Проектирование фундаментов 5-ти этажного жилого дома

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

 

 

Кафедра оснований и фундаментов

 

 

 

 

Курсовой проект

«Проектирование фундаментов 5-ти этажного жилого дома»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил                                                     Торханова Е.В. гр. ЭУНз09

Преподаватель                                                                     Маленов А.А.

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

  Введение

  I. Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов основания

     1. ИГЭ-1

     2. ИГЭ-2

     3. ИГЭ-3

  II. Определение модуля деформации грунтов

     2.1 Испытания ИГЭ-1 штампом

     2.2 Компрессионные испытания ИГЭ-2

     2.3 Компрессионные испытания  ИГЭ-3

  III. Оценка инженерно-геологических условий и инженерно-геологический разрез

     3.1 краткая оценка  инженерно-геологических условий

     3.2 Определение глубины  промерзания

     3.3 Инженерно-геологический разрез участка, отведенного под застройку

  IV. Варианты конструктивного решения основания и фундамента

     5.1 Определение размеров  ленточного фундамента

     5.2 Конструирование ленточного фундамента из сборных ж/б элементов

     5.3 Предварительное конструирование фундамента

     5.4 Проверка напряжений  под фундаментной плитой

  V. Определение осадки грунтового основания методом послойного суммирования

  Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В соответствии с заданием необходимо запроектировать основание и фундаменты под жилое здание в городе Нижний Новгород.

 Наружные стены здания выполнены  из пустотелого керамического  кирпича, внутренние - из силикатного кирпича. Толщина наружных стен – 640 мм, а внутренних – 380 мм.

В здании имеется чердачное помещение и техническое подполье. Высота технического подполья 2,2 м.

Здание имеет плоскую кровлю. Плиты покрытия – панели ж/б ребристые.

На участке строительства пробурено три скважины, каждая из которых прошла два слоя и заглубилась в третий. Первый слой грунта испытан в полевых условиях методом штампа, второй и третий – в грунтоведческой лаборатории компрессионными испытаниями.

 

 

I. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ.

 

    1.1 ИГЭ-1 – глина

1) Число пластичности

 %

где WL – влажность на границе текучести, %

     Wp – влажность на границе раскатывания, %

     WL=45%

     Wp=21%

%

По числу пластичности определяем тип грунта (табл. 2.3).

ИГЭ-1 – глина

 

2) Показатель текучести

 д.е.

где W – природная влажность грунта, %

     W=18%

 д.е.

По показателю текучести определяем разновидность грунта или его консистенцию (табл. 2.5)

ИГЭ-1 – глина полутвердая

3) Плотность сухого грунта

 г/см3       

 

 г/см3

 

4) Коэффициент пористости

 д.е.

д.е.

 

5) Расчетное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента (табл. 3.1)

Rо=490 кПа

 

1.2 ИГЭ-2 – пылевато-глинистый грунт

1) Число пластичности

 %

где WL – влажность на границе текучести, %

     Wp – влажность на границе раскатывания, %

     WL=21%

     Wp=15%

%

По числу пластичности определяем тип грунта (табл. 2.3).

ИГЭ-2 – супесь

2) Показатель текучести

 д.е.

где W – природная влажность грунта, %

     W=15%

 д.е.

По показателю текучести определяем разновидность грунта или его консистенцию (табл. 2.5)

ИГЭ-2 – супеси пластичные

3) Плотность сухого грунта

 г/см3

 г/см3

4) Коэффициент пористости

 д.е.

д.е.

5) Расчетное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента (табл. 3.1)

Rо=227,5 кПа

 

1.3 ИГЭ-3 – песок

1) Тип грунта по гранулометрическому  составу (табл. 2.1.)

        Если d частиц > 2 мм > 25% - песок гравелистый

        Если d частиц > 0,5 мм > 50% - песок крупный

        Если d частиц > 0,25 мм > 50% - песок средней крупности

        Если d частиц > 0,1 мм > 75% - песок мелкий

        Если d частиц > 0,1 мм < 75% - песок пылеватый

ИГЭ-3 – песок мелкий, так как содержание частиц d > 0,1 мм > 75%.

2) Коэффициент пористости  

 д.е.

где ρs – плотность частиц грунта, г/см3;

      ρ – плотность  грунта, г/см3;

      W – природная влажность, %

      ρs=2,67 г/см3;

      ρ=1,75 г/см3;

      W=10%

 д.е.

По коэффициенту пористости определяем вид песка по плотности сложения (табл. 2.3).

ИГЭ-3 – песок средней плотности.

3) Степень влажности

 д.е.

где ρw=1 г/см3 – плотность воды

По степени влажности определяем разновидность песка (табл. 2.2)

 

ИГЭ-3 – песок маловлажный

4) Плотность сухого грунта

 г/см3

 г/см3

5) Расчетное сопротивление грунта  для назначения предварительных  размеров подошвы фундамента (табл. 3.1)

Rо=300 кПа

 

 

 

 

 

 

 

II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ДЕФОРМАЦИИ ГРУНТОВ.

 

Модуль деформации грунтов определяем по графикам компрессионных испытаний и испытаний штампом.

 

2.1 Испытания ИГЭ-1 штампомГрафик испытания штампом ИГЭ-1

 

 

 МПа (кПа)

где ω=0,79 – безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа;

    d=0,798 м (при А=5000 см2) – диаметр штампа;

   ν – коэффициент Пуассона; ν=0,42 – для глин;

    ∆Р=Р2-Р1 – приращение давления на прямолинейном участке графика S=f(p) – рис.1

    Р1=100 кПа – давление, равное вертикальному напряжению от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента;

     Р2=500 кПа – давление, соответствующее концу прямолинейного участка графика;

     ∆Р=500-100=400 кПа

     ∆S=S2-S1 – приращение осадки на прямолинейном участке графика.

        ∆S=0,011-0,003=0,008 м

 

 

2.2 Компрессионные испытания ИГЭ-2

Строим график компрессионных испытаний е=f(р)

По графику определяем коэффициент сжимаемости т0

где Р1 и Р2 – давление, принимаемое соответственно 100 и 200 кПа

    е1 и е2 – коэффициенты пористости, соответствующие принятым давлениям

Компрессионный модуль деформации

где β – безразмерный коэффициент, принимаемый для супесей = 0,74

     ео – коэффициент пористости при Р=0

Для перехода к натуральным значениям модуля деформации Е от компрессионного значения Ек вводится корректировочный коэффициент тк, определяемый по табл. 2.2 =2,5

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Компрессионные испытания ИГЭ-3

Строим график компрессионных испытаний е=f(р)

 

По графику определяем коэффициент сжимаемости m0

 

где Р1 и Р2 – давление, принимаемое соответственно 100 и 200 кПа

    е1 и е2 – коэффициенты пористости, соответствующие принятым давлениям

Компрессионный модуль деформации

где β – безразмерный коэффициент, принимаемый для песков = 0,76

     ео – коэффициент пористости при Р=0

Для перехода к натуральным значениям модуля деформации Е от компрессионного значения Ек вводится корректировочный коэффициент для песков равный 1

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Показатели физико-механических свойств грунтов основания

 

Характеристика грунта	ИГЭ-1	ИГЭ-2	ИГЭ-3
Вид, тип, разновидность грунта	Глина полутвердая	Супесь пластичная	Песок мелкий, средней плотности, маловлажный
1. Влажность грунта, %	18	15	10
2. Влажность на границе текучести, WL, %	45	21	-
3. Влажность на границе раскатывания, Wр, %	21	15	-
4. Плотность грунта, ρ, г/см3	1,91	1,74	1,75
5. Плотность частиц, ρS, г/см3	2,73	2,69	2,67
6. Плотность сухого грунта, ρd, г/см3	1,62	1,5	1,59
7. Удельный вес грунта, γII, кН/м3	18,9	17,2	17,3
8. Коэффициент пористости, ео, д.е.	0,69	0,79	0,68
9. Степень влажности, Sr, д.е.	-	-	2,2
10. Число пластичности, Ур, %	24	6	-
11. Показатель текучести, УL, д.е.	0,125	0	-
12. Угол внутреннего трения, φII, 0	20	23	30
13. Удельное сцепление, сII, кПа	60	13	-
14. Модуль деформации, Е, кПа	25960	12217	25506
15. Расчетное сопротивление, Rо, кПа	490	228	300

 

 

III. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ИНЖИНЕРНО ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ.

 

3.1 Краткая характеристика инженерно-геологических условий.

 

Жилой дом расположен в г. Нижний Новгород. Площадка строительства свободна от существующих зданий и инженерных коммуникаций. Рельеф участка ровный, спокойный с небольшим уклоном. Инженерно-геологические условия исследованы путем бурения трех скважин.

Геологический разрез участка строительства представлен следующими инженерно-геологическими элементами:

  ИГЭ-1 – глина полутвердая с расчетным сопротивлением Rо=490 кПа, делювиальный, современного возраста. Пройденная толща –6,5 м. Грунт может использоваться в качестве основания. Грунтовые воды не обнаружены.

  ИГЭ – 2 – супесь пластичная с сопротивлением Rо=228 кПа, аллювиальный, современного возраста. Пройденная толща – 1,9 м. Грунт может использоваться в качестве основания. Грунтовые воды не обнаружены.

  ИГЭ-3 - песок мелкий, средней плотности, влажный с расчетным сопротивлением Rо=300 кПа аллювиальный, позднечетвертичного возраста. Грунт может использоваться в качестве основания.

 

3.2 Определение глубины промерзания

Глубина промерзания определяется по формуле

где Кh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения;   Кh=0,7 при t=50С

    df,п – нормативная глубина промерзания

    d0 – величина, принимаемая для супесей 0,28

    Мt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе строительства для г. Нижнего Новгорода принимается равной 42° С

    Мt=14,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Выбор глубины заложения фундамента

При выборе заложения учитываются следующие факторы:

1. Глубина заложения должна быть  больше расчетной глубины промерзания

2. Конструктивные особенности здания  – наличие техподполья (подошва фундамента должна быть заглублена не менее чем на 0,5 м ниже отметки пола подвала)