Министерство Образования Кыргызской Республики
Министерство Образования Российской Федерации
Кыргызско-Российский Славянский Университет
Факультет Архитектуры Дизайна и Строительства
Кафедра «Архитектура Промышленных и Гражданских Зданий»
Курсовая работа
по дисциплине «Основания и фундаменты»
на тему: «Проектирование основания и фундамента»
Выполнил: Гиндин. В.
стд. гр. ПГС-1-06
Проверил: Ордобаев Б. С.
Бишкек 2010
Оглавление
Введение
Раздел I. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Раздел II. Сбор нагрузок
Раздел III. Расчет фундаментов мелкого заложения
Раздел IV. Расчет фундамента по 2-му предельному состоянию
Раздел V. Конструктивные мероприятия
Введение
Целью данной курсовой работы является закрепление полученных теоретический знаний, путем использования их для решения конкретных практических задач. В процессе выполнения, студент должен научиться пользоваться справочной литературой по указанной дисциплине, а также получить навыки проектирования фундаментов и оснований зданий и сооружений. Также необходимо на конкретных примерах разобрать вопрос о применимости различных решений к определенным условиям и выявить наиболее рациональное решение.
Важным этапом в изучении любой дисциплины является закрепление полученных теоретических знаний путем использования их для решения конкретных практических задач. Этой цели и служит работа над курсовым проектом по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты», во время которой студент должен научиться пользоваться справочной литературой по указанной дисциплине (а это крайне важно при современном потоке информации) и получить навыки проектирования фундаментов и оснований зданий и сооружений. Кроме этого необходимо на конкретных примерах разобрать вопрос о применимости различных решений к определенным условиям и о выявлении наиболее рационального решения для данной конкретной задачи.
Общие принципы проектирования оснований и фундаментов
При расчете оснований и фундаментов необходимо помнить о том, что они входят в единую систему основание-фундамент-сооружение. Взаимное влияние элементов этой системы очевидно. Инженерно-геологические условия строительной площадки и конструктивные особенности сооружения влияют на выбор типа и конструкции фундамента.
Закономерность распределения давления под подошвой фундамента зависит от соотношения жесткостей фундамента и основания, формы фундамента в плане. Деформационные свойства грунтов основания оказывают определенное влияние на распределение усилий в конструктивных элементах сооружения.
Однако одновременный учет системы основание-фундамент-сооружение связан с определенными трудностями, которые обусловлены взаимной зависимостью обобщенных параметров элементов системы: например, жесткость сооружения зависит от деформируемости основания - сильно деформируемое основание предполагает конструкцию, приспособленную к неравномерным значительным осадкам; в свою очередь распределение осадок обусловлено жесткостью сооружения. Не зная величин осадок, мы не можем соответствующим образом распределить жесткость между различными конструктивными элементами сооружения; не зная жесткости сооружения, мы не можем определить осадки системы как единого целого. Фундаменты проектируют исходя из нагрузки, передаваемой надземными конструкциями в основном (за исключением гибких фундаментов) без непосредственного учета совместной работы элементов системы основание – фундамент - сооружение.
В расчете основание - один из элементов системы - представляется расчетной механической моделью, которая, опуская несущественное, не основное, отражает основные механические свойства составляющих его грунтов.
При этом в качестве расчетных механических характеристик грунта используются:
1. Модуль общей деформации Е.
2. Коэффициент поперечной деформации Е.
Эта модель учитывает общие, как упругие так и остаточные деформации основания. Сущность расчета л.д.с. заключается в следующем: зависимость осадки S от нагрузки Р только при средних напряжениях под подошвой фундамента Рср<R принимается линейной, что дает возможность использовать формулы теории упругости и определять применения, где R - расчетное давление под подошвой фундамента, вызывающее зоны сдвигов под углом подошвы фундамента высотой 'Л b (где Ь - меньший размер фундамента).
Исходные данные для проектирования
Геологический разрез и план см. в Приложении. Лист №
Конструктивная схема здания: каркасное, с навесными стеновыми ж/б панелями
Количество этажей: 5
Район строительства: г. Токмок.
Гранулометрический состав грунта в процентном отношении.
№ слоя | Диаметр гранул мм. | ||||||||||
10-5 | 5-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5 0,25 | 0,25 0,1 | 0,1 0,05 | 0,05 0,01 | 0,01 0,005 | 0,005 0,001 | <0,001 | |
1 | 0 | 0 | 1,0 | 2,0 | 15 | 23 | 10 | 16 | 6 | 9 | 3 |
2 | 0 | 0 | 2,0 | 4 | 10,9 | 40 | 23 | 8 | 10 | 1,6 | 1,5 |
3 | 0 | 5 | 3,0 | 25 | 27 | 20 | 8 | 8 | 3 | 1 | 0 |
Физические и физико-механические свойства грунтов основания.
№ слоя | Границы текучести и пластичности | Уд. вес γу кн / м3 | Об. вес γ кн / м3 | Влаж-ть % | i1=i0-∆i1, МПа | C | φ | |||||
∆l1 P1=0.1 | ∆l2 P2=0.2 | ∆l3 P3=0.3 | ∆l4 P4=0.4 | |||||||||
WL | WP | |||||||||||
1 | 31 | 20 | 27,2 | 18,6 | 25,7 | 0,083 | 0,130 | 0,180 | 0,064 | 4 | 14 | |
2 | 18,9 | 12,0 | 26,7 | 21,7 | 16,1 | 0,032 | 0,058 | 0,068 | 0,082 | 7 | 29 | |
3 | 0 | 0 | 26,5 | 20,0 | 25 | 0,072 | 0,083 | 0,194 | 0,205 | 8 | 17 |
Раздел I. Оценка инженерно-геологических условий строительной
площадки
Одном из основных факторов, определяющих тип и размеры фундамента, являются инженерно-геологические условия строительной площадки. Правильность и экономичность выбранной конструкции фундамента, а также долговечность сооружения во многом зависят от точности определения физико-механических характеристик, мощности и вида грунтов.
Получение данных о грунтовых условиях строительства производится в процессе инженерно-геологических, топографо-геодезических и гидрогеологических изысканий.
Определение наименования грунтов основания.
Согласно СНиП II-15-74 полное наимнование грунта устанавливается на основании физических характеристик грунта, которые делятся на исходные и производные.
К исходным характеристикам относятся следующие:
а) гранулометрический состав грунта;
б) удельный вес, γу [кн / м3];
в) объемный вес, γ0 [кн / м3];
г) весовая влажность, W0 [%];
д) граница раскатывания(пластичности), Wр [%];
е) граница текучести, WL [%];
ж) сведения о наличии других примесей в грунте.
К производным физическим характеристикам относятся:
а) пористость. Определяется по следующей по формуле:
б) степень влажности G (коэффициент водонасыщености грунта, Jв) – отношение природной влажности грунта к его полной влажности, соответствующей полному заполнению грунта водой. Определяется по следующей по формуле:
, где γw– уд. вес воды.
в) число пластичности JP [%] JP=0,01(WL-WP)
г) коэффициент консистенции JL=(W0-WP)/ (WL-WP);
д) коэффициент пористости на границе текучести em. Определяется по формуле:
е) коэффициент П, характеризующий просадочные свойства грунта. П=(em-e)/(1+e).
ж) коэффициент неоднородности грунта U=d60/d10. Где d60 и d10 – диаметр частиц, которых в грунте содержится 60% и 10% соответственно.
Определение наименования первого слоя грунта.
Наличие показателей границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что первый слоя грунта является глинистым.
1. Определяем число пластичности: JP=0,01(WL-WP)=0,01(31-20)=0,11.
В соответствии с таблицей 6, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что глинистый грунт, с числом пластичности 0,11, является суглинком.
2. Определяем коэффициент консистенции:
JL=(W0-WP)/ (WL-WP)=(25,7-20)/(31-20)=0,518
В соответствии с таблицей 7, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что суглинок, с коэффициентом консистенции 0,518, является мягкопластичным.
3. Определяем коэффициент пористости грунта:
4. Определяем степень влажности грунта:
Так как степень влажности >0.8, данный слой грунта является непросадочным.
(СНиП II-15-74, пункт 2.13).
5. Определяем коэффициент пористости грунта на границе его текучести:
6. Определяем просадочность грунта:
П=(em-e)/(1+e)=(0,8432-0,8381)/(1+0,8381)=0,0027
7. Определяем коэффициент сжимаемости грунта:
8. Определяем коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: первый слой грунта является суглинком, в мягкопластичном состоянии, непросадочным.
Определение наименования второго слоя грунта.
Наличие показателей границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что первый слоя грунта является глинистым.
1. Определяем число пластичности: JP=0,01(WL-WP)=0,01(18,9-12)=0,069.
В соответствии с таблицей 6, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что глинистый грунт, с числом пластичности 0,069, является супесью.
2. Определяем коэффициент консистенции:
JL=(W0-WP)/ (WL-WP)=(16,1-12)/(18,9-12)=0,594.
В соответствии с таблицей 7, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что супесь, с коэффициентом консистенции 0,594, является пластичной.
Определяем коэффициент пористости грунта:
Определяем степень влажности грунта:
Так как степень влажности >0.8, данный слой грунта является непросадочным. (СНиП II-15-74, пункт 2.13).
Определяем коэффициент пористости грунта на границе его текучести:
Определяем просадочность грунта:
П=(em-e)/(1+e)=(0,5046-0,4285)/(1+0,4285)=0,0532.
Определяем коэффициент сжимаемости грунта:
Определяем коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: второй слой грунта является супесью, в пластичном состоянии, непросадочным.
Определение наименования третьего слоя грунта.
Отсутствие показателей границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что третий слой грунта является песчаным.
1. В соответствии с таблицей 2, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий слой грунта является песком средней крупности. Так как, вес частиц крупнее 0.25 мм, в грунте составляет более 50%.
2. Определяем неоднородность грунта. Для этого необходимо определить коэффициент неоднородности грунта. Строим кумуляту – график выражающий процентное содержание фракций в грунте.
d60= 0,42 мм
d10=0,035 мм
U=d60/d10=12
Делаем заключение - грунт является неоднородным.
3. Определяем пористость грунта:
В соответствии с таблицей 5, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий слой грунта является песчаным, средней крупности.
4. Определяем степень влажности грунта:
В соответствии с таблицей 4, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий слой грунта является песком, насыщенным водой.
5. Определяем коэффициент сжимаемости грунта:
6. Определяем коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: Третий слой грунта является песком средней крупности, насыщенным водой. Делаем вывод, что он может служить естественным основанием.
Таблица 1. Производные физические характеристики грунтов основания.
№ слоя | e | G | JP | Вид грунта | JL | П | U | q0 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | 0,8381 | 0,832 | 0,11 | Суглинок | 0,518 | 0,0027 | - | 0.434 |
2 | 0,4285 | 1 | 0,069 | Супесь | 0,594 | 0,0532 | - | 0.251 |
3 | 0,656 | 1 | - | Песок | - | - | 12 | 0.102 |
Таблица 2. Полные наименования грунтов основания.
№ слоя | Грунт | Характеристика грунта | Состояние грунта | Дополнительные сведения о грунте |
1 | Глинистый | Суглинок | Мягкоплатичный | Непросадочный |
2 | Глинистый | Супесь | Пластичная | Непросадочная |
3 | Песчаный | Неоднородный | Средней крупности, насыщенный водой | Может служить естественным основанием |
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.
Опираясь на предыдущие пункты раздела, можно дать заключение о возможности возведения сооружения в данных инженерно-геологичских условиях.
Заведомо слабые грунты, в проектируемом основании отсутствуют. Для приближенной оценки несущей способности грунтов основания определяем условное давление R0, для грунта каждого слоя по табл. 1, 2 Приложения 4 СНиП II-15-74.
Для первого слоя R01=2,15 кгс/см2
Для второго слоя R02=3,25 кгс/см2
Для третьего слоя R03=4 кгс/см2
Грунты основания можно использовать в качестве естественного основания.
Раздел II. Сбор нагрузок
Нагрузки на фундамент собираются на уровне спланированной поверхности земли. Грузовые площади в плане, см. в Приложении. Лист №.
1. Сбор нагрузок на сечение 1-1.
Грузовая площадь – 5,875х5,875= 34,52 м2.
1. Нагрузка от колонн и ригелей.
Вес колонн: A х B х h х n х γбет = (0.4м х 0.4м х 3м) х 5 х 2500 кг/м3 = 6000 кг = 60кН.
где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота колонны
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес ригелей: A х B х l х n х γбет = [(0,4м х 0,4м х 2,8м х 2) + (0,4м х 0,4м х 2,675м х 2)] х 5 х х 2500 кг/м3 =
= 21800 кг = 219кН.
где, А и В – линейные размеры ригеля
l – длинна ригеля (в пределах грузовой площади)
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
... 12,0 см выполняется (значение Su = 12,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83). Расчетная схема и эскиз фундамента на распределительной подушке приведена на Рис.6. 5. Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки 5.1 Глубина заложения фундамента Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину ...
... каждого слоя. Она должна быть меньше величины предельно допустимой осадки фундамента данного типа. Осадка III слоя: S3 = 1,130999 см Осадка IV слоя: S4 = 0,18381 см Итак, осадка основания фундамента получается суммированием осадок всех слоев: S3+S4=1,130999+0.18381=1,314809≈1,3см Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8смпри принятом размере ...
... 947;mg·d ), м где n0ІІ – расчётная нагрузка на верхнем обрезе фундамента γmg – средний удельный вес грунта и материала фундамента, кН/м γmg =20 кН/м3 d – глубина заложения фундамента , м d=3,0м R- расчётное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле : R=[Мγ·Кz·b·γІІ+Мg·d1· γ´ІІ +( Мg-1)·dв· γ´ІІ+Мс·С2] γс1 и γс2 – ...
... (кН) Расчетная нагрузка по I группе предельных состояний (кН) Стена А 518,9 579,16 Колонна Б 1531,1 1740,64 3. Определение глубины заложения фундаментов 13-ти этажного жилого дома А. Под наружную стену кирпичного дома Б. Под внутренний ряд колонн 3.1 Определяем глубину заложения исходя из конструктивных особенностей сооружений. При отметки пола подвала равной – 2,2 м. и ...
0 комментариев