Курсовая работа по Строительство (фундаменты, материаловедение) на тему Проектирование фундамента

4. Расчет и конструирование колонны и фундамента

На выбор глубины заложения фундамента влияют следующие факторы:
- геологические и гидрогеологические условия строительной площадки;
- климатические условия в зоне строительства [7].
При температуре ниже предела замерзания нельзя использовать грунт естественного фундамента, поскольку в нем содержится неподходящая почва, ил и растительные отходы. Песок среднего размера можно использовать в качестве надежной природной основы. Следовательно, основание, срезав неподходящий слой, погрузится в соответствующий слой (песок среднего размера) на 10 см.
Приведем конструктивные характеристики.
Глубина заложения фундамента распределяется с учетом его высоты, которая должна быть достаточной по условиям устойчивости. При наличии подвала минимальная глубина размещения основания от запланированного уровня определяется по следующей формуле:

d = dв+ hs+ hcr (19),

где d в - глубина подвала (2,88-0,3+0,3=2,8 м);
hs - высота фундаментной плиты (0,3 м);
hcr - толщина здания цокольного этажа (0,3 i).
Глубина заложения фундамента составляет 6,5 метра.

Рис. 5. Конструктивная схема фундамента
Раскроем предварительное определение размера грунта основания.
После выбора грунта нужного размера выберем стандартный блок. Возьмем ФБС с b=600 мм и h=600 мм и l=1 м. Основные материалы, марки строительных растворов и бетона могут быть выбраны в зависимости от марки здания, основного грунта и расчетной температуры зимнего воздуха [8].
В KP под стену укладывается сборный ленточный фундамент. Этот вид фундамента может представлять собой жесткую ступенчатую конструкцию в виде целого (будка, бутобетон, бетон), состоящую из бетонных и железных плит и блоков или бетонных стеновых панелей.

Рис. 6. Расчетная схема, используемая для определения базовой нагрузки
Сборные панели - в литейных цехах из железобетона изготавливают твердые изделия.














Рис. 7. Механический цех
Чтобы снизить прочность основного материала и улучшить работу при контакте с грунтом, в железобетонной плите используются фрезы по углам (когда ширина ваты совпадает с расчетной шириной), или устанавливается прерывистый ленточный фундамент (на хорошем грунте), когда ширина стандартной доски больше расчетной ширины.
Фундамент должен быть рассчитан на основе двух наборов предельных состояний: первая группа рассчитывается на основе несущей способности, а вторая группа рассчитывается на основе деформации.
Расчет строительных конструкций и оснований осуществляется с использованием метода предельного состояния.
Если конструкция не может нормально функционировать при исчерпании сопротивления грунта, достигается предельное состояние несущей способности фундамента (первое предельное состояние). Если деформация фундамента является чрезмерной для сооружения на грунте (при напряжении, меньшем, чем сопротивление грунта), то за счет деформации достигается предельное состояние фундамента (второе предельное состояние) [2].
Целью расчета фундамента в предельном состоянии является уточнение размера фундамента, ранее принятого в рамках этого предела, который гарантирует прочность, устойчивость и трещиностойкость конструкции, включая общую устойчивость конструкции, и нормальную эксплуатацию подземного сооружения при любых возможных нагрузках и ударах.
Мощность вычисляется на основе деформации и несуществующих способностей во всех случаях.
Расчет основы деформации основан на теории линейно деформируемых сред (теории упругости).
Цель расчета предельного состояния фундамента второй группы (через деформацию) состоит в том, чтобы ограничить абсолютное перемещение фундамента и подземного сооружения таким пределом. В пределах этого предела будет гарантирована нормальная эксплуатация конструкции и ее долговечность не снизится.
Расчет абсолютной осадки фундамента S:
- расчет сокращен для выполнения основных условий.
Расчет в основании производится методом сложения стратификационных данных, поскольку в основании отсутствует грунт MPa.
Суть этого метода заключается в следующем:
- основание разделяется на основные слои;
- в пределах сжимаемой толщины осадки каждого слоя определяются по дополнительному вертикальному напряжению;
- добавляются осадки всех основных слоев.
Расчетная программа:
1.Для возведения σzp и σzg грунт участка строительной площадки, расположенного под основанием, разделяется на высокий базовый слой, чтобы были соблюдены условия СНиП [10].
2.Определяется вертикальное напряжение собственного веса грунта σzgi на границе слоя i, который расположен на глубине zi (на уровне подошвы фундамента), поскольку песок среднего размера - средней плотности, слабый и не водонепроницаемый, поэтому с учетом принимая во внимание взвешивающий эффект воды, рассчитывается вес части слоя песка.
3.Поиск дополнительного вертикального напряжение от внешней нагрузки на первой глубине под подложкой (вертикально через центр подложки).
4.Нижний предел сжимаемой толщины основания условно расположен на глубине Z=NS, где σzp=0,2σzg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно ниже этого предела больше или равен 5 МПа.

Рис. 8. Расчетная схема для определения количества осадков методом послойного суммирования
Целью расчета несущей способности основания является обеспечение прочности и устойчивости основания, а также предотвращение смещения основания вдоль подошвы и его опрокидывания [12].
Расчет несущей способности фундамента проводится только при определенных условиях нагружения и при неблагоприятных инженерно-геологических условиях на строительной площадке.
Целью расчета несущей способности основания является обеспечение прочности и устойчивости основания, а также предотвращение смещения основания вдоль подошвы и его опрокидывания.
Расчет основы несущей способности следует проводить по основной комбинации нагрузок, а при наличии специальных нагрузок и воздействий - по основной и специальной комбинациям [11].
При соблюдении одного из условий несущая способность основания считается пропорциональной, в зависимости от метода расчета.
Когда напряжение в грунте превышает его прочность на сдвиг, устойчивость фундамента теряется. В этом случае считается, что нормальное напряжение и касательные напряжения σ и τ на всей поверхности скольжения достигают значений, соответствующих предельному равновесию.
Возможны различные сценарии потери (разрушения) устойчивости основания:
- плоский разрез вдоль слабого среднего слоя;
- глубокий срез, образующий скользящую поверхность, покрывающую основание и прилегающую почвенную матрицу.
При выборе схемы потери устойчивости (и, следовательно, метода расчета) необходимо учитывать следующее:
- характер нагрузки и ее влияние (вертикальное, наклонное, эксцентричное);
- форму основания (лента, прямоугольник и т.д.);
- характер дна (горизонтальное, наклонное);
- соединение между днищем и другими зданиями или конструкциями для ограничения возможности потери устойчивости;
- характеристики фундамента - тип и природа грунта (его стабильное или неустойчивое состояние), однородность геологической структуры, наличие и наклон слоев и слабых слоев, наличие уклонов грунта вблизи основания и т.д.
Основание ленточного основания следует проверять на устойчивость только в направлении короткой (широкой) стороны основания и в прямоугольном, квадратном и круговом направлениях, в направлении крутящего момента или наклона воздействия (направление его горизонтальной составляющей).
В неустойчивом состоянии медленно уплотняемые глины и биогенные почвы имеют влажность SR>0,85 и коэффициент уплотнения. Величина основного предельного сопротивления этих грунтов должна учитывать избыточное давление в водяном паре u и рассчитываться методом фильтрации и уплотнения грунта [14].
Для водонасыщенных почв с индексом консистенции IL<0,5 коэффициент уплотнения определить невозможно, равно как и не учитывать возможность нестабильного состояния почв (то есть, учитывая, что они стабильны).