Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий

Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов. Оценка топографических и инженерно-геологических условий строительства. Определение нагрузок, глубины заложения и ширины подошвы фундамента, расчет и конструирование сечений.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.06.2012
Размер файла 279,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра оснований, фундаментов и инженерной геологии

Курсовая работа по основаниям и фундаментам

Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий

Нижний Новгород - 2009

Содержание

Введение

1. Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов

1.1 Определение дополнительных характеристик физических свойств грунтов

1.2 Определение характеристик механических свойств грунтов

2. Оценка условий строительства

2.1 Оценка инженерно-геодезических (топографических) условий

2.2 Оценка инженерно-геологических условий строительства и инженерно-геологический разрез

3. Оценка объемно-планировочных и конструктивных решений здания
4. Определение нагрузок на фундаменты
4.1 Постоянные распределенные нагрузки от 1 м2 перекрытия, покрытия
4.2 Временные распределенные нагрузки на 1 м2 перекрытия и покрытия

4.3 Выбор расчетных сечений и определение ширины полосы сбора нагрузок

4.4 Нагрузки на 1 пог. м фундамента

5. Расчет и конструирование сечений

5.1 Определение глубины заложения фундамента

5.2 Определение ширины подошвы фундамента

6. Определение осадки основания ленточного фундамента

7. Технико-экономические сравнения вариантов фундаментов

Литература

грунт строительство подошва фундамент

Введение

В курсе "Механика грунтов, основания и фундаменты" особое внимание уделяется вопросам внедрения новейших достижений теории в практику фундаментостроения, направленных на индустриализацию, удешевление, ускорение, и улучшение качества строительства.

Целью курсового проекта по этой дисциплине является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и увязана с решением практических вопросов - выполнением проектов фундаментов сооружений.

При выполнении курсового проекта необходимо научиться пользоваться строительными нормами, ГОСТами, типовыми проектами, каталогами изделий для выполнения фундаментов, а также учебной, справочной и научной литературой; рекомендуется широко использовать вычислительную технику; должны найти отражение требования стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД), технико-экономического анализа, предложения по производству работ нулевого цикла, вопросы техники безопасности.

Исходные данные к курсовой работе указаны на листах, выданных кафедрой.

1. Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунта

1.1 Определение дополнительных характеристик физических свойств грунтов

А) Нормативные характеристики:

1. Число пластичности (для пылевато-глинистых грунтов)

Ip=WL-WP , %

WL- влажность на границе текучести

WP- влажность на границе раскатывания

ИГЭ-2: Ip=29-17=12%

ИГЭ-3: Ip=40-17=23%

Определение типов поглощение глинистых грунтов(таблица 2.4)

ИГЭ-2: - суглинок

ИГЭ-3: - глина

2. Определение типов песчаного грунта (таблица 2.1)

>d мм

2

0.5

0.25

0.1

%

0.7

16.4

55.2

96.7

Тип

>25%

гравелистый

>50%

крупный

>50%

средней кр

>75% мелк

<75% пылев

ИГЭ-1: Песок средней крупности.

3. Показатель текучести пылевато глинистого грунта.

IL=(P)/IP

W - естественная влажность.

IL1=0

IL2=(15-17)/12=-0,16

IL3=(18-17)/23=0,043

Определение разновидности ПГГ (таблица 2.5)

ИГЭ-2: - суглинок твердый.

ИГЭ-3: - глина полутвердая.

4. Определение плотности сухого грунта.

d =/1+0,01W г/см3

- плотность грунта в естественном состоянии.

d1= 1,7/(1+0,01*10) = 1,545 г/см3

d2 = 1,77/(1+0,01*15) = 1,539 г/см3

d3= 1,8/(1+0,01*18) = 1,525 г/см3

5. Коэффициент пористости.

е = s(1+0,01w)/ д.ед.

s-плотность частиц грунта.

е1 = д.ед.

е2 = д.ед

е3 = д.ед

6. Определение вида песчаного грунта по (таблице 2.3)

ИГЭ1- Песок средней крупности, рыхлый.

7. Определение пористости грунтов

n = ; д.ед

n1 = 0,4165 д.ед

n2 = 0,4318 д.ед

n2 = 0,4450 д.ед

8. Степень влажности.

Sr = (0,01W*)/(е*w), д.ед

w = 1 г/см3

Sr1 = 0,3710 д.ед

Sr2 = 0,5348 д.ед

Sr3 = 0,6172 д.ед

9. Разновидность песчаного грунта.

ИГЭ1 - Песок средней крупности, рыхлый, маловлажный.

10. Полная влагоёмкость

Wsat = W/Sr %

Wsat1 = 26,95%

Wsat2 = 28,04%

Wsat3 = 29,16%

11. Плотность грунта при водонасыщение.

sat = d(1+0,01* Wsat) г/см3

sat1 = 1,545(1+0,01*26,95) = 1,96 г/см3

sat2 = 1,539(1+0,01*28,04) = 1,97 г/см3

sat3 = 1,525(1+0,01*29,16) = 1,97 г/см3

12. Определение показателя текучести ПГГ при полной влагоёмкости.

ILsat = (Wsat-Wp)/Ip, д.ед

ILsat2 = д.ед

ILsat3 = д.ед

При полном водонасыщение.

ИГЭ-2 Суглинок текучепластичный.

ИГЭ-3 Глина мелко пластичная.

13. Плотность грунтов во взвешенном водой состоянии.

sb = (s - w)*(1-n) г/см3

sb1 = (2,65- 1)*(1-0,4165)=0,9627 г/см3

sb2 = (2,71-1)*(1-0,4318)=0,9716 г/см3

Б) Расчетные характеристики свойств грунтов.

1. Удельный вес грунта при полной влажности.

11sat = (sat/)*11

11sat1 = (1,96/1,7)*16,8 = 19,3 кн/м3

11sat2 = (1,97/1,77)*17,5 = 19,47 кн/м3

11sat3 = (1,97/1,8)*17,8 = 19,48 кн/м3

2. Удельный вес грунта.

11sb = sb/11 кн/м3

11sb1 = кн/м3

11sb2 = кн/м3

1.2 Определение характеристик механических свойств грунтов

1) R - расчетное сопротивление (кпа)

2) 11 - угол внутреннего трения.

3) С 11 - угол сцепление (кпа)

4) Е - модуль деформации (кпа)

Деформационные характеристики.

1) Определение расчетного сопротивления.

Ro - по таблицам СНИП 2.02.01 - 83

ИГЭ-1 Ro - по таблице 3.1 не определяется.

2) Определение модуля деформации Е по результатам испытания грунта (ИГЭ-1) штампом.

S=f(P)

Е=(d(1-2i)/Si

=коэффициент зависящий от формы штампа

=0,78 - кругл.

d - диаметр круглого штампа, d = 0,798

- коэффициент Пуассона, = 0,3

рi - давление на прямом участке.

рi = 300 кпа

Si - осадка штампа в метрах при соответствующем давлении рi.

Si = 9мм = 0,009м

Е1 =

3) Определение модуля деформации по результатам компрессионного испытания грунта.

e = f(p) ИГЭ-2

e = f(p) ИГЭ-3

Коэффициент сжимаемости.

mo= , кпа-1

mo2 = кпа-1

mo3 = кпа-1

Коэффициент относительной сжимаемости.

m= mo/1+е1 кпа-1

m2 = кпа-1

m3 = кпа-1

Компрессионный модуль деформации.

Ек = / m

- безразмерный коэффициент.

= 1,0 - для песков

= 0,5 - для суглинков

= 0,4 - для глины

Ек2 = кпа

Ек3 = кпа

Модуль деформации.

Е = mk*Ek, кпа

mk2 = 3,89 кпа

mk3 = 5,735 кпа

Е2 = 3,89*4310,34 = 16767,22 кпа

Е3 = 3571,4*5,735 = 20481,979 кпа

2. Оценка условий строительства

2.1 Оценка инженерно - геодезических условий

Учебный корпус расположен в г. Томске.

Площадка строительства ровная с уклоном 0,024(с существенным уклоном)

Направление северо-восточное.

i =

Площадка свободна от существенных зданий и инженерных коммуникаций.

2.2 Оценка инженерно-геологических условий строительства и инженерно-геологический разрез

Несущим элементам фундамента будет является ИГЭ-1 со следующими расчётными характеристиками.

11 = 16,8 кн/см2, 11 = 33, С11 = 0 , Е1 = 18880,68 кпа.

ИГЭ-1 Песок средней крупности, рыхлый, маловлажный.

Мощность слоя 3,9 м.

Подстилающими слоями являются: ИГЭ-2 - Суглинок текучепластичный мощность слоя 2,5м, ИГЭ-3 - Глина мягкопластичная мощность слоя определяется скважинами глубиной (Нс. = 1*nэт =1*19) 19 не вскрыта.

3. Оценка объёмно-планировочного и конструктивных решений зданий

Учебный корпус 19-этажный П-образный.

С размерами в осях длиной 39 метров, шириной 18,12 метров, высотой 62,4 метра со смещённой крышей. Несущими стенами являются продольные.

Жесткость здания: ( Lctст) =

Основные конструкции:

Наружные стены - из эффективного глиняного кирпича толщина 680мм.

Внутренние стены - из обыкновенного глиняного кирпича толщина 380мм.

Перекрытия - из многопустотных железобетонных панелей по серии 1.141-1

Лестницы - марши ж/б серии 1.2511-4 ; площадки ж/б серии 1.252.1-4.

Перегородки - из гипсобетонных панелей по ГОСТ 9574-80.

Утеплитель - из жестких минераловатных плит.

Стяжка - цементный раствор М - 100.

Кровля - 4 слоя рубероида на мастике, защитный слой - гравий.

Пол - паркет, линолеум по легкобетонной подготовке.

4. Определение нагрузок на фундаменты

Постоянные распределённой нагрузки от 1м2 перекрытия, покрытия.

№ п/п

Вид нагрузок

Нормативная нагрузка

f

Расчетная нагрузка

I Перекрытия

1

Ж./б. плита перекрытия с круглыми пустотами толщиной = 220 мм

3,2

1,1

3,52

2

Пол

1,0

1,3

1,30

Итого: mпр 1

4,2

1,15

4,82

II Элементы лестничных клеток

1

Ж./б. площадки и марши

3,8

1,1

4,18

Итого: mпр2

3,8

1,1

4,18

III Покрытие.

1

Ж./б. плита перекрытия с круглыми пустотами толщиной = 220 мм

3,2

1,1

3,52

2

Пароизоляция

0,05

1,3

0,07

3

Утеплитель - минераловатные жесткие плиты 2х100 мм

1,2

1,3

1,56

4

Стяжка - цементный раствор М-100 толщиной = 30 мм

0,54

1,3

0,7

5

Кровля из 4-х слоев рубероида на мастике и защитного слоя гравия толщиной = 20 мм

0,4

1,3

0,52

Итого: mпк

5,84

1,1

6,37

IV Перегородки

1

Гипсобетонные панели по ГОСТ 9574-80 толщиной = 80 мм

0,5

1,2

0,6

Итого: mпг

0,5

1,2

0,6

4.2 Временные распределенные нагрузки на 1 м2 перекрытия и покрытия

Перекрытия

а) Временная расчетная нагрузка для расчета по первому предельному состоянию:

, [кН/м2] ,где(20)

нормативная полная кратковременная нагрузка:

- кабинеты ;

– лестницы ;

– коридоры ;

коэффициент сочетания временных нагрузок по этажности:

, где(21)

nэт - число этажей проектируемого здания;

;

коэффициент надежности по нагрузке:

- кабинета f к = 1,2;

– лестницы f л = 1,2;

– коридора f к = 1,2;

коэффициент сочетания двух кратковременных нагрузок: 2 = 0,9.

Тогда временная расчетная нагрузка:

- коридора .

- лестницы .

– кабинета .

б) Расчетная нагрузка для расчета оснований по деформациям (по второму предельному состоянию):

, [кН/м2] ,где(22)

нормативная длительная нагрузка (пониженное значение):

- кабинета ;

- лестницы и коридора ;

коэффициент надежности по нагрузке: f = 1,0;

коэффициент сочетания двух временных длительных нагрузок: 1 = 0,95.

Тогда расчетная нагрузка:

-кабинета ;

- лестницы и коридора .

Сводим результаты расчета в таблицу 4.

Таблица 4

РпрII

крн

Рпр I

Коридора

0,665

1,714

1,14

Лестницы и кабинетов

0,95

1,8

1,72

Снеговая нагрузка на покрытие

Нормативная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли для/// снегового района:

S = 1кН/м2 (кПа).

а) Снеговая нагрузка на покрытие для расчета по первой группе предельных состояний:

, [кН/м2] ,где(23)

нормативная нагрузка на 1 м2 покрытия:

, [кН/м2] ,где(24)

S - снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли для IV снегового района; =1;

(кН/м2; кПа);

- коэффициент надежности по нагрузке;

=0,9 - коэффициент сочетания двух кратковременных нагрузок.

Тогда снеговая нагрузка на покрытие:

(кН/м2).

б) Снеговая нагрузка на покрытие для расчета по второй группе предельных состояний:

, [кН/м2] ,где(25)

за нормативную нагрузку принимается пониженное значение:

;

- коэффициент надежности по нагрузке; .

Тогда снеговая нагрузка на покрытие:

(кН/м2).

5. Расчет и конструирование сечений

5.1 Определение глубины заложения фундамента

Нормативная глубина промерзания грунта:
'[м] , где (26)
do =0,3 м для суглинков (принимаем по указанию на стр.20[1]);
Mt = 27,7- безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму (см. исходные данные);
(м).
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта
'[м] , где (27)
kh - коэффициент, учитывающий тепловой режим помещений, примыкающих к фундаменту;
kh = 0,5 (по табл. 2.4 [1] - нормативная глубина промерзания грунта;
.
Принимаем глубину заложения фундамента d:
или м, где (28)
d = |FL| - |DL|;
DВ - отметка пола подвала;
DL - отметка планировки;
FL - отметка заложения подошвы фундамента;
d = 2,8 - 0,7 =2,1 (м).
=- условие выполняется, значит, принимаем d=2,1 м.
5.2 Определение ширины подошвы фундамента
Исходные данные

Характеристика грунта несущего слоя ИГЭ-1 - суглинка полутвердого:

кН/м3;

кН/м3;

;

кПа;

.

Определение расчетных коэффициентов, общих для всех сечений фундамента

Для ИГЭ-1 по табл. п.3.3[1] ;

kz=1; k=1, тогда

Определение расчетной ширины подошвы фундамента

Расчет ведем для фундамента типа I.

Сечение 1-1.

1) Нагрузка (коэффициент нагрузки):

F = n0II + nгфс ' [кН/м](34)

F= 1147,88 +20,78=7(кН/м).

2) Расчетная ширина фундамента:

' [м], где(35)

D =D0,3;

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 28.24 шириной b = 2800мм высотой 0,5 м.

Сечение 2-2.

1) F= 1612,03 +2078=1632,81(кН/м).

2) D =D0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 32.12 шириной b = 3200мм высотой 0,5 м.

Сечение 3-3.

1) F=1241,69 +20,78= 1262,47 (кН/м).

2) D =D0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 28.24 шириной b = 2800мм высотой 0,5 м.

Сечение 4-4.

1) F=1299,72(кН/м).

2) D =D0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 28.24 шириной b = 2800мм, высотой 0,5 м.

Сечение 5-5.

1) F=1042,92 +20,66= 1063,58(кН/м).

2) D =D0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 24.24 шириной b = 2400мм высотой 0,5 м.

Сечение 6-6.

1) F= 669,19 +20,66= 689,85(кН/м).

2) D =D0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 32.12 шириной b = 3200мм , высотой 0,5 м.

Определение расчетного сопротивления

Расчет ведем для фундамента типа I.

' [кПа](36)

Сечение 1-1.

(кПа);

(кПа).

Сечение 2-2.

(кПа).

Сечение 3-3.

(кПа).

Сечение 4-4. (кПа).

Сечение 5-5.

(кПа).

Сечение 6-6

(кПа).

Определение давления под подошвой фундамента

' [кПа](37)

Сечение 1-1.

(кПа)

(кПа)

Сечение 2-2.

(кПа)

Сечение 3-3.

(кПа)

Сечение 4-4. (кПа)

Сечение 5-5.

(кПа)

Сечение 6-6.

(кПа)

6. Определение осадки основания ленточного фундамента

'[м], где (38)

S - конечная осадка основания;

п - число слоев, на которое разделена сжимаемая толща основания Hc;

= 0,8 - безразмерный коэффициент;

- среднее давление в элементарном слое;

hi - толщина i-того элементарного слоя грунта;

Ei - модуль деформации i-того элементарного слоя грунта.

Определяем осадку фундамента в сечении с наибольшей нагрузкой - в сечении 3-3 с нормативной нагрузкой n0II = 631,59 кН.

Осадка определяется от уровня естественного залегания грунта:

NL = -1,7(м).

dn = |FL| - |NL| = 1,2(м).

h1=H1- dn=2,9 (м).

h2 = H2=2м.

- эпюра дополнительных вертикальных давлений (напряжений) от здания , где

коэффициент,зависящий от вида фундамента.

- эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Давление от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента будет:

(кПа).

Давление под подошвой фундамента: р =536,98 кПа.

Ширина подошвы фундамента b = 3,2 м.

Дополнительное давление на подошву фундамента:

(кПа).

Давление от собственного веса грунта на границе залегания слоев грунта:

(кПа).

(кПа).

(кПа).

.

S = 0,106 м.

S =10,6 cм > Su = 10 см.

Вывод: осадка недопустима.

7. Технико-экономические сравнения вариантов фундаментов

1 вариант - ленточный сборный фундамент

2 вариант - свайный фундамент

Прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов 22-ти этажного жилого кирпичного дома (м.п.)

п/п

Виды работ

Ед.

изм.

Нормативы на единицу измерения

Вариант 1

Вариант 2

Стоим.

(руб.)

Труд

(ч/час)

Объем

работ

Стоим.

(руб.)

Труд

(ч/час)

Объем

работ

Стоим.

(руб.)

Труд

(ч/час)

1

Разработка грунта I группы экскаватором

м3

0-131

0.006

11.67

1-53

0.07

12.28

1-61

0.075

2

Монтаж ж/б фундаментных плит

м3

51-40

0.331

0.42

21-59

0.14

-

-

-

3

Погружение свай

м3

59-62

2.016

-

-

-

0.64

38-16

1.29

4

Устройство монолитных ростверков

м3

37-08

1.426

-

-

-

0.25

9-27

0.36

5

Засыпка пазух

м3

0-015

-

1.96

0-03

-

2.82

0-04

-

ИТОГО:

23,15

0,21

49,08

1,725

Экономический эффект достигается от внедрения 1 варианта фундаментов - сборного фундамента, который и принимается к разработке, проектированию и выполнению.

Вывод: более экономичным является сборный фундамент.

Литература

ГОСТ 25100-96. Грунты. Классификация.- М.: Госстандарт, 1982.-18с.

СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/Госстрой СССР.-М.: Стройиздат, 1998.-40с.

СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты/Госстрой СССР.-М.-: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-48с.

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.- М./Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2000.-36с.

Канаков Г.В., Прохоров В.Ю. Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий. Учебно-методическое пособие. Н.Новгород., ННГАСУ. 2002.-70с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Физико-механические свойства грунтов. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и инженерно-геологический разрез. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях. Вариант ленточного фундамента мелкого заложения. Глубина заложения фундамента.

    курсовая работа [537,5 K], добавлен 19.02.2011

  • Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов основания. Определение размеров подошвы фундамента гражданского здания. Расчет осадки основания. Определение несущей способности свай. Последовательность конструирования фундамента.

    курсовая работа [297,8 K], добавлен 20.11.2014

  • Определение физико-механических показателей грунтов и сбор нагрузок на фундаменты. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Проектирование фундаментов мелкого заложения. Расчет ленточного свайного фундамента под несущую стену.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.04.2012

  • Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов с определением расчетного сопротивления грунтов основания. Определение глубины заложения подошвы фундамента. Определение давления на грунт основания под подошвой фундамента. Расчет плитной части.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 24.08.2015

  • Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов. Выбор возможных вариантов фундаментов. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента.

    курсовая работа [754,7 K], добавлен 08.12.2010

  • Нормативные расчётные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Анализ инженерно-геологических условий и физико-механических свойств грунтов. Определение отметки плоскости обреза, глубины заложения, предварительных размеров подошвы и осадки фундамента.

    контрольная работа [115,2 K], добавлен 19.02.2013

  • Назначение размеров подошвы фундаментов. Модуль деформации грунта. Определение расчетной глубины промерзания. Инженерно-геологический разрез участка, отводимого под застройку. Выбор глубины заложения фундамента. Выбор расчетных сечений и площадей.

    курсовая работа [412,7 K], добавлен 30.12.2011

  • Условия производства работ по устройству основания и возведению фундаментов. Характеристики грунтов и анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение глубины заложения подошвы свайного и фундамента на естественном основании.

    курсовая работа [104,6 K], добавлен 23.05.2013

  • Анализ инженерно-геологических условий и определение расчетных характеристик грунтов. Проектирование фундаментов на естественном основании. Определение глубины заложения подошвы фундамента. Сопротивление грунта основания. Выбор типа, длины и сечения свай.

    курсовая работа [154,4 K], добавлен 07.03.2016

  • Определение физико-механических показателей грунтов и сбор нагрузок на фундаменты. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Проверка слоев грунта на наличие слабого подстилающего слоя. Расчет деформации основания фундамента.

    курсовая работа [802,9 K], добавлен 02.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.