Проектування фундаментів під 2-поверхову блок-секцію на 4 квартири

Зміст:

1. Варіант ґрунтових умов будівельного майданчика

. Аналіз інженерно геологічних умов будівельного майданчика

. Збір навантажень на фундаменти

. Проектування фундаментів мілкого закладення

.1 Визначення глибини закладення фундаментів

.2 Визначення ширини підошви фундаментів

. Визначення деформацій фундаментів

. Проектування пальових фундаментів

Література

1. Варіанти ґрунтових умов будівельних майданчиків

Таблиця 1

Таблиця 2

Фізико-механічні характеристики ґрунтів

Таблиця 2а

Гранулометричний склад ІГЕ-3 ,ІГЕ-5

2. Аналіз інженерно-геологічних умов будівельного майданчика

Аналізуємо результати лабораторних досліджень ґрунтів за даними таблиць 1, 2 та 3.

ІГЕ-1 - ґрунтово-рослинний шар, товщиною 0,5м.

ІГЕ-2 (ґрунт №72) - зв‘язний ґрунт, товщиною 4,7-5,5м. Результати лабораторних визначень фізико-механічних характеристик цього ґрунту наведені в табл. 1.

Вираховуємо число пластичності:

%.

Згідно з табл. Б11 ДСТУ Б В.2.1-2-96 визначаємо, що ґрунт-суглинок .

Вираховуємо показник текучості:

.

Згідно з табл. Б14 ДСТУ Б В.2.1-2-96 визначаємо, що суглинок називається м’якопластичний

Вираховуємо коефіцієнт пористості :

.

Вираховуємо коефіцієнт водонасичення :

.

Остаточна назва ґрунту: суглинок м’якопластичний

Визначаємо розрахункові характеристики ґрунту (питому вагу м/с² - прискорення вільного падіння}, кут внутрішнього тертя , питоме зчеплення ) для розрахунків за І-ю і ІІ-ю групами граничних станів. Розрахункове значення характеристики ґрунту визначаємо за формулою

, де

 - нормативне значення характеристики (під час курсового і дипломного проектування допускається приймати за  відповідне значення , ,  з табл. 2 і 3);  - коефіцієнт надійності. При визначенні розрахункових значень характеристик для розрахунків за деформаціями (ІІ група граничних станів) . Для розрахунків за несучою здатністю (І група граничних станів)  - для питомого зчеплення,  - для кута внутрішнього тертя глинистих ґрунтів і  - для кута внутрішнього тертя пісків,  - для питомої ваги ґрунту.

Отже,

 кН/м³;

 кН/м³;

;

;

кПа;

кПа.

ІГЕ-3 (ґрунт №3) - незв‘язний ґрунт, товщиною 0,6-0,8 м. Результати лабораторних визначень фізико-механічних характеристик цього ґрунту наведені в табл. 1

Для ґрунту №3 границі пластичності W_L, W_P відсутні .Це означає,що число пластичності  =0 , тобто це сипкий ґрунт.

Визначаємо його вид за гранулометричним складом. Оскільки в даному ґрунті вміст частинок, крупніших за 0,10 мм складає <74%, то цей пісок пилуватий.

Вираховуємо коефіцієнт пористості :

.

Вираховуємо коефіцієнт водонасичення :

.

Остаточна назва ґрунту: пісок пилуватий середньої щільності насичений водою

Визначаємо розрахункові характеристики ґрунту для розрахунків за І-ю і ІІ-ю групами граничних станів:

кН/м³; кН/м³;

; ;

кПа; кПа.

ІГЕ-4 (ґрунт №88 - звязний ґрунт, товщиною 3,8-4,1 м. Результати лабораторних визначень фізико-механічних характеристик цього ґрунту наведені в табл.1

Вираховуємо число пластичності: %. Згідно з табл. Б11 ДСТУ Б В.2.1-2-96 визначаємо, що ґрунт - суглинок ().

Вираховуємо показник текучості: . Згідно з табл. Б14 ДСТУ Б В.2.1-2-96 визначаємо, що суглинок називається текучопластичним .

Остаточна назва ґрунту: суглинок текучопластичний

Вираховуємо коефіцієнт пористості :

.

Вираховуємо коефіцієнт водонасичення :

.

Визначаємо розрахункові характеристики ґрунту для розрахунків за І-ю і ІІ-ю групами граничних станів:

кН/м³;

кН/м³;

;

;

кПа;

кПа;

ІГЕ-5 (ґрунт №17 - незв‘язний ґрунт, товщиною 4,4-5,4м) Результати лабораторних визначень фізико-механічних характеристик цього ґрунту наведені в табл.1

Для ґрунту №3 границі пластичності W_L, W_P відсутні .Це означає,що число пластичності  =0 , тобто це сипкий ґрунт.

Визначаємо його вид за гранулометричним складом. Оскільки в даному ґрунті вміст частинок, крупніших за 0,25 мм складає >50%, то цей пісок середньої крупності.

Остаточна назва ґрунту: пісок середньої крупності.

Вираховуємо коефіцієнт пористості :

.

Вираховуємо коефіцієнт водонасичення :

.

Остаточна назва ґрунту пісок середньої крупності , середньої щільності насичений водою.

Визначаємо розрахункові характеристики ґрунту для розрахунків за І-ю і ІІ-ю групами граничних станів:

кН/м³;

кН/м³;

;

кПа; кПа .

Отримані дані про фізико-механічні характеристики ґрунтів заносимо в таблицю і викреслюємо план будмайданчика та інженерно-геологічний розріз

Висновок: Для будівництва виділено вільний від забудови майданчик прямокутної форми в плані розмірами b = 80 м, l = 180 м. На майданчику пробурено три свердловини глибиною 15 м кожна. Бурінням свердловин та аналізом результатів лабораторних досліджень зразків ґрунту встановлено, що геолого-літологічна будова майданчика має такий вигляд:

ІГЕ-1 - ґрунтово-рослинний шар товщиною 0,5 м;

ІГЕ-2 - глина тверда 4,7 - 5,5 м;

ІГЕ-3 - супісок пластичний 0,6 - 0,8 м;

ІГЕ-4 - суглинок пластичний 3,8 - 4,1 м;

ІГЕ-5 - глина тверда 4,4 - 5,4 м;

Примітка:Оскільки рівень ґрунтові води залягають на глибині, яка заважає для закладання фундаменту ми додатково досипаємо шар ґрунту товщиною 2,45, назва якого - суглинок м’якопластичний.

будівельний інженерний ґрунтовий фундамент

3. Збір навантажень на фундаменти

Навантаження на фундаменти визначають згідно з чинними будівельними нормами і правилами. Основними характеристиками навантажень вважаються їх нормативні значення N_n, але розрахунки фундаментів та інших конструкцій ведуться на розрахункові навантаження N _Ι або N _ΙΙ , які визначають як добуток їх нормативних значень N_n на коефіцієнт надійності для навантаження γ_f . В розрахунках за деформаціями γ_f =1, а в розрахунках за несучою здатністю значення γ_f приймають з таблиць.

Тимчасові навантаження ділять на тривалі, короткочасні, та особливі. При цьому навантаження на перекриття і снігові навантаження згідно з чинними будівельними нормами можуть відноситись як до тривалих, так і до короткочасних, і при розрахунку основ фундаментів за несучою здатністю вважаються короткочасними і приймаються за повним їх значенням , а при розрахунку за деформаціями - тривалими і приймаються зі зниженим значенням.

Для того, щоб зібрати навантаження на фундамент стін, спочатку визначаємо вантажну площу, тобто площу покриття та перекриттів, що прилягають до цієї стіни і передають на

х₂=(5,4-0,2-0,125 )/2=2,538м

х₂ =(3,0-0,125-0,125)/2=1,375м

S₁ =1* х₁=2.538 м²

S ₂=1*( х₁+ х₂)=3,913 м²

Таблиця 9

4. Проектування фундаментів мілкого закладання

.1 Визначення глибини закладання фундаментів:

Стрічковий фундамент по осі 1с

В нашому випадку глибина закладення фундаменту, може залежати від глибини сезонного промерзання ґрунтів та конструктивних особливостей будівлі. Глибина закладення фундаменту, виходячи з глибини сезонного промерзання ґрунтів. Розрахункову глибину промерзання ґрунту визначаємо за формулою:

де k_h=1,1 - враховуємо ймовірність припинення будівництва на зимовий період;_fn - нормативна глибина промерзання ґрунту, яку визначаємо за формулою:

де d₀=0,23 м - прийнято як для глин.

Для м. Бахмач (Чернігівська обл.) сума абсолютних значень середньомісячних від‘ємних температур за зиму становить:

Отже

 м.

Розрахункова глибина промерзання ґрунту становитиме:

_f=0,95*1,1=1,0м.

Врахуємо прокладання водогону і каналізації, які проходять крізь стіни підвалу і нижче розрахункової глибини промерзання ґрунту. Таким чином, глибина закладення фундаменту, виходячи з глибини сезонного промерзання ґрунтів становитиме:

.

Глибина закладення фундаменту, виходячи з конструктивних особливостей будівлі становить

 м.

Аналізуючи інженерно-геологічні і гідрогеологічні умови будмайданчика, в подальші розрахунки приймаємо більше з отриманих значень. Отже, глибину закладення фундаменту по осі А приймаємо рівною  м.

Стрічкові фундаменти по осі «2с».

Розрахунок глибини залягання стрічкових фундаментів по осі «2с» є аналогічним з віссю «1с», а тому глибину закладення фундаменту по осі «2с» приймаємо рівною1,95 м.

.2 Визначення ширини підошви фундаменту:

Стрічковий фундамент по осі 1с.

Навантаження на рівні планувальної відмітки n_II=163.94кН/м.

Визначаємо попередню ширину фундаменту за формулою прийнявши R₀=300 кПа:

Уточнюємо розрахунковий опір ґрунту R. Визначаємо складові, які входять в цю формулу: , ; k=1 (характеристики ґрунту основи визначались безпосереднім випробуванням). k_z=1 (b=0,62<10м).

Оскільки обчислена ширина підошви фундаменту b=0,62<10м, то усереднене значення міцнісних характеристик (φ, с) і питомої ваги γ ґрунту, який залягає нижче підошви фундаменту визначаємо в межах глибини z=b/2=0,62/2=0,31 м. Для подальших розрахунків приймаємо: φ_ІІ=18^о, с_ІІ=16 кПа, γ_ІІ=19,3 кН/м³, M_γ=0,43, M_q=2,73, M_c=5,31 (з табл. 5 при φ_II=18^o);  кН/м³ (питома вага ґрунту зворотньої засипки); d_b=1,35 м. Отже:

Перераховуємо ширину стрічкового фундаменту при R₀=163,93кПа:

Приймаємо більшу по ширині типову фундаменту плиту шириною b=1,4 м за ГОСТ 13580-85. Знайдемо розрахунковий опір ґрунту:

Перевіряємо виконання умови:

кПа кПа.

Умова виконується. Остаточно приймаємо фундаменту плиту шириною b=1,4 м за ГОСТ 13580-85.

Стрічковий фундамент по осі 2с

Навантаження на рівні планувальної відмітки n_II=201,48 кН/м.

Визначаємо попередню ширину фундаменту за формулою прийнявши R₀=300 кПа:

.

Уточнюємо розрахунковий опір ґрунту R. Визначаємо складові, які входять в цю формулу: , ; k=1 (характеристики ґрунту основи визначались безпосереднім випробуванням). k_z=1 (b=0,77<10 м).

Оскільки обчислена ширина підошви фундаменту b=0,77<10м, то усереднене значення міцнісних характеристик (φ, с) і питомої ваги γ ґрунту, який залягає нижче підошви фундаменту визначаємо в межах глибини z=b/2=0,77/2=0,385 м. Для подальших розрахунків приймаємо: φ_ІІ=18^о, с_ІІ=16 кПа, γ_ІІ=19,3 кН/м³, M_γ=0,43 M_q=2,73, M_c=5,31 (з табл. 5 при φ_II=18^o);  кН/м³ (питома вага ґрунту зворотньої засипки); d_b=1,35 м. Отже:

Перераховуємо ширину стрічкового фундаменту при R₀=165,03 кПа:

.

Приймаємо більшу по ширині типову фундаменту плиту шириною b=1,6 м за ГОСТ 13580-85. Знайдемо розрахунковий опір грунту:

Перевіряємо виконання умови:

кПа кПа.

Умова виконується. Остаточно приймаємо фундаменту плиту шириною b=1,6м за ГОСТ 13580-85.

5. Визначення осідання фундаментів

1. Перевіряють виконання умови ,

. Креслимо геологічний розріз, наносимо на нього в тому ж масштабі контур фундаменту. Верстви ґрунту, які залягають нижче підошви фундаменту ділимо на розрахункові шари товщиною =4*b.Якщо товщина останнього розрахункового шару верстви грунту ≤4*b ,то перший розрахунковий шар слідуючої верстви роблять таким ,щоб він доповнював попередній до 04*b.

. Вираховуємо вертикальні напруження від ваги ґрунту  і креслимо епюру .

. Вираховуємо додаткові вертикальні напруження ,

де - коефіцієнт;

Р- середній тиск під підошвою фундаменту;

- вертикальне навантаження від власної ваги на рівні підошви фундаменту.

Креслимо епюру

. Знаходимо нижню границю стиснення товщі, яка умовно розташована там, де

6. Вираховуємо осідання кожного розрахункового шару, який знаходиться в межах стисненої товщі.

Осідання фундаменту

.Отриману деформацію порівнюємо згранично допустимою

Стрічковий фундамент по осі 1с

Визначаємо вихідні дані:

тиск на рівні підошви фундаменту р=156 кПа<R=170,33 кПа;

додаткові напруження в ґрунті на рівні підошви фундаменту:

₀=p-σ_zg0=156-19,3 ∙1,95=118,37 кПа;

товщина розрахункового шару:

_i=0,4b =0,4∙1,4=0,56 м;

Стрічковий фундамент по осі 2с

Визначаємо вихідні дані:

тиск на рівні підошви фундаменту р=164,9 кПа<R=172,00 кПа;

додаткові напруження в ґрунті на рівні підошви фундаменту:

₀=p-σ_zg0=164,9-19,3∙1,95=127,27 кПа;

товщина розрахункового шару:

_i=0,4b =0,4∙1,6=0,64 м.

Подальші розрахунки ведемо в табличній формі.

. Проектування пальових фундаментів.

Приймаємо забивні залізобетонні призматичні палі квадратного перерізу. Вибираємо метод занурення паль дизель-молотом.

Глибину закладення ростверку приймаємо рівною:

У зв’язку з тим, що палі будуть занурюватись в ІГЕ-5 (пісок середньої крупності, насичений водою), вона матиме довжину 12,0 м, та поперечний переріз 30*30 см, марка палі - ПН 110.30

Несучу здатність палі F_d визначаємо як для висячої палі за формулою:

де γ_c=1,0; A=0,3*0,3=0,09 м²; u=11*0,3=3,3 м; γ_cR=1,0; R=4080кПа.

Допоміжні розрахунки в визначення граничного опору ґрунту на бічній поверхні палі виконуємо в табличній формі

Таблиця 11

До розрахунку несучої здатності палі

Навантаження P, допустиме на палю, виходячи з її несучої здатності по ґрунту, обчислюємо з формули:

 кН,

де γ_k=1,4 (несучу здатність палі визначали розрахунком за формулами СНиП).

Визначаємо відстань між осями сусідніх паль по:

Мінімальна конструктивна відстань між осями сусідніх забивних висячих паль становить а_min=3b=3∙1,4=4,2 м. Максимальна конструктивна відстань між осями сусідніх паль у стрічковому фундаменті становить а_max=8b=8∙1,4=11,2 м. Отже остаточно приймаємо відстань між осями паль a_1с=2,65м., а_2с=3,2 м.

Література:

1. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений М.:Стройиздат. - 1985.

2. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты М.:Стройиздат. - 1986.

. СНиП 2.02.07-85 Нагрузки и воздействия М.:Стройиздат.- 1986.

. ГОСТ 13579-78 “Фундаментные блоки стен подвалов”.

5. ГОСТ 13580-85 “Плиты железобетонные ленточных фундаментов”.

. ГОСТ 19804-85 “Сваи забивные железобетонные”.

. ДСТУ Б В.2.1-2-96. Ґрунти. Класифікація.

. М.О. Фурсович “Механіка ґрунтів, основи і фундаменти”. Рівне, 2002 - 88 с.

. МВ 053-71 “Інженерно-геологічні умови будівельних майданчиків”, НУВГП, Рівне, 2010 - 18 с.

. МВ 053-2у, УІІВГ, Рівне, 1990, 57 с.

. МВ 053-93 “Визначення навантажень на основи і фундаменти”, НУВГП, Рівне, 2010 - 20 с.

. МВ 053-94 “Проектування основ фундаментів мілкого закладення”, НУВГП, Рівне, 2010 - 32 с.