Проектирование фундамента в открытом котловане на естественном основании мелкого заложения для здания с подвалом
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
варианта 207393
Преподаватель
г.Кропоткин,
2010г
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Классификация грунтов (на
участке). Определение расчетов различных расчетных сопротивлений слоёв грунта
Построение инженерно-геологического
разреза
. Расчет фундамента мелкого
заложения
.1 Определение расчетных нагрузок на
фундамент
.2 Определение глубины заложения
подошвы фундамента
. 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 задания
на 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:
. Связные (глина, ил, сапропеля (грязи));
. 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
. 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
-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)L=
(0,234-0,18)/(0,24-0,18)=0,9
Консистенция грунта: супесь пластичная.
-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.
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)
=0,254;
ρs=2,66
т/м3;
ρw=1,0
т/м3;=0,68
Вывод: песок средней плотности.
По ГОСТ 25 100-82 определяем, что
это песок пылеватый, средней плотности.
г) Определение расчетного
сопротивления R0
В соответствии со СНиПом
2.02.01-83*.
-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-wРp
= (0,3-0,18)=0,12L= (w-wР)/(wL-wР)L=
(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
- 250L=0,42 - xL=0 - 250L=1 - 180L=0,41
-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-wPP=0,53-0,305=0,225
(22,5%)L=(w-wP)/ILL=(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.
,5 - 0
- 1
R0=284
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Наименование грунта
|
γs=ρsхg
|
γ=ρхg
|
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:
|
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.
. Слой пылевато-глинистый мощностью h=2,0
м.
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.
γII1=17,0;
γII2=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.