 EA – жесткость ствола сваи на сжатие, МН; ?1 – параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле: ??1=2,12??341+2,12??34 (3.14) k?, k?1 – коэффициенты, определяемые по формуле: ???=2.82?3.78??+2.18??2 (3.15) Определяем нагрузку, приходящуюся на одну сваю: ???=??? (3.16) ???=1904,575=0,381МН ???=???2(1+??) (3.17) ???=330002(1+0,33 )=12,406МПа ???=220002(1+0,36)=8,088МП ???=210002(1+0,25)=8,4МП ??1=???+???+???+???+??? ?? (3.18) ??1=12,406?0,9+8,088?4 6+8,4?6,211,7 = 8,585МПа ??2=??? (3.19) ??2=8,4МПа ??1=???+???+???+???+??? ?? (3.20) 18 ??1=0,33?0,9+0,36?4,6+ ,25?6,211,7= 0,2994 ??2=??? (3.21) ??2=0,25 ???=2.82?3.78?0.2994+2. 8?0.29942=1.88 ???1=2.82?3.78?0.2747+ .18?0.27472=1.95 ??=30018?0,098,585?11,7 =2,298 ??1=2,12?2,298341+2,1 ?2,29834=0,798 ?’=0.17ln(1,95*11,7/0 3)=0,736 ?’=0.17ln(1,88*8,585* 1,7/8,4*0,3)=0,733 ??=0,7330,798+1?(0,7330 736)2,298=0,92 ??=0,920,3818,585?11,3 0,36см 19 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция. Свод правил СП 22.13330.2011. М., 2011. 2. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция. Свод правил СП 24.13330.2011. М., 2011. 3. Смолин Ю. П., Бессонов В. В.: «Основания и фундаменты промышленных и гражданских сооружений». Методические указания к курсовой работе для студентов заочной формы обучения направления подготовки 270800 «Строительство». Квалификация бакалавр. Новосибирск, 2012.
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
