Проектирование основания и фундамента
Проектирование основания и фундамента
Министерство
Образования Кыргызской Республики
Министерство
Образования Российской Федерации
Кыргызско-Российский
Славянский Университет
Факультет
Архитектуры Дизайна и Строительства
Кафедра
«Архитектура Промышленных и Гражданских Зданий»
Курсовая
работа
по дисциплине
«Основания и фундаменты»
на тему: «Проектирование
основания и фундамента»
Выполнил: Гиндин. В.
стд. гр. ПГС-1-06
Проверил: Ордобаев Б. С.
Бишкек 2010
Оглавление
Введение
Раздел I. Оценка инженерно-геологических условий строительной
площадки
Раздел II. Сбор нагрузок
Раздел III. Расчет фундаментов мелкого заложения
Раздел IV. Расчет фундамента по 2-му предельному состоянию
Раздел
V. Конструктивные
мероприятия
Введение
Целью данной курсовой
работы является закрепление полученных теоретический знаний, путем использования
их для решения конкретных практических задач. В процессе выполнения, студент
должен научиться пользоваться справочной литературой по указанной дисциплине, а
также получить навыки проектирования фундаментов и оснований зданий и
сооружений. Также необходимо на конкретных примерах разобрать вопрос о
применимости различных решений к определенным условиям и выявить наиболее
рациональное решение.
Важным этапом в изучении любой дисциплины
является закрепление полученных теоретических знаний путем использования их для
решения конкретных практических задач. Этой цели и служит работа над курсовым
проектом по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты», во время
которой студент должен научиться пользоваться справочной литературой по
указанной дисциплине (а это крайне важно при современном потоке информации) и
получить навыки проектирования фундаментов и оснований зданий и сооружений.
Кроме этого необходимо на конкретных примерах разобрать вопрос о применимости
различных решений к определенным условиям и о выявлении наиболее рационального
решения для данной конкретной задачи.
Общие принципы проектирования оснований и
фундаментов
При расчете оснований и фундаментов необходимо
помнить о том, что они входят в единую систему основание-фундамент-сооружение. Взаимное
влияние элементов этой системы очевидно. Инженерно-геологические условия
строительной площадки и конструктивные особенности сооружения влияют на выбор
типа и конструкции фундамента.
Закономерность распределения давления под
подошвой фундамента зависит от соотношения жесткостей фундамента и основания,
формы фундамента в плане. Деформационные свойства грунтов основания оказывают
определенное влияние на распределение усилий в конструктивных элементах
сооружения.
Однако
одновременный учет системы основание-фундамент-сооружение связан с
определенными трудностями, которые обусловлены взаимной зависимостью обобщенных
параметров элементов системы: например, жесткость сооружения зависит от
деформируемости основания - сильно деформируемое основание предполагает
конструкцию, приспособленную к неравномерным значительным осадкам; в свою
очередь распределение осадок обусловлено жесткостью сооружения. Не зная величин
осадок, мы не можем соответствующим образом распределить жесткость между
различными конструктивными элементами сооружения; не зная жесткости сооружения,
мы не можем определить осадки системы как единого целого. Фундаменты
проектируют исходя из нагрузки, передаваемой надземными конструкциями в
основном (за исключением гибких фундаментов) без непосредственного учета
совместной работы элементов системы основание – фундамент - сооружение.
В расчете основание - один из элементов системы -
представляется расчетной механической моделью, которая, опуская несущественное,
не основное, отражает основные механические свойства составляющих его грунтов.
При этом в качестве расчетных механических
характеристик грунта используются:
1. Модуль общей деформации Е.
2. Коэффициент поперечной деформации Е.
Эта модель учитывает общие, как упругие так и
остаточные деформации основания. Сущность расчета л.д.с. заключается в
следующем: зависимость осадки S от нагрузки Р только при средних напряжениях под подошвой
фундамента Рср<R принимается линейной, что дает возможность использовать
формулы теории упругости и определять применения, где R - расчетное давление под
подошвой фундамента, вызывающее зоны сдвигов под углом подошвы фундамента
высотой 'Л b
(где Ь - меньший размер фундамента).
Исходные данные для
проектирования
Геологический разрез и
план см. в Приложении. Лист №
Конструктивная схема
здания: каркасное, с навесными стеновыми ж/б панелями
Количество этажей: 5
Район строительства: г.
Токмок.
Гранулометрический состав
грунта в процентном отношении.
№ слоя
|
Диаметр гранул мм.
|
10-5
|
5-2
|
2-1
|
1-0,5
|
0,5
0,25
|
0,25
0,1
|
0,1
0,05
|
0,05
0,01
|
0,01
0,005
|
0,005
0,001
|
<0,001
|
1
|
0
|
0
|
1,0
|
2,0
|
15
|
23
|
10
|
16
|
6
|
9
|
3
|
2
|
0
|
0
|
2,0
|
4
|
10,9
|
40
|
23
|
8
|
10
|
1,6
|
1,5
|
3
|
0
|
5
|
3,0
|
25
|
27
|
20
|
8
|
8
|
3
|
1
|
0
|
Физические и
физико-механические свойства грунтов основания.
№
слоя
|
Границы
текучести и
пластичности
|
Уд. вес
γу
кн / м3
|
Об. вес
γ
кн / м3
|
Влаж-ть
%
|
i1=i0-∆i1, МПа
|
C
|
φ
|
|
∆l1
P1=0.1
|
∆l2
P2=0.2
|
∆l3
P3=0.3
|
∆l4
P4=0.4
|
|
WL
|
WP
|
|
1
|
31
|
20
|
27,2
|
18,6
|
25,7
|
0,083
|
0,130
|
0,180
|
0,064
|
4
|
14
|
|
2
|
18,9
|
12,0
|
26,7
|
21,7
|
16,1
|
0,032
|
0,058
|
0,068
|
0,082
|
7
|
29
|
|
3
|
0
|
0
|
26,5
|
20,0
|
25
|
0,072
|
0,083
|
0,194
|
0,205
|
8
|
17
|
|
Раздел I. Оценка инженерно-геологических
условий строительной
площадки
Одном из основных
факторов, определяющих тип и размеры фундамента, являются
инженерно-геологические условия строительной площадки. Правильность и экономичность
выбранной конструкции фундамента, а также долговечность сооружения во многом
зависят от точности определения физико-механических характеристик, мощности и
вида грунтов.
Получение данных о
грунтовых условиях строительства производится в процессе инженерно-геологических,
топографо-геодезических и гидрогеологических изысканий.
Определение наименования
грунтов основания.
Согласно СНиП II-15-74 полное наимнование грунта
устанавливается на основании физических характеристик грунта, которые делятся
на исходные и производные.
К исходным
характеристикам относятся следующие:
а) гранулометрический
состав грунта;
б) удельный вес, γу
[кн / м3];
в) объемный вес, γ0
[кн / м3];
г) весовая влажность, W0 [%];
д) граница раскатывания(пластичности),
Wр [%];
е) граница текучести, WL [%];
ж) сведения о наличии
других примесей в грунте.
К производным физическим
характеристикам относятся:
а) пористость. Определяется
по следующей по формуле:
б) степень влажности G (коэффициент водонасыщености грунта,
Jв) – отношение природной влажности грунта к его полной
влажности, соответствующей полному заполнению грунта водой. Определяется по
следующей по формуле:
, где γw – уд. вес воды.
в) число пластичности JP [%] JP=0,01(WL-WP)
г) коэффициент
консистенции JL=(W0-WP)/ (WL-WP);
д) коэффициент пористости
на границе текучести em. Определяется по формуле:
е) коэффициент П,
характеризующий просадочные свойства грунта. П=(em-e)/(1+e).
ж) коэффициент
неоднородности грунта U=d60/d10. Где d60 и d10 – диаметр частиц, которых в грунте
содержится 60% и 10% соответственно.
Определение наименования
первого слоя грунта.
Наличие показателей
границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что первый слоя грунта
является глинистым.
1.
Определяем
число пластичности: JP=0,01(WL-WP)=0,01(31-20)=0,11.
В соответствии с таблицей
6, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что
глинистый грунт, с числом пластичности 0,11, является суглинком.
2.
Определяем
коэффициент консистенции:
JL=(W0-WP)/ (WL-WP)=(25,7-20)/(31-20)=0,518
В соответствии с таблицей
7, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что
суглинок, с коэффициентом консистенции 0,518, является мягкопластичным.
3.
Определяем
коэффициент пористости грунта:
4.
Определяем степень
влажности грунта:
Так как степень влажности
>0.8, данный слой грунта является непросадочным.
(СНиП II-15-74, пункт 2.13).
5.
Определяем
коэффициент пористости грунта на границе его текучести:
6.
Определяем
просадочность грунта:
П=(em-e)/(1+e)=(0,8432-0,8381)/(1+0,8381)=0,0027
7. Определяем коэффициент сжимаемости
грунта:
8. Определяем коэффициент
относительной сжимаемости грунта:
Заключение: первый слой
грунта является суглинком, в мягкопластичном состоянии, непросадочным.
Определение наименования второго
слоя грунта.
Наличие показателей
границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что первый слоя грунта
является глинистым.
1.
Определяем
число пластичности: JP=0,01(WL-WP)=0,01(18,9-12)=0,069.
В соответствии с таблицей
6, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что
глинистый грунт, с числом пластичности 0,069, является супесью.
2.
Определяем
коэффициент консистенции:
JL=(W0-WP)/ (WL-WP)=(16,1-12)/(18,9-12)=0,594.
В соответствии с таблицей
7, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что супесь,
с коэффициентом консистенции 0,594, является пластичной.
Определяем коэффициент
пористости грунта:
Определяем степень
влажности грунта:
Так как степень влажности
>0.8, данный слой грунта является непросадочным. (СНиП II-15-74, пункт 2.13).
Определяем коэффициент
пористости грунта на границе его текучести:
Определяем просадочность
грунта:
П=(em-e)/(1+e)=(0,5046-0,4285)/(1+0,4285)=0,0532.
Определяем коэффициент
сжимаемости грунта:
Определяем коэффициент
относительной сжимаемости грунта:
Заключение: второй слой
грунта является супесью, в пластичном состоянии, непросадочным.
Определение наименования
третьего слоя грунта.
Отсутствие показателей
границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что третий слой грунта
является песчаным.
1.
В
соответствии с таблицей 2, СНиПа II-15-74
делаем заключение, что третий слой грунта является песком средней крупности. Так
как, вес частиц крупнее 0.25 мм, в грунте составляет более 50%.
2.
Определяем
неоднородность грунта. Для этого необходимо определить коэффициент
неоднородности грунта. Строим кумуляту – график выражающий процентное
содержание фракций в грунте.
d60= 0,42 мм
d10=0,035 мм
U=d60/d10=12
Делаем заключение - грунт
является неоднородным.
3. Определяем пористость
грунта:
В соответствии с таблицей
5, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий
слой грунта является песчаным, средней крупности.
4. Определяем степень
влажности грунта:
В соответствии с таблицей
4, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий
слой грунта является песком, насыщенным водой.
5.
Определяем
коэффициент сжимаемости грунта:
6.
Определяем
коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: Третий слой
грунта является песком средней крупности, насыщенным водой. Делаем вывод, что
он может служить естественным основанием.
Таблица 1. Производные
физические характеристики грунтов основания.
№ слоя
|
e
|
G
|
JP
|
Вид грунта
|
JL
|
П
|
U
|
q0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
0,8381
|
0,832
|
0,11
|
Суглинок
|
0,518
|
0,0027
|
-
|
0.434
|
2
|
0,4285
|
1
|
0,069
|
Супесь
|
0,594
|
0,0532
|
-
|
0.251
|
3
|
0,656
|
1
|
-
|
Песок
|
-
|
-
|
12
|
0.102
|
Таблица 2. Полные
наименования грунтов основания.
№ слоя
|
Грунт
|
Характеристика грунта
|
Состояние грунта
|
Дополнительные сведения
о грунте
|
1
|
Глинистый
|
Суглинок
|
Мягкоплатичный
|
Непросадочный
|
2
|
Глинистый
|
Супесь
|
Пластичная
|
Непросадочная
|
3
|
Песчаный
|
Неоднородный
|
Средней крупности,
насыщенный водой
|
Может служить естественным
основанием
|
Страницы: 1, 2, 3
|