МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Механики грунтов, оснований и фундаментов КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему «Проектирование фундаментов под 11-этажное здание» Факультет, курс, группа Студент: Консультант: Медведев Е.А. Геология:9 Конструкция:6 Этажность:11 Город:Таганрог МОСКВА 2010 г.

Введение

Задачи проекта:

В курсовом проекте по дисциплине « основания и фундаменты» проектируется фундамент под жилое здание, используя методы расчёта применительно к конкретным геологическим условиям строительной площадки.

Решение инженерных вопросов проектирования фундаментов гражданского здания в открытых котлованах и глубокого заложения, технико-экономического сравнения различных вариантов и, наконец, детального проектирования, вплоть до рабочих чертежей фундаментов выбранного варианта с расчётом величин осадок их оснований.

Основные принципы проектирования оснований и фундаментов здания.

а) Определить физико-механические свойства грунтов строительной площадки.

б) Установить нагрузки для расчёта оснований и фундаментов по первому и второму предельным состояниям.

в) Выполнить инженерно-геологический разрез по исходным данным.

г) Дать анализ о конструктивном решении и эксплуатации, особенностях проектируемого сооружения, месте строительства, определить глубину заложения и провести окончательную горизонтальную и вертикальную привязку сооружения на строительной площадке.

д) Разработать конструктивную схему фундамента мелкого заложения, уточнить величину расчётного сопротивления основания по принятым размерам фундамента в плане.

е) При сложных инженерно-геологических условиях, в случае необходимости, провести проверку прочности слабого подстилающего слоя в пределах сжимаемой толщи грунтов и заменить слабый слой, т.е. запроектировать песчаную подушку.

ж) Рассчитать осадку фундамента методом послойного суммирования .

Характеристика здания, анализ и характеры передачи нагрузок, определяющих расчет усилий на фундаменты

Стены наружные – сборные ж/б панели толщиной 34 см.

Стены внутренние (перегородки) – сборные ж/б панели толщиной 12 см.

Перекрытия - сборные многопустотные ж/б плиты толщиной 22 см;

Покрытия – сборные ж/б плиты;

Колонны – ж/б, 40×40 см.

Подвал расположен под всем зданием;

Отметка подвала:- 3,10.

Отметка пола первого этажа: ±0,00 на 1,05м

Количество этажей: 11;

Высота этажа 3,6 м.

Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты даны с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

Нагрузки на колонны даны в кН.

Колонны 1,2,8,9 кН	Пост.	1105
	Врем.	82
Колонны 3,4,5,6,7 кН	Пост.	1235
	Врем.	164

Оценка инженерно-геологических условий площадки.

Определение наименования грунтов и расчётного сопротивления

Слой № 1: Растительный слой,R0 не нормируется;

Слой № 2: Данный слой представлен глинистым грунтом;

;,

т.к. число текучести 0,07 < I p ≤ 0,17, грунт является суглинком.

Консистенцию грунта определяем по индексу текучести:

; ,

Вывод: суглинок твердый.

Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента пористости е:

;

e / L	L = 0	L= 1
e1= 0,5	R0(1,0) 300	R0(1,1) 250
e2 = 0,7	R0(2,0) 250	R0(2,1) 180

Слой № 3:

Вид – песчаный грунт, не пластичный, так как отсутствуют параметры W_LиW_p.

Тип песчаного грунта зависит от гранулометрического состава > 0,5: 22,1+ 41,82= 63,92 %

Следовательно, песок средней крупности

Разновидность песчаного грунта по плотности сложения:

( 1 + W) – 1 =( 1 + 0,283 ) – 1 = 0,745

Следовательно, песок рыхлый.

Разновидность песчаного грунта по степени влажности:

, независимо от водонасыщения.

ВЫВОД: песок рыхлый средней крупности, насыщенный водой.

Слой № 4: Данный слой представлен глинистым грунтом;

,

т.к. число пластичности Ip<0,17, грунт является суглинком.

Консистенцию грунта определяем по индексу текучести:

,

Вывод: суглинок твердый.

Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента

пористости е:

e / L	L = 0	L= 1
e1= 0,5	R0(1,0) 300	R0(1,1) 250
e2 = 0,7	R0(2,0) 250	R0(2,1) 180

Слой № 5:

Данный слой представлен глинистым грунтом;

,

т.к. число пластичности Ip<0,17, грунт является суглинком.

Консистенцию грунта определяем по индексу текучести:

,

Вывод: суглинок полутвердый.

Чтобы определить расчётное сопротивление R0, найдём значение коэффициента

пористости е:

e / L	L = 0	L= 1
e1= 0,5	R0(1,0) 300	R0(1,1) 250
e2 = 0,7	R0(2,0) 250	R0(2,1) 180

Определение расчётной нагрузки при проектировании отдельно стоящего фундамента 11-этажного здания

Постоянная нагрузка от веса сооружения для отдельно стоящего фундамента 1 типа: 1105 кН/м; временная – 82 кН/м.

Постоянная нагрузка от веса сооружения для отдельно стоящего фундамента 2 типа: 1235 кН/м; временная – 164 кН/м.

При наличии подвала постоянные, временные нагрузки увеличиваются:

На колонну 1 типа – пост. на 80 кН/м, врем. на 7 кН/м.

На колонну 2 типа – пост. на 80 кН/м, врем. на 14 кН/м.

Расчётная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, определяется по формуле:

Расчет по первой группе предельных состояний:

,

Расчет по второй группе предельных состояний:

Для колонн 1 типа: N_I= 1,2*((1185+65)+(89+3)) = 1634,4 кН/пог.м.

N_II= 1,0*((1185+65)+(89+3)) =1362 кН/пог.м.

Для колонн 2 типа: N_I= 1,2*((1315+65)+(178+3)) = 1873,2 кН/пог.м.

N_II= 1,0*((1315+65)+(178+3)) =1561 кН/пог.м.

Определение глубины заложения отдельно стоящего фундамента.

Глубина заложения фундамента определяется по формуле:

, где

hc– высота цоколя – разность отметок 0,00 и поверхности планировкиhc=1,05 м;

hs– толщина слоя грунта выше подошвы фундамента (до пола подвала)hs=1,1 м;

hcf- толщина цементного пола подвала,hcf=0,2м;

hn- расстояние от чистого пола первого этажа до пола подвала,hn=3,1 м;

d=3,1+1,1+0,2-1,05=3,35м.

Определение глубины заложения фундамента от глубины промерзания

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется:

Где k_h– коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. Приt=+10˚С в подвалеk_h=0,6.

d_fn – нормативная глубина промерзания

d₀ = 0,265 – супесь и средней крупности песок

M_t = 11,8 – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в Таганрог.

d_w>d_f+2

2.9 > 2.55 – следовательно, доступна глубина заложения менее 2,5 м, но не более 0,55 м.

Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента мелкого заложения

1) Определение ширины подошвы отдельно стоящего фундамента графическим методом:

Задаёмся тремя размерами площади подошвы А отдельного фундамента под колонну:

А1=2м², А2=4м², А3=9м².

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

; ( i=1,2,3…), где

N_фIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

γср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/;d- глубина заложения фундамента,d=3.35м.

3)Расчётное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле:

, где

γ_с1иγ_с2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6],γ_с1=1,4, γ_с2=1,42;

k- коэффициент надёжности,k=1;

Мγ , Мq,Mc–коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6] в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения φ_IIгрунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. «рабочего слоя»,

Мγ= 0,26, Мq= 2,55,Mc=4,56;

Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундаментаb<10м;

b- ширина подошвы фундамента, м;

-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, определяется по формуле:

, где

h1 иh2- мощности вышележащих слоёв грунта;

γ_II1 и γ_II2 – расчётная величина удельного веса грунта вышележащих слоёв;

с_II= 20 кПа – среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

d₁- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле:, где

h_S– толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м;h_сf– толщина конструкции пола подвала, м;

γ_сf– расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала,22 кН/;

db– глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

Т. к. величина расчётного сопротивления Rизменяется по линейному закону, то определяем значения

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения R=f(b) и РII=f(b) определяет предварительное значение требуемой площади подошвы отдельного фундамента А=2,97 м²; со сторонойb=1.72 м.

По каталогу подбираем фундамент 1Ф18.9-1, со стороной 1.8 ми площадью 3.24 м²

Определение нового значения расчётного сопротивления R:

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.

Для этого определяем вес:

Фундамента Q_{Ф = 42,2 кН}

Колонны Q_К = 0,4²*3,8*24=14,59 кН

Ригеля Q_Р=0,4*0,4*5,6*24=21,5 кН

Ограждающей панели подвала Q_Н=0,34*3*6*13=79,6 кН

Пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала:

G1 = (V0 – Vф) ×γ = (1,8²×0,9 – 42,2/24) ×22 = 25,5 кН;

Пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала:

G2 =1,8×0,51×2,45×22 =49,5 кН;

Пригрузка от пола подвала:

G3 = (1,8×1,25 – 0,4²) ×0,2×22= 9,196 кН.

Разница значений p_II и R в проекте для отдельно стоящих фундаментов не должна превышать 20%.

Так как разница значений p_II и R составляет 13,32%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента №2 мелкого заложения

1) Определение ширины подошвы отдельно стоящего фундамента графическим методом:

Задаёмся тремя размерами площади подошвы А отдельного фундамента под колонну:

А1=2м², А2=4м², А3=9м².

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

3)Расчётное сопротивление грунта основания:

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения R=f(b) и РII=f(b) определяет предварительное значение требуемой площади подошвы отдельного фундамента А=3,09 м²; со сторонойb=1.76 м.

По каталогу с запасом подбираем фундамент 1Ф21.9-1, со стороной 1.8 ми площадью 3.24 м²

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.

Для этого определяем вес:

Фундамента Q_{Ф = 53 Кн}

Колонны Q_К = 0,4²*3,8*24=14,59 кН

Ригеля Q_Р=0,4*0,4*5,6*24=21,5 кН

Ограждающей панели подвала Q_Н=0,34*3*6*13=79,6 кН

Пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала:

G1 = (V0 – Vф) ×γ = (1,8²×0,9 – 42,2/24) ×22 = 25,5 кН;