- •Нормативные ссылки
- •2 Состав курсового проекта
- •3 Анализ инженерно-геологических условий
- •4 Построение геологического разреза по скважинам строительной площадки
- •5 Выбор типа основания и кострукции фундамента
- •6 Проектирование фундаментов на естественном основании
- •6.1 Выбор глубины заложения подошвы фундамента
- •6.2 Подбор размеров подошвы фундамента
- •6.3 Определение конечных осадок основания
- •6.4 Проверка прочности слабого подстилающего слоя
- •7 Проектирование свайного фундмета
- •7.1 Выбор типа и размера свай
- •7.2 Выбор типа и глубины заложения ростверка
- •7.3 Определение несущей способности сваи по грунту
- •7.4 Размещение свай и уточнение размеров ростверка
- •7.5 Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний
- •7.6 Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний
- •8 Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
- •9 Опреление времени затухания осадки фундамента
- •10 Расчет монолитных фундаментов на эвм
- •10.1 Алгоритм решения
- •10.2 Указания по работе с программой
- •Список рекомендуемой литературы
- •290300 – «Промышленное и гражданское строительство»
- •290400– «Гидротехническое строительство»
- •290500– «Городское строительство и хозяйство»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Строительных конструкций и гидротехнических сооружений»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ
Методические указания
по курсовому проекту по дисциплине
«Основания и фундаменты»
для студентов всех форм обучения специальностей:
290300 – «Промышленное и гражданское строительство»
290400– «Гидротехническое строительство»
290500– «Городское строительство и хозяйство»
по направлению 653500 «Строительство»
Краснодар 2004
Составитель канд. техн. наук, доц. С.И. Дизенко
УДК 624.15.04(075.8)
Проектирование оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий. Методические указания по курсовому проектированию по курсу "Основания и фундаменты" для студентов всех форм обучения специальностей 2903 - «Промышленное и гражданское строительство», 290400 - «Гидротехническое строительство», 290500 -«Городское строительство и хозяйство» / Кубан. гос. технол. Ун-т; сост. С.И. Дизенко. Краснодар, 2004. 55 с.
Рассмотрены вопросы проектирования и расчета двух вариантов фундаментов промышленных и гражданских зданий на естественном основании и свайный вариант.
Приводится алгоритм расчета монолитного фундамента под колонну и указания по работе с программой для расчета на ЭВМ.
Даны все необходимые для расчетов фундаментов таблицы.
Ил.9. Библиогр. 7 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.
Рецензенты: |
Доцент кафедры « Основания и фундаменты» Кубанского государственно аграрного университета, канд. техн. наук П.А. Ляшенко |
|
доцент кафедры «СКиГС» КубГТУ, канд. техн. наук В.А. Гуминский |
(С) Кубанский государственный технологический университет
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………...4
Нормативные ссылки………………………………………………………..4
Состав курсового проекта…………………………………………………..4
Анализ инженерно-геологических условий………………………………5
Посторенние геологического разреза по скважинам строительной площадки……………………………………………………………...……13
Выбор типа основания и конструкции фундамента…………………….15
Проектирование фундаментов на естественном основании……………16
Выбор глубины заложения подошвы фундамента……………….16
Подбор размеров подошвы фундамента…………………………..17
Определение конечных осадок основания………………………..22
Проверка прочности слабого подстилающего слоя………………22
Проектирование свайного фундамента………………………………......23
Выбор типа и размера свай……………………………………...…23
Выбор типа и глубины заложения ростверка……………………..23
Определение несущей способности сваи по грунту……………...23
Размещение свай и уточнение размеров ростверка………………30
Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний…………………………………………………………....30
Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний…………………………………………………………....31
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов…………..33
Определение времени затухания осадки фундамента…………………..33
Расчет монолитных фундаментов на ЭВМ…...…………………………33
Алгоритм решения………………………………………………….33
Указания по работе с программой…………………………………35
Список рекомендуемой литературы…………………………………………37
Приложение А (справочное) Сборные и монолитные фундаменты..……………………………..……………………………………38
Приложение Б (справочное) Расценки на производство работ по возведению фундамента ……………………..………………………………48
Приложение В (рекомендуемое) Образец размещения на листе рабочих чертежей ………………………………………………………………..……..51
ВВЕДЕНИЕ
Напряженную программу предстоит реализовать строителям в связи с новым курсом экономической политики, принятой в нашей стране в последние годы. Строительные работы должны выполняться с максимальным экономическим эффектом, в кратчайшие сроки, на основе применения новейших конструкций и материалов, прогрессивных проектных и технологических решений. Строители должны умело пользоваться современными достижениями в области механики грунтов и фундаментостроения.
Курсовое проектирование помогает студенту получить квалифицированные знания по рациональному и экономичному проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений.
Перед выполнением курсового проекта (работы) студент должен внимательно изучить соответствующие разделы учебника, справочные пособия, методические указания, нормативные документы и государственные стандарты, каталоги и альбомы типовых конструкций фундаментов.
Нормативные ссылки
В методических указаниях использованы следующие нормативные документы:
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.
ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.
ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.
ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.
ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.
ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.
ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин.
ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.
ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта.
ГОСТ 21.508-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов.
2 Состав курсового проекта
2.1 Задание на выполнение курсового проекта (работы) студенты дневной и вечерней форм обучения получают у преподавателя на кафедре «СКиГС». Студенты заочной формы обучения принимают вариант задания по своему шифру по методическим указаниям.
2.2 Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки.
2.3 Провести общую оценку нагрузок и конструктивных особенностей здания. Собрать нагрузки на фундаменты.
2.4 Разработать варианты фундаментов (для одного наиболее нагруженного фундамента).
2.4.1 Фундамент на естественном основании:
- выбрать и обосновать глубину заложения фундамента;
-определить размеры фундамента;
-определить его осадки.
2.4.2 Фундамент глубокого заложения (свайный):
- выбрать тип, длину и поперечное сечение сваи;
- определить ее несущую способность по грунту;
- определить необходимое количество свай , разместить сваи по ростверку, уточнить размеры ростверка;
- определить осадки свайного фундамента.
2.5 Выполнить технико-экономическое сравнение вариантов и выбрать наиболее эффективный вариант.
2.6 Рассчитать по принятому варианту остальные фундаменты здания, помеченные номерами на плане здания.
2.7 Для фундамента с наибольшей осадкой рассчитать стабилизации осадки во времени.
2.8 Выполнить расчет фундамента на просадочном основании (для курсового проекта).
Оформить расчетно-пояснительную записку.
Выполнить чертеж фундаментов здания.
3 Анализ инженерно-геологических условий
Для оценки прочности и сжимаемости грунтов необходимо установить полное наименование грунтов, представленных в геологическом разрезе, знать их напластования, мощность, наличие и глубину залегания подземных вод. Для этого необходимо рассчитать ряд вспомогательных характеристик грунта.
Для глинистых грунтов определить следующие показатели:
Коэффициент пористости, е:
е = , (3.1)
где γs -удельный вес твердых частиц грунта, кН/м3 ;
γ -удельный вес грунта, кН/м3 ;
W -природная влажность грунта.
Степень влажности грунта, Sr:
Sr = , (3.2)
где γw - удельный вес воды, 10 кН/м3 .
Показатель текучести, JL:
JL = , (3.3)
где Wp -влажность на границе раскатывания;
WL -влажность на границе текучести.
По показателю текучести уточнить наименование глинистого грунта, см. табл. 3.1
Таблица 3.1- Наименование глинистых грунтов по показателю текучести
Наименование глинистых грунтов по показателю текучести |
Показатель текучести JL |
|
Супеси |
Твердые |
JL≤ 0 |
Пластичные |
0 ≤JL≤1 |
|
Текучие |
JL >1 |
|
Суглинки и глины |
Твердые |
JL<0 |
Полутвердые |
0 ≤JL≤0,25 |
|
Тугопластичные |
0,25<JL ≤0,50 |
|
Мягкопластичные |
0,50<JL ≤0,75 |
|
Текучепластичные |
0,75<JL ≤1 |
|
Текучие |
JL >1 |
Число пластичности, Jp:
Jp = WL - Wp (3.4)
Уточнить наименование грунта по числу пластичности, см. табл. 3.2
Таблица 3.2 - Виды глинистых грунтов по числу пластичности, JР
Виды глинистых грунтов |
Число пластичности JР |
Супесь |
0,01<JР ≤0,07 |
Суглинок |
0,07<JР≤0,17 |
Глина |
JР>0,17 |
Проверить отношение глинистых грунтов к просадке и набуханию.
При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессы и лессовидные ( а также некоторые виды покровных глинистых грунтов ) со степенью влажности Sr<0,8 , для которых величина показателя П, определяемого по формуле (3.5), меньше значений , приведенных в табл. 3.3.
Таблица 3.3 - Виды грунтов по показателю П
Число пластичности |
0,01<JР ≤0,1 |
0,1≤ JР<0,14 |
0,14≤ JР<0,22 |
Показатель П |
0,1 |
0,17 |
0,24 |
П = , (3.5)
где - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести WL, определяемый по формуле
= , (3.6)
При предварительной оценке к набухающим от замачивания водой относятся глинистые грунты, для которых значение П ≥ 0,3.
Для песчаных грунтов определить коэффициент пористости, степень влажности Sr.
Определить тип песка по гранулометрическому составу в зависимости от процентного содержания частиц по крупности по первому удовлетворяющему условию табл. 3.4
Таблица 3.4 - Виды грунтов по гранулометрии.
Виды крупнообломочных и песчаных грунтов |
Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта |
Б. Песчаные |
|
Песок гравелистый |
Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25% |
Песок крупный |
Масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50% |
Песок средней крупности |
Масса частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50% |
Песок мелкий |
Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет 75% и более |
Песок пылеватый |
Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75% |
Примечание - для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала – крупнее 2 мм, затем – крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований.
Определить плотность сложения песка по табл. 3.5
Таблица 3.5 - Вид песков по плотности
Виды песков |
Плотность сложения песков |
||
Плотные |
Средней плотности |
Рыхлые |
|
По коэффициенту пористости, е |
|||
Пески гравелистые, крупные и средней крупности |
e<0.55 |
0.55≤e≤0.7 |
e>0.7 |
Пески мелкие |
e<0.6 |
0.6≤e≤0.75 |
e>0.75 |
Пески пылеватые |
e<0.6 |
0.6≤e≤0.8 |
e>0.8 |
Определить влажность песка по табл. 3.6. Далее следует определить расчетные сопротивления грунтов по табл. 3.7 - 3.8, необходимые для предварительного определения размеров фундаментов.
Таблица 3.6 - Виды грунтов по степени влажности, Sr
Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности |
Степень влажности, Sr |
Маловлажные |
0<Sr≤0.5 |
Влажные |
0.5<Sr≤0.8 |
Насыщенные водой |
0.8<Sr≤1 |
Таблица 3.7- Расчетные сопротивления R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов.
Виды глинистых грунтов |
Коэффициент пористости грунта, e |
Ro ,МПа при показателе текучести грунта, JL |
|
JL=0 |
JL=1 |
||
Супеси |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
Суглинки |
0,5 |
0,3 |
0,25 |
0,7 |
0,25 |
0,18 |
|
1,0 |
0,2 |
0,1 |
|
Глины |
0,5 |
0,6 |
0,4 |
0,6 |
0,5 |
0,3 |
|
0,8 |
0,3 |
0,2 |
|
1,1 |
0,25 |
0,1 |
Примечание - для глинистых грунтов с промежуточными значениями e и JL допускается определять величину Ro , пользуясь интерполяцией, вначале по e для значения JL =0 и JL =1, затем по JL между полученными значениями для JL =0 и JL =1.
Таблица 3.8 - Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов, МПа.
Песчаные |
Плотные |
Средней плотности |
Пески крупные независимо от влажности |
0,6 |
0,5 |
Пески средней крупности независимо от влажности |
0,5 |
0,4 |
Пески мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой |
0,4
0,3 |
0,3
0,2 |
Пески пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой |
0,3 0,2 0,15 |
0,25 0,15 0,1 |
По табл. 3.9 - 3.11 определить нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов – удельное сцепление Cn , угол внутреннего трения φn и модуль деформации E . По полученным значениям необходимо провести анализ, т.е. установить закономерности изменения сжимаемости и прочности грунтов по глубине, выбрать несущий слой.
Для грунтов с промежуточными значениями e против указанных в табл. 3.9 - 3.11, допускается определять значения Cn, φn, Е по интерполяции.
Допускается в запас надежности принимать характеристики Cn, φn, Е по соответствующим нижним пределам e и JL табл. 3.9 - 3.11, если грунты имеют значения e и JL меньше этих нижних предельных значений.
Таблица 3.9 - Нормативные значения удельного сцепления Cn , МПа, угла внутреннего трения φn , град. и модуля деформации Е, МПа песчаных грунтов (независимо от происхождения, возраста и влажности).
Виды песчаных грунтов |
Обозначения характеристик грунтов |
Характеристики грунтов при коэффициенте пористости e , равном |
|||
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,75 |
||
Пески гравелистые и крупные |
Cn |
0,002 |
0,001 |
- |
- |
φn |
43 |
40 |
38 |
- |
|
Е |
50 |
40 |
30 |
- |
|
Пески средней крупности |
Cn |
0,003 |
0,002 |
0,001 |
- |
φn |
40 |
38 |
35 |
- |
|
|
50 |
40 |
30 |
- |
|
Пески мелкие |
Cn |
0,006 |
0,004 |
0,002 |
- |
φn |
38 |
36 |
32 |
28 |
|
Е |
48 |
38 |
28 |
18 |
|
Пески пылеватые |
Cn |
0,008 |
0,006 |
0,004 |
0,002 |
φn |
36 |
34 |
30 |
26 |
|
Е |
39 |
23 |
18 |
11 |
Таблица 3.10- Нормативные значения удельного сцепления Cn, МПа и угла внутреннего трения φn , град. глинистых грунтов четвертичных отложений
Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести |
Обозначения характеристик грунтов |
Характеристики грунтов при коэффициенте пористости , равном |
|||||||
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,75 |
0,85 |
0,95 |
1,05 |
|||
Супеси |
0≤ JL ≤0.25 |
Cn φn |
0,015 30 |
0,011 29 |
0,008 27 |
- - |
- - |
- - |
- - |
0.25<JL ≤0.75 |
Cn φn |
0,013 28 |
0,009 26 |
0,006 24 |
0,003 21 |
- - |
- - |
- - |
|
Суглинки
|
0≤ JL ≤0.25 |
Cn φn |
0,047 26 |
0,037 25 |
0,031 24 |
0,025 23 |
0,022 22 |
0,019 20 |
- - |
0.25< JL ≤0.50 |
Cn φn |
0,039 24 |
0,034 23 |
0,028 22 |
0,023 21 |
0,018 19 |
0,015 17 |
- - |
|
0.50< JL ≤0.75 |
Cn φn |
- - |
- - |
0,025 19 |
0,020 18 |
0,016 16 |
0,014 14 |
0,012 12 |
Глины |
0≤ JL ≤0.25
0.25< JL ≤0.50
0.50<JL ≤0.75 |
Cn φn |
- - |
0,081 21 |
0,068 20 |
0,054 19 |
0,047 18 |
0,041 16 |
0,036 14 |
Cn φn |
- - |
- - |
0,057 18 |
0,050 17 |
0,043 16 |
0,037 14 |
0,032 11 |
||
Cn φn |
- - |
- - |
0,045 15 |
0,041 14 |
0,036 12 |
0,033 10 |
0,029 7 |
Таблица 3.11-Нормативные значения модуля деформации глинистых грунтов Е, МПа
Происхождение и возраст глинистых грунтов |
Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести |
Модули деформации грунтов Е при коэффициенте пористости e , равном |
|||||||||||||||||||||
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,5 |
0,75 |
0,85 |
0,95 |
1,05 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
|||||||||||||
Аллювиальные Делювиальные Озерные
Озерно-аллювиальные |
Супеси |
0≤ JL ≤0.75 |
- |
32 |
24 |
16 |
10 |
7 |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||
Суглинки |
0≤ JL ≤0.25 |
- |
34 |
27 |
22 |
17 |
14 |
11 |
- |
- |
- |
- |
|||||||||||
0.25< JL ≤0.5 |
- |
32 |
25 |
19 |
14 |
11 |
8 |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||
0.5< JL ≤0.75 |
- |
- |
- |
17 |
12 |
8 |
6 |
5 |
- |
- |
- |
||||||||||||
Глины |
0≤ JL ≤0.25 |
- |
- |
28 |
24 |
21 |
18 |
15 |
12 |
- |
- |
- |
|||||||||||
0.25< JL ≤0.5 |
- |
- |
- |
21 |
18 |
15 |
12 |
9 |
- |
- |
- |
||||||||||||
0.5< JL ≤0.75 |
- |
- |
- |
- |
15 |
12 |
9 |
7 |
- |
- |
- |
||||||||||||
Флювиогля-циальные |
Супеси |
0≤ JL ≤0.75 |
- |
33 |
24 |
17 |
11 |
7 |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||
Суглинки |
0.≤ JL ≤0.25 |
- |
40 |
33 |
27 |
21 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||||||||||
0.25< JL ≤0.5 |
- |
35 |
28 |
22 |
17 |
14 |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||
0.5<JL ≤0.75 |
- |
- |
- |
17 |
13 |
10 |
7 |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||
Моренные |
Супеси Суглинки |
JL ≤0.5 |
75 |
55 |
45 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||
Юрские отложения окофордского яруса |
Глины |
0.25≤ JL ≤0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
27 |
25 |
22 |
- |
- |
||||||||||
0<JL ≤0.25 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
24 |
22 |
19 |
15 |
- |
||||||||||||
0.25< JL ≤0. 5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
16 |
12 |
10 |
При строительной оценке следует учитывать, что рыхлые пески и глинистые грунты с JL>0,75 относятся к слабым основаниям. К малопрочным основаниям относят также грунты с RO менее 0,15 МПа. Сжимаемость грунтов оценивается по величине модуля деформации Е. Грунт считается малосжимаемым, если Е >20 МПа, средней сжимаемости – при Е=20….5 МПа и сильно сжимаемым при Е< 5 МПа.
Если при классификации какой-либо слой глинистого грунта окажется просадочным, в курсовой работе (проекте) в учебных целях его следует считать непросадочным.
Классификацию грунтов следует проводить для всех слоев грунта.
Результаты расчета грунтов свести в таблицу, см. табл. 3.12
Табл. 3.12- Характеристики грунтов
№ п/п |
Полное наименов грунта |
Мощность слоя, м |
γS, kH/м3 |
γ0, кН/м3 |
JL |
e |
Cn, МПа
|
φn, град |
Е, МПа |
RO, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|