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

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный открытый университет» филиал в г.Кропоткине
Кафедра Промышленное и гражданское строительство
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема «Проектирование фундамента в открытом котловане на естественном основании мелкого заложения для здания с подвалом»
по дисциплине Основания и фундаменты
специальность 270102 Промышленное и гражданское строительство
Группа 31 ПГС
Студент
Шифр варианта 207393
Преподаватель

г.Кропоткин, 2010г

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Классификация грунтов (на участке). Определение расчетов различных расчетных сопротивлений слоёв грунта
Построение инженерно-геологического разреза
2. Расчет фундамента мелкого заложения
2.1 Определение расчетных нагрузок на фундамент
2.2 Определение глубины заложения подошвы фундамента
3. Определение размеров подошвы ленточного фундамента мелкого заложения для здания с подвалом
а) Определение размеров подошвы фундамента
б) Расчетное сопротивление грунта основания
Приложение 1 – Инженерно-геологический разрез строительной площадки.

ВВЕДЕНИЕ

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 задания на 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 wL=24 %
Влажность на границе раскатывания wР=18%
Природная влажность грунта w=23,4%
Число пластичности
грунт фундамент заложение здание
Ip= wL-wР
Ip= 0,24-0,18=0,06

Тип грунта супесь
б) Определение разновидности супеси по индексу текучести.
IL= (w-wР)/(wL-wР)
IL= (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,
ρs=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;
ρs=2,66 т/м3;
ρw=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 IP=0,06, а их разновидности по показателю текучести IL=0,9;
Природная влажность w=0,23 (23%);
Влажность на границе текучести WL=0,3 (30%);
Влажность на границе раскатывания WP=0,18 (18%).
Ip= wL-wР
Ip = (0,3-0,18)=0,12
IL= (w-wР)/(wL-wР)
IL= (0,23-0,18)/(0,12)=0,417

б) Определяем тип пылевато-глинистого грунта по Ip.
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).

ρs=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 IL по методу интерполяции.
IL=0 – 250
IL=0,42 – x
IL=0 – 250
IL=1 – 180
IL=0,41
5-й СЛОЙ – ГЛИНИСТЫЙ ГРУНТ
h=13,0 м.

а) Определение типа производств по числу пластичности IP, а их разновидности по показателю текучести IL.
IP=wL-wP
IP=0,53-0,305=0,225 (22,5%)
IL=(w-wP)/IL
IL=(0,337-0,305)/0,225=0,14 (14%)
w=33,7 (0,337) – природная влажность (%)
wP=30,5 (0,305) – влажность на границе текучести
wL=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 IL.

IL=0,14.
В соответствии с ГОСТом 25 100-82 определяем, что это глина полутвердая.
в) Определение коэффициента пористости глинистого грунта (глина полутвердая)

ρs=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

№ слоя
Наименование грунта
γs=ρsхg
γ=ρхg
IP
IL
е
Sr
R0
φ
c

1
Насыпной грунт
—
1,70
—
—
—
—
—
—
—

2
Супесь пластичная
2,67
1,93
6
0,9
0,707
—
250
16°
14

3
Песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой
2,66
1,99
—
—
0,67
1
100
15°
40

4
Суглинки тугопластичные
2,74
1,93
12
0,41
0,74
—
198
18°
12

5
Глина полутвердая
2,73
1,92
22,5
0,14
0,9
—
284
27°
—

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

Нагрузка на фундамент

При наличие подвала нагрузка увеличивается на

Стена А кН/м3
Постоянная
441
15

временная
25
2

Колонна В кН/м3
Постоянная
1095
65

Временная
171
6

Расчетная нагрузка действующая по обрезу фундамента
NII=Nп*n+NB*nc*n`
n=n`=1 – коэффициент перегрузок применение для расчета фундаментов по II группе предельных состояний по деформациям;
nc=0,9 – коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок.
— Стена А
NII=Nп*1+NB*0,9*1=(441+15)*1+(25+2)*0,9*1,0=456+24,3=480,3 (кН/м3)
NII=480,3 – расчетная нагрузка на фундамент по стене.

— Колонна В
NII=(1095+65)*1+(171+6)*0,9*1=1160+159,3=1319,3 (кН/м3).
Определение глубины заложения фундамента FL 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 hц=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) wL находиться на глубине 7 м от планировочной отметки DL.

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=dв+hc+hcf-hц
d=(2,4+0,3+0,2-1)=1,9

dв – размер от чистого пола подвала до 1-го этажа (2,4);
hc=0,3;
hcf – конструктивные части подвала;
hц=1.
Определяем сезонную глубину промерзания для супесей в районе строительства по СНиПу
df=kn*dfn
kn=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.
dfn=
df=0,6*1,57=0,942
т.к. df=0,942 м окончательно принимаем глубину заложения = 1,9 м (Высота цоколя).
d>df; 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
NII=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.
γср – 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.
Vбетона=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.
Vгр=Аk-x*1п.м.=0,38 (п.м.- прогонный метр)
Vгр=Аk*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 γс1 и γс2 – это коэффициенты условия работы грунтового основания и здания с основанием определяется в соответствии со СНиП 2.02.01-83*
γс1 =1.1
γс2 =1.0
k=1 – коэффициент надежности. (φ и с определены, как задано в проекте)
Mq=3,87;
Mγ=0,72;
Mc=6,47;
kz=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.
γII1=17,0;
γII2=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
hs =0,3 м – толщина слоя грунта от подошвы фундамента до низа пола подвала.
hcf =0,2 м – толщина конструкции пола подвала.
м
dв=1,9 м – глубина подвала расстояние от уровня планировки до подвала.
dв = 2 м – глубина подвала.
Принимаем dв=1,9 м.
Значения R при В=2,0 м.

Проверяем фактическое среднее значение P действующего под подошвой фундамента.

Для оси 1 b=2
Nп=392,3 кН/м
NФЛ=γm/δ*bФЛ*hak=24*1,2*0,3=8,64
NФБС=23,75
Nгр=Vгр*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).