КАЛИНИНГРАДСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 

Кафедра  Строительства, Теплогазоснабжения

и  Вентиляции 
 
 
 

Курсовой  проект                                               Курсовой  проект защищен                                                                                                                    

допущен  к  защите                                            с  оценкой

Руководитель  Халюк  С.С.                               Руководитель  Халюк  С.С.

                                        2010г.                                                                          2010г.

                                                                                                    
 
 
 

ЖИЛОЕ  ЗДАНИЕ В Г. С-Петербург 

Курсовой  проект

по  дисциплине   «Механика  грунтов. Основания  и Фундаменты»

КП .ОФ.КГТУ.08-ССТ-5 
 
 
 

     Нормоконтролер                                              Проект  выполнил

                                                                                 студент гр. 08-ССТ-5

                        2010 г                                              Черников В.А. 
 
 
 
 
 
 
 

Калининград 2010 г.

 
 
 
 

Содержание. 

      1.Исходные  данные.

 

       Курсовой  проект  выполняется на  основании  выданного   задания. Задание представляет  собой сборочный цех машиностроительного завода в С- Петербурге.  Строительство дома ведется на площадке со спокойным, слабохолмистым рельефом. Грунт площадки имеет три  слоя, один из которых – верхний насыпной слой не рассматривается. Второй слой представляет собой образец – суглинок. Третий слой представляет собой  супесь. Сведения  о  нагрузках, действующих на  обрез  фундамента, сведены в таблицу: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Оценка  инженерно – геологических   

условий  и  свойств  грунта. 

2.1. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ   ХАРАКТЕРИСТИКИ   ГРУНТОВ. 

   Площадка строительства №13  находится в городе  С-Петербург и инженерно-геологические условия её  освещены  тремя выработками: скважина №1, скважина №2, скважина №3, скважина №4, скважина №5.

     Образец №6 - суглинок, для которого известны следующие характеристики:

  Удельный вес твердых частиц  грунта γ_s=26,7 кН/м³

Влажность  W=0,31

Предел  текучести W_L=0,39

Предел  раскатывания  W_р=0,26

Коэффициент фильтрации k_ф=2,7х 10^-7  см/с

Модуль  деформации  Е=9000 кПа

   Для расчета по деформациям:

Удельный  вес грунта γ₁₁=18,2 кН/м³

Угол  внутреннего трения φ₁₁=18 град

Сцепление С₁₁=20 кПа

   Образец №11 - супесь, со следующими характеристиками:

Удельный  вес твердых частиц грунта γ_s=26,5 кН/м³

Влажность  W=0,22

Предел  текучести W_L=0,24

Предел  раскатывания  W_р=0,18

Модуль  деформации  Е=14000 кПа

Коэффициент фильтрации k_ф=2,1х10^-5 см/с

   Для расчета по деформациям:

Удельный  вес грунта γ₁₁=16,4 кН/м³

Угол  внутреннего трения φ₁₁=20град

Сцепление С₁₁=6 кПа 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  НАИМЕНОВАНИЙ  ГРУНТОВ. 

     Для каждого образца (слоя грунта), залегающего в основании, необходимо определить:

Удельный  вес сухого грунта γ_d (кН/м³)

Коэффициент пористости е

Пористость  n

Полную  влагопроницаемость  W_sat

Степень влажности  S_r

Удельный  вес грунта с учетом взвешивающего  действия воды γ_sb (кН/м³)

Число пластичности I_p

Показатель  текучести  I_L

Коэффициент  относительной  сжимаемости m_v

    Каждый слой грунта рассчитывается  по деформациям.

   Суглинок (образец  №6)

          Расчет по деформациям

Удельный  вес сухого грунта

      γ_d= γ/(1+W)

      γ_d=18,2/(1+0,31)=23,8 кН/м³

Коэффициент пористости

     е =( γ_s- γ_d)/ γ_d

      е =(26,7 –23,8)/23,8=0,12

        Пористость

         n=e/(1+e)

        n=0,12/(1+0,12)=0,1

         Полная  влагонепроницаемость

            W_sat=W_max=e· γ_W/ γ_s ,где γ_W- удельный вес воды; γ_W=10 кН/м³

            W_sat=0,12·10/26,7=0,04

Cтепень влажности

    S_r=W/W_sat=W· γ_s/ e· γ_W

    S_r=0,31/0,04=7,75

  Удельный вес грунта с учетом  взвешивающего действия воды 

γ_sb=( γ_s- γ_W)/(1+e)

γ_sb=(26,7-10)/(1+0,12)=14,9 кН/м³

Число  пластичности

    I_p=W_L-W_p

    I_p=0,39-0,26=0,13

Показатель  текучести

    I_L=(W-W_p)/( W_L-W_p)

    I_L=(0,31-0,26)/(0,39-0,26)=0,38

Коэффициент  относительной  сжимаемости

   m_V=β/E              β =0,52 – для суглинков

   m_V=0,52/9000=5,77х10^-5  1/кПа 
 
 
 
 
 
 

     Супесь (образец №  11)

     Расчет по деформациям

Удельный  вес сухого грунта

      γ_d= γ/(1+W)

      γ_d=19,2/(1+0,22)=15,7 кН/м³

Коэффициент пористости

    е =( γ_s- γ_d)/ γ_d

     е =(26,5-15,7)/15,7=0,68

Пористость

   n=e/(1+e)

   n=0,68/(1+0,68)=0,4

Полная  влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· γ_W/ γ_s ,где γ_W- удельный вес воды; γ_W=10 кН/м³

W_sat=0,68·10/26,5=0,25 

Полная  влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· γ_W/ γ_s ,где γ_W- удельный вес воды; γ_W=10 кН/м³

W_sat=0,68·10/26,5=0,25

Cтепень влажности

    S_r=W/W_sat=W· γ_s/ e· γ_W

    S_r=0,22/0,25=0,88

  Удельный вес грунта с учетом  взвешивающего действия воды 

γ_sb=( γ_s- γ_W)/(1+e)

γ_sb=(26,5-10)/(1+0,68)=9,8 кН/м³

Число  пластичности

    I_p=W_L-W_p

    I_p=0,24-0,18=0,06

Показатель  текучести

    I_L=(W-W_p)/( W_L-W_p)

    I_L=(0,22-0,18)/(0,24-0,18)=0,66

Коэффициент  относительной  сжимаемости

   m_V=β/E                 β =0,74 – для супесей

   m_V=0,74/14000=5,28х10^-5  1/кПа

Описание  грунтов по ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация.»

Суглинок (образец №6) темно-серый, тугопластичный, слабосжимаемый, неводопроницаемый, насыщенный водой.

Супесь (образец №11) желтовато-серая, пластичная,  слабоводопроницаемая, слабосжимаемая, насыщенная водой 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3    Определение расчетной  и нормативной

глубины промерзания. 

  Нормативная глубина промерзания грунта определяется по формуле (2) СНиП 2.02.01-83. Для районов, где глубина промерзания не более 2,5м:df_n=do×ÖM_t,  

M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных 

       значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимается по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология  и геофизика".

do - величина, принимаемая равной, м, для:  суглинков и глин 0,23м.

 M_t=14,6+13,7+7,4+5,6+1,9=43,2  для г. С- Петербург

                        df_n=0,23×Ö43,2=1,52 м.

  По карте глубины промерзания  в СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология  и геофизика" df_n=1,8м для С- Петербурга. Принимаем расчетное второе значение.

    Расчетная глубина промерзания  определяется по формуле (3)

СНиП 2.02.01-83: df=k_h×df_n, 

k_h - коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, т.к. здание не отапливаемое k_h=0,4.

                         df=0,4×1,8=0,72 м.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.   РАЗРАБОТКА  ВАРИАНТА   ФУНДАМЕНТА.

     Разработку  вариантов  следует   производить для  одного  наиболее  нагруженного  фундамента  заданного   сооружения. В  данном  случае  – фундамент №4

 
 
 

3.1.Фундаменты  на  естественном  основании. 

      Выбор глубины заложения фундамента.

       За  относительную  отметку  ±0,000  принимаем  пол  первого  этажа.  Обрез  фундаментов  выполняем  на  отметке  -1,150м.

Глубина  заложения   подошвы  фундамента от  уровня  планировки определяется  по  формуле:

d=d_в+h_f+0,05м,

где  d_в – глубина подвала - расстояние  от  уровня  планировки до  пола   подвала, м ;

       h_f- высота  ступеней  фундамента, h_f=0,8

d=1,4+0,8+0,05=2,25 м

     Площадь подошвы фундамента и его размеры в плане.

А=N₀₁₁/(R-γ_ср·d);

N₀₁₁- усилие, передаваемое по обрезу фундамента, кН

R=1,25·1,2(0,72·1·1·10,9+3,87·2,25·10,9+6,45·10)/1 = 229 кПа

γ_ср=17 кН/м³ 

b=680·п.м./(229-17·2,25)=3,56м

  Уточняем  R при установленной  ширине  фундамента b=3,56 м

R=1,25·12(0,72·3,56·1·10,9+3,87·2,25·10,9+6,45·10)/1= 259 МПа

b=680·п.м./(259-17·2,25)=3,1 м

     Конструирование  веса  фундамента и  определение  веса

фундамента  N_фII и грунта на  его ступенях N_грII.

Собственный  вес  фундамента:

N_фII=V_ф· γ_жб,

где V_ф- объем фундамента

        γ_жб - удельный  вес железобетона, кН/м³; γ_жб=25 кН/м³

V_ф=0,6·0,6·1п.м·3.+3,1·0,3·1п.м.=2,01 м³

N_фII=2,01·25=50,3 кН 
 
 
 
 
 
 
 

  Вес грунта, находящегося на  ступенях фундамента, кН

N_грII=V_гр· γ_II^´

где V_гр- объем грунта, находящегося на  ступенях фундамента, м

       γ_II^´-удельный  вес грунта, кН/м³

V_гр=3,1·2,25·1-2,01= 4,97 м³

N_грII=4,97· 10,9= 54,47 кН 

   Определение  среднего  давления  P по  подошве фундамента и

сравнение  его  с  расчетным  сопротивлением  грунта основания R.  

P=(N_0II+ N_фII+ N_грII)/А≤R

P=(680+50,3+54,47)/3,1=253 МПа ≤ 259 МПа

Недогрузка  фундамента составляет (259-253)·100%/253=2,3%≤5%

Условие  выполняется.

Принимаем  фундаментную  плиту  ФЛ 32 
 
 

Определение  абсолютной  осадки  основания фундамента

  S и сравнение с предельной  величиной деформации основания S_u ,

установленной для рассматриваемого  типа  здания. 

Расчет  сводится  к  удовлетворению  условия 

S≤ S_u

Осадка  основания  S с использованием расчетной  схемы в  виде  линейного деформируемого  полупространства  определяется  методом  послойного  суммирования по  формуле:

S=β·Σσ_zp,i·h_i/E_i

β - безразмерный  коэффициент, β=0,8

σ_zp,i- среднее значение дополнительного вертикального нормального    

        напряжения  в i-ом  слое грунта.

h_i- толщина i-го  слоя грунта

E_i- модуль  деформации i-го  слоя грунта

Вертикальные   напряжения  от  собственного  веса  грунта   на  уровне  подошвы  фундамента σ_{zg 0}  при планировке  срезкой:

σ_{zg 0} =γ´·d,

γ´-удельный  вес  грунта, расположенного выше  подошвы  фундамента

σ_{zg 0} =21,5·2,25=24,5 Па

Вертикальные   напряжения  от  собственного  веса  грунта  σ_zg на  границе слоя, расположенного  на  глубине z  от  подошвы фундамента:

σ_zg =γ´·d+Σγ_ih_i

γ_i-удельный  вес   i-го  слоя  грунта

h_i-толщина i-го  слоя  грунта 

 

 
 

Вертикальное  давление  на  основание на  уровне  подошвы  фундамента

  σ_{zр 0} =P- σ_{zg 0} =253 – 24,5 = 228,5 кПа

Р- среднее  давление  под  подошвой  фундамента.

Вертикальные  нормальные  напряжения  на  глубине z  от  подошвы фундамента  по  вертикали, проходящей  через центр подошвы фундамента, определяется  по  формуле:

σ_zр =α·Р₀

α-коэффициент, принимаемый  по  СниП.

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов 

по  методу послойного  суммирования.