Основания и фундаменты.Анализ инженерно-геологических условий площадки

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Курсовая работа

на тему:

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

(ГЕОТЕХНИКА II)

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие указания ……………………………………………………..… 1.1 Задачи курсового проектирования ……………………………… 1.2 Задание на курсовой проект …..…..…………………………….. 1.3 Содержание курсового проекта ………………………………… 1.4 Содержание расчетно-пояснительной записки и ее оформление ...…………………………………………………….. 1.5 Состав графической части курсового проекта ..…..…………… 2 Анализ инженерно-геологических условий площадки ……………. 2.1 Определение наименования грунтов …………………………… 2.2 Определение табличных значений расчетного сопротивления грунтов …………………………………………………………… 2.3 Определение нормативной и расчетной глубины промерзания грунта …………………………………………………………….. 2.4 Определение расчетных нагрузок и расчетных характеристик грунтов …………………………………………………………... 3 Проектирование фундаментов на естественном основании …..…… 3.1 Определение глубины заложения подошвы фундаментов …… 3.2 Предварительное определение размеров подошвы фундаментов ………………..…………………………………… 3.3 Предварительное конструирование фундамента ……………… 3.4 Определение расчетного сопротивления грунта ………………. 3.5 Проверка давления под подошвой фундамента ……………….. 3.6 Расчет осадки основания фундамента под колонну …………... 3.7 Проверка подстилающего слоя основания …………………….. 3.8 Расчет крена фундамента ……………………………………….. 4 Проектирование свайных фундаментов …………………………….. 4.1 Анализ инженерно-геологических условий применительно к свайному варианту фундаментов …………………………….. 4.2 Предварительное определение глубины заложения и толщины плиты ростверка ……………………………………… 4.3 Выбор типа, длины и сечения свай ……………………………... 4.4 Определение несущей способности свай по материалу и грунту …………………………………………………………... 4.5 Определение числа свай и их размещение в ростверке ……….. 4.6 Определение усилий в сваях во внецентренно нагруженном фундаменте под колонну ……………………………………….. 4.7 Проверка давления в основании свайного фундамента ………. 4.8 Расчет осадки свайного фундамента …………………………… 5 Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов ……… Приложения ……………………………………..……………………..... Список рекомендуемой литературы ……………………………………

4 4 4 4 4 5 6 6 7 9 101010 1214151920252528 28 2829 2931 32 3335363847

2 АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

ПЛОЩАДКИ

2.1 Определение наименования грунтов

е = (ρ_s - ρ_d)/ρ_d,                                                 (1)

где   ρ_s - плотность твердых частиц грунта, г/см³;

ρ_d - плотность грунта  в сухом состоянии:

ρ_d = ρ/(1+ω),                                                  (2)

где   ρ - плотность грунта ненарушенной структуры, г/см³;

ω - природная влажность грунта в долях единицы;

11 слой: ρ_d= 1,78/1+0,192=1,493

е= 2,75-1,493/1,493= 0,841

6 слой: ρ_d= 1,92/1+0,317=1,46

е= 2,64-1,46/1,46=0,81

3 слой: ρ_d=1,92/1+0,296=1,48

е= 2,64-1,48/1,48=0,78

S_r = ρ_s ω/(еρ_ω),                                                (3)

где   ρ_ω - плотность воды, принимаемая равной 1г/см³;

11 слой: S_r =2,75*0,192/0,841*1=0,627

6 слой: S_r =2,64*0,317/0,81*1=1

3 слой: S_r =2,64*0,296/0,78*1=1

I_p = (ω_L - ω_р)100%,                                             (4)

где   ω_L- влажность грунта на границе текучести;

ω_р- влажность грунта на границе раскатывания;

11 слой: I_p =(0,39-0,18)*100%=21%

I_L = (ω-ω_р)/(ω_L - ω_р).                                           (5)

11 слой: I_L =0,192-0,18/0,39-0,18=0,057

Вывод:

11 слой – полутвердые суглинки и глины, влажные

6 слой – песок пылевато-рыхлый, насыщенный водой

3 слой – песок мелкий, рыхлый, насыщенный водой

2.2 Определение табличных значений расчетного

сопротивления грунтов

Двойную интерполяцию, необходимую для нахождения  для пылевато-глинистых грунтов, рекомендуется выполнять за один прием по формуле [5]:

R₀ (е,I_L) = [(е₂-е) / (е₂-е₁)]·[(1-I_L) R_{0 (1,0)} + I_LR_{0 (1,1)}] +

+ [(е-е₁) / (е₂-е₁)]·[(1-I_L) R_{0 (2,0)} + I_L R_{0 (2,1)}] ,                      (6)

где   е, I_L - характеристики грунта, для которого определяется R₀;

е₁, е₂ - соседние значения коэффициента пористости, в интервале между которыми находится коэффициент пористости для рассматриваемого грунта;

R_{0 (1,0)} и R_{0 (1,1)} - табличные значения R₀ для е₁ при I_L=0 и I_L=1 соответственно;

R_{0 (2,0)} и R_{0 (2,1)} - то же для е₂.

Двойную интерполяцию допускается выполнять графически.

R₀ (е,I_L) = [(1-0,841) / (1-0,8)]·[(1-0,057) *300 + 0,057* 200] +

+ [(0,841-0,8) / (1-0,8)]·[(1-0,057)* 250 + 0,057 R_0*150] = =284,05

2.3 Определение нормативной и расчетной

глубины промерзания грунта

В курсовой работе нормативную глубину промерзания грунта d_fn следует определять по формуле, м:

,                                                (7)

где  d₀ - величина, принимаемая равной, м, для: суглинков и глин - 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30; крупнообломочных грунтов - 0,34. Для слоистых толщ грунтов d₀ принимается методом последовательных приближений как средневзвешенное в пределах глубины промерзания;

М_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе,  М_t  принимается по приложению К.

Расчетную глубину промерзания d_f  определяют по формуле, м:

,                                                  (8)

где  - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых зданий в зависимости от конструкции пола и температуры внутри помещения по приложению К; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий =1,1.

d_f  =0,9*0,78=0,7

d_fn=0.23*3,4=0,78

2.4 Определение расчетных нагрузок и расчетных

характеристик грунтов

Согласовано [1] все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов Х, определяемых по формуле:

Х= Х_n / γ_g,                                                 (9)

где Х_n - нормативное значение данной характеристики для каждого слоя грунта;

γ_g - коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту рассчитывается на основе статистической обработки опытных данных по определению отдельных характеристик грунтов. В курсовой работе согласно [1] следует принимать следующие значения коэффициента надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям γ_g =1;

в расчетах оснований по несущей способности:

для удельного сцепления γ_{g (с)}=1,5;

для угла внутреннего трения песчаных грунтов γ_{g (j)}=1,1;

для угла внутреннего трения пылевато-глинистых грунтов γ_{g (j)}=1,15;

для остальных характеристик γ_g =1.

11 слой.

Х= 11 / 1 =11

Х= 0,056 / 1,5 =0,037

        Х= 7 / 1,15=6,09

6слой

Х=  28/1=28

Х= 0/ 1,5 =0

        Х= 24 / 1,15=20,8

3 слой

Х= 39/1=39

Х= 0/ 1,5 =0

        Х= 28 / 1,15=24,3

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ НА

ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

3.1 Определение глубины заложения подошвы фундаментов

Таким образом, при использовании сборных железобетонных подушек высотой 0,3 м (принять в первом приближении) минимальная глубина заложения фундаментов по конструктивным соображениям для подвальной части здания составит:

d ^к_min = d_b + 0,2 + 0,3,                                           (10)

d ^к_min = 2,3 + 0,2 + 0,3=2,8м

где d_b - глубина подвала от уровня планировки.

3.2 Предварительное определение размеров

подошвы фундаментов

При выбранной глубине заложения подошвы фундамента ее площадь А, м², можно предварительно определить по формуле:

A = N_0II  m / (R₀ - βγ_m d),                                             (12)

A = N_0II  m / (R₀ - βγ_m d)=860 *1,1/(284,05 –20*2,8)  =4,14м2 

A = N_0II  m / (R₀ - βγ_m d)=240*1,1/(284,05–20*2,8)  = 1,16м2

A = N_0II  m / (R₀ - βγ_m d)= 280*1,1/(284,05 –20*2,8)  = 1,35м2

A = N_0II  m / (R₀ - βγ_m d)=150*1,1/(284,05 –20*2,8)  =0,72м2

A = N_0II  m / (R₀ - βγ_m d)= 90*1,1/(284,05 –20*2,8)  =0,43м2

где  N_0II - расчетная нагрузка на погонный метр ленточного фундамента или на фундамент под колонну, кН;

R₀ - расчетное сопротивление грунта несущего слоя, кН/м²;

d - глубина заложения подошвы фундамента, м;

γ_m -  удельный вес материала фундамента (γ_m = 24 кН/м³);

β - коэффициент, учитывающий меньший удельный вес грунта по сравнению с удельным весом материала фундамента;

   Далее подбирают размеры подошвы фундамента. Для ленточных фундаментов расчет ведется на 1 м длины, следовательно, ширину подошвы фундамента - b находят по формуле 

b = A / 1.                                                (13)

b = 1,16/ 1= 1,16м

b = 1,35 / 1=1,35 м

b = 0,72 / 1=0,72 м

b =0,43  / 1= 0,43м

Для фундаментов, имеющих прямоугольную подошву (фундамент под колонну), предварительно задавшись соотношением сторон η = l/b, ширину подошвы определяют по формуле

b = .                                                (14)

.                                                b = 2,03                                         

В курсовой работе принимаем  η = 1 - фундамент имеет квадратную подошву.

3.3 Предварительное конструирование фундаментов

В курсовом проектировании следует отдавать предпочтение сборным фундаментам. Типовые сборные элементы фундаментов можно подобрать по справочной и нормативной литературе [8-11, 13-15].

Ленточный фундамент состоит из бетонных блоков стен подвалов [13] и железобетонных фундаментных плит [14]. При конструировании фундамента рекомендуется применять сплошные бетонные блоки марки ФБС высотой 0,58 м, шириной 0,6 м (для фундаментов по осям А и Г, а также для фундаментов торцевых стен), шириной 0,5 м (для фундамента по оси В) и шириной 0,4 м (для поперечных стен). Блоки высотой 0,28 м применять не рекомендуется в связи с их практическим отсутствием. Фундаментные плиты рекомендуется применять марки ФЛ толщиной