Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

НА ТЕМУ: «Фундаменты промышленного здания»

Исполнитель студент 5 курса, группы 119/6

Хуснуллина Любовь Амировна ______________

(Фамилия, имя, отчество)

Руководитель проекта Филлипович Анна Александровна

(Фамилия, имя, отчество)

Консультант Аленин Максим Алексеевич

(Фамилия, имя, отчество)

 

 

К защите Защитил (а) с оценкой

_________________________

«____» ____________ 20__ г. «____» ____________ 20__ г.

________________________ _________________________

(подпись) (подпись)

 

Томск 2013

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1.1. Определение физико-механических характеристик грунтов……………...3

1.2. Инженерно-геологический разрез площадки………………………………7

1.3. Заключение об инженерно-геологических условиях площадки………….7

2. Сбор нагрузок на фундаменты………………………………………………….10

3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

3.1. Назначение глубины заложения подошвы фундаментов………………..11

3.2. Определение размеров подошвы фундамента……………………………11

3.3. Проверка прочности подстилающего слоя основания фундаментов…..13

3.4. Расчет конечной осадки фундаментов. Оценка неравномерности осадок фундаментов…………………………………………………………………….14

3.5. Расчет фундаментов по первой группе предельных состояний и их конструирование……………………………………………………………………..19

4. Проектирование свайных фундаментов

Под внешнюю стену

4.1. Назначение глубины заложения подошвы ростверков…………………...19

4.2. Выбор типа свай и назначение их длины………………………………….19

4.3. Определение несущей способности сваи и допускаемой расчетной нагрузки на сваю…………………………………………………………………19

4.4. Определение количества свай на погонный метр ленты…………………22

4.5. Расчет конечной осадки свайных фундаментов. Оценка неравномерности осадок свайных фундаментов…………………………………………………...23

Под внутреннюю стену

4.1. Назначение глубины заложения подошвы ростверков…………………...27

4.2. Выбор типа свай и назначение их длины…………………………………27

4.3. Определение несущей способности сваи и допускаемой расчетной нагрузки на сваю…………………………………………………………………27

4.4. Определение количества свай на погонный метр ленты………………..29

4.5. Расчет конечной осадки свайных фундаментов. Оценка неравномерности осадок свайных фундаментов………………………………………………30

4.6. Расчет свайных ростверков по I-ой группе предельных состояний и их конструирование…………………………………………………………………33

4.7. Подбор сваебойного оборудования………………………………………..33

4.8. Расчет проектного отказа сваи……………………………………………..34

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов………………...34

6. Основные указания по производству работ при возведении фундаментов….35

7. Библиографический список……………………………………………………..38

 

1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1.1. Определение физико-механических характеристик грунтов

Строительная площадка №9. в г. Новосибирск. Отметки площадки изменяются от 112,5 до 113 м. Для проведения инженерно-геологического обоснования были пробурены три скважины глубиной 15 м; в результате вскрыты следующие инженерно-геологические элементы:

1. Насыпной грунт толщиной 0,3 – 0,4 м;

2. Суглинок бурый толщиной слоя 1,7 – 2,4 м;

3. Суглинок бурый толщиной слоя 1,8 – 3,1 м;

4. Супесь серая толщиной слоя 2,2 – 2,6 м;

5. Песок зелено-бурый толщиной слоя 2,4 – 2,6 м;

6. Глина бурая толщиной слоя 5,0 – 5,4 м.

Условные обозначения:

– предел текучести, %;

– предел раскатывания, %;

– естественная влажность, %;

– удельный вес частиц грунта, кН/м³;

– удельный вес грунта, кН/м³;

– удельное сцепление грунта, кПа;

– угол внутреннего трения, град;

– коэффициент сжимаемости, Мпа^-1.

 

ИГЭ №1:

По табл. 2.4 – суглинок; табл. 2.5 – тяжелый песчанистый; табл. 2.6 – тугопластичный [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – просадочный (п.2.3[1]).

Определим показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для глинистого грунта: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для суглинка [1].

ИГЭ №2:

По табл. 2.4 – суглинок; табл. 2.5 – тяжелый песчанистый; табл. 2.6 – мягкопластичный [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – непросадочный (п.2.3[1]).

Определяем показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для глинистого грунта: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для суглинка [1].

 

ИГЭ №2’:

Все характеристики аналогичны ИГЭ №2.

Т.к. грунт находится ниже уровня подземных вод, определяется удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

ИГЭ №3:

По табл. 2.4 – супесь; табл. 2.5 – песчанистая; табл. 2.6 – пластичная [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – просадочный (п.2.3[1]).

Определяем показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для супеси: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для супеси [1].

ИГЭ №4:

Т.к. W_L=0 и W_P=0 и содержание частиц крупнее 2мм<25%, то наименование грунта – песок.

d>0,1мм: 0+2+5+10+23+40=80% >75%. Поскольку содержание частиц d>0,1мм более 75%, следовательно, грунт – песок мелкий.

 

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

По табл. 2.2 [1] устанавливаем, что мелкий песок средней плотности.

Коэффициент водонасыщения:

Так как находится в пределах , то по табл. 2.3 песок насыщенный водой.

Грунт находится ниже уровня подземных вод и является водоупором, поэтому удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды не определяем.

По таблице 3.1 [1] определяем расчетное сопротивление для песка: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для песка [1].

ИГЭ №5:

По табл. 2.4 – глина; табл. 2.5 – легкая пылеватая; табл. 2.6 – полутвердая [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – непросадочный (п.2.3[1]).

Определяем показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

 

 

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

Грунт находится ниже уровня подземных вод и является водоупором, поэтому удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды не определяем.

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для глины: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для глины [1].

 

Полученные данные о характеристиках грунтов для ИГЭ-1 – ИГЭ-5 сводим в табл.1 (стр.8). Используя исходные данные, вычерчиваем инженерно-геологический разрез площадки строительства с нанесением на него эпюр значений расчетного сопротивления грунта оснований (R₀) и модуля деформации грунта (Е) для всех ИГЭ.

1.2. Инженерно-геологический разрез площадки

См. страницу 9.

1.3. Заключение об инженерно-геологических условиях площадки

По инженерно-геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 112,5-113м. Грунты имеют слоистое напластование с соответствующим залеганием пластов. По предварительной оценке все они могут служить естественным основанием для фундаментов зданий.

Для рассматриваемого жилого здания при устройстве фундаментов мелкого заложения несущим слоем может быть суглинок тяжелый песчанистый, тугопластичный, просадочный, ненабухающий (ИГЭ-1), который залегает до глубины 2,1-2,8 м от поверхности земли.

При использовании свайных фундаментов в качестве несущего слоя рекомендуется использовать глину полутвердую (ИГЭ-5). В этом случае свая будет работать по схеме «висячая».

При инженерно-геологических изысканиях были обнаружены подземные воды. Они залегают на глубине 107,7-108,1 м и не будут существенным образом влиять на устройство и работу оснований и фундаментов здания, т.к. расположены ниже несущего слоя грунта.

 

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

Таблица 1

№ ИГЭ	Наименование грунта	Толщина слоя, м	Влажность, %	Классификационные характеристики	Удельный вес грунта, кН/м^3	Угол внутреннего трения , град	Удельное сцепление , кПа	Модуль деформации , Мпа	Расчетное сопротивление грунта , кПа
					, %	, %
	Насыпной	0,3-0,4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Суглинок бурый, тяжелый, песчанистый, тугопластичный	1,7-2,4				0,82	0,73		0,286	18,2	27,1	14,9	-			6,27 11,9
	Суглинок бурый, тяжелый, песчанистый, мягкопластичный	1,8-3,1				0,82	0,86		0,54	18,7		14,8	-			8,06 9,2
2’				0,82	0,86		0,54	18,7		14,8	9,3			8,06 9,2
	Супесь серая, песчанистая, пластичная	2,2-2,6				0,53			0,7		26,7	17,5	-			11,92 25,6
	Песок зелено-бурый, мелкий, средней плотности, насыщенный водой	2,4-2,6				0,69		-	-	19,8	26,6	15,7	-			17,9 -
	Глина бурая, полутвердая, легкая, пылеватая	5,0-5,4				0,75	0,99		0,2		27,4	15,7	-			10,45

 

Примечание: – нормативное значение модуля деформации, см. табл. 2.11 [1].

 

 

Сбор нагрузок на фундаменты

Сечение 3-3

Таблица 2

Вид нагрузки	№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м		Расчетная нагрузка, кН/м
Постоянная		Собственный вес панели	81,1	1,1	89,2
	Междуэтажное перекрытие		1,1	52,8
	Чердачное перекрытие		1,1	8,8
	Кровельный настил	2,4	1,1	2,6
Временная		Междуэтажное перекрытие	28,8	1,1	31,7
	Снеговая	2,7	1,4	3,8
Итого:	171		188,9

Сечение 4-4

Таблица 3

Вид нагрузки	№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м		Расчетная нагрузка, кН/м
Постоянная		Собственный вес кирпичной стены	99,8	1,1	109,8
	Междуэтажное перекрытие		1,1	105,6
	Чердачное перекрытие		1,1	17,6
	Кровельный настил	4,9	1,1	5,4
Временная		Междуэтажное перекрытие	57,6	1,1	63,4
	Снеговая	5,4	1,4	7,6
Итого:	279,7		309,4

Примечания: 1. Временные нагрузки см. табл. 8.3 (междуэтажное перекрытие) и п. 10 (снеговые нагрузки) [5].

 

Под внешнюю стену

Под внутреннюю стену

Библиографический список

1. Методические указания «Оценка грунтовых условий площадки строительства для проектирования фундаментов зданий» А. И. Полищук, Е. Ю. Пчелинцева.

2. Методические указания к курсовому проектированию «Проектирование оснований и фундаментов мелкого заложения для зданий» А. И. Полищук, В. С. Угринский.

3. Методические указания «Примеры проектирования свайных фундаментов». Издание второе, стереотипное. С.В. Ющубе, В. Л. Устюжанин.

4. СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.

5. СП 20.13330.2012. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

6. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.

7. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.

8. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений.

9. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Под ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

НА ТЕМУ: «Фундаменты промышленного здания»

Исполнитель студент 5 курса, группы 119/6

Хуснуллина Любовь Амировна ______________

(Фамилия, имя, отчество)

Руководитель проекта Филлипович Анна Александровна

(Фамилия, имя, отчество)

Консультант Аленин Максим Алексеевич

(Фамилия, имя, отчество)

 

 

К защите Защитил (а) с оценкой

_________________________

«____» ____________ 20__ г. «____» ____________ 20__ г.

________________________ _________________________

(подпись) (подпись)

 

Томск 2013

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1.1. Определение физико-механических характеристик грунтов……………...3

1.2. Инженерно-геологический разрез площадки………………………………7

1.3. Заключение об инженерно-геологических условиях площадки………….7

2. Сбор нагрузок на фундаменты………………………………………………….10

3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

3.1. Назначение глубины заложения подошвы фундаментов………………..11

3.2. Определение размеров подошвы фундамента……………………………11

3.3. Проверка прочности подстилающего слоя основания фундаментов…..13

3.4. Расчет конечной осадки фундаментов. Оценка неравномерности осадок фундаментов…………………………………………………………………….14

3.5. Расчет фундаментов по первой группе предельных состояний и их конструирование……………………………………………………………………..19

4. Проектирование свайных фундаментов

Под внешнюю стену

4.1. Назначение глубины заложения подошвы ростверков…………………...19

4.2. Выбор типа свай и назначение их длины………………………………….19

4.3. Определение несущей способности сваи и допускаемой расчетной нагрузки на сваю…………………………………………………………………19

4.4. Определение количества свай на погонный метр ленты…………………22

4.5. Расчет конечной осадки свайных фундаментов. Оценка неравномерности осадок свайных фундаментов…………………………………………………...23

Под внутреннюю стену

4.1. Назначение глубины заложения подошвы ростверков…………………...27

4.2. Выбор типа свай и назначение их длины…………………………………27

4.3. Определение несущей способности сваи и допускаемой расчетной нагрузки на сваю…………………………………………………………………27

4.4. Определение количества свай на погонный метр ленты………………..29

4.5. Расчет конечной осадки свайных фундаментов. Оценка неравномерности осадок свайных фундаментов………………………………………………30

4.6. Расчет свайных ростверков по I-ой группе предельных состояний и их конструирование…………………………………………………………………33

4.7. Подбор сваебойного оборудования………………………………………..33

4.8. Расчет проектного отказа сваи……………………………………………..34

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов………………...34

6. Основные указания по производству работ при возведении фундаментов….35

7. Библиографический список……………………………………………………..38

 

1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1.1. Определение физико-механических характеристик грунтов

Строительная площадка №9. в г. Новосибирск. Отметки площадки изменяются от 112,5 до 113 м. Для проведения инженерно-геологического обоснования были пробурены три скважины глубиной 15 м; в результате вскрыты следующие инженерно-геологические элементы:

1. Насыпной грунт толщиной 0,3 – 0,4 м;

2. Суглинок бурый толщиной слоя 1,7 – 2,4 м;

3. Суглинок бурый толщиной слоя 1,8 – 3,1 м;

4. Супесь серая толщиной слоя 2,2 – 2,6 м;

5. Песок зелено-бурый толщиной слоя 2,4 – 2,6 м;

6. Глина бурая толщиной слоя 5,0 – 5,4 м.

Условные обозначения:

– предел текучести, %;

– предел раскатывания, %;

– естественная влажность, %;

– удельный вес частиц грунта, кН/м³;

– удельный вес грунта, кН/м³;

– удельное сцепление грунта, кПа;

– угол внутреннего трения, град;

– коэффициент сжимаемости, Мпа^-1.

 

ИГЭ №1:

По табл. 2.4 – суглинок; табл. 2.5 – тяжелый песчанистый; табл. 2.6 – тугопластичный [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – просадочный (п.2.3[1]).

Определим показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для глинистого грунта: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для суглинка [1].

ИГЭ №2:

По табл. 2.4 – суглинок; табл. 2.5 – тяжелый песчанистый; табл. 2.6 – мягкопластичный [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – непросадочный (п.2.3[1]).

Определяем показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для глинистого грунта: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для суглинка [1].

 

ИГЭ №2’:

Все характеристики аналогичны ИГЭ №2.

Т.к. грунт находится ниже уровня подземных вод, определяется удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

ИГЭ №3:

По табл. 2.4 – супесь; табл. 2.5 – песчанистая; табл. 2.6 – пластичная [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – просадочный (п.2.3[1]).

Определяем показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для супеси: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для супеси [1].

ИГЭ №4:

Т.к. W_L=0 и W_P=0 и содержание частиц крупнее 2мм<25%, то наименование грунта – песок.

d>0,1мм: 0+2+5+10+23+40=80% >75%. Поскольку содержание частиц d>0,1мм более 75%, следовательно, грунт – песок мелкий.

 

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

По табл. 2.2 [1] устанавливаем, что мелкий песок средней плотности.

Коэффициент водонасыщения:

Так как находится в пределах , то по табл. 2.3 песок насыщенный водой.

Грунт находится ниже уровня подземных вод и является водоупором, поэтому удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды не определяем.

По таблице 3.1 [1] определяем расчетное сопротивление для песка: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для песка [1].

ИГЭ №5:

По табл. 2.4 – глина; табл. 2.5 – легкая пылеватая; табл. 2.6 – полутвердая [1].

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Коэффициент водонасыщения:

Так как , то грунт – непросадочный (п.2.3[1]).

Определяем показатель , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

 

 

где – коэфф-т пористости грунта при влажности на границе текучести:

Так как , грунт является ненабухающим (п.2.3[1]).

Грунт находится ниже уровня подземных вод и является водоупором, поэтому удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды не определяем.

По таблице 3.2 [1] определяем расчетное сопротивление для глины: .

Модуль деформации:

;

где – по заданию; – для глины [1].

 

Полученные данные о характеристиках грунтов для ИГЭ-1 – ИГЭ-5 сводим в табл.1 (стр.8). Используя исходные данные, вычерчиваем инженерно-геологический разрез площадки строительства с нанесением на него эпюр значений расчетного сопротивления грунта оснований (R₀) и модуля деформации грунта (Е) для всех ИГЭ.

1.2. Инженерно-геологический разрез площадки

См. страницу 9.

1.3. Заключение об инженерно-геологических условиях площадки

По инженерно-геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 112,5-113м. Грунты имеют слоистое напластование с соответствующим залеганием пластов. По предварительной оценке все они могут служить естественным основанием для фундаментов зданий.

Для рассматриваемого жилого здания при устройстве фундаментов мелкого заложения несущим слоем может быть суглинок тяжелый песчанистый, тугопластичный, просадочный, ненабухающий (ИГЭ-1), который залегает до глубины 2,1-2,8 м от поверхности земли.

При использовании свайных фундаментов в качестве несущего слоя рекомендуется использовать глину полутвердую (ИГЭ-5). В этом случае свая будет работать по схеме «висячая».

При инженерно-геологических изысканиях были обнаружены подземные воды. Они залегают на глубине 107,7-108,1 м и не будут существенным образом влиять на устройство и работу оснований и фундаментов здания, т.к. расположены ниже несущего слоя грунта.

 

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

Таблица 1

№ ИГЭ	Наименование грунта	Толщина слоя, м	Влажность, %	Классификационные характеристики	Удельный вес грунта, кН/м^3	Угол внутреннего трения , град	Удельное сцепление , кПа	Модуль деформации , Мпа	Расчетное сопротивление грунта , кПа
					, %	, %
	Насыпной	0,3-0,4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Суглинок бурый, тяжелый, песчанистый, тугопластичный	1,7-2,4				0,82	0,73		0,286	18,2	27,1	14,9	-			6,27 11,9
	Суглинок бурый, тяжелый, песчанистый, мягкопластичный	1,8-3,1				0,82	0,86		0,54	18,7		14,8	-			8,06 9,2
2’				0,82	0,86		0,54	18,7		14,8	9,3			8,06 9,2
	Супесь серая, песчанистая, пластичная	2,2-2,6				0,53			0,7		26,7	17,5	-			11,92 25,6
	Песок зелено-бурый, мелкий, средней плотности, насыщенный водой	2,4-2,6				0,69		-	-	19,8	26,6	15,7	-			17,9 -
	Глина бурая, полутвердая, легкая, пылеватая	5,0-5,4				0,75	0,99		0,2		27,4	15,7	-			10,45

 

Примечание: – нормативное значение модуля деформации, см. табл. 2.11 [1].

 

 

Сбор нагрузок на фундаменты

Сечение 3-3

Таблица 2

Вид нагрузки	№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м		Расчетная нагрузка, кН/м
Посто