Кафедра Механики грунтов, оснований и фундаментов.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Механики грунтов, оснований и фундаментов.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: «Проектирование фундаментов под 9-этажное здание в открытом котловане».

Факультет, курс, группа ТЭС, 4-й курс, 6-я группа

Студент Ундозеров В.А.

Преподаватель Струнин П.В.

 

 

Геология вариант 17

Конструкция здания вариант 1

Этажность 9

Город Ярославль

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Геология……………………………………………………………………………………………. 3

2. Расчёт нагрузок на фундамент………………………………………………………………………………………… 5

3. Расчёт ширины ленточного фунд-та для стены 1 (наружной)………………………………………………………………………………………… 6

4. Расчёт ширины ленточного фундамента для стены 2 (внутренней)……………………………………………………………………………………… 10

5. Расчёт осадок……………………………………………………………………………………. 11

5.1. Расчёт осадок грунта под внешним фундаментом

методом послойного суммирования…………………………………….. 18

5.2. Расчёт осадок грунта под внутренним фундаментом

Методом эквивалентного слоя……………………………………………... 19

6. Разработка конструкции столбчатого свайного

фундамента под наружную стену…………………………………………………….. 21

6.1 Расчёт одиночной сваи в составе фундамента

под наружную стену по I группе пред. состояний (по несущей способности грунта под основанием сваи)……………………….………………………………………………………………… 23

6.2 Расчёт основания свайного фунд-та

по II группе предельных состояний

(по деформациям)…………………………………………………………………… 24

7. Расчёт осадки свайного фунд-та методом

послойного суммирования……………………………………………………………….. 27

8. Технико-экономическое сравнение вариантов………………………………… 28

Геология

Шурф 1

1 слой – 0.5 м от поверхности – насыпь неслежавшаяся

2 слой – 2,0 м от поверхности – грунт песчаный средней крупности

E= (1+w)-1= (1+0.136)-1= 0.607– средней плотности

= = =0.596 – влажный

=400 кПа

- 4,0 м от поверхности – суглинок

= =35.1-22.2=12.9 (%)=0.129

= = =-0.55 – твёрдый суглинок

- не нормируется

- 6,0 м от поверхности – грунт песчаный гравелистый

e= (1+w)-1= (1+0.243)-1=0.647 – средней плотности

= = =0.995 –насыщенный водой

=400 кПа

5 слой – 9,0 м от поверхности – глина

=

= =0.31 – тугопластичная

e= (1+w)-1= (1+0.263)-1=0.552

=550 кПа

6 слой – 14,0 м от поверхности – супесь

=

= -0.24 – твёрдая

- не нормируется

1 слой – насыпь неслежавшаяся

2 слой – песок средней крупности средней плотности влажный

3 слой – твёрдый суглинок

4 слой – песок гравелистый средней плотности насыщенный водой

5 слой – глина тугопластичная

6 слой – супесь твёрдая

Глубина промерзания

г. Ярославль

= ,

где - нормативная глубина промерзания

– коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания

- для домов с подвалом

=

– для песка средней крупности

- безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных

значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном

климатическом районе, принимаемый по СНиП по строительной климатологии и

геофизике

=8.9+11.6+11.5=32

=1.7 м

=0.6*1.7=1.02 м

Глубина заложения ленточного фундамента

= + + -

0.2 м

=0.8 м

=2.2+0.2+0.4-0.8=2.0 (м)

=2.0 м

См. рис.1

 

 

Расчёт нагрузок на фунд-т

Табл. 1. Нагрузки в кН с учётом нагрузок подвала

Стена 1	П 245+18=263 В 21+2=23
Стена 2	П 354+12=366 В 43+4=47

Расчётные нагрузки

Стена 1

= 1.2(П+В)=1.2(263+23)=343.2 (кН)

=1(П+В)=1(263+23)=286 (кН)

= 1.2(П+В)=1.2(366+47)=495.6 (кН)

=1(П+В)=1(366+47)=413 (кН)

чёт ширины ленточного фундамента для стены 1 (наружной)

Среднее давление под подошвой фунд-та:

= (i=1,2,3)

- неизвестная расчётная нагрузка от ещё не запроектированного фунд-та

*

- ширина подошвы фунд-та, численно равная площади подошвы.

=1, 2, 3 м

- глубина заложения фунд-та

– осреднённый удельный вес материалов фунд-та, пола и грунта на консольных выступах плиты

↓

↓

1) =326 кПа

2) =2, =183 кПа

3) =3, = 135.33 кПа

 

R= [ ]

.4 (для песка средней крупности средней плотности влажного)

=1 (для гибкой конструктивной схемы здания)

k=1, так как прочностные

характеристики грунта и определены по результатам непосредственных

испытаний грунтов;

◦ → =1.15, , =7.95

=1, т.к. b<10 м

- осреднённое (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов,

залегающих выше отметки подошвы фундамента, то есть в пределах глубины

заложения фундамента d =2,0 (от подошвы фундамента до уровня планировки

срезкой или подсыпкой; предварительная высота фундаментной подушки ФЛ

принята 0,4 м);

где h1 и h2 – мощности слоёв грунтов в пределах глубины заложения

фундамента, , - удельные веса соответствующих грунтов.

=0.85 м,

=16.5 кН/

=18.8 кН/

= =17.82 кН/

= =18.8 кН/ вес грунта, залегающего ниже подошвы фунд-та.

=0 - расчётное значение удельного сцепления грунта под подошвой фунд-та.

= + *

– расчетное значение удельного веса материала конструкций пола

подвала, принимается равным 22 кН/м3.

=0.65

 

R = [ ]=

1.4(21.62b+64.75+112.02)= 30.27b+247.48

=277.75 кПа

=2, =308.02 кПа

=3, = 338.29 кПа

b≈1.2 м (см. рис. 2)

Принимаем ФЛ 12-30-1

b=1.2 м, h=0.3 м

Корректируем d, , (h:0.4м→0.3м)

d=1.9 м

=17.77 кН/

+ * =0.3+0.2 =0.55

R = [ ]=

1.4(21.62b+54.63+114.19)= 30.27b+236.35

b=1.2 м → R =30.27*1.2+236.35= 272.62 (кПа)

Стеновая часть ф-та

7*ФБС 12-4-3-Т

( =0.2+2.2-0.3=2.1 (м) = 7*0.3 м – высота стены подвала)

=0.4 м – толщина наружной стены.

См. рис. 2а

= ≤R

– собственный вес 1 пог. м фунд-та, складывается из веса

железобетонной п ФЛ12.4-3, четырех бетонных стеновых фундаментных

блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной

части ак опорной плиты:

+ n+ * * )1

= =22 кН/ - удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала

- удельный вес железобетона фундаментной плиты

- площадь поперечного сечения фундаментной плиты

=0.4*0.3 – площадь поперечного сечения стенового блока

- число стеновых блоков

=0.4 м – консольная часть опорной плиты (см. рис. 2б)

+ + )*1=28.88 кН/м

= h*1* - вес грунта на консольной части фунд. Плиты с наружной стороны.

=18 кН/ - уд. Вес обратной засыпки

=0.4 м

h=1.6 м

= кН/м

=286+28.88+11.52=326.4 кН/м

= =272 (кПа)<R=272.62 кПа

*100%=0.2 %<10%

Условие выполняется, проверка сошлась.

 

чёт ширины ленточного фундамента для стены 2 (внутренней)

Примем h= =0.3 м

= (i=1,2,3)

*

= + *

= + * =0.54 (м)

= * =10.8

=

=423.8 кПа

=2, =217.3 кПа

=3, = 148.47 кПа

R= [ ]

, , k, , , , , – те же, что и для стены 1.

=18 кН/

=0.54 м

R = [ ]=

1.4(21.62b+54.33+115.67)= 30.27b+238

=268.27 кПа

=2, =298.54 кПа

=3, = 328.81 кПа

b≈1.6 м (см. рис. 3)

Принимаем ФЛ 16-30-1

h=0.3 м, b=1.6 м

R =30.27b+238=30.27*1.6+238= 286.43 (кПа)

Стеновая часть ф-та

7*ФБС 12-4-3-Т

=0.4 м – толщина внутренней стены.

См. рис. 3а

Проверка

=0.6 м (см. рис. 3б):

+ + )*1=32.64 кН/м

=413+32.64=445.64 (кПа)

= = =278.53 (кПа)<286.43 кПа=R

*100%=2.8 %<10%, проверка сошлась.

Расчёт осадок

См. лист 3 графической части (миллиметровая бумага)

Исходные данные:

b=1.2 м – ширина ленточного ф-та (наружн. стена)

l=26.8 м – длина ленточного ф-та

d=1.9 м – глубина заложения ф-та

p=272 кПа – среднее давление по подошве ф-та

 

Средние мощности слоёв:

1 – 0.95 м

2 – 1.75 м

3 – 3.03 м

4 – 2.10 м

5 – 4.00 м

6 – 3.10 м

Испытания:

a) Штамповые:

2 слой (глубина 2.0 м)

5 слой (глубина 9.0 м)

б) Компрессионные испытания:

3 слой (глубина 4.0 м)

4 слой (глубина 6.0 м)

 

Вычисление ординат эпюры природного давления :

При планировке срезкой эпюра природного давления на

планировочной отметке DL принимается равной нулю.

· на границе I и II слоев

= 16.5·0.95 = 15.7 кПа.

· на отметке подошвы фундамента = + 18.8·0,95 =15.7+17.86 = 33.6 кПа

· на границе II и III слоев = = 15.7+18.8·1,75 = 48.6 кПа.

· на границе III и IV слоев = = 48.6+ 18.5·3.03=104.7 кПа.

· на границе IV и V слоев = + · = + = = 104.7+ +() ·2.1=125.7 кПа.

С учётом давления толщи воды высотой = 2.1 м:

= = 125.7+10·2.1=146.7 кПа

· на границе V и VI слоёв = + · = 146.7+ 20.1·

· на иследованной границе VI слоя: = + = 227.1+ 21·

 

Табл. 2. Вычисление ординат вспомогательной эпюры :

Границы слоёв	1-2	Подошва Фунд-та	2-3	3-4	4-5	4-5 С учётом толщи воды	5-6
	15.7	33.6	48.6	104.7	125.7	146.7	227.1	292.2
	3.1	6.7	9.7	20.9	25.1	29.3	45.4	58.4

 

Вычисление ординат эпюры дополнительного давления

Определим верхнюю ординату эпюры:

=p- 272-33.6=238.4 (кПа)

Определим другие ординаты эпюры по таблице 3:

= =22.3>10

Табл. 3. Ординаты эпюры дополнительного давления

ξ=	Z= , м			, м	0.2 кПа	Слои основания
0.0   1.33	0.00   0.80	1.000   0.718	238.4   171.2	0.8     0.16	9.7	II – песок ср. крупности ср. плотности влажный
1.6   3.2   4.8   6.38	0.96   1.92   2.88   3.83	0.642   0.374   0.258   0.197	153.1   89.2   61.5   47.0	0.96   0.96   0.95   0.96	20.9	III – суглинок твёрдый
8.0   9.6   9.88	4.79   5.75   5.93	0.158   0.132   0.128	37.7   31.5   30.5	0.96   0.18   0.07	25.1/29.3	IV – песок гравелистый ср. плотности насыщенный водой
10.00   12.00	6.00   7.20	0.126   0.106	30.0   25.3	1.2	29.62	V – глина тугопластичная (9.93)

 

 

Определим нижнюю границу В.С. сжимаемой толщи :

 

I приближение: =6 м

= + *(7.9- )=146.7+20.1(7.9-7.83)=148.1 (кПа)

=29.62 кПа

=29.62<30.0=

приближение: =6.10 м

ξ= =10.17

=0.1243

=238.4*0.1234=29.63

= + *(8- )=146.7+20.1*0.17=150.1 (кПа)

0.2 =30.02 кПа

0.2 =30.02>29.63= . 0.2 ≈

Принимаем =6.1 м

Вычисление деформационных характеристик слоёв грунта

 

Компрессионные испытания

III слой – суглинок твёрдый (глубина отбора 4.0 м): (см. рис. 4а)

P, кПа	e
0.0	0.661
	0.658
	0.654
	0.649
	0.644

Среднее по слою природное давление:

= =76.7 кПа

Полное давление (к природному давлению прибавляется давление от здания)

= + =185.8 (кПа)

Коэффициент сжимаемости:

= = =0.00006

Относительный коэффициент сжимаемости:

= = =0.000036

Модуль деформации:

= = =22222 кПа

 

IV слой – песок гравелистый ср. плотности насыщенный водой (глубина отбора 6.0 м): (см. рис. 4б)

 

P, кПа	e
0.0	0.647
	0.645
	0.640
	0.635
	0.627

= =115.2 кПа

= + =153.95≈154 (кПа)

= = =0.00005

= = =0.000031

= = =25806 кПа

Штамповые испытания

II слой – песок ср. крупности ср. плотности влажный (глубина 2.0 м, ширина штампа B=80 см (или d=90.2 см)) (см. рис. 5а)

P, кПа	S, мм
0.0	0.00
	1.12
	2.25
	3.40
	4.56
	5.71
	6.86
	8.00
	9.74

= =41.1 (кПа)

= + =245.9 (кПа)

=0.8 мм;

=5.6 мм

S=5.6-0.8=4.8 (мм)

=245.9-41.1=204.8 (кПа)

=ω(1- )d =0.78(1- )*90.2* =2814.24 (кПа)

ω=0.78 (прямоуг. фунд-т)

 

V слой – глина тугопластичная (глубина 9.0 м, d=27.7 см) (см. рис. 5б)

P, кПа	S, мм
0.0	0.00
	0.50
	1.01
	1.52
	2.03
	2.54
	3.04
	4.44
	6.19

 

= =186.9 (кПа)

= + =224.85(кПа)

=1.8 мм;

=2.2 мм

S=0.4 мм

=224.85-186.9=37.95 (кПа)

=ω(1- )d =0.78(1- )*27.7* =2055,7 (кПа)

ω=0.78 (прямоуг. фунд-т)

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

В приведенном расчете рассмотрены два варианта конструкции фундаментов под проектируемое сооружение – мелкого заложения и свайный.

Фундамент мелкого заложения, как и свайный, не требует необоснованного углубления котлована и позволяет обеспечить необходимую несущую способность без инженерных преобразований грунта.

Учитывая трудоемкость и экономичность данного виды работ, выбираем фундамент мелкого заложения.

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Механики грунтов, оснований и фундаментов.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ