Курсовая работа (т): Основания зданий и сооружений

Основания зданий и сооружений

1. Исходные данные и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

.1.     Назначение и конструктивные особенности подземной части здания

Таблица 1- Исходные данные

отметка поверхности природного рельефа NL = 145 м;

нормативная глубина промерзания грунта dfn = 2,2 м.

Оценка инженерно-геологичеких условий площадки начинаем с изучения напластования грунтов. Для этого по исходным данным (таблица 1) строим геологический разрез (рисунок 1).

фундамент глубина подземный грунт

Рисунок 1 - Геологический разрез

.2 Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрогеологические условия

Для обоснования проектных решений по устройству фундаментов необходимо, прежде всего, изучить иженерно-геологические условия площадки.

Оценка инженерно-геологических условий площадки начинается с изучения напластования грунтов, для этого построен геологический разрез.

Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки по исходным данным вычисляем производные характеристики физических свойств грунтов, к которым относятся:

а) для песчаных грунтов - коэффициент пористости и степень важности;

б) для пылевато-глинистых грунтов - число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности.

Слой 2 - Песок пылеватый:

ρ=2,00 г/см3

ρs=2,66 г/см3

w=0,25

ρw =1,00 г/см3

Коэффициент пористости (отношение объёма пор к объёму частиц грунта):

По коэффициенту пористости - песок средней плотности;

Степень влажности грунта:

По степени влажности (степени заполнения пор водой) - песок, насыщенный водой;

Слой 3 -Супесь:

ρ=2,08 г/см3

ρs=2,67 г/см3

w=0,19=21%=15%

Число пластичности:

По числу пластичности - супесь;

Показатель текучести:

По показателю текучести супесь - пластичная.

Необходимо выяснить не относится ли пылевато-глинистые грунты к просадочным или набухающим. Для этого можно ограничится приближённой оценкой просадочности и набухаемости грунтов. К просадочным относятся глинистые грунты со степенью влажности Sr≤0,8, для которых величина показателя Iss, определяемого по формуле:

меньше значений: 0,1 при ; 0,17 при  и 0,24 при . К набухающим от замачивания водой относятся глинистые грунты, для которых значение показателя Iss≥0,3.

В формуле eL - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести wL, определяемый по формуле:

Определим степень влажности супеси:

Так как Sr>0,8 поэтому дальнейшую проверку не проводим - супесь не является не просадочной или набухающей.

Слой 4 -Глина:

ρ=2,01 г/см3

ρs=2,74 г/см3

w=0,27=44%=24%

Число пластичности:

По числу пластичности - глина;

Показатель текучести:

По показателю текучести глина - полутвёрдая.

Выполняем проверку не относится ли глина к просадочным или набухающим грунтам.

Определяем степень влажности глины:

Так как Sr>0,8 поэтому дальнейшую проверку не проводим - глина не является не просадочной или набухающей.

Слой 5 - Песок средней крупности:

ρ=1,99 г/см3

ρs=2,64 г/см3

w=0,20

Коэффициент пористости (отношение объёма пор к объёму частиц грунта):

По коэффициенту пористости - песок средней плотности;

Степень влажности грунта:

По степени влажности - песок, насыщенный водой.

По значениям характеристик физических свойств грунтов, определяющих их тип и разновидность, выписываются из соответствующих таблиц значение угла внутреннего трения φ, удельное сцепление с, модуля деформации E и расчётного сопротивления R0.

Оценку инженерно-геологических условий площадки начинаем с построения геологического разреза, на котором помимо слоев грунта наносим уровень подземных вод, фиксируем его отметку (рисунок 2).

Таблица 2 - Характеристики физико-механических свойств грунтов строительной площадки

.3 Строительная классификация грунтов площадки

Основанием для строительства здания служат песчаные, пылевато-глинистые и глинистые грунты.

Песчаные грунты по гранулометрическому составу делятся на следующие типы: песок гравелистый, песок крупный, песок средней крупности, песок мелкий, песок пылеватый.

По степени влажности песчаные грунты подразделяются на разновидности: маловлажные, влажные, насыщенные водой.

По числу пластичности грунты подразделяются на: супесь, суглинок, глина.

По показателю текучести пылевато-глинистые грунты подразделяются: супесь (твердая, пластичная, текучая ), суглинки и глины (твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные, текучие).

.4 Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания

По характеристикам механических свойств грунтов ( j , с, Е ) и значению расчетного сопротивления R0 можно судить о несущей способности, деформируемости грунта и возможности использования его в качестве основания.

В проекте все грунты относятся к малосжимаемым ( Е20Мпа ) и среднесжимаемым ( 20>Е5Мпа ), поэтому все они могут бать использованы в качестве оснований капитальных зданий.

Если R0<100кПа, то вопрос об использовании такого грунта в качестве основания может решаться только на основе иследований.

В проекте все грунты обладают расчетным сопротивлением R0>100кПа, таким образом они могут использоваться как основания фундаментов.

Так как грунты основания обладают достаточной несущей способностью, можно использовать фундаменты мелкого заложения и свайные фундаменты.

2. Фундаменты мелкого заложения

.1 Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов

Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент: под стены здания обычно устраивают ленточные фундаменты из сборных элементов, под сборные железобетонные колонны - отдельные фундаменты стаканного типа.

Глубина заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющим из них являются:

инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки положение несущего слоя грунта;

глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты;

конструктивные особенности подземной части здания (наличие подвала, коммуникации, примыкание к соседнему зданию и т. п.).

Глубина заложения фундаментов наружных стен и колонн с учётом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниями, приведёнными в табл. 2 СНиП [1].

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

 = kh×dfn,

где kn - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента стены и колонн; принимается по таблице 1 [1];

dfn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта; берется по заданию (dfn = 2,2 м).

Принимаем: для учебного корпуса ПТУ (по заданию - схема №2) без подвала коэффициент kh=0,6

Откуда расчётная глубина сезонного промерзания грунта df у фундамента определяется:

м

Примем глубину заложения df=4,2м (нормативная глубина промерзания принимается по заданию dfn=2,2м): d > df

Рисунок 2 - Схема отдельно стоящих фундаментов стаканного типа

2.2 Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаментов

В соответствии со СНиП [2] основания фундаментов, сложенных нескальными грунтами, рассчитываются по предельному состоянию второй группы, т.е. по деформациям.

В курсовом проекте нормативные значения нагрузок и воздействий в плоскости обреза фундамента здания заданна в исходных данных. Значения расчетных нагрузок и воздействий для расчета по деформациям принимается равным нормативным (gf =1,0 ), для расчета по несущей способности - умножением нормативных нагрузок на осредненный коэффициент надежности по нагрузкам gf =1,2.

.3 Определение размеров подошвы фундаментов

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путём последовательного приближения. В порядке первого приближения площадь подошвы:

Где  - расчётная нагрузка в плоскости обреза фундамента, принимаем по исходным данным;

 - расчётное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента, принимаем по СНиП;

 - осреднённое значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаем 20 ;

 - глубина заложения фундамента от уровня природного рельефа.

Для фундамента 1:

NoII=1150 кН; Ro=288,54 кПа; d=4,2 м; gm=20кН/м3,

Тогда

В соответствии с серией 1.412-1 принимаем размеры фундамента 3,0 х 2,1м

Размеры плит в плане:

а =3,0 м b =2,1 м

а1=2,1 м b1=1,5м

высота плит 0,3м,

высота подколонника 3,6 м,

размер подколонника в плане 1,2х1,2м.

А = а·b=3,0·2,1=6,3 м2.

Подсчитаем нагрузки, передающиеся на основание:

Нагрузка от веса фундамента:

фII=gf·((a·b+a1·b1)·h+b32·h1)·gжб

фII=1,1·((3,0·2,1+2,1·1,5)·0,3+1,2·1,2·3,6)·24=215,27 кН

Нагрузка от веса грунта над ступенями фундамента:

грII=gf(a·b·(2·h+h1)-(a2·b2)·h-b32·h1)·gгр

грII=1,1·(3,0·2,1·(2·0,3+3,6)-(2,1·1,5)·0,3-1,2·1,2·3,6)·16=357,83 кН

Нормальная вертикальная нагрузка:

=NoII+GФII+GгрII=1150+215,27+357,83=1723,1 кН