Проектирование фундамента в открытом котловане на естественном основании мелкого заложения для здания с подвалом

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 w_L=24 %

Влажность на границе раскатывания w_Р=18%

Природная влажность грунта w=23,4%

Число пластичности:

грунт фундамент заложение здание

I_p= w_L-w_Р

I_p= 0,24-0,18=0,06

Тип грунта: супесь

б) Определение разновидности супеси по индексу текучести.

I_L= (w-w_Р)/(w_L-w_Р)

I_L= (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,

ρ_s=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;

ρ_s=2,66 т/м³;

ρ_w=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 I_P=0,06, а их разновидности по показателю текучести I_L=0,9;

Природная влажность w=0,23 (23%);

Влажность на границе текучести W_L=0,3 (30%);

Влажность на границе раскатывания W_P=0,18 (18%).

I_p= w_L-w_Р

I_p = (0,3-0,18)=0,12

I_L= (w-w_Р)/(w_L-w_Р)

I_L= (0,23-0,18)/(0,12)=0,417

б) Определяем тип пылевато-глинистого грунта по I_p.

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).

ρ_s=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 I_L по методу интерполяции.

I_L=0 – 250

I_L=0,42 – x

I_L=0 – 250

I_L=1 – 180

I_L=0,41

5-й СЛОЙ – ГЛИНИСТЫЙ ГРУНТ

h=13,0 м.

а) Определение типа производств по числу пластичности I_P, а их разновидности по показателю текучести I_L.

I_P=w_L-w_P

I_P=0,53-0,305=0,225 (22,5%)

I_L=(w-w_P)/I_L

I_L=(0,337-0,305)/0,225=0,14 (14%)

w=33,7 (0,337) – природная влажность (%)

w_P=30,5 (0,305) – влажность на границе текучести

w_L=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 I_L.

I_L=0,14.

В соответствии с ГОСТом 25 100-82 определяем, что это глина полутвердая.

в) Определение коэффициента пористости глинистого грунта (глина полутвердая)

ρ_s=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

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:

Расчетная нагрузка действующая по обрезу фундамента

N_II=N_п*n+N_B*n_c*n`

n=n`=1 – коэффициент перегрузок применение для расчета фундаментов по II группе предельных состояний по деформациям;

n_c=0,9 – коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок.

- Стена А:

N_II=N_п*1+N_B*0,9*1=(441+15)*1+(25+2)*0,9*1,0=456+24,3=480,3 (кН/м³)

N_II=480,3 – расчетная нагрузка на фундамент по стене.

- Колонна В:

N_II=(1095+65)*1+(171+6)*0,9*1=1160+159,3=1319,3 (кН/м³).

Определение глубины заложения фундамента F_L 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 h_ц=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) w_L находиться на глубине 7 м от планировочной отметки D_L.

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=d_в+h_c+h_cf-h_ц

d=(2,4+0,3+0,2-1)=1,9

d_в – размер от чистого пола подвала до 1-го этажа (2,4);

h_c=0,3;

h_cf – конструктивные части подвала;

h_ц=1.

Определяем сезонную глубину промерзания для супесей в районе строительства по СНиПу:

d_f=k_n*d_fn

k_n=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.

d_fn=

d_f=0,6*1,57=0,942

т.к. d_f=0,942 м окончательно принимаем глубину заложения = 1,9 м (Высота цоколя).

d>d_f; 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:

N_II=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.

γ_ср – 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.

V_бетона=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.

V_гр=А_k^-x*1п.м.=0,38 (п.м.- прогонный метр)

V_гр=А_k*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 γ_с1 и γ_с2 – это коэффициенты условия работы грунтового основания и здания с основанием определяется в соответствии со СНиП 2.02.01-83*

γ_с1 =1.1

γ_с2 =1.0

k=1 – коэффициент надежности. (φ и с определены, как задано в проекте)

M_q=3,87;

M_γ=0,72;

M_c=6,47;

k_z=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.

γ_II1=17,0;

γ_II2=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

h_s =0,3 м – толщина слоя грунта от подошвы фундамента до низа пола подвала.

h_cf=0,2 м – толщина конструкции пола подвала.

 м

d_в=1,9 м – глубина подвала расстояние от уровня планировки до подвала.

d_в = 2 м – глубина подвала.

Принимаем d_в=1,9 м.

Значения R при В=2,0 м.

Проверяем фактическое среднее значение P действующего под подошвой фундамента.

Для оси 1: b=2

N_п=392,3 кН/м

N_ФЛ=γ_m/δ*b_ФЛ*h_ak=24*1,2*0,3=8,64

N_ФБС=23,75

N_гр=V_гр*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).