Московський Державний
Будівельний Університет
Кафедра: «Механіки грунтів, основ і фундаментів»
Проектування основ і фундаментів восьмиповерхового житлового будинку
Виконав: студент групи ПГС - 4 - 8
Крилов А.С.
Прийняв: Дорошкевич Н.М.
Москва 1999
Вступна частина
У курсовому проекті необхідно запроектувати фундаменти під житлове 8-ти поверхова будівля з підвалом, несучими конструкціями якого є колони перерізом 40 * 40 см.
У проекті необхідно:
- Визначити фізико-механічні властивості грунтів будівельного майданчика і виконати інженерно-геологічний розріз по вихідним даним;
- Встановити навантаження для розрахунку основ фундаментів по першому і другому граничному стану;
- Розробити конструктивну схему фундаменту мілкого закладення, уточнити величину розрахункового опору підстави за прийнятими розмірами фундаменту, визначити попередні розміри фундаменту;
- Визначити модуль загальної деформації за результатами компресійних і штампових випробувань;
- Виконати розрахунок осідання фундаментів і порівняти отримані дані з гранично допустимими опадами для обраного варіанта фундаменту;
- Розробити схему пальового фундаменту і зробити його розрахунок;
- Провести техніко-економічний розрахунок за вибором варіантів фундаментів;
- Розробити схеми виконання робіт з улаштування фундаментів.
Оцінка інженерно-геологічних умов майданчика будівництва в м. Воронеж
На малюнку показаний інженерно-геологічний розріз, побудований за даними інженерно-геологічних вишукувань (за завданням).
Визначення характеристик грунту
Грунт № 1: Свердловина 1 (Насип неслежавшаяся)
Грунт № 2: Добре 1 (Глинистий грунт)
Визначаємо тип грунту:
грунт: суглинок.
Визначаємо різновид грунту:
суглинки напівтверді
Визначаємо коефіцієнт пористості:
За інтерполяції визначаємо
Грунт № 3: Добре 1
Визначаємо тип грунту:
грунт: суглинок.
Визначаємо різновид грунту:
суглинки текучепластічние
Визначаємо коефіцієнт пористості:
За інтерполяції визначаємо
Грунт № 4: Добре 2
Визначаємо тип грунту:
Пісок дрібний ( ); Склад:
Визначаємо різновид грунту:
;
вид піщаного грунту: пісок щільний
Визначаємо різновид грунту за ступенем вологості:
Приймаються ; По вологості пісок насичений водою
За СНиП визначаємо
Грунт № 5: Добре 2
Визначаємо тип грунту:
грунт: глина.
Визначаємо різновид грунту:
глини напівтверді.
Визначаємо коефіцієнт пористості:
За інтерполяції визначаємо
Визначення розрахункового навантаження при проектуванні стовпчастого фундаменту 8 - і поверхового житлового будинку з підвалом
Нормативні навантаження від ваги споруди:
- Постійна.
- Тимчасова.
За наявності підвалу постійна і тимчасова навантаження збільшуються. Нормативні навантаження від ваги перекриття над підвалом:
Розрахункове навантаження, що діє по обрізу фундаменту для будівлі з підвалом:
де -Коефіцієнти перевантажень, які застосовуються для розрахунку фундаментів по 2 групі граничних станів за деформаціями відповідно до п.10 СНіПа 2-6-74.
Для розрахунку стійкості по 1 групі граничних станів відповідно до пп. 2.2; 3.7; 5.7 СНіПа 2-6-7-74.
- Коефіцієнт поєднання постійних і тимчасових навантажень, які застосовуються відповідно до п.1.12 СНіПа 2-6-7-74.
Колона А:
Розрахункове навантаження, що діє по обрізу фундаменту для розрахунку по 2 групі граничних станів, для колони А дорівнює
Розрахункове навантаження, що діє по обрізу фундаменту для розрахунку по 1 групі граничних станів, для колони А дорівнює
.
Колона Б:
Розрахункове навантаження, що діє по обрізу фундаменту для розрахунку по 2 групі граничних станів, для колони Б дорівнює
Розрахункове навантаження, що діє по обрізу фундаменту для розрахунку по 1 групі граничних станів, для колони Б дорівнює
.
Визначення глибини закладення стовпчастого фундаменту під колону 8-и поверхового будинку з підвалом
Відносна позначки підлоги підвалу-2.7м. Позначка підлоги 1-го поверху на 0.80м. вище планувальної позначки, тобто висота цокольної частини будівлі Розрахункова середньодобова температура повітря в приміщенні, яке прилягає до зовнішніх фундаментів +10 0 С. Місце будівництва - місто Воронеж.
Грунтові умови будівельного майданчика: з поверхні до глибини 0,79 м. - рослинний шар; нижче - до глибини 2,39 м суглинок напівтвердий з показником текучості , Далі, до глибини 5,19 м. - суглинок текучепластічний з показником текучості . Рівень підземних вод WL знаходиться на глибині 2,50 м.
Визначаємо глибину закладення фундаменту виходячи з конструктивних особливостей будівлі. У будинках з підвалом заглиблення підошви фундаментів:
,
де - Розмір від чистої підлоги підвалу до підлоги 1-го поверху;
- Величина заглиблення підошви фундаменту від низу підлоги підвалу;
- Висота цокольної частини будівлі;
- Висота прийнятої конструкції підлоги підвалу.
Визначаємо розрахункову глибину сезонного промерзання для суглинків в районі будівництва (м. Воронеж):
,
де - Величина нормативної глибини сезонного промерзання, що визначається за СніПу2.02.01-83, пп. 2.26 та 2.27;
- Коефіцієнт, що враховує вплив теплового режиму споруди, приймається: для зовнішніх фундаментів опалювальних споруд за таблице1 СНіПа 2.02.01-83
Визначаємо нормативну глибину промерзання:
,
де - Безрозмірний коефіцієнт, чисельно рівний сумі абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму в даному районі (гор. Воронеж).
-Величина, яка залежить від виду грунту (грунт - суглинок текучепластічний) відповідно до п.2.27 СНіПа 2.02.01-83.
Остаточно приймаємо глибину закладення фундаменту 2,6 м
Визначення ширини підошви стовпчастого фундаменту мілкого закладання на природній основі для житлового будинку з підвалом
Для колони А:
Запроектіруем фундамент під колону 8-и поверхового житлового будинку з підвалом. Розрахункове навантаження, що діє на колону . Довжина будівлі , Висота . Позначка підлоги підвалу - 2.7м. Глибина закладення підошви фундаменту . Позначка підлоги 1-го поверху на 80 см вище планувальної позначки.
Матеріал підстави: суглинок текучепластічний
, , , ,
Визначаємо орієнтовну ширину підошви стрічкового фундаменту:
,
де - Розрахункове навантаження від маси споруди на 1 пог.м.
значення розрахункового опору грунту піщаної подушки.
осередненої питома вага стінових блоків фундаменту і грунту.
глибина закладення фундаменту.
Отримана Щиріна підошви стовпчастого фундаменту є попередньою, оскільки ширина визначена виходячи з табличного значення розрахункового опору підстави. За цього розміру прийнявши типову фундаментну подушку ФЛ 32.12 (2 штуки 3,2 * 2,4), знаходимо уточнене значення розрахункового опору грунту основи:
де - Коефіцієнти умов роботи грунтової основи та будівлі у взаємодії з основою, визначаються за таблицею 3 СНіПа 2.02.01-83.
- Коефіцієнт надійності прийняти рівним 1 тому міцнісні характеристики грунту задані в проекті, за результатами безпосередніх випробувань грунтів на лад. майданчику.
- Коефіцієнти, прийняті за таблицею 4 СНіПа 2.02.01-83 в залежності від розрахункового значення кута внутрішнього тертя грунту, що знаходиться безпосередньо під підошвою фундаменту.
- Коефіцієнт, при .
- Глибина закладення фундаменту від рівня планування зрізанням або підсипанням.
- Осередненої розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають вище відмітки закладання підошви фундаменту (за наявності підземних вод) визначається з урахуванням вісового дії води), кН / м 3.
де , , - Потужності вище лежачих шарів.
- Розрахункове значення питомої ваги грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту.
- Розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту.
, - Приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу.
де - Товщина шару грунту від відмітки підошви фундаменту до відмітки низу підлоги підвалу.
- Товщина конструкцій підлоги підвалу.
- Розрахункове значення питомої ваги матеріалу конструкцій підлоги підвалу.
- Відстань від рівня планування до підлоги підвалу
Т.к отримане розрахункове опір підстави не істотно відрізняється від , То подальше уточнення прийнятої раніше ширини фундаменту не виробляємо.
Перевіряємо фактичне середній тиск під підошвою фундаменту. Загальний обсяг фундаменту, грунту на його уступах і підлоги підвалу:
обсяг самого фундаменту
об'єм грунту на обріз фундаменту
Питома вага конструктивних елементів фундаменту приймаємо рівним 24 кН / м 3
Вага одного фундаменту
Питома вага грунту зворотної засипки приймаємо рівним 10,63 кН / м 3
Перевіряємо середній тиск, що діє під підошвою фундаменту при b = 2,4 і заданих навантаженнях:
,
Згідно Сніпу 2.02.01-83 п.2.41 середній тиск на підставу під підошвою фундаменту P не повинен перевищувати розрахункового опору основи R більш ніж на 20%. Визначимо різницю між R і P:
<20%
Отже, ширина підошви стовпчастого фундаменту запроектована досить економно.
Колона Б:
Запроектіруем фундамент під внутрішню колону 8-и поверхового житлового будинку з підвалом. Розрахункове навантаження, що діє на колону . Довжина будівлі , Висота . Позначка підлоги підвалу - 2.7м. Глибина закладення підошви фундаменту . Позначка підлоги 1-го поверху на 80 см вище планувальної позначки.
Матеріал підстави: суглинок текучепластічний
, , , , .
Визначаємо орієнтовну ширину підошви стрічкового фундаменту:
,
де - Розрахункове навантаження від маси споруди на 1 пог.м.
значення розрахункового опору грунту піщаної подушки.
осередненої питома вага стінових блоків фундаменту і грунту.
глибина закладення фундаменту.
Отримана Щиріна підошви стовпчастого фундаменту є попередньою, оскільки ширина визначена виходячи з табличного значення розрахункового опору підстави. За цього розміру прийнявши типову фундаментну подушку ФП 2,4 * 5,6 і одну подушку ФО 28.8, знаходимо уточнене значення розрахункового опору грунту основи:
де - Коефіцієнти умов роботи грунтової основи та будівлі у взаємодії з основою, визначаються за таблицею 3 СНіПа 2.02.01-83.
- Коефіцієнт надійності прийняти рівним 1 тому міцнісні характеристики грунту задані в проекті, за результатами безпосередніх випробувань грунтів на лад. майданчику.
- Коефіцієнти, прийняті за таблицею 4 СНіПа 2.02.01-83 в залежності від розрахункового значення кута внутрішнього тертя грунту, що знаходиться безпосередньо під підошвою фундаменту.
- Коефіцієнт, при .
- Глибина закладення фундаменту від рівня планування зрізанням або підсипанням.
- Осередненої розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають вище відмітки закладання підошви фундаменту (за наявності підземних вод) визначається з урахуванням вісового дії води), кН / м 3.
де , , - Потужності вище лежачих шарів.
- Розрахункове значення питомої ваги грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту.
- Розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту.
- Приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу.
де - Товщина шару грунту від відмітки підошви фундаменту до відмітки низу підлоги підвалу.
- Товщина конструкцій підлоги підвалу.
- Розрахункове значення питомої ваги матеріалу конструкцій підлоги підвалу.
- Відстань від рівня планування до підлоги підвалу
Т.к отримане розрахункове опір підстави не істотно відрізняється від , То подальше уточнення прийнятої раніше ширини фундаменту не виробляємо.
Перевіряємо фактичне середній тиск під підошвою фундаменту. Загальний обсяг фундаменту, грунту на його уступах і підлоги підвалу:
обсяг самого фундаменту
об'єм грунту на обріз фундаменту
Питома вага конструктивних елементів фундаменту приймаємо рівним 24 кН / м 3
Вага одного фундаменту
Питома вага грунту зворотної засипки приймаємо рівним 10,63 кН / м 3
Перевіряємо середній тиск, що діє під підошвою фундаменту при і заданих навантаженнях:
,
Згідно Сніпу 2.02.01-83 п.2.41 середній тиск на підставу під підошвою фундаменту P не повинен перевищувати розрахункового опору основи R більш ніж на 20%.
Визначимо різницю між R і P:
<20%
Отже, ширина підошви стовпчастого фундаменту запроектована досить економно.
5. Визначення модуля загальної деформації E o за результатами компресійних і штампових випробувань
Модулі деформації E 0 визначаються для всіх шарів у грунті, що входять до стисливу товщу H c. Матеріалом для визначення модулів є результати лабораторних або польових випробувань кожного шару, які наводяться в завданні.
За даними будуються графіки залежності:
Коефіцієнта пористості від тиску - компресійна крива.
Опади від тиску - графік випробувань пробної статичним навантаженням
Крім даних про випробування грунтів необхідна графічна схема з нашарування грунтів і дно до епюр
.
Компресійні властивості грунтів:
Свердловина 1
Глибина
Розмір штампу d = 27.7
P, кПа | S |
0 | 0 |
50 | 0,87 |
100 | 1,75 |
150 | 2,62 |
200 | 3,50 |
250 | 5,02 |
300 | 8,41 |
350 | 14,20 |
За результатами штампових випробувань будуємо графік залежності осідання від тиску під штампом.
Для шару V:
Значення відповідно до графіка рівні:
Таким чином,
Свердловина 1
Глибина
Розмір штампу d = 27.7
P, кПа | S |
0,0 | 0,00 |
50 | 0,51 |
100 | 1,00 |
150 | 1,53 |
200 | 2,02 |
250 | 2,51 |
300 | 3,06 |
350 | 3,62 |
400 |
4,40 |
За результатами штампових випробувань будуємо графік залежності осідання від тиску під штампом
Для шару IV
Значення відповідно до графіка рівні:
Таким чином,
Свердловина 2
Глибина ;
P, кПа | e |
0,0 | 0,696 |
50 | 0,690 |
100 | 0,686 |
200 | 0,681 |
400 | 0,676 |
На малюнку показані результати компресійних випробувань грунту V шару - глини напівтвердої.
Природне напругу в середині стисливої частини V шару, згідно рис одно:
Напруга відповідно до рис одно:
На кривій = 241,75 відповідає = 0,679, і = 290,1 відповідає = 0,678
Коефіцієнт стисливості грунту в інтервалі зміни діючих напружень дорівнює:
Коефіцієнт відносної стисливості (відносної деформації, що припадає на одиницю напруги )
Модуль лінійної деформації E 0 визначається за формулою:
6. Розрахунок осад стовпчастого фундаменту 8-и поверхового житлового будинку для зовнішньої колони проходить по осі А методом пошарового підсумовування
Ширина фундаменту , Довжина фундаменту l = 3,2, глибина закладення , Η = l / b = 3,2 / 2,4 = 1,33 ≈ 1,4 (рис. 1).
Середній тиск під підошвою .
Розрахункова схема показана на рис.
Розрахунок осідання фундаменту ведеться в табличній формі.
Спочатку будуються епюри природного і додаткового тисків.
Потім визначається величина чинного по підошві фундаменту додаткового тиску:
,
де P-середнє фактичне тиск по підошві фундаменту;
-Природне (побутове) тиск на позначці підошви фундаменту
кПа
Тоді:
Обчислюємо ординати епюри , З допомогою, якої можна графічним методом знайти положення нижньої межі стисливої товщі.
На поверхні:
На контакті I і II верств
На контакті II і III шарів
Нижче рівня грунтових вод питома вага грунтів приймаємо в підвішеному стані.
На контакті III і IV шару
На контакті IV та V шарів
Т. до V шар - глина напівтверда є водоупором, то на нього тисне стовп води вище покрівлі цього шару. Тоді з урахуванням цього
У V шарі (глибина 14,7 м)
Ординати епюри додаткового осадового напруги:
Отримані дані зводимо в таблицю:
№ шару | h, м | Шари підстави | Осадка | |||||
III | 0 | 0 | 1 | 89,743 | 13,065 | Суглинок текучепластічний | 1,130999 | |
0,4 | 0,48 | 0,972 | 87,23 | 0,48 | ||||
0,8 | 0,96 | 0,848 | 76,102 | 0,48 | ||||
1,2 | 1,44 | 0,682 | 61,205 | 0,48 | ||||
1,6 | 1,92 | 0,532 | 47,743 | 0,48 | ||||
1,91 | 2,29 | 0,441 | 39,577 | 0,37 | ||||
IV |