Проектирование фундаментов под 8-ми этажное здание в открытом котловане

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Механика грунтов, оснований и фундаментов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: «Проектирование фундаментов под 8-ми этажное здание в открытом котловане»

Факультет, группа ГСС Э-5

Студент Смирнова О.Н.

Консультант Чунюк Д.Ю.

Геология 5

Конструкция 5

Этаж 8

Город Смоленск

Москва, 2009

I. Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчетных сопротивлений

Определение характеристик пылевато-глинистых грунтов

Слой 2:

Определяем разновидность грунта:

I_p=W_L-W_P=22,4-17,2=5,2; 1£I_p£7 – супесь

I_L=W-W_P/I_p=23,1-17,2/5,2=1,13 - текучая

Определяем коэффициент пористости:

e=r_s/r(1+W)-1=2,65/1,85(1+0,231)-1=0,76

грунт не нормируется

Слой 4:

Определяем разновидность грунта:

I_p=W_L-W_P=39,5-18,1=21,4; I_p>17 – глина

I_L=W-W_P/I_p=49,6-18,1/21,4=1,47 - текучая

Определяем коэффициент пористости:

e=r_s/r(1+W)-1=2,52/1,58(1+0,496)-1=1,38

грунт не нормируется

Слой 5:

Определяем разновидность грунта:

I_p=W_L-W_P=34,3-18,0=16,3 7<I_p>17 – суглинок

I_L=W-W_P/I_p=30-18/16,3=0,74 - мягкопластичный

Определяем коэффициент пористости:

e=r_s/r(1+W)-1=2,54/1,92(1+0,30)-1=0,72

По таблице определяем R_o=196 кПа

Определение характеристик песчаных грунтов

Слой 6:

Определение типа грунта (по гранулометрическому составу)

9,5%+6,1%+64,9%=80,5% - пески мелкие

Определяем коэффициент пористости:

e=r_s/r(1+W)-1=2,66/2,01(1+0,212)-1=0,6

Определяем разновидность грунта по степени влажности:

S_r=W×r_s/e×r_w=2,66×0,212/0,6×1=0,94

вид песчаного грунта: пески мелкие.

по влажности песок насыщенный водой

Расчетное сопротивление мелкого песка средней плотности насыщенные водой R_o=200 кПа

Определение модуля общей деформации Е₀ по результатам компрессионных и

Штамповые испытания грунтов пробной нагрузкой

Образец отобран с глубины 9 м. Диаметр штампа d=27,7 см.

На этой глубине залегают мелкие пески.

пески n=0,3 и b=0,74

для круглого штампа w=0,8

Р₁=100 кПа

Р₂=200 кПа

S₁=0,82 мм

S₂=1,64 мм

24600 кПа > 10000 кПа

Компрессионные испытания грунтов

Образец отобран с глубины 5 м.

На этой глубине залегает суглинок.

суглинки n=0,53 и b=0,62

Р₁=100 кПа Р₂=200 кПа e₁=0,705 e₂=0,696

Коэффициент сжимаемости: .

Коэффициент сжимаемости: .

11764 кПа > 10000 кПа

II. Привязка сооружения к инженерно-геологическому разрезу

Фундаменты по всей площади здания будут опираться на один слой (ИГЭ-5). Планировочная отметка – 126,0м. От подошвы фундамента (FL) до основания 5-го слоя делаем песчаную подушку (пески средней крупности, средней плотности, С=0 Па, g_II=18 кН/м³, j=30^о, R₀=300 кПа, E₀=30000 кПа).

III. Проектирование сборных фундаментов мелкого заложения

Определение расчетных нагрузок на фундамент

По I группе предельных состояний

По II группе предельных состояний

Определение глубины заложения фундамента d

Глубина заложения фундамента зависит от нагрузок и глубины сезонного промерзания грунта, определяется по формуле:

d=2,5+0,2+0,3-0,9=2,1 м

где, d_b – расстояние от чистого пола подвала до чистого пола первого этажа;

h_cf – толщина пола подвала;

h_s – заглубление подошвы фундамента от низа пола подвала (для ленточного фундамента

h_s=0,5м (толщина фундаментной плиты);

h_ц – высота цоколя.

Рассчитаем величину глубины сезонного промерзания грунта.

где, d_fn – нормативная глубина промерзания грунта (для г. Смоленска d_fn=1,3);

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. При t=+10^оC, k_h=0,6 ([1] п.2.28).

Окончательно принимаем: глубина заложения ленточного фундамента - 2,1 м

Определение площади подошвы фундамента

Определяем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента для наружной и внутренней стен здания, при значении R₀=300кПа:

где, N_II – расчетная нагрузка по II предельному состоянию;

R₀– расчетное сопротивление под фундаментом;

d – принятая глубина заложения фундамента;

g_ср – осредненный удельный вес материалов фундамента, пола и грунта на консольных выступах плиты, принимаемый равным 20кН/м³.

Определим расчетное сопротивление грунта основания, R кПа:

где, g_с1 и g_с2 – коэффициенты условий работы, g_с1=1,4, g_с2=1,0;

k – коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от прочностных характеристик,

k =1;

M_g, M_q, M_c – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта j_II в основании сооружения, M_g=1,15, M_q=5,59, M_c=7,95 (j= 30⁰т.4 [1]);

k_z – коэффициент, принимается равным единице при ширине фундамента b<10м;

b – ширина подошвы фундамента, м;

g_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (грунтовые воды учитываются), кН/м³;

g^/_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (грунтовые воды учитываются);

;

с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d₁ – приведеная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов относительно пола подвала, определяемая по формуле:

0,3+0,2×20/11,5 = 0,65 м

- расстояние от уровня планировки до пола подвала.

Расчетное сопротивление грунта ленточного фундамента наружной стены здания:

Определяем значение Rпри b=0,87м

Т.к. полученное расчетное сопротивление основания существенно отличается от R₀, то уточняем ранее принятую ширину фундамента при R=187,9 кПа.

Принимаем ближайшую по размеру типовую фундаментную подушку ФЛ-16, с h=0,3 м и определяем новое значение R при такой ширине фундамента:

Сравним расчет сопротивления грунта с давлением от подошвы фундамента: p_II£R.

где, N_II – расчетная нагрузка по II предельному состоянию;

Q_II– вес фундамента и фундаментных конструкций, от 1 пог. м;

G_гр – вес грунта на обрезах фундамента (для внутренних колонн пренебрегаем);

А – площадь основания фундамента.

Собственный вес 1 п.м. фундамента Q_IIскладывается из веса железобетонной подушки ФЛ 16.12, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части а_к опорной части.

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным γ_б=γ_сf= 22 кН/м³. Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ.10.12 принят равным γ_жб= 24 кН/м³.

Вес грунта на консольной части ленточной фундаментной плиты с наружной стороны:

Превышение расчетного сопротивления грунта R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента p_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 11,7%, то ширина подошвы фундамента подобрана неэкономично и ее необходимо уменьшить.

Принимаем ближайшую по размеру в сторону уменьшения типовую фундаментную подушку ФЛ.14.12 с шириной b=1,4 м, высотой h_s=0,3 м и определим новое значение R при такой подушке:

Проверяем среднее давление p_II, действующее под подошвой фундамента, при использовании подушки ФЛ.14.12 и, соответственно, изменившихся значениях Q_IIи G_II:

Определяем новые значения Q_IIи G_II с учетом новой фундаментной подушки:

Вычисляем среднее напряжение p_II под подошвой фундамента:

Так как полученное значениеp_II,, превышает расчетное сопротивление грунта основания Rпри использовании подушки ФЛ14.12, оставляем первоначально подобранную фундаментную подушку ФЛ.16.12.

Расчетное сопротивление грунта ленточного фундамента внутренней стены здания:

Определяем значение Rпри b=1,23 м

Т.к. полученное расчетное сопротивление основания существенно отличается от R₀, то уточняем ранее принятую ширину фундамента при R=192,6 кПа.

Принимаем ближайшую по размеру типовую фундаментную подушку ФЛ-20.12, с h=0,5 м и определяем новое значение R при такой ширине фундамента:

b =2 м;

0,5+0,2×20/10,8 = 0,87 м

Сравним расчет сопротивления грунта с давлением от подошвы фундамента: p_II£R.

где, N_II – расчетная нагрузка по II предельному состоянию;

Q_II– вес фундамента и фундаментных конструкций, от 1 пог. м;

А – площадь основания фундамента.

Собственный вес 1 п.м. фундамента Q_IIскладывается из веса железобетонной подушки ФЛ 20.12, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части а_к опорной части.

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным γ_б=γ_сf= 22 кН/м³. Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ.20.12 принят равным γ_жб= 24 кН/м³.

Превышение расчетного сопротивления грунта R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента p_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 13,5 %, то ширина подошвы фундамента подобрана экономически невыгодно.

Принимаем ближайшую по размеру в сторону уменьшения типовую фундаментную подушку ФЛ.16.12 с шириной b=1,6 м, высотой h_s=0,3 м и определим новое значение R при такой подушке:

; 0,3+0,2×20/11,5 = 0,65 м

Проверяем среднее давление p_II, действующее под подошвой фундамента, при использовании подушки ФЛ.14.12 и, соответственно, изменившемся значении Q_II:

Определяем новые значения Q_IIи G_II с учетом новой фундаментной подушки:

Вычисляем среднее напряжение p_II под подошвой фундамента:

Так как полученное значение p_II, превышает расчетное сопротивление грунта основания Rпри использовании подушки ФЛ16.12, оставляем первоначально подобранную фундаментную подушку ФЛ.20.12.