Курсовая работа по строительству и архитектуре на тему Проектирование фундамента (по вариантам)

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбора оптимального типа фундамента в строительстве обусловлена необходимостью обеспечения надежности, долговечности и экономической эффективности сооружений. Особенно это значимо для промышленных зданий, где высокие нагрузки и сложные инженерно-геологические условия требуют тщательного анализа вариантов фундаментов. Правильный выбор конструкции фундамента позволяет минимизировать риски деформаций, снизить затраты на строительство и эксплуатацию, а также обеспечить соответствие экологическим и техническим стандартам.
Целью данной курсовой работы является проектирование и сравнительный анализ двух вариантов фундаментов — мелкого заложения и свайного — для восьмиэтажного химического корпуса с подвалом, расположенного в условиях неоднородных грунтовых условий.
Задачи работы:
Выполнить расчет фундамента мелкого заложения, включая определение глубины заложения, размеров подошвы, осадки и армирования.
Разработать проект свайного фундамента с выбором типа свай, расчетом их несущей способности, количества и размещения в ростверке.
Провести технико-экономическое сравнение вариантов для обоснования выбора оптимального решения.
Разработать рекомендации по устройству гидроизоляции фундамента.
Объектом исследования выступают фундаменты промышленных зданий. Предмет исследования — методы расчета оснований по предельным состояниям с учетом инженерно-геологических условий.

1 Исходные данные

Фундамент проектируем для восьмиэтажного здания с подвалом. Высота этажа – 3 метра. Высота подвала – 3 метра.
Данные о строительной площадке:
1 слой – растительный слой
Толщина слоя – 1 метр.
3 слой грунта - глина
Удельный вес грунта – 18,1 кН/м3
Удельный вес частиц – 26,9 кН/м3
Влажность природная – 0,39
Влажность на границе частиц – 0,25
Влажность на границе текучести – 0,46
Коэффициент фильтрации – 2,2-10-4 см/с
Удельное сцепление – 14 кПа (0,14 кгс/см2)
Угол внутреннего трения – 22 град
Модуль деформации – 7,4 МПа (74 кгс/см2)
5 слой грунта - суглинок
Удельный вес грунта – 19,0 кН/м3
Удельный вес частиц – 26,6 кН/м3
Влажность природная – 0,31
Коэффициент фильтрации – 2,5-10-7 см/с
Угол внутреннего трения – 26 град
Модуль деформации – 12,0 МПа (120 кгс/см2)
10 слой грунта - супесь
Удельный вес грунта – 20,5 кН/м3
Удельный вес частиц – 26,6 кН/м3
Влажность природная – 0,18
Коэффициент фильтрации – 3-10-8 см/с
Угол внутреннего трения – 22 град
Модуль деформации – 18,0 МПа (180 кгс/см2)

Нагрузка N=0,21 МН
М=0,2 МНм
Q=0,02 МН

Здание –химический корпус
Размер L=9 метров
Подвал в осях А-Б
Уровень подземных вод на отметке ниже 0,5 метра глубины промерзания и равен 2,3 метра. (глубина промерзания – 1,8 м.). Физико-механические характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1
Физико-механические характеристики грунта
Характеристика Ед. изм. Глина Суглинок Супесь
Удельный вес грунта кН/м3 18,1 19,0 20,5
Удельный вес частиц кН/м3 26,9 26,6 26,6
Природная влажность 0,39 0,31 0,18
Коэффициент фильтрации см/с 2,2-10-4 2,5-10-7 3-10-8
Угол внутреннего трения Град 22 26 22
Модуль деформации МПа 7,4 12 18



2 Расчет фундамента мелкого заложения
2.1 Определение глубины заложения фундамента

По конструктивным особенностям и глубине промерзания грунта глубина заложения фундамента должна быть не меньше 3 м. Но, в связи с нагрузками и кратностью размеров принимаем d = 5,1 м. Принимаем высоту фундамента кратной 300 мм.
hf = 2,1 м.


2.2 Определение размеров подошвы фундамента

Размеры фундамента принимают исходя из условий:
η=l/b⊲1.3
Площадь подошвы фундамента:
A_0=N/(R_0-γ_ср⋅d)=150/(210-20⋅2,1)=0,89 м2,
где R0=210 кПа - условное расчетное сопротивление грунта основания, γср=20 кН/м3
Ширина фундамента:
b_0=√(A_0/η)=√(0,89/1,3)=0,83 м
Уточненный расчетное сопротивление грунта:
R=(γ_c1⋅γ_c2)/k⋅(M_γ⋅k_z⋅b_γ+M_q⋅d⋅〖γ_II〗^/+M_c⋅c_II )
Где γс1=1 – коэффициенты условий работы;
γс2=1 – коэффициенты условий работы;
k=1,1 – коэффициент надежности;
Мγ=1,59; Mq=7,32; Mc=8,98;
γ/II=19 кН/м3
СII=17 – расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента.
d=5,1 м
kz=1(так как b0 < 10 м)
R_ =(1⋅1)/1,1⋅(1,59⋅1⋅0,83⋅19+7,32⋅5,1⋅19+8,98⋅17)=823,97 кПа
Определяем площадь подошвы фундамента при R1:
A_1=N/(R_0-γ_ср⋅d)=150/(823,97-20⋅5,1)=0,21 м2
Ширина фундамента:
b_1=√(A_0/η)=√(0,21/1,3)=0,4 м
Тогда b0 - b1 = 0,83 – 0,4 = 0,43 > 0,1 Условие не выполняется, поэтому
R_ =(1⋅1)/1,1⋅(1,59⋅1⋅0,4⋅19+7,32⋅5,1⋅19+8,98⋅17)=811,85кПа
Определяем площадь фундамента при R2:
A_2=N/(R_0-γ_ср⋅d)=150/(811,85-20⋅5,1)=0,21 м2
Ширина фундамента:
b_2=√(A_0/η)=√(0,21/1,3)=0,4 м,
b2 - b1 = 0,4 –0,4 = 0 < 0,1 Условие выполняется.
Так как фундамент проектируется под колонну размерами 800х600 мм, то размеры фундамента выбираем по конструктивным особенностям.
Ширина фундамента:
Размеры фундамента должны быть кратны 300 или 100 мм, поэтому принимаем b = 1,5 м.
Уточняем R для данного размера меньшей стороны фундамента:
R_ф=(1⋅1)/1,1⋅(1,59⋅1⋅1,5⋅18,1+7,32⋅5,1⋅18,1+8,98⋅17)=842,86 кПа
Длина фундамента:
l=η⋅b=1,3⋅1,5=1,95 м, принимаем l = 2,1 м
Площадь подошвы фундамента: