Грунты и фундаменты / ОиФ_КП_Пояснительная записка

М И С И

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение	высшего профессионального образования
Московский государственный строительный университет

Кафедра «Механика грунтов, основания и фундаменты»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Проектирование оснований и фундаментов 9-этажного здания в открытом котловане в г. Челябинск»

Вариант Геология: 15 Конструкия: 3 Этажность: 9

Выполнил: Студент Факультет, курс, группа

Руководитель:Ст. преподаватель Медведев Е. А.

МОСКВА, 2012

	СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1.	ВВОДНАЯ ЧАСТЬ...................................................................................................................................	2
2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ ГРУНТОВ ПЛОЩАДКИ
СТРОИТЕЛЬСТВА И ИХ РАСЧЕТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ............................................................		3
3.	ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОЦЕНКИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА.............................................................................................................		5
4.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТЫ 9-ЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ С
ПОДВАЛОМ.................................................................................................................................................		6
5.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО И СТОЛБЧАТОГО
ФУНДАМЕНТА ПОД СТЕНЫ И КОЛОННЫ 9-ЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ С ПОДВАЛОМ .................		8
6.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ПОДОШВЫФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ............	10
	6.1.РАСЧЁТ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА НАРУЖНОЙ СТЕНЫ ЗДАНИЯ ПО ОСИ А....................................	10
	6.2.РАСЧЁТ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНУТРЕННЮЮ КОЛОНУ ЗДАНИЯ ПО ОСИ Б...................	13
	6.3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕСЧАНОЙ ПОДУШКИ..........................................................................................	16
7.	РАСЧЁТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД НАРУЖНУЮ СТЕНУ ПО ОСИ А..........................	19
8.	РАСЧЕТ ОТДЕЛЬНО СТОЯЩЕГО СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНУТРЕННИЙ
КАРКАС ЗДАНИЯ......................................................................................................................................		23
9.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ Р ПОД ПОДОШВОЙ
УСЛОВНОГО СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА И ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЯ Р<R.....		27
10. РАСЧЁТ ОСАДОК ФУНДАМЕНТОВ................................................................................................		31
	10.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ (СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ) ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД
	НАРУЖНУЮ СТЕНУ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ...............................................................	31
	10.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ...............................	38
	МЕТОДОМ ЭКВИВАЛЕНТНОГО СЛОЯ (МЕТОДОМ Н.А.ЦЫТОВИЧА).........................................................	38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................................................		43

1

1. Вводная часть

Вкурсовом проекте необходимо запроектировать фундаменты под 9- ти этажное здание с подвалом, несущими конструкциями которого являются:

1. Наружные кирпичные стены толщиной 640 мм.

2. Внутренний каркас, состоящий из сборных ж/б колонн сечением 400х400 мм и продольных ригелей.

Впроекте необходимо:

-определить физико-механические свойства грунтов строительной площадки и выполнить инженерно-геологический разрез по исходным данным;

-установить нагрузки для расчёта оснований фундаментов по первому и второму предельному состоянию;

-разработать конструктивную схему фундамента мелкого заложения, уточнить величину расчётного сопротивления основания по принятым размерам фундамента, определить предварительные размеры фундамента;

-определить модуль общей деформации по результатам компрессионных и штамповых испытаний;

-выполнить расчет осадок фундаментов и сравнить полученные данные с предельно допустимыми осадками для выбранного варианта фундамента;

-разработать схему свайного фундамента и произвести его расчет.

2

2. Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчетных сопротивлений

Вариант геологии №15

Грунт №1: Скважина 2 h=0,5 м (растительный слой)

1,6т/ м3.

R0 – не нормируется.

Грунт №2: Скважина 2 h=4,0 м (глинистый грунт) Определяем тип грунта:

IP WL WP=25,1-19,4=5,7 1<IP≤7 грунт: супесь.

Определяем разновидность грунта:

IL		W WP		25,8 19,4	1,12;	IL 1 супесь текучая.
		IP
			5,7

Определяем коэффициент пористости:

е=ρS/ρ(1+W)-1=2,68/2,00(1+0,258)-1=0,68

Определяем R0 по СНиП 2.02.01-83*: R0 – не нормируется, т.к. IL>1.

Грунт №3: Скважина 2	h=6,0 м (песчаный грунт)
Определяем тип грунта:

Песок пылеватый, т.к. частиц d 0,1 содержится менее 25% Определяем вид грунта:

е=ρS/ρ(1+W)-1=2,66/2,00(1+0,248)-1=0,66

вид песчаного грунта: песок средней плотности (0,60<e<0,8). Определяем разновидность грунта по степени влажности:

Sr=WρS/eρW=0,248*2,66/0,66*1=0,99

По степени влажности песок насыщенный водой 0.8 Sr 1

По СНиП для песка пылеватого средней плотности насыщенного водой определяем:

R0 100кПа.

Грунт №4: Скважина 2	h=9,0 м (глинистый грунт).
Определяем тип грунта:

IP WL WP=36,5-23,5=13,0 7<IP≤17 грунт: суглинок.

Определяем разновидность грунта:

IL		W WP		25,7 23,5	0,17;	0 IL 0,25 суглинок полутвердый.
		IP
			13,0

Определяем коэффициент пористости:

е=ρS/ρ(1+W)-1=2,69/2,02(1+0,257)-1=0,67

3

Определяем R0		по СНиП 2.02.01-83* методом интерполяции:
e IL	0		0,17	1
0,5	300		291,50	250
0,67	257,5		246,11	190,5
0,7	250		238,10	180

R0 =246,11 кПа.

Грунт№5: Скважина 2	h=12,0 м (глинистый грунт).
Определяем тип: грунта

IP WL WP 40,8 20,2 20,6;					IP 17 грунт: глина.
Определяем разновидность грунта:
IL	W WP		20,0 20,2	0,01;	IL 0 глина твердая.
	IP
		20,6

Определяем коэффициент пористости:

е=ρS/ρ(1+W)-1=2,77/2,14(1+0,2)-1=0,55

Определяем R0 по СНиП 2.02.01-83* методом интерполяции:

e	IL	0	-0,01	1
	0,5	600,000	602,000	400,000
	0,55	550,000	552,000	350,000
	0,6	500,000	502,000	300,000

R0 =552,0 кПа.

4

3. Выводы по результатам оценки инженерно-геологических условий площадки строительства

1.Исследуемая территория относится к условно благоприятной для строительства в связи с залеганием слабых грунтов (ИГЭ-2, ИГЭ-3) в активной зоне нагрузок от фундаментов сооружения.

2.Разведанная толща до глубины 15 м неоднородная, в ее составе выделено 5 инженерно-геологических элементов (ИГЭ). Геологический разрез участка изображен на рис.3.1.

3.Физико-механические свойства грунтов приведены в сводной таблице 3.1.

4.Гидрогеологические условия исследуемой площадки строительства в целом характеризуются наличием водоносного горизонта, приуроченного к супеси текучей и вскрытого всеми скважинами на глубине 3,0-4,2 м.

5.Ввиду малой прочности ИГЭ-1, ИГЭ-2, ИГЭ-3 не рекомендуется их использование в качестве естественного основания для фундаментов.

6.Для проектирования фундаментов мелкого заложения рекомендуется рассмотреть искусственное основание в виде песчаной подушки.

7.Выполнить расчет свайного фундамента и рассмотреть его в качестве основного для проектируемого здания.

СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

Таблица 3.1

	№	Наименование	γ	γs	w	е	IP	IL	Sr	φ	c	R0
	ИГЭ	ИГЭ
			кН/м3	кН/м3						град	кПа	кПа
	1.	Растительный	16,0	-	16,2	-	-	-	-	-	-	-
		слой
	2.	Супесь	20,0	2,68	25,8	0,68	5,7	1,12	-	16	8	-
		текучая
		Песок
		пылеватый
	3.	средней	20,0	26,6	24,8	0,66	-	-	0,99	26	-	100
		плотности
		насыщенный
		водой
		Суглинок
	4.	полутвердый	20,2	26,9	25,7	0,67	13	0,17	-	17	17	246
	5.	Глина твердая	21,4	27,7	20,0	0,55	20,6	-0,01	-	19	55	552

5

4. Определение расчетных нагрузок на фундаменты 9-этажного здания с подвалом

Расчет оснований и фундаментов производится по расчетным нагрузкам, которые определяются как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты.

При проектировании ленточных фундаментов расчет ведется для одного метра его длины и определяется ширина подошвы фундамента. Проектирование оснований и фундаментов мелкого заложения ведется по II группе предельных состояний - по деформациям.

При проектировании и расчете свайных фундаментов, определяется число свай, исходя из несущей способности одиночной сваи. Расчет свайных фундаментов ведется по I группе предельных состояний - по несущей способности.

Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, для здания с подвалом определяется по формуле:

N n NП NПП n nc NВ NВП ,

где n и n’ - коэффициенты перегрузок, применяемые для расчета фундаментов по II группе предельных состояний - по деформациям, в соответствии со СНиП 2.01.07-85

n n 1.

Для расчета устойчивости по 1 группе предельных состояний в соответствии со СНиП 2.01.07-85.

n 1.1	n		1.4

nc - коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок, применяемых в соответствии со СНиП 2.01.07-85

nc 0.9

Расчетная нагрузка на ленточный фундамент (наружная стена по оси А).

На наружную стену здания с подвалом (ось А) действуют нормативные нагрузки в основном сочетании, приложенные на отметке верхнего обреза фундамента:

-постояннаяNП 341кН /пог.м;

-временнаяNВ 22кН /пог.м.

При наличии подвала постоянная и временная нагрузки увеличиваются:

-NПП 14кН /пог.м

-NВП 2кН /пог.м

Вычисляем расчётные нагрузки.

Для расчётов по первой группе предельных состояний:

NI=1,1 (341+22)+1,4x0,9 (14+2)=419,5 кН/пог.м.

6

Для расчётов по второй группе предельных состояний:

NII=1,0 (341+22)+1,0x0,9 (14+2)=377,4 кН/пог.м.

Расчетная нагрузка на отдельный фундамент под колонну (внутренняя колонна по оси Б).

На внутреннюю колонну здания с подвалом (ось Б) действуют нормативные нагрузки в основном сочетании, приложенные на отметке верхнего обреза фундамента:

-постояннаяNП 894кН ;

-временнаяNВ 142кН .

При наличии подвала постоянная и временная нагрузки увеличиваются:

-NПП 65кН

-NВП 3кН

Вычисляем расчётные нагрузки.

Для расчётов по первой группе предельных состояний:

NI=1,1 (894+142)+1,4x0,9(65+3)=1225,3 кН.

Для расчётов по второй группе предельных состояний:

NII=1,0 (894+142)+1,0x0,9(65+3)=1097,2 кН.

Расчетные нагрузки, действующие по обрезу фундамента

NIIA= 377,4 кН/м NIIБ= 1097,2 кН NIА= 419,5 кН/м NIБ= 1225,3 кН

7

5. Определение глубины заложения ленточного и столбчатого фундамента под стены и колонны 9-этажного здания с подвалом

Относительная отметка пола подвала –2,20 м. Отметка пола 1-го этажа +0,000 на 0,6 м выше планировочной отметки, т.е. высота цокольной части здания hц 0,6м. Расчетная среднесуточная температура воздуха в

помещении, примыкающем к наружным фундаментам +100С. Место строительства – город Челябинск.

Грунтовые условия строительной площадки: с поверхности до глубины 1,1 м – растительный слой; ниже – до глубины 4,6 м супесь текучая, далее, – песок пылеватый средней плотности насыщенный водой. Уровень подземных вод WL находится на глубине 3,00 м (скважина 1).

Определяем глубину заложения фундамента исходя из конструктивных особенностей здания. В зданиях с подвалом заглубление подошвы фундаментов:

Под стены А и В: d1 dВ hS hcf hц ,

где dВ 2,2 - размер от чистого пола подвала до пола 1-го этажа;

hS 0,3 - величина заглубления подошвы фундамента от низа пола подвала;

hц 0,6 - высота цокольной части здания;

hcf 0,2- высота принятой конструкции пола подвала. d1 2,2 0,3 0,2 0,6 2,1м.

Под колонну Б:

d2 2,2 0,9 0,2 0,6 2,7м.

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания для супеси в районе строительства (г. Челябинск):

d f kh d fn 0,6 2,10 1,26м,

где dfn - величина нормативной глубины сезонного промерзания,

определяемая по СНиП 2.02.01-83* , пп. 2.26 и 2.27;

kh 0.6 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по таблице 1 СНиП 2.02.01-83*

Определяем нормативную глубину промерзания:

d fn d0 Mt 0,28 56,6 2,10,

где Mt 56,6 - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе (гор. Челябинск).

8

d0 0.28м. - величина, зависящая от вида грунта (грунт – супесь) в соответствии с п.2.27 СНиП 2.02.01-83*.

Окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента по наибольшей величине из найденных значений (расчетной глубине сезонного промерзания и глубине заложения подошвы фундамента, исходя из конструктивных особенностей).

Т.к. глубина заложения подошвы фундамента наружных стен, исходя из конструктивных особенностей здания, d=2,1 м больше расчетной глубины сезонного промерзания грунта df = 1,26 м, то окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента d=2,1 м.

Для внутренних фундаментов глубина заложения не зависит от расчётной глубины промерзания (п.2.29 в СНиП 2.02.01-83*), принимаем для внутренних фундаментов глубину заложения по конструктивным соображениям d=2,7 м.

Принимаем планировочную отметку DL (113,10).

Абсолютная отметка глубины заложения фундамента FL (111,0).

Рис.5.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента.

9