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(1-2)рi)/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: ( Lct/Нст) =
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 19.02.2011Обработка 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 20.11.2014Определение 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 19.04.2012Оценка 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 24.08.2015Оценка 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 08.12.2010Нормативные 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 19.02.2013Назначение 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 30.12.2011Условия 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 23.05.2013Анализ 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 07.03.2016Определение 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