Курсовая работа (т): Расчет оснований и фундаментов здания химического корпуса

Расчет оснований и фундаментов здания химического корпуса

Реферат

Курсовой проект включает: __ страниц, __ рисунков, __ таблиц, __ источников, 1 лист (формата А3) графического материала.

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ; ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТА; РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОСНОВАНИЯ; ФУНДАМЕНТЫ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ; СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ; ДЕФОРМАЦИЯ ОСНОВАНИЯ; ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

Объектом курсовой работы является расчет оснований и фундаментов здания химического корпуса.

В результате работы над проектом установлены физико-механические характеристики грунтов и дано их наименование, определено расчетное сопротивление основания, выполнены расчеты фундаментов мелкого заложения.

Оглавление

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗДАНИЯ И ХАРАКТЕРА НАГРУЗОК НА ОСНОВАНИЕ.

. СОСТАВ ГРУНТОВ, АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ОЦЕНКА РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТОВ.

. ВЫБОР ВОЗМОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ФУНДАМЕНТОВ.

. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ.

. РАСЧЕТ ОСАДОК ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ.

. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.      ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Ф.И.О. студента: Канипов Айдар

Вариант: 10; А11 - Б11

Здание: Школа на 9 классов

Место строительства: г. Харьков

Номер инженерно-геологического разреза: скважина 2, разреза I-I

Физико-механические характеристики слоев грунта:

Таблица 1. Показатели физико-механических свойств грунтов.

Таблица 2. Гранулометрический состав песчаных грунтов, %.

Отметка поверхности природного рельефа :__+208,0__ м

УПВ = ___+204,0___ м

Вариант нагружения:

Фундамент 1: N = _1,34_ МН; M = _0,23_ МН*м; Q = _0,02_ МН.

Фундамент 2: N = _1,63_ МН; M = _-0,26_ МН*м; Q = _-0,02_ МН.

Фундамент 3: N = _0,55_ МН; M = _0,12_ МН*м; Q = _0,01_ МН.

Фундамент 4: N = _0,56_ МН; M = _0,29_ МН*м; Q = __-__ МН.

ЗАДАНИЕ ПОЛУЧЕНО ______ _______________ 20__ г.

(число) (месяц)

Преподаватель             Хафизов А. Р.

. анализ конструктивных особенностей здания и характера нагрузок на основание

Школа на 9 классов представляет собой четырехэтажное общественное бескрановое здание с полным каркасом с подвалом. Высота здания 11,0 м, а глубина подвала -2,8 м. Размеры в плане 55х24,6м. Колонны крайнего ряда, внутренние колонны и колонны фахверка имеют размер 400х400мм.

Каркас здания, кроме полезной, несет еще ветровую и снеговую нагрузку, поэтому все фундаменты воспринимают еще моментные усилия и поперечную силу.

3. состав грунтов, анализ инженерно-геологических условий и оценка расчетного сопротивления грунтов

Глубина промерзания в г. Харьков = 120 см, УПВ на отметке находится на 280 см ниже глубины промерзания.

) Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды определяется по формуле:

 (3.1)

где: γ_sb - удельный вес с учетом взвешивающего действия воды, кН/м³;

γ_s - удельный вес частиц грунта, кН/м³;

γ_w - удельный вес воды, принимаемый 10 кН/м³;

е - коэффициент пористости.

ИГЭ № 4: = 9,9 кН/м³;

ИГЭ № 21: = 10,73 кН/м³;

ИГЭ № 13: = 10,53 кН/м³.

) Коэффициент пористости грунта определяется по формуле:

 (3.2)

где: γ_s - удельный вес частиц грунта, кН/м³;

w - природная влажность;

γ - удельный вес грунта, кН/м³.

ИГЭ № 4: е = {(26,4 * (1+0,23)) / 19,6} - 1 = 0,65;

ИГЭ № 21: е = {(27* (1+0,15)) / 19,6} - 1 = 0,58;

ИГЭ № 13: е = {(26,0 * (1+0,11)) / 18,9} - 1 = 0,52.

) Степень влажности или коэффициент водонасыщения определяется по формуле:

_r = (w * γ_s) / (e * γ_w) (3.3)

где: w - природная влажность;

γ_s - удельный вес частиц грунта, кН/м³;

е - коэффициент пористости;

γ_w - удельный вес воды, принимаемый 10кН/м³;

ИГЭ № 4: S_r = (0,23*26,4) / (0,65*10) = 0,92

ИГЭ № 21: S_r = (0,15*27) / (0,58*10) = 0,69

ИГЭ № 13: S_r = (0,11*26,0) / (0,52*10) = 0,55

) Удельный вес сухого грунта вычисляем по формуле:

 (3.4)

где: γ_d - удельный вес сухого грунта, кН/м³;

w - природная влажность;

γ - удельный вес грунта, кН/м³;

ИГЭ № 4: γ_d = 19,6 / (1 + 0,23) = 15,93 кН/м³

ИГЭ № 21: γ_d = 19,6 / (1 + 0,15) = 17,04 кН/м³

ИГЭ № 13: γ_d = 18,9 / (1 + 0,11) = 17,03 кН/м³

) Число пластичности определяется по формуле:

_p = W_L - W_P, (3.5)

где: W_L - влажность на границе текучести, %;

W_P - влажность на границе пластичности (раскатывания), %.

ИГЭ № 4: I_p = 0,3 - 0,15 = 0,15.

ИГЭ № 21: I_p = 0,2 - 0,11 = 0,09.

) Показатель текучести - показатель состояния (консистенции) глинистых грунтов, определяется по формуле:

_L = (W - W_P) / I_p, (3.6)

где: W - природная влажность;

W_P - влажность на границе пластичности (раскатывания), %

I_p - число пластичности;

ИГЭ № 4: I_L = (0,23 - 0,15) / 0,15 = 0,53

ИГЭ № 21: I_L = (0,15- 0,11) / 0,09 = 0,44

) Дадим полное наименование грунтам.

Для наименования грунтов используем таблицы из литературы [1], [5] .

ИГЭ № 4: По числу пластичности грунт - суглинок. По показателю текучести суглинок тугопластичный, легкий, насыщенный водой, с коэффициентом пористости е =0, 65. Проинтерполировав, получили расчетное сопротивление слоя грунта R₀= 234,24 кПа

ИГЭ №21: По числу пластичности грунт - суглинок. Полутвердый, насыщенный водой, с коэффициентом пористости е =0, 58. Проинтерполировав, получили расчетное сопротивление слоя грунта R₀= 253,304 кПа.

ИГЭ №13: Песок средней крупности; по плотности сложения е = 0,62, что означает, что песок средней плотности. По степени влажности S_r=0,72, следовательно, песок влажный - средней степени водонасыщения. По степени неоднородности гранулометрического состава С_u= d₆₀ / d₁₀ = 0,414/0,048= 8,63, получаем неоднородный грунт. Расчетное сопротивление R₀= 400кПа.

Рисунок 2. Эпюра расчетных давлений в слоях грунта.

Таблица 3. Сводная ведомость показателей физико-механических свойств грунтов.

4. выбор возможных технических решений фундаментов

Отличительной особенностью проектирования фундаментов является вариантность. Для типового здания не существует типового фундамента. При выборе того или иного фундамента необходимо учитывать совместную работу основания, фундамента и надземных несущих конструкций здания, инженерно-геологические, гидрогеологические, климатические условия строительной площадки, чувствительность несущих конструкций здания к неравномерным осадкам, крену и другие особенности здания, методы выполнения работ по устройству фундаментов, возможности строительной организации и ряд других факторов. Все это приводит к необходимости разработки нескольких вариантов фундаментов. Наиболее оптимальный из них определяется путем технико-экономического сравнения вариантов.

Проектирование оснований и фундаментов выполняется с учетом следующих положений:

­          обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий;

­        максимального использования прочностных и деформационных свойств грунта;

­         максимального использования прочности материала фундамента;

­         достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости.

5. расчет фундаментов мелкого заложения

Определение расчетной глубины заложения фундамента.

Глубина заложения фундаментов d₁ принимается с учетом множества факторов, в том числе конструктивных особенностей проектируемого здания и глубины сезонного промерзания грунтов.

Расчетная глубина промерзания грунтов определяется по формуле:

d_f=k_h*d_fn (5.1)

_fn - нормативная глубина промерзания грунта = 200см по карте климатологии [1];

k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый равным 0,5 по табл.1, п.2 [2].

d_f=120*0,4=0,48 м.

Исходя из конструктивных решений, а именно устройство подвала с глубиной 2,8 м, а также выемке верхнего слоя грунта толщиной 1м принимаем d₁=2,2 м.

Определим осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) g_II и залегающих ниже подошвыg^/_II , кН/м³ (тс/м³)

1. Суглинок тугопластичный

R₀ = 234,24кПа

γ = 19,6кН/м³

γ_sb = 9,9 кН/м³

. Суглинок пластичный

R₀ = 253,3 кПа

γ = 19,6кН/м³

γ_sb = 10,73 кН/м³

. Песок крупный, R₀ = 400 кПа

γ = 19,9 кН/м3 ; γ_sb = 10,38 кН/м³

кН/м³ (5.2)

кН/м³ (5.3)

Рисунок 4. Схема фундамента мелкого заложения. М 1:50

Расчет фундаментов.

Фундамент №1

Фундамент столбчатый под колонну размером 300*300 мм. Значения нагрузок, действующих на каркас здания при расчете фундамента №1: N=1340кН, M= 230кН*м, Q= 20 кН.

1. Условное расчетное сопротивление грунта ИГЭ №21, в котором закладываем фундамент: R₀= 253,3 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента:

; (5.4)

где: N - вертикальная составляющая внешних сил,

R₀ - расчетное сопротивление грунта,

γ_ср - усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,

d - глубина заложения.

. Определим ширину фундамента:

, (5.5)

где , где длина подошвы фундамента (принимаем конструктивно в пределах от 1 до 4)

,

. Находим расчетное сопротивление грунта:

(5.6)

где g_с1 и g_с2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП 01-83;-         коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями;

М_g , М_q, M_c -        коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП 01-83 ;_z -         коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м (b=2.1м) - k_z = 1;

b - ширина подошвы фундамента, м;

g_II -          осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g^/_II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II -          расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки

,44 кПа

5. Проверяем условие:

,  -условие не соблюдается, следовательно, вместо R₀ в формуле (5.4) подставляем полученное R и повторяем расчеты с 1-5.

. R₀=846,44 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента по формуле (5.4):

. Определим ширину фундамента по формуле (5.5) :