Состав и объем курсового проекта

 

Проект состоит из расчётно-пояснительной записки объёмом 30...35 страниц и одного (двух) листа чертежей формата А1. Расчётно-пояснительная записка должна содержать:

1. Оглавление с указанием страниц;

2. Исходные данные;

3. Оценку инженерно-геологических условий и физико-механических свойств грунтов строительной площадки, включающую:

- построение инженерно-геологического разреза по трём скважинам;

- вычисление производных характеристик грунтов;

- классификацию грунтов по плотности, влажности, сжимаемости;

- определение условного расчетного сопротивления грунта и построение эпюры R₀;

- заключение о возможности использования грунтов в качестве основания для фундаментов.

4. Выбор типа фундамента. В результате анализа инженерно-геологических условий и нагрузок намечают два-три варианта фундаментов:

- фундамент на естественном основании с минимальной глубиной заложения;

- свайный фундамент;

- фундамент на искусственном основании.

5. Расчёт намеченных вариантов фундаментов для наиболее нагруженной колонны. Для фундамента на естественном основании необходимо выполнить следующие расчёты:

- выбрать и обосновать глубину заложения фундамента;

- определить размеры подошвы фундамента. При наличии в пределах сжимаемой толщи слабого подстилающего слоя произвести проверку расчетного давления на кровле этого слоя в соответствии с указаниями литературы [6];

- произвести конструирование и расчет фундамента по прочности;

- произвести подбор арматуры плитной части фундамента;

- рассчитать осадку фундамента методом послойного суммирования или эквивалентного слоя;

- определить стоимость и трудоемкость варианта.

Для свайного фундамента необходимо:

- выбрать глубину заложения ростверка;

- выбрать длину сваи;

- определить несущую способность сваи практическим методом;

- определить количество свай, разместить их в плане;

- проверить несущую способность максимально нагруженных свай;

- произвести конструирование и расчет ростверка по прочности;

- произвести подбор арматуры плитной части ростверка;

- определить осадку свайного фундамента методом послойного суммирования или эквивалентного слоя;

- определить стоимость и трудоемкость варианта.

Для фундамента на искусственном основании дополнительно производится расчёт искусственного основания.

6. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов и выбор наиболее эффективного, который применяется под все колонны, опоры и стены проектируемого здания или сооружения;

7. Расчёт фундамента для второй (менее загруженной) колонны, включающий:

- для фундамента на естественном основании – выбор и обоснование глубины заложения фундамента, определение размеров подошвы;

- для свайного фундамента – определение количества свай и размеров подошвы ростверка;

- для фундамента на искусственном основании – определение размеров подошвы фундамента и искусственного основания.  

8. Краткое описание производства работ по устройству принятого варианта фундамента и гидроизоляции;

9. Список использованной литературы.

 

Графическая часть проекта.

Оформление чертежей должно соответствовать требованиям ЕСКД, предъявляемым к строительным чертежам. В состав графической части (рисунок 1) входит:

- план строительного участка в горизонталях (рисунок 2) с расположением на нём скважин, с привязкой проектируемого объекта и направлениями построенных инженерно-геологических разрезов (масштаб 1:500 – 1:1000);

- инженерно-геологический разрез (рисунок 3) по скважинам (масштаб по вертикали 1:100, по горизонтали 1:500 – 1:1000); 

- схема расположения фундаментов и фундаментных балок (рисунок 4) с маркировкой, отметками, привязкой к осям (для свайного фундамента приводится схема расположения свай и ростверков) масштаб 1: 100 или 1: 200; 

- таблица технико-экономических показателей вариантов фундаментов (таблица 1);

- варианты фундаментов;

- рабочий чертеж выбранного варианта фундамента (опалубочные чертежи и армирование);

- расчётная схема для определения осадки основного варианта фундамента;

- спецификация к схеме расположения фундаментов (таблица 2);

- спецификация на отдельный фундамент (таблица 3);

- ведомость расхода стали на элемент (таблица 4);

- примечания, в которых указывают район или место строительства, сведения о проектных отметках, особенности инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, классы бетона, арматурной стали, величину отказа для забивных свай, особенности производства работ и способы устройства оснований, характеристики искусственного основания (при наличии такового).

 

 

Рисунок 1 – Состав графической части

 

 

 

Рисунок 2 – План участка

 

 

Таблица 1 – Технико-экономические показатели вариантов

 

Таблица 2 – Спецификация к схеме расположения фундаментов

 

Таблица 3 – Спецификация на отдельный фундамент

 

Таблица 4 – Ведомость расхода стали на элемент, кг

2 ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И СВОЙСТВ ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

 

Инженерно-геологические изыскания – составная часть комплекса работ, выполняемых для обеспечения строительного проектирования исходными данными о природных условиях района (участка) строительства, а также прогнозирования изменений окружающей среды, которые могут произойти при строительстве и эксплуатации сооружений. При проведении инженерно-геологических изысканий изучаются грунты, как основания зданий и сооружений, подземные воды, физико-геологические процессы и явления (карст, оползни, сели и др.).

Перед проектированием оснований и фундаментов необходимо провести анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, в значительной степени определяющих типы фундаментов, а также прочность и устойчивость оснований зданий и сооружений. Анализ грунтовых условий начинают с построения инженерно-геологического разреза площадки строительства. Основанием для построения инженерно-геологического разреза в курсовом и дипломном проектах являются данные инженерно-геологических изысканий по скважинам, которые принимают согласно отчёту об инженерно-геологических изысканиях или по литературе [24]. Геологический разрез является основой для построения расчётной схемы взаимодействия сооружения и основания. Повышение качества инженерных изысканий позволяет при проектировании фундаментов повысить технико-экономические показатели.

    Для построения разреза следует знать следующие основные понятия:      

- геологический разрез – вертикальное сечение участка земной коры в заданном направлении;

- отметка устья скважины, абсолютная или относительная, совпадающая с отметкой поверхности земли;

- отметка забоя скважины, (м) – отметка низа скважины;

- отметка подошвы (кровли) слоя, (м) – отметка нижней (верхней) границы слоя;

- мощность слоя – разность в отметках между подошвой и кровлей слоя.

     Разрез строят в такой последовательности:   

- выбирают вертикальный и горизонтальный масштабы: вертикальный – в зависимости от максимальной отметки устья скважины и минимальной отметки забоя, горизонтальный – в зависимости от расстояния между скважинами (обычно, вертикальный М1:100, горизонтальный М1:1000 или 1:500);

- наносят шкалу абсолютных отметок и подписывают;

- наносят тонкой линией оси скважин так, чтобы левая и нижняя часть листа были свободными, забой ограничивают горизонтальной черточкой;

- в нижней части листа вычерчивают таблицу и заполняют данными: номера скважин, отметки устьев, расстояние между скважинами;

- откладывают мощности слоев (по отметкам подошвы) и соединяют плавной линией;

- указывают литологический состав толщи;

- отмечают уровень подземных вод.

Инженерно-геологический разрез строят для того, чтобы правильно назначить глубину заложения подошвы фундамента, предусмотреть заглубление в несущий слой грунта на 10...50 см. Пример построения разреза показан на рисунке 3. Условные обозначения наиболее часто встречающихся грунтов приведены в таблице 5.

На следующем этапе работы выполняется оценка физико-механических характеристик грунтов, слагающих строительную площадку.

 

Таблица 5 – Условные обозначения грунтов

   Вторым этапом оценки инженерно-геологических условий строительной площадки является вычисление производных характеристик грунтов. Основные характеристики получают в ходе инженерно-геологических изысканий. Для курсового проектирования они приведены в задании.

 

1 Плотность сухого грунта   r _d, т/м³,определяют по формуле

                                           ,                                       (2.1)

   где r – плотность грунта, т/м³;

          w – природная влажность, д/ед.

 

2 Пористость грунта:

                                           ,                                       (2.2)

   где r _s – плотность твердых частиц грунта, т/м³.

3 Коэффициент пористости:

                                          .                                         (2.3)

   Для песчаных грунтов делаем вывод о плотности сложения грунта в соответствии с таблицей Б.18 литературы [23]. При необходимости установления полного наименования песчаного грунта строим интегральную кривую гранулометрического состава.

 

4 Число пластичности   I_p, д/ед, для глинистых грунтов:

                                      ,                                       (2.4)

   где w_L – влажность на границе текучести, д/ед;

             w_p – влажность на границе раскатывания, д/ед.

   Для глинистых грунтов делаем вывод о виде грунта согласно таблице Б.11 литературы [23].

 

5 Показатель текучести:

                                      .                                      (2.5)

   Делаем вывод о консистенции глинистых грунтов согласно таблице Б.14 литературы [23].

 

6 Коэффициент водонасыщения S_r, д/ед:

                                       ,                                          (2.6)

   где g _s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³;

           g _w – удельный вес воды, кН/м³.

   Делаем вывод о степени водонасыщения грунта согласно таблице Б.17 литературы [23].

 

7 Показатель просадочности для глинистых грунтов:

                                       ,                                         (2.7)    

   где e_L – коэффициент пористости полностью водонасыщенного грунта, определяемый по формуле:

                                        .                                        (2.8)

По предварительной оценке к просадочным относятся грунты с S_r £ 0,8 и показателем просадочности П меньшим:

                                                          0,1    при   0,01 £ I_p < 0,1

                                                    0,17 при 0,1 £ I_p < 0,14

                                                  0,24  при   0,14 £ I_p < 0,22

   Делаем вывод о просадочности глинистого грунта.

   При П ³ 0,3 грунты, по предварительной оценке, относятся к набухающим.

   Окончательная оценка просадочности и набухания глинистых грунтов производится по величине относительной просадочности e _sL и относительного набухания e _sw (данные приводятся в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям).

 

8 Коэффициент относительной сжимаемости грунта m_v, МПа^-1:

                                              ,                                      (2.9)

   где т₀ – коэффициент сжимаемости, МПа^-1.

   В зависимости от величины коэффициента относительной сжимаемости m_v грунты подразделяются на малосжимаемые (m_v £ 0,05 МПа^-1), среднесжимаемые (0,05 МПа^-1 < m_v £ 0,5 МПа^-1), сильносжимаемые (m_v > 0,5 МПа^-1).

   При отсутствии данных изысканий коэффициент относительной сжимаемости можно вычислить по формуле:

                                                  ,                                        (2.10)

   где b – безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента общей от-

               носительной поперечной деформации и принимаемый равным:

                                                                    0,8 – для крупнообломочных грунтов,

                                                                    0,74 – для песков и супесей,

                                                                    0,62 – для суглинков,

                                                                    0,45 – для глин;

         Е – модуль общей деформации грунта, принимаемый по таблицам 1, 3

               приложения 1 литературы [6].

 

9 Удельное сцепление грунта с и угол внутреннего трения j  принимаются из отчета по результатам инженерно-геологических исследований свойств грунтов. При отсутствии таких данных – по таблицам приложения 1 литературы [6]. Расчетные значения с и j для расчетов оснований по I и II группам предельных оснований определяются по формуле:

                                             ,                                             (2.11)

   где Х – расчетная характеристика (например с _I; c_II; j _I; j _II  и т.д.);

         Х_п – нормативное значение данной характеристики;

         g _g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый согласно

                пунктам 2.13, 2.14, 2.15 литературы [6].

   Согласно СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений», допускается принимать следующие коэффициенты надежности по грунту.

В расчетах оснований по несущей способности:

для удельного сцепления g _{g (с)} =1,5

для угла внутреннего трения

                                              песчаных грунтов g _{g ( j )} =1,1

                                              пылевато-глинистых g _{g ( j )} =1,15.

В расчетах оснований по деформациям g _g =1.

10 Расчетное сопротивление грунта R ₀ принимается по таблицам приложения 3 литературы [6] в зависимости от вида грунта. Для определения   R ₀ глинистых непросадочных грунтов по таблице 3 можно воспользоваться формулой двойной интерполяции

,  (2.12)

где e, I_L – характеристики грунта, для которого ищется значение R ₀;

  e ₁ и е₂ – соседние значения коэффициента пористости, в интервале между

                которыми находится коэффициент пористости для рассматриваемо-

                го грунта;

R _0(1,0) и R _0(1,1) – табличные значения R ₀ для e ₁ при I_L =0 и I_L =1 соответственно;

R _0(2,0) и R _0(2,1) – табличные значения R ₀ для e ₂ при I_L =0 и I_L =1 соответственно.

       

   Мощность слоя в курсовом проекте принимается средняя по трем скважинам. Данные о свойствах грунтов заносятся в таблицу физико-механических характеристик (таблица 6).

 

Таблица 6 – Физико-механические характеристики грунтов

Номер и наименование грунта

Плотность грунта r, т/м^3

Влажность грунта w, д/ед

Плотность твердых частиц грунта r s, т/м^3

Влажность на границе текучести wL, д/ед

Влажность на границе раскатывания wp, д/ед

Коэффициент пористости е

Коэффициент водонасыщения Sr, д/ед

Число пластичности Ip, д/ед

Показатель консистенции IL

Показатель просадочности  П

Коэффициент относительной сжимаемости mv, МПа^-1

Модуль деформации Е, МПа

Расчетное сопротивление грунта R0, кПа

Удельное сцепление грунта  с n, кПа

Угол внутреннего трения j n, град

1. 2. 3.

 

   По результатам расчетов грунты строительной площадки классифицируются и принимается решение об их пригодности для использования в качестве основания фундаментов. По способности воспринимать внешние усилия грунты делятся на 3 условные категории:

1 – пригодные для естественного основания – пылевато-глинистые грунты от тугопластичной до текучепластичной консистенции, пески средней плотности (R ₀ =100…200 кПа);

2 – слабые – пылевато-глинистые грунты текучей консистенции, илы, заторфованные, неслежавшиеся насыпные грунты, рыхлые пески (R ₀ < 100 кПа);

3 – плотные – твердые и полутвердые пылевато-глинистые грунты, крупнообломочные, плотные песчаные, скальные (R ₀ > 200 кПа).

   Кроме перечисленных, к слабым грунтам, не пригодным для естественного основания, относятся структурно-неустойчивые грунты: просадочные, мерзлые, насыпные и так далее.