Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный открытый университет» филиал в г.Кропоткине
Кафедра Промышленное и гражданское строительство
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: «Проектирование фундамента в открытом котловане на естественном основании мелкого заложения для здания с подвалом»
по дисциплине:
Основания и фундаменты
специальность: 270102 Промышленное и гражданское строительство
Группа 31 ПГС
Студент
Шифр варианта207393
Преподаватель
г.Кропоткин, 2010г
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Классификация грунтов (на участке). Определение расчетов различных расчетных сопротивлений слоёв грунта
Построение инженерно-геологического разреза
2. Расчет фундамента мелкого заложения
2.1 Определение расчетных нагрузок на фундамент
2.2 Определение глубины заложения подошвы фундамента
3. Определение размеров подошвы ленточного фундамента мелкого заложения для здания с подвалом
а) Определение размеров подошвы фундамента
б) Расчетное сопротивление грунта основания
Приложение 1 – Инженерно-геологический разрез строительной площадки.
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект №1 по теме «Проектирование фундамента в открытом котловане на естественном основании мелкого заложения для зданий с подвалом» рабочей учебной программы разработан на базе изученного материала 6 семестра 3 курса и выполнен на основании заданияна проектирование по варианту № 2.
Грунты
– это горные породы, почвы, техногенные образования, которые залегают в верхней части земной коры и являются объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Грунты бывают скальные и дисперсные. В данном проекте рассмотрены дисперсные грунты.
Дисперсные грунты – грунты, состоящие из отдельных минеральных частиц, зерен разного размера, слабо связных друг с другом.
Дисперсные грунты:
1. Связные (глина, ил, сапропеля (грязи));
2. Несвязные (песок, крупно-обломочный грунт).
Расчет оснований ведется по двум группам предельных состояний, при этом учитывается совместная работа оснований и конструкций.
Основание
– часть массива грунтов непосредственно воспринимающих нагрузки от фундамента.
Фундамент
– подземная часть здания или сооружения, которая предназначается для передачи нагрузок на основания.
Для расчета оснований и фундамента необходимо знать свойства грунтов, которые разделяются на:
- механические;
- физические.
В зависимости от передаваемой нагрузки на грунт и конструктивной схемы здания в данном проекте устраивают ленточный фундамент.
Котлован
– выемка в грунтовом массиве, служащая для устройства фундаментов, монтажа подземных конструкций, прокладки тоннелей.
Котлованы
вырывают, как правило, при возведении заглубленной части объемных сооружений (фундаментов, подвальных этажей: технических помещений, предназначенных для размещения оборудования санитарно-технических и технологических систем).
ВАРИАНТ 2
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ
Определение табличных расчетных сопротивлений слоёв грунта.
Инженерно-геологический разрез строительной площадки
1-й СЛОЙ – НАСЫПНОЙ ГРУНТ
Глубина отбора образца h=2 м
Плотность частиц грунта ρ=1,7 т/м3
Удельный вес грунта γ=17 кН/м
2-й СЛОЙ – ГЛИНИСТЫЙ ГРУНТ
Глубина отбора образца h=4 м
а) Определение типа пылевато-глинистого грунта по числу пластичности.
Влажность на границе текучести wL
=24 %
Влажность на границе раскатывания wР
=18%
Природная влажность грунта w=23,4%
Число пластичности:
грунт фундамент заложение здание
Ip
= wL
-wР
Ip
= 0,24-0,18=0,06
Тип грунта: супесь
б) Определение разновидности супеси по индексу текучести.
IL
= (w-wР
)/(wL
-wР
)
IL
= (0,234-0,18)/(0,24-0,18)=0,9
Консистенция грунта: супесь пластичная.
3-й СЛОЙ – ПЕСЧАНЫЙ ГРУНТ
Глубина отбора образца h=6 м
а) Определение типа песчаного грунта производится по гранулометрическому составу.
Содержание частиц размеров более 2 мм составляет 3%, что не превышает 25%.
Вывод: не гравелистый.
Содержание частиц размеров от 2-х до 0,5 мм составляет 12%, что не превышает 50%.
Вывод: песок не крупный.
Содержание частиц размером от 0,5 до 0,25 мм составляет 21%, что не превышает 50%.
Вывод: песок не средней плотности.
Содержание частиц размером от 0,25 до 0,1 мм составляет 42%, что не превышает 75%.
Вывод: песок пылеватый.
Данный грунт относится к пылеватым пескам.
б) Определение типа песчаного грунта по коэффициенту пористости.
-1,
ρs
=2,66 т/м3
;
ρ=1,99 т/м3
;
w=25,4%.
-1=0,68
По ГОСТ 25 100-82 определяем, что это песок средней плотности (пылеватый песок).
в) Определение разновидности песка по степени влажности.
(Степень влажности наполнения пор водой)
w=0,254;
ρs
=2,66 т/м3
;
ρw
=1,0 т/м3
;
e=0,68
Вывод: песок средней плотности.
По ГОСТ 25 100-82 определяем, что это песок пылеватый, средней плотности.
г) Определение расчетного сопротивления
R
0
В соответствии со СНиПом 2.02.01-83*.
4-й СЛОЙ – ГЛИНИСТЫЙ ГРУНТ
Глубина отбора образца 10 м.
а) Определение типа и разновидности грунта.
Определение типа производится по числу пластичности IP
=0,06, а их разновидности по показателю текучести IL
=0,9;
Природная влажность w=0,23 (23%);
Влажность на границе текучести WL
=0,3 (30%);
Влажность на границе раскатывания WP
=0,18 (18%).
Ip
= wL
-wР
Ip
= (0,3-0,18)=0,12
IL
= (w-wР
)/(wL
-wР
)
IL
= (0,23-0,18)/(0,12)=0,417
б) Определяем тип пылевато-глинистого грунта по
Ip
.
Согласно ГОСТ 25 100-82 определяем,что это суглинок.
в) Определяем тип по числу текучести.
Согласно ГОСТ 25 100-82 определяем, что это суглинок тугопластичный.
г) Определение коэффициента пористости глинистого грунта (суглинки тугопластичные).
ρs
=2,74 кН/м3
ρ=1,93 кН/м3
w=0,23 (23%)
В соответствии с СНиПом 2.02.01-83* определяем, что R0
=198.
Найдем IL
по методу интерполяции.
IL
=0 – 250
IL
=0,42 – x
IL
=0 – 250
IL
=1 – 180
IL
=0,41
5-й СЛОЙ – ГЛИНИСТЫЙ ГРУНТ
h=13,0 м.
а) Определение типа производств по числу пластичности
IP
, а их разновидности по показателю текучести
IL
.
IP
=wL
-wP
IP
=0,53-0,305=0,225 (22,5%)
IL
=(w-wP
)/IL
IL
=(0,337-0,305)/0,225=0,14 (14%)
w=33,7 (0,337) – природная влажность (%)
wP
=30,5 (0,305) – влажность на границе текучести
wL
=53% (0,53) – влажность на границе текучести
В соответствии с ГОСТ 25 100-82 определяем, что это глина.
б) Определяем разновидность глины по показателю текучести
IL
.
IL
=0,14.
В соответствии с ГОСТом 25 100-82 определяем, что это глина полутвердая.
в) Определение коэффициента пористости глинистого грунта (глина полутвердая)
ρs
=2,73 кН/м3
ρ=1,92 кН/м3
w=0,337 (23%)
г) Определяем расчетное сопротивление по методу интерполяции.
337,5 – 0
225 – 1
R0
=284
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
| № слоя
|
Наименование грунта
|
γs
=ρ s х g |
γ=ρх
g |
IP
|
IL
|
е
|
Sr
|
R0
|
φ
|
c
|
| 1 | Насыпной грунт | - | 1,70 | - | - | - | - | - | - | - |
| 2 | Супесь пластичная | 2,67 | 1,93 | 6 | 0,9 | 0,707 | - | 250 | 16° | 14 |
| 3 | Песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой | 2,66 | 1,99 | - | - | 0,67 | 1 | 100 | 15° | 40 |
| 4 | Суглинки тугопластичные | 2,74 | 1,93 | 12 | 0,41 | 0,74 | - | 198 | 18° | 12 |
| 5 | Глина полутвердая | 2,73 | 1,92 | 22,5 | 0,14 | 0,9 | - | 284 | 27° | - |
2. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
2.1 Определение расчетных нагрузок на фундамент
При проектировании ленточных фундаментов расчет ведется для одного метра его длины и определяется ширина подошвы фундамента. Проектирование оснований и фундаментов по II группе предельных состояний по деформациям.
Нормативные нагрузки на фундаменты стен (1 и 2) от веса сооружений, включая нагрузки от веса перекрытия под подвалом составляют:
| Нагрузка на фундамент
|
При наличие подвала нагрузка увеличивается на
|
||
| Стена А кН/м3
|
Постоянная | 441 | 15 |
| временная | 25 | 2 | |
| Колонна В кН/м3
|
Постоянная | 1095 | 65 |
| Временная | 171 | 6 |
Расчетная нагрузка действующая по обрезу фундамента
NII
=Nп
*n+NB
*nc
*n`
n=n`=1 – коэффициент перегрузок применение для расчета фундаментов по II группе предельных состояний по деформациям;
nc
=0,9 – коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок.
- Стена А:
NII
=Nп
*1+NB
*0,9*1=(441+15)*1+(25+2)*0,9*1,0=456+24,3=480,3 (кН/м3
)
NII
=480,3 – расчетная нагрузка на фундамент по стене.
- Колонна В:
NII
=(1095+65)*1+(171+6)*0,9*1=1160+159,3=1319,3 (кН/м3
).
Определение глубины заложения фундамента FL
должна определяться с учетом конструктивных особенностей здания нагрузок и воздействий на основание, глубины заложения фундамента примыкающих зданий и сооружений, а так же оборудования, геологических условий площадки строительства и гидрогеологических условий и глубины сезонного промерзания оттаивания грунтов.
Здание имеет подвал. Относительная отметка пола подвала -2,40 м.
Отметка пола 1-го этажа ±0.000 на 1 м выше планировочной отметки, т.е. высота цокольной части здания hц
=1,0 м.
Место строительства Нижний Новгород.
Грунтовые условия строительной площадки:
С поверхности до глубины 2 м – насыпной грунт;
Ниже до глубины 5,3 м – супесь текучая;
До глубины 9,9 м – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой.
Уровень грунтовых вод (УГВ) wL
находиться на глубине 7 м от планировочной отметки DL
.
2.2. Определяем глубину заложения подошвы фундамента, исходя из конструктивных особенностей здания.
При отметке пола подвала 2,4 м и толщине конструкций пола 0,2 м, глубина заложения фундамента определяется следующим образом:
d=dв
+hc
+hcf
-hц
d=(2,4+0,3+0,2-1)=1,9
dв
– размер от чистого пола подвала до 1-го этажа (2,4);
hc
=0,3;
hcf
– конструктивные части подвала;
hц
=1.
Определяем сезонную глубину промерзания для супесей в районе строительства по СНиПу:
df
=kn
*dfn
kn
=0,6 – определяется по СНиПу 2.02.01-83* табл.1 коэффициент учитывает влияние теплового режима.
M=31,8 – безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютного значения среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.
СНиП по строительной климотологии и геофизике.
d0
– величина, зависящая от вида грунта под подошвой фундамента.
В соответствии со СНиП 2.02.01-83* под подошвой фундамента супесь.
Следовательно, d0
=0,28.
dfn
=
df
=0,6*1,57=0,942
т.к. df
=0,942 м окончательно принимаем глубину заложения = 1,9 м (Высота цоколя).
d>df
; 2,1>0,942.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ЗДАНИЯ С ПОДВАЛОМ
Проектирование фундамента для здания с подвалом.
Ширина наружных стен жилого дома под стены которого необходимо запроектировать фундамент составляет 640 мм.
Расчетная нагрузка действующая на фундамент:
NII
=480,3 кН/м3
Длина здания L=49,2 м;
Высота h=32,2 м;
Отметка пола подвала =2,4 м;
Глубина заложения фундамента =1,9 м;
Отметка пола 1-го этажа на 80 см выше планировочной отметки.
Грунты и основания:
1. Слой насыпной мощностью h=2,0 м.
Расчетная величина удельного веса грунта γ II
=17 кН/м3
.
2. Слой пылевато-глинистый мощностью h=2,0 м.
Расчетная величина удельного веса грунта γ II
=19,3 кН/м3
.
Удельный вес твёрдых частиц грунта γ s
=26,7 кН/м3
.
Угол внутреннего трения φ=16°.
Закладываем песчаную подушку
R0
=0,40 МПа или 400 кПа - расчетное сопротивление грунта.
а) Определяем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента при значении расчетного сопротивления для слоя грунта, лежащего под подошвой фундамента.
R0
– расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента.
γср
– удельный вес стеновых блоков фундамента и грунта на обрезах фундамента (20 кН/м3
).
По этим размерам принимаем типовую фундаментную подушку для стен по оси 1 – ФЛ20.12-3 с характеристиками:
В=2000 мм;
L=1200 мм;
h=300 мм.
Vбетона
=0,98 м3
; m=2,44 т.
Принимаем 3-и стеновых бетонных блока марки ФБС 24-6-6-Т с характеристиками:
L=2400 мм;
h=580 мм;
b=600 мм;
m=1,90 т;
V=0,6 м3
.
Объем грунта по оси 1.
Vгр
=Аk
-
x
*1п.м.=0,38 (п.м.- прогонный метр)
Vгр
=Аk
*h=0,38*2,1=0,798 м3
.
Полученные размеры ленточного фундамента b=2,0 м является предварительной, т.к. ширина определена исходя из найденного сопротивления основания.
б) Находим уточненное расчетное сопротивление грунта основания
R
по формуле СНиПа 2.02.01-83*:
]
где γс1
и γс2
– это коэффициенты условия работы грунтового основания и здания с основанием определяется в соответствии со СНиП 2.02.01-83*
γс1
=1.1
γс2
=1.0
k=1 – коэффициент надежности. (φ и с определены, как задано в проекте)
Mq
=3,87;
Mγ
=0,72;
Mc
=6,47;
kz
=1;
d=1,9 м (глубина заложения от уровня планировки).
γ'II
– это среднее значение (по слоям) удельного веса грунта залегающего выше отметки заложения фундамента при наличии подземных вод определяется путём взвешивания.
h – мощности вышележащих слоёв грунта соответственно:
h1
=1,2 м;
h2
=1,6 м.
γII
1
=17,0;
γII
2
=19,3.
кН/м
с2
=0 – расчетное сопротивление удельного сцепления грунта.
d1
– приводимая глубина заложения наружного и внутреннего фундамента от пола подвала в (м).
, где
hs
=0,3 м – толщина слоя грунта от подошвы фундамента до низа пола подвала.
hcf
=0,2 м – толщина конструкции пола подвала.
м
dв
=1,9 м – глубина подвала расстояние от уровня планировки до подвала.
dв
= 2 м – глубина подвала.
Принимаем dв
=1,9 м.
Значения R при В=2,0 м.
Проверяем фактическое среднее значение P действующего под подошвой фундамента.
Для оси 1: b=2
Nп
=392,3 кН/м
NФЛ
=γm
/δ*bФЛ
*hak
=24*1,2*0,3=8,64
NФБС
=23,75
Nгр
=Vгр
*γ’
II
= 1,47*17,98=26,16
Р – среднее давление.
;
.
Определяем разницу между R и P.
P=283,6 кПа˂R
R0
=284 кПа;
R=167 кПа.
R+R0
=445 кПа.
Принимаем марку железобетонных плит ленточных сборных фундаментов:
ФЛ 10.24-3 и ФЛ 12.24-3.
Согласно пункта 2.41 СНиП 2.02.01-83* среднее давление на основание подошвы фундамента не должно превышать R (расчетного сопротивления основания).