Проектирование оснований и фундаментов жилого дома

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

  «Нижегородский  государственный 

  архитектурно-строительный университет» 
 
 
 

   Кафедра оснований и фундаментов 
 
 
 
 
 
 

   РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

   к курсовому проекту по основаниям и фундаментам 
 

   Проектирование  оснований и фундаментов  жилого дома. 
 
 
 
 
 
 
 

   Выполнил:                    студент гр.136 Пантин Д.В.

   Проверил:                                                     Тузалина С.П. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Нижний  Новгород 2010

СОДЕРЖЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…........3

  1. Обработка результатов испытаний физико-механических свойств грунтов………………..….…4
  2. Инженерно-геологический  элемент 1 (ИГЭ №1)…………………………….............................................................….4
  3. Инженерно-геологический  элемент 2 (ИГЭ №2)……….......................................................................................5
  4. Инженерно-геологический  элемент 3 (ИГЭ №3)……….......................................................................................7
  5. Физико-механические характеристики грунтов……………….............................................................................8
  6. Оценка инженерно-геологических условий участка застройки…………….......................................10

  Определение расчетной глубины промерзания грунта. ……………...............................................................10

  Выбор глубины заложения подошвы ленточного фундамента……………...................................................10

  Краткая оценка инженерно-геологических условий строительной  площадки.……………...............10

  Выбор глубины заложения фундамента…………………………..................................................................................10

  • Инженерно-геологический  разрез………………………....………………...........................................................................10
    1. Нагрузки действующие в расчетных сечениях……………………………………………..………..……..................11
    2. Выбор расчетных сечений  и площадей……...…………………....................................................................................11
    3. Расчетные нагрузки, действующие  на 1 м2грузовой площади……………………..…………………………….…....12
    4. Расчетные нагрузки от собственного веса кирпичных стен………....……………..….……….….………..……...13
    5. Временная нагрузка……………………………………………………………........……………...........................................................15
    6. Расчетные нагрузки, действующие  в расчетных сечениях……………........………………………………….…......17
    7. Определение ширины подошвы ленточного фундамента………………...................................................18
    8. Проверка напряжений под подошвой фундамента…………………………….................................................20
    9. Определение осадки грунтового основания…....…………...........................................................................22
    10. Фундамент на забивных призматических сваях………………………..........................................................24
    11. Выбор конструкции и  длины сваи................................................................ .........................................................24
    12. Определение расстояний между  сваями и выполнение плана расстановки  свай.…………………..…..25
    13. Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента здания……........................................26

    Литература……………………………………………………………………………..................................................................................28 

     

    Введение: 

          В соответствии  с заданными требованиями  необходимо сосчитать  и сконструировать  фундаменты для  жилого здания, строящегося в городе Волгоград. Здание восьмиэтажное. Наружные и внутренние стены здания выполнены из силикатного  кирпича, толщиной 550 мм и 380 мм соответственно. Кровля панели ж/б ребристые, кроется 4 слоями рубероида на мастике, в роли защитного слоя выступает гравий. Плиты перекрытия - панели многопустотные ж/б по серии 1.141-1. Под зданием расположен подвал, высота которого 2,4 м.

        На участке строительства  пробурены три  скважины, каждая  скважина прошла  два слоя грунта  и заглубилась в третей. В грунтововедческой лаборатории выполнено исследование физико-механических свойств грунтов. Для определения деформационных характеристик грунтов выполнено исследование первого слоя грунта штампом. В лабораторных условиях выполнены компрессионные испытания 2 и 3 слоев грунтов. При бурении грунтовые воды не вскрыты. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

    1. Обработка результатов исследований физико-механических

    свойств грунтов. 

    1. Инженерно геологический элемент 1 (ИГЭ-1)

    1) Число пластичности

        (1.1)          

    где:

    - влажность  на границе текучести.

    - влажность  на границе раскатывания.

    В соответствии с данными, приведёнными в таблице  из ГОСТ 25100-96  «Грунты. Классификация», тип грунта - суглинок. 

    2) Показатель текучести

        (1.2)

    где:

    - природная  влажность грунта

    В соответствии с данными, приведёнными в таблице  из ГОСТ 25100-96  «Грунты. Классификация», разновидность грунта - полутвердый суглинок. 

    3) Плотность сухого  грунта

        (1.3)

    где:

    - плотность  грунта природного  сложения.

     

    4) Коэффициент пористости 

        (1.4)

    где:

    - плотность  частиц грунта.

     

    5) Пористость

        (1.5)

    6) Степень влажности

        (1.6) 

    где:

    - плотность  воды

     

    7) Полная влагоемкость

        (1.7)

     

    8) Расчётное сопротивление грунта

     242.8 кПа (по таблице 3 из СНиП 2.02.01-83) 

    9) Модуль деформации грунта по результатам испытания грунта штампом 

         (1.8)

    где:

    - коэффициент,  учитывающий форму  штампа (для круглых  штампов);

    - диаметр  штампа;

    - коэффициент  Пуассона для суглинка  равен 0.35

    - приращение  давления на штамп  между двумя точками,  взятыми на осреднённом  прямолинейном участке  графика  .

     

    (давление  от собственного  веса грунта в  уровне подошвы  фундамента)

     (давление, соответствующее конечной точке прямолинейного участка графика)

    - приращение  осадки штампа  между этими двумя  точками

    2. Инженерно геологический элемент 2 (ИГЭ-2)

    1) Тип песчаного  грунта по гран  составу 

    40,4+27,0+8,8+0,4=76,6%>75%  

    Песок мелкий, т.к. содержание частиц крупнее 0.1мм составляет более 75%, по таблице ГОСТ 25100-82 

    2) Плотность сухого  грунта

     

    3)Коэффициент пористости:

    , д.ед.

     

    4) Вид песка по плотности сложения

    По  таблице из СНиП 2.0201-83* «Основания зданий и сооружений» песок считаем средней плотности сложения, т.к. находится в пределах

    0.60 ≤ e ≤ 0.75 

    5) Пористость

     

    6) Степень влажности

     

    7) Разновидность песка по степени влажности

    По  таблице из СНиП 2.0201-83* «Основания зданий и сооружений» песок получаем маловлажный, т.к. 0 < Sr ≤ 0.5 

    8) Полная влагоемкость

    % 

    9) Расчетное сопротивление грунта

    По  таблице из СНиП 2.0201-83* «Основания зданий и сооружений»

    R0 = 300 кПа 

    10) Модуль деформации по результатам компрессионных испытаний.

    Коэффициент сжимаемости:

    Компресионый  модуль деформации:

                (1.9)

    - безразмерный  коэффициент, для  песков равен 0,76

    Приведенный модуль деформации:

    - корректировочный  коэффициент  для  песков равен 1

     
     

    3. Инженерно геологический элемент 3 (ИГЭ-3)

    1) Число пластичности

     

    В соответствии с данными, приведёнными в таблице  из ГОСТ 25100-96  «Грунты. Классификация», тип грунта - глина. 

    2) Показатель текучести

    В соответствии с данными, приведёнными в таблице  из ГОСТ 25100-96  «Грунты. Классификация», разновидность грунта – полутвердая глина. 

    3) Плотность сухого  грунта

     

    4) Коэффициент пористости 

    , д.ед.

     
     
     

    5) Пористость

    6) Степень влажности

     

    7) Полная влагоемкость

     

    8) Расчётное сопротивление грунта

     (по таблице 3 из СНиП 2.02.01-83) 

    9) Модуль деформации по результатам компрессионных испытаний.

    Коэффициент сжимаемости:

    Компресионый  модуль деформации:

    - безразмерный  коэффициент, для  глин равен 0,4

    Приведенный модуль деформации:

    - корректировочный  коэффициент для  песков равен 6

     

    4.  Сводная ведомость  физико-механических  свойств грунтов.

    № Характеристики Обозначение, размерность Группы 
    ИГЭ-1 ИГЭ-2 ИГЭ-3
      Тип Грунта   суглинок песок глина
    Разновидность грунта полутвердый мелкий полутвердая
    А. Нормативные характеристики:
             1. Основные:
    1 Плотность грунта ρ, г/см³ 1,87 1,75 1,90
    2 Плотность частиц ρS , г/см³ 2,71 2,66 2,73
    3 Природная влажность W, % 16 12 21
    4 Влажность на границе раскатывания WP , % 14 - 18
    5 Влажность на границе текучести WL , % 25 - 38
            2. Дополнительные:
    6 Число пластичности IP , % 11 - 20
    7 Показатель  текучести IL , % 0,18 - 0,15
    8 Полная  влагоемкость Wsat  , % 26,97 26,4 27,1
    9 Плотность сухого грунта ρd  , г/см3 1,61 1,56 1,55
    10 Коэффициент пористости e, д.ед. 0,68 0,702 0,74
    11 Пористость n, д. ед. 0,4 0,41 0,43
    12 Степень влажности SR , д. ед. - 0,544 0,615
    Б. Расчетные характеристики
    13 Удельный  вес грунта γII , кН/м³ 18,5 17,2 18,8
    14 Угол  внутреннего трения φII , ° 24 29 19
    15 Удельное  сцепление СII , кПа 31 - 55
    16 Модуль  деформации Е, кПа 18440 21166 20640
    17 Расчетное сопротивление R0 ,кПа 242,8 300 232,2

    Рис.1.1 График испытания  грунта штампом ИГЭ-1 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

    Рис. 1.2 График компрессионных испытаний грунта ИГЭ-2

    Рис. 1.3 График компрессионных испытаний грунта ИГЭ-3

     

    2. Оценка инженерно-геологических условий участка застройки 

    2.1 Определение расчетной  глубины промерзания  грунта. 

    Расчётная глубина промерзания  в соответствии с  пунктами 2.27 и 2.28 СНиП «Нагрузки и воздействия» глубина промерзания  грунта определяется:

       (2.1)

    - коэффициент,  учитывающий влияние  теплового режима  сооружений.

    Для наружных стен отапливаемых сооружений таблица  СНиП «Нагрузки и  воздействия» при  t=50C

        (2.2)

    где

    - безразмерный  коэффициент числено  равный сумме средних  месячных температур  за зиму ( )

    - величина, зависящая  от типа грунта

    = 0,23 , для суглинка 

    , то 

     
     
     

    2.3 Выбор глубины  заложения подошвы  ленточного фундамента 

    При выборе глубины заложения  подошвы фундамента учитываются следующие  факторы:

    1) Расчётная глубина  промерзания  должна быть меньше глубины заложения фундамента.

    2) Конструктивные особенности  здания: отметка подошвы  фундамента должна  быть не менее  0,5 м ниже отметки  пола подвала.

    3) Инженерно-геологические условия участка строительства ( не менее 100 кПа)

    4) Гидрогеологические  условия (грунтовые  воды не вскрыты) 

    2.4 Краткая оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. 

    Участок строительства расположен в городе Волгоград. Рельеф участка относительно ровный. Строительная площадка не требует  планировки. Разрез участка представлен  следующими иженерно-геологическими элементами: 

    ИГЭ-1

    Представлен полутвёрдым суглинком  с R0=242.8 кПа

    Толщина слоя 1м.

    Основные  характеристики слоя:

    Данный  слой может быть представлен  в качестве основания  под фундамент. 
     
     

    ИГЭ-2

    Представлен мелким песком средней  плотности с R0=300 кПа

    Толщина слоя 3.3 м.

    Основные  характеристики слоя:

    Данный  слой может быть представлен  в качестве основания  под фундамент. 

    ИГЭ-3

    Представлен полутвёрдой глиной с R0=242.2 кПа

    Толщина слоя не вскрыта

    Основные  характеристики слоя:

    Данный  слой может быть представлен  в качестве основания  под фундамент. 

    3. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях 

    Расчет  оснований и фундаментов  производится по 2 группам  предельных состояний. По 1-ой группе определяется несущая способность  свайного фундамента, проверка прочности  конструкции фундамента и устойчивость основания. Расчет производится по расчетным усилиям, определяемым с коэффициентом  надежности

    По 2-ой группе предельных состояний  определяются размеры  подошвы фундамента и осадка оснований. Расчет ведется по расчетным усилиям  при  

    3.1. Выбор расчетных  сечений и площадей.

    Расчёт  фундамента  производится  в  шести  сечениях  (см.  рис  3.1),  для  которых  вычисляется  расчётное  усилие  на  фундамент.

    Определение  грузовых  площадей:

    Сечение 1-1

    Стена наружная, несущая, с  проемами

    Агр = м2.

    Сечение  2-2

    Стена наружная, не несущая, без проемов

    Агр = м2.

    Сечение  3-3 Стена самонесущая. Агр =0  м2. Расчетный участок стены длиной 1 м.

    Сечение  4-4  Стена внутренняя, несущая, без проемов

    Агр = м2.

    Сечение  5-5  Стена внутренняя, несущая, без проемов

    Агр = м2.

    Сечение  6-6

    Стена наружная, несущая, с  проемами

    Агр = м2. 
     
     
     
     
     
     

    3.2. Расчётные  нагрузки,  действующие  на  1  м2  грузовой  площади.

    Таблица 3.1 Постоянные  нагрузки  на  1  м2.

    № Характеристика  нагрузки Нормативная  нагрузка  кН/м γf Расчётная 

    нагрузка  кН/м

    Кровля
    1 Цементный раствор М-100 0,6 1,3 0,78
    2 4  слоя  рубероида   на  мастике, 

    защитный  слой гравий

    		 0,4 1,3 0,52
    3 Керамзит 0,75 1,3 0,975
    4 Панели  ж/б ребристые по сер. 1.465.1 -7/84 (аналог.) 1.7 1,1 1,87
    Итого: 3,45 - 4,145
    Чердачное перекрытие
    1 Цементный раствор М-100 0,6 1,3 0,78
    2 Керамзит 0,75 1,3 0,975
    3 Панели  ж/б многопустотные по серии 1.141-1 3,2 1,1 3,52
    Итого: 4,55 - 5,275
    Междуэтажное  перекрытие
    1 Линолеум  по бет. подготовке 1,0 1,3 1,3
    2 Панели  ж/б многопустотные по серии 1.141-1 3,2 1,1 3,52

    Итого:

    		 4,2 - 4,82
    Лестничные  конструкции
    1 Марши ж/б сер. 1.151-6, В.1; площадки ж/б сер. 1.152-8, В.1 3,8 1,1 4,18

    Итого:

    		 3,8 - 4,18
    Перегородки
    1 Гипсобетонные  панели по ГОСТ  9574 - 80 0,3 1,2 0,36
    Итого: 0,3 - 0,36
    Перекрытие  балкона
    1 Цементный раствор М-100 0,6 1,3 0,78
    2 Панели  ж/б многопустотные по серии 1.141-1 3,2 1,1 3,52

    Итого:

    		 3,8 - 4,3
    Кровля  балкона
    1 Цементный раствор М-100 0,6 1,3 0,78
    2 4 слоя рубероида  на мастике, защитный  слой - гравий 0,4 1,3 0,52
    3 Панели  ж/б многопустотные по серии 1.141-1 3,2 1,1 3,52
    Итого: 4,2 - 4,82
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

       3.3. Расчётные  нагрузки  от  собственного  веса  кирпичных   стен. 

       Сечение  1-1;  Сечение 6-6

      для  расчёта  оснований  по  2  группе  ПС 

        - нормативная  нагрузка

                    (кН/м),                           (3.1)

    где  - объем кирпичной стенки                           (3.2)

        где (м) - длина стенки                                                          (3.3)

              (м) - толщина стенки,

              ,(м) - высота стенки                                                  (3.4)

             где (м) -высота этажа,

                   - количество  этажей в здании,

                   (м) - высота чердака.

                (м) - длина парапета,

                (м) - толщина парапета,

                (м) - высота парапета.

         - объем оконных  проемов                             (3.5)

            где (м) -высота окна,

                - количество окон

                bок (м) – ширина окна

    ,

    ,

    ,

    ,

    .

      - расчётная  нагрузка

      • для  расчёта  по  2  группе ПС

                     (кН/м),                                                (3.6)

            где - коэффициент перегрузки.

    Проектирование оснований и фундаментов жилого дома