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 R0
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=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:
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.
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.
Согласно пункта 2.41 СНиП 2.02.01-83* среднее давление на основание подошвы фундамента не должно превышать R (расчетного сопротивления основания).