Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 046108 из МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Механики грунтов, оснований и фундаментов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему

"Проектирование фундаментов под 8-этажное жилое здание"

Факультет ПГС, курс IV, группа 10

Студент: Котов Е. В.

Консультант: Харин Ю. А.

Геология: 28

Конструкция:4

Этажность: 8

Город: Омск

МОСКВА 2012 г.

Введение

Задачи проекта:

В курсовом проекте по дисциплине "основания и фундаменты" проектируется фундамент под жилое здание, используя методы расчёта применительно к конкретным геологическим условиям строительной площадки.

Решение инженерных вопросов проектирования фундаментов гражданского здания в открытых котлованах и котлованах глубокого заложения, технико-экономического сравнения различных вариантов и детального проектирования, вплоть до рабочих чертежей фундаментов выбранного варианта с расчётом величин осадок их оснований.

Основные принципы проектирования оснований и фундаментов здания.

а) Определить физико-механические свойства грунтов строительной площадки.

б) Установить нагрузки для расчёта оснований и фундаментов по первому и второму предельным состояниям.

в) Выполнить инженерно-геологический разрез по исходным данным.

г) Дать анализ о конструктивном решении и эксплуатации, особенностях проектируемого сооружения, месте строительства, определить глубину заложения и провести окончательную горизонтальную и вертикальную привязку сооружения на строительной площадке.

д) Разработать конструктивную схему фундамента мелкого заложения, уточнить величину расчётного сопротивления основания по принятым размерам фундамента в плане.

е) При сложных инженерно-геологических условиях, в случае необходимости, провести проверку прочности слабого подстилающего слоя в пределах сжимаемой толщи грунтов и заменить слабый слой, т.е. запроектировать песчаную подушку.

ж) Рассчитать осадку фундамента методом послойного суммирования.

Характеристика здания, анализ и характеры передачи нагрузок, определяющих расчет усилий на фундаменты.

Стены наружные -навесные керамзитобетонные панели толщиной 34 см

Стены внутренние - сборные г/л панели толщиной 10см

Перекрытия - сборные многопустотные ж/б плиты

толщиной 22см.

Покрытия - сборные ж/б плиты

Здание имеет подвал во всех осях

Отметка пола подвала:- 2,700

Отметка пола первого этажа: ±0,000 на 0,80м выше отметки спланированной поверхности земли

Количество этажей: 8

Высота типового этажа -2,8 м

Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты даны с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

Стена 1,2,3,7 кН/м Пост. 752 Врем. 96 Стена

4,5 кН/м Пост. 752 Врем. 131

Оценка инженерно-геологических условий площадки.

Определение наименования грунтов и расчётного сопротивления.

Слой № 1(проба отобрана из скважины №2 с глубины 1,0 м)

Насыпь не слежавшаяся, R0 не нормируется;

Слой № 2(проба отобрана из скважины №2 с глубины 2,5 м)

Данный слой представлен глинистым грунтом, так как: >1%

Разновидности:

-по числу пластичности: ;- суглинок, т.к. 0,071

Вывод: суглинок текучий

Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента пористости е:

;

e / ?L ?L = 0 e1 = 0,7 R0(1,0)

180 e2 = 1 R0(2,0)

100

Интерполяция: 1-0,7 - 180-100

0,828-0,7 - x , x=34

R0= 180-34=146

Слой № 3: (проба отобрана из скважины №2 с глубины 5,0 м)

Данный слой представлен глинистым грунтом, так как: >1%

Разновидности:

-по числу пластичности: ;- глина, т.к. >0,17

-по показателю текучести:

; -тугопластичные, т.к. 0,2 0,5

Вывод: тугопластичный

Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента пористости е:

;

e / ?L ?L = 0 e1 = 1,1 R0(1,0)

250 e / ?L ?L =1 e1 = 1,1 R0(1,0)

100

Интерполяция

R0= 250-75=175

Слой № 4: (проба отобрана из скважины №1 с глубины 10,0 м)

Данный слой представлен песчаным грунтом, не пластичным, т. к. хар-ки пластичности

и отсутствуют

Разновидности:

-по гранулометрическому составу- песок средней крупности, т. к. частиц крупнее 0,25>50% :

62,0%+33,7%=95,7%

-по плотности сложения, определяемой через коэф-т пористости:

; -песок средней плотности т. к. 0,55?0,636?0,7

-по степени водонасыщения:

-насыщенный водой т. к. 0,81%

Разновидности:

-по числу пластичности:

,-суглинок т. к. 0,148 (341,125 <)

г ) с учетом гидрогеологических условий :

Грунтовые воды бурением до 10 м вскрыты на отметке кровли 4-го слоя, то есть на глубине

ниже подошвы фундамента. Это исключает их влияние на глубину заложения фундамента.

С учетом всех факторов получаем глубину заложения фундамента 2,4....2,6 м.

Подбор графическим методом площади подошвы фундамента А.

Давление под подошвой фундамента зависит от размеров площади подошвы. Этот размер подбирается методом последовательных приближений по условию ? R.

1)Задаёмся тремя размерами площади подошвы А ленточного фундамента под наружную

стену :

А1=1,0м2, А2=2,0м2, А3=3,0м2.

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

; ( i=1,2,3...), где

NфIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

?ср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/; d- глубина заложения фундамента, d=2,1 м

3)Расчётное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле:

, где ?с1 и ?с2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6], ?с1=1,0, ?с2=1,0;

k- коэффициент надёжности, k=1;

М? , Мq, Mc -коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6] в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения ?II=20° грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. "рабочего слоя",

М?= 0,51, Мq= 3,06, Mc=5,66;

Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b<10 м;

b- ширина подошвы фундамента, м;

-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, определяется по формуле:

, где h1 и h2- мощности вышележащих слоёв грунта;

?II1 и ?II2 - расчётная величина удельного веса грунта вышележащих слоёв;

сII = 13 кПа - среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

d1- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле: , где

hS - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м; hсf - толщина конструкции пола подвала, м;

?сf - расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала, 22 кН/;

db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, db =1,5 м.

Т. к. величина расчётного сопротивления R изменяется по линейному закону, то определяем значения

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения прямой R=f(A) и кривой РII=f(A) определяет предварительное значение требуемой ширины подошвы ленточного фундамента А=2,795 м2.

По каталогу выбираем фундаментную плиту с шириной, ближайшей к требуемой bт=2,795 м.

Выбрали ФЛ28.24-2 шириной b=2,8 м и длиной l=2380 мм, высотой h=0,5 м, 2 несущей способности.

Определение нового значения расчётного сопротивления под подошвой фундамента R:

Конструкция стеновой части фундамента(стены подвала).

Для ее возведения используем 4 сплошных стеновых блока ФБС-12-4-6т длиной 1,2м, шириной 0,4 м и высотой 0,6 м из тяжелого бетона. Такие размеры блоков согласуются с величиной нагрузки NII и шириной стены.

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.

Собственный вес 1 пог. м фундамента QII складывается из веса железобетонной плиты

ФЛ14-24-3, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС-12-4-6т и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части ак опорной плиты

,где

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным = =22 кН/м3.

Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным =24 кН/м3.

Вес грунта на консольной части фундаментной плиты с наружной стороны:

= ? h?1 ? = 0.5*1.8*1*18=16,2кН/м

- вылет консольной части плиты в сторону обратной засыпки (и в сторону подвала при вычислении веса пола подвала, входящего в );

?II = 18 кН/м3 - удельный вес обратной засыпки.

кН/м Итак: полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке

подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2,8 м составляет:

При этом среднее давление под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем полученное значение при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ14-24-3 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие на контакте подошвы фундамента и песчаной подушки выполняется.

Разница значений pII и R в проекте для ленточных фундаментов не должна превышать 10%.

Так как превышение расчетного сопротивления R над средним давлением ,действующим под подошвой ленточного фундамента составляет 8,7%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

Окончательно подбираем ленточный фундамент с подушкой ФЛ14-24-2.

Определение глубины заложения ленточного фундамента внутренней стены здания

с подвалом.

а ) с учетом конструктивных особенностей подземной части здания:

Глубина заложения фундамента определяется по формуле:

, где hц - высота цоколя - разность отметок ±0.00 и поверхности планировки DL, hц=0,8 м

hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента (до низа пола подвала) hs =0,3-0,5 м;

hcf- толщина пола подвала, hcf=0,2м;

hn -разность отметок пола первого этажа (±0.00) и пола подвала(высота подвала), hn=2,7 м

d=2,7+(0.3...0,5)+0,2-0,8=2,4....2,6 м.

б ) с учетом климатических условий района строительства:

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется:

Где kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. При t=+10?С в подвале kh=0,6.

dfn - нормативная глубина промерзания

d0 = 0,23 - суглинки

Mt = 48,8 - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в Воронеже.

Принятая глубина заложения фундамента больше расчётной глубины сезонного промерзания.

в ) с учетом инженерно-геологических условий площадки застройки:

Под верхним слоем насыпи не слежавшейся залегает слой твердой супеси мощностью 3,40 м, имеющий расчетное сопротивление R0 =.

Проверяем возможность использования его в качестве рабочего слоя при максимальной ширине стандартной фундаментной плиты b=3,2 м и нагрузке 889 кН/пог.м. :

= +20?2,4=325.81 ,где

?ср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/; d- глубина заложения фундамента, d=2,4....2,6м

Опирание фундамента на этот слой по проведенному предварительному расчету возможно с подушкой меньше максимального стандартного размера, т.к.

< (325.81 <) г ) с учетом гидрогеологических условий :

Грунтовые воды бурением до 12м вскрыты на отметке кровли 3-го слоя, то есть на глубине

7 м ниже подошвы фундамента. Это исключает их влияние на глубину заложения фундамента.

С учетом всех факторов получаем глубину заложения фундамента 2,4....2,6 м.

Подбор графическим методом площади подошвы фундамента А.

Давление под подошвой фундамента зависит от размеров площади подошвы. Этот размер подбирается методом последовательных приближений по условию ? R.

1)Задаёмся тремя размерами площади подошвы А ленточного фундамента под внутреннюю

стену :

А1=1,0м2, А2=2,0м2, А3=3,0м2.

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

; ( i=1,2,3...), где

NфIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

?ср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/; - приведенная глубина заложения подошвы фундамента в подвале:

, где

hS - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала,

hS =0,3 м;

hсf - толщина конструкции пола подвала, hсf =0,2 м;

?сf - расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала, 22 кН/;

- удельный вес грунта выше подошвы фундамента, в данном случае - обратная всыпка под пол подвала(=18)

3)Расчётное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле:

, где

?с1 и ?с2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6], ?с1=1,0, ?с2=1,0;

k- коэффициент надёжности, k=1;

М? , Мq, Mc -коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6] в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения ?II=20° грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. "рабочего слоя",

М?= 0,51, Мq= 3,06, Mc=5,66;

Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b<10 м;

b- ширина подошвы фундамента, м;

-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента. Выше подошвы фундамента до низа пола подвала залегает грунт обратной засыпки с удельным весом =18 кН/;

-удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, =19,2 кН/;

сII = 13 кПа - среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

- приведенная глубина заложения фундамента внутренней стены, находящейся в подвале, =0,54 м

-глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала, =1,9 м

Т. к. величина расчётного сопротивления R изменяется по линейному закону, то определяем значения

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения прямой R=f(A) и кривой РII=f(A) определяет предварительное значение требуемой ширины подошвы ленточного фундамента А=2,995 м2.

По каталогу выбираем фундаментную плиту с шириной, ближайшей к требуемой bт=2,995 м.

Выбрали ФЛ32.12-2 шириной b=3,2 м и длиной l=1180 м, высотой h=0,5 м , 2 несущей способности.

Определение нового значения расчётного сопротивления под подошвой фундамента R:

Определяем давление РII под подошвой фундамента с учетом выбранных размеров фундаментной плиты и стеновых блоков бетонных ФБС-12-4-6т (толщиной 0,4 м и высотой 0,6 м) и сравниваем его с расчетным сопротивлением R:

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным = =22 кН/м3.

Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным =24 кН/м3.

- вылет консольной части плиты в сторону обратной засыпки (и в сторону подвала при вычислении веса пола подвала, входящего в ),

кН/м

Полная расчетная нагрузка:

=889+71,84=960,84 кН/м

При этом среднее давление под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем полученное значение при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ16-24-3 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие на контакте подошвы фундамента и песчаной подушки выполняется.

Разница значений pII и R в проекте для ленточных фундаментов не должна превышать 10%.

Так как превышение расчетного сопротивления R над средним давлением ,действующим под подошвой ленточного фундамента составляет 4,6%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

Окончательно подбираем ленточный фундамент с подушкой ФЛ16-24-3.

Определение стабилизированной осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

Расчёт ведётся по данным скважины № 1:

Ширина ленточного фундамента наружной стены b=2,8 м , глубина заложения d=2,4 м.

Вычисление ординат эпюры природного давления ?zg,i:

Эпюра природного давления на отметке DL принимается равной нулю.

-на границе I и II слоёв:

-на отметке подошвы фундамента :

-на границе II и III слоёв:

-на границе грунтовых вод

-на границе III и IV слоёв:

-на границе IV и V слоёв:

А с учетом давления толщи воды высотой hw=4,4м над глиной твердой ,являющейся водоупором:

-на границе V и VI слоёв:

-в VI слое на глубине 1 м:

2) Вычисление ординат вспомогательной эпюры 0.2 ?zg,i:

?zg 29,34 38,364 48,54 66,54 141,574 165,193 209,193 250,993 269,493 0.2?zg,i 9,708 13,308 28,315 33,039 41,839 50,199 53,899

3) Вычисление ординат эпюры дополнительного давления ?zр,i:

Фундамента №1

Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры ?zр,0 непосредственно под подошвой фундамента при z=0:

Затем вычисляем другие ординаты эпюры по формуле:, для различных глубин zi откладываемых от подошвы фундамента b=1,4 м.

Слои основания 0,00 0,00 1,000 192,78 0,0 9,708 II Суглинок текучий 0,29 0,2 0,983 189,50 0,20 0,61 0,43 0,927 178,71 0,23 1,04 0,73 0,805 155,19 0,30 28,315

III Глина тугопластичная

1,47 1,03 0,679 130,90 0,30 1,90 1,33 0,573 110,46 0,30 2,61 1,83 0,447 86,17 0,50 3,11 2,18 0,384 74,03 0,35 3,69 2,58 0,330 63,62 0,40 4,11 2,88 0,299 57,64 0,30 4,54 3,18 0,272 52,44 0,30 4,90 3,43 0,253 48,77 0,25 5,33 3,73 0,234 45,11 0,30 33,039...

41,839 IV Песок средней плотности, средней крупности, насыщенный водой 5,76 4,03 0,217 41,83 0,30 6,19 4,33 0,202 38,94 0,30 6,61 4,63 0,190 36,63 0,30 7,04 4,93 0,179 34,51 0,30 7,47 5,23 0,169 32,58 0,30

В.С. 7,90 5,53 0,160 30,84 0,30 8,19 5,73 0,154 29,69 0,20 8,76 6,13 0,144 27,76 0,40

50,199 V Глина твердая 9,33 6,53 0,135 26,03 0,40 9,90 6,93 0,128 24,68 0,40 10,47 7,33 0,121 23,33 0,40 11,04 7,73 0,115 22,17 0,40

4.1) Вычисление деформационных характеристик слоев грунта основания.

Компрессионные испытания

P, кПa e 0,0 0,830 50 0,812 100 0,800 200 0,784 400 0,756

II слой - суглинок текучий (глубина отбора 2,5 м)

Коэффициент сжимаемости:

Относительный коэффициент сжимаемости:

Модуль деформации:

V слой - глина твердая (глубина отбора 10,0 м)

Р, кПа е 0,0 0,600 50 0,594 100 0,590 200 0,586 400 0,580

Коэффициент сжимаемости:

Относительный коэффициент сжимаемости:

Модуль деформации:

Штамповые испытания

III слой - глина тугопластичная (глубина отбора 5,0 м)

Диаметр штампа d=27,7 см

P, кПа S, мм 0,0 0,00 50 1,01 100 2,02 150 3,04 200 4,04 250 5,37 300 8,03 350 12.11

;

IV слой - песок средней плотности, средней крупности, насыщенный водой (глубина отбора 12,0 м)

Диаметр штампа d=27,7 см

Р, кПа S, мм 0,0 0,00 50 0,48 100 0,98 150 1,47 200 1,96 250 2,46 300 2,98 350 3,58 400 4,42

;

5.1) Вычисление осадки фундамента

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев полных и неполных.

II слой (2 элементарных слоя):

III слой (9 элементарных слоев):

IV слой (8 элементарных слоев):

V слой (5 элементарных слоев):

Суммарная осадка S1=0,62+2,25+0,28+0,092=3,2422см < Su=10 см.

Условие расчета по 2-му предельному состоянию можно считать выполненным, но такое заключение можно будет сделать в том случае, если осадка внутренней стены этого дома тоже окажется меньше 10 см.

Фундамента №2

Расчёт ведётся по данным скважины № 2

Ширина ленточного фундамента внутренней стены здания b = 2,0 м, глубина заложения d=2,1м.

Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры ?zр,0 непосредственно под подошвой фундамента при z=0:

Затем вычисляем другие ординаты эпюры по формуле:, для различных глубин z1 откладываемых от подошвы фундамента b=2,0 м.

Слои основания 0,00 0,00 1,000 211,83 0,0 9,708 II Суглинок текучий 0,20 0,20 0,989 209,50 0,20 0,43 0,43 0,970 205,48 0,23 0,73 0,73 0,898 190,22 0,30 28,315

III Глина тугопластичная

1,03 1,03 0,809 171,37 0,30 1,33 1,33 0,718 152,09 0,30 1,83 1,83 0,589 124,77 0,50 2,18 2,18 0,517 109,52 0,35 2,58 2,58 0,451 95,54 0,40 2,88 2,88 0,411 87,06 0,30 3,18 3,18 0,376 79,65 0,30 3,43 3,43 0,353 74,78 0,25 3,73 3,73 0,327 69,27 0,30 33,039...

41,839 IV Песок средней плотности, средней крупности, насыщенный водой 4,03 4,03 0,304 64,40 0,30 4,33 4,33 0,285 60,37 0,30 4,63 4,63 0,267 56,56 0,30 4,93 4,93 0,252 53,38 0,30 5,23 5,23 0,238 50,42 0,30

В.С.

5,53 5,53 0,226 47,87 0,30 5,73 5,73 0,218 46,18 0,20 6,13 6,13 0,204 43,21 0,40

50,199 V Глина твердая 6,53 6,53 0,192 40,67 0,40 6,93 6,93 0,182 38,55 0,40 7,33 7,33 0,172 36,43 0,40 7,73 7,73 0,164 34,74 0,40

4.2) Вычисление деформационных характеристик слоев грунта основания.

Компрессионные испытания

II слой - суглинок текучий (глубина отбора 3 м)

P, кПa e 0,0 0,830 50 0,812 100 0,800 200 0,784 400 0,756

Коэффициент сжимаемости:

Относительный коэффициент сжимаемости:

Модуль деформации:

V слой - глина твердая (глубина отбора 10,0 м)

Р, кПа е 0,0 0,600 50 0,594 100 0,590 200 0,586 400 0,580

Коэффициент сжимаемости:

Относительный коэффициент сжимаемости:

Модуль деформации:

Штамповые испытания

III слой - глина тугопластичная (глубина отбора 5,0 м)

Диаметр штампа d=27,7 см

P, кПа S, мм 0,0 0,00 50 1,01 100 2,02 150 3,04 200 4,04 250 5,37 300 8,03 350 12.11

;

IV слой - песок средней плотности, средней крупности, насыщенный водой (глубина отбора 12,0 м)

Диаметр штампа d=27,7 см

Р, кПа S, мм 0,0 0,00 50 0,48 100 0,98 150 1,47 200 1,96 250 2,46 300 2,98 350 3,58 400 4,42

;

5.1) Вычисление осадки фундамента

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев полных и неполных.

II слой (2 элементарных слоя):

III слой (9 элементарных слоев):

IV слой (8 элементарных слоев):

V слой (5 элементарных слоев):

Суммарная осадка S2=0,65+1,37+0,43+0,085=2,535см < Su=10 см.

Условие расчета по 2-му предельному состоянию можно считать выполненным.

9

2

Показать полностью…
Рекомендуемые документы в приложении