Министерство  образования Российской Федерации 

Московский  Государственный  Строительный Университет

    ФАКУЛЬТЕТ ПРОМЫШЛЕННОГО И  ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

    Кафедра механики грунтов, оснований  и фундаментов

Курсовой  проект

“Проектирование основания и фундамента 7 этажного жилого дома

в городе Минск” 
 
 
 
 
 

                                    Выполнил:

                                                          Студент группы ПГС-4-10

                                       Шомахов А.Б

Москва  2011 г. 

Кафедра Механики грунтов, оснований  и фундаментов.

1. Краткая характеристика проектируемого здания: назначение здания – здание жилое с подвальным помещением. Вариант конструкций №3. Размер здания в плане 12х95,2 м²  .

  Количество этажей – 13эт. 

    Несущие конструкции:

1. Наружные кирпичные стены. Толщина стен; верхних этажей – 51 см, пяти нижних этажей – 64 см.
2. Внутренний каркас из сборных железобетонных колонн продольных ригелей. Сечение колонн 40х40см.
3. Перекрытия сборный ж/б многопустотный настил.
4. Крыша – чердачная, полупроходная из сборного железобетонного настила с внутренним водостоком.
5.   Здание во всех осях имеет подвал. Отметка пола подвала – 2,20 м. Отметка пола первого этажа ± 0,00 на 0,6 м выше отметки спланированной поверхности земли.
6. Ввод коммуникаций (водопровод и канализация) расположен около поперечных стен (оси 3-4) со стороны, противоположной лестничным клеткам.
7. Высота здания от спланированной отметки поверхности земли DL до карниза составляет 42,6 м.
8. Конструктивная схема здания – здание со смешанным каркасом. Наружные продольные стены и  внутренний ряд колонн являются несущими.
9. Город строительства Великий Устюг.

    При наличие в здании подвала постоянные и временные нагрузки соответственно увеличиваются: На стену А – постоянные -на 14 и временные – 2 кН/м; на колонну Б – постоянные –на 65 и временные – 3 кН/м

    Нагрузки  на фундаменты.

Определение физико-механических характеристик грунтов. 

Классификация глинистых грунтов.

1. Определение типа пылевато-глинистого грунта по числу пластичности (Iр)

Ip = WL – Wp; 

1 слой – насупь неслежавшаяся

2 слой:

Ip = WL – Wp = 36,6 – 21,1 = 15,5%

Вывод: тип грунта –суглинок.

3 слой:

Ip = WL – Wp =32,4 –19.7 = 12,1%

Вывод: тип грунта – суглинок.

5 слой:

Ip = WL – Wp =35 –16 = 19%

Вывод: тип грунта – глина 
 

2. Определение состояния пылевато-глинистого грунта по показателю консистенции (IL)

2 слой:

=

Вывод: суглинок полудвердый 
 
 

3 слой:

=

Вывод: суглинок текучепластичный.

5 слой:

=  

Вывод: глина полутвердая 
 

3. Определение коэффициента пористости (е)

2 слой (супесь):

3 слой:

5 слой:

4. Определение условно-расчетного сопротивления грунта из интерполяции

Ro для 2-го слоя  (суглинка) равно 221 кПа

Ro для 3-го слоя  (суглинка) равно 171 кПа,

Ro для 5-го слоя  (глина) равно508 кПа,  

Классификация песчаного слоя.

1. Определение вида песчаного грунта по гранулометрическому составу.

Вес частиц крупнее  0,25 мм составляет более 50%, а именно 91.8%, следовательно, песчаный грунт средней крупности.

2. Определение плотности песчаного грунта по коэффициенту пористости.

4 слой:

Вывод: плотность песчаного грунта - средняя.

3. Определение влажности песчаного грунта по степени влажности Sr.

4 слой:

Вывод: песчаный грунт насыщенный водой.

4. Определение условно-расчетного сопротивления грунта (Ro).

Ro  = 400 кПа, по табл. так как средняя плотность и пески средней крупности, независимо от влажности.

Вывод: четвертым слоем является песчаный грунт средней плотности средней крупности насыщенный водой с коэффициентом пористости (е) равным 0,55 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 400 кПа. 
 
 
 
 

       Вывод по разделу I

Грунты  имеют слоистое напластование  с выдержанным залеганием слоев. Слои расположены под углом 3. Грунтовые воды залегают на глубине 9 от поверхности, и принадлежат к 4 слою. Уровень грунтовых вод низкий и находится на отметке 128.05-125.85.  Грунтовые воды не агрессивны к бетону. 

       Послойная оценка грунтов:

1-й  слой – насыпь  неслежавшаяся- слабый грунт супесь пластичная  не имеющая расчетное сопротивление, толщиной 0,7 м .

2-й  слой – суглниок полутвердый. Толщина слоя 2.7м  с коэффициентом пористости (е) равным 0,78 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro), равым 221 кПа

3-й  слой –суглинок текучепластичный, с коэффициентом пористости (е) равным 0,80 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 171 кПа.

5-й слой –глина полутвердая, с коэффициентом пористости (е) равным 0,55 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 508 кПа

4-й  слой - песчаный грунт  средней плотности  средней крупности  насыщенный водой  с коэффициентом  пористости (е) равным 0,55 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 400 кПа.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II Глава

Определение нагрузок на фундаменты.

2.1. Определение расчетных нагрузок по второй группе предельных состояний.

NI =1.2⋅[( NП + NПП ) + ( NВ +NВП )],

NII =1⋅[( NП + NПП ) + ( NВ +NВП )],

III Глава.

3. Определение глубины заложения фундаментов 7-ти этажного жилого дома.

А. Под наружную стену кирпичного дома

Б. Под внутренний ряд колонн 

3.1 Определяем глубину заложения исходя  из конструктивных особенностей сооружений.

При отметки пола подвала равной-2,2 м. и толщине конструкции пола подвала 0,2м. глубина заложения подошвы фундамента мелкого заложения равна:

d = d_в+ h_s + h_cf - h_ц = 2,2 + 0,3 + 0,2 - 0,6 = 2,1 м

где

d_в= 2,2м- размер от чистого пола подвала до пола 1-го этажа

h_s =0,3м – величина заглубления подошвы фундамента от низа пола подвала

h_cf = 0,2- высота пола подвала

h_ц = 0,6 – высота цокольной части здания 
 
 
 
 
 

3.2 Определяем расчетную  глубину сезонного промерзания в гор. Борисов

- нормативная глубина сезонного  промерзания

d_o= 0,3м (для песка)

K_n = 0,6 (жилое здание)

Вывод:

Глубина залегания фундамента равна 2,7м, т.к. расчетная глубина сезонного промерзания состовляет 0,83м., 

_{т.е. по наибольшей величине, исходя из конструктивных особенностей здания.}

Глава IV

Определение размеров фундамента мелкого заложения  на естественном основании  для жилого здания с подвалом

1. Определение ширины ленточного сборного фундамента под наружную стену 7 этажного здания.

Определяем  ориентировочную  ширину ленточного фундамента.

Основные  характеристики песчаной подушки, которая  является рабочим  слоем.

ρ=2.65 г/см² ρ_d=1.65 г/см² e=0.65  E₀=30000 кПа

толщина песчаной подушки z=1.5 м

  Удельный вес грунта 

Для песчаной подушки  примем крупный песок средней плотности (СНиП 2.01-83)

Угол  внутреннего трения

Где b-  ширина фундаментной плиты (м)

N_a^II    - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 пог. м. (кН)

R_o – табличное значение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента, (кПа) 

- усредненный удельный вес  стеновых блоков, фундамента и грунта

d-  глубина заложения фундамента, м

Полученная ширина подошвы ленточного  фундамента b=1.24м. является  предварительной. Так как ширина определена, исходя из табличного значения  расчетного сопротивления  основания. По этому размеру принимаем типовую фундаментную подушку  ФЛ 14.24. с h_s=0,3 м, b=1400мм  (так как b=0,8-1,6)

L=2,4 м

Gф- собственный вес 1 м фундамента из подушек ФЛ 10.24- 3 стеновых блоков ФБС-6 и одного блока ФБС-3.

Gф=(1.4х0,3х1х24)+ (4х(0,6х0,6х1х22))+(0,6х0,3х1х22)+1х0.3х22=45.72 кН/м³

Gгр== а_кхhх1хγ_II =0.7х2.4х1х18=30.24кН/м^{3 -} вес грунта на обрезе фундамента с наружной стороны.

А=bх1=1.4х1=1 м² 

P=275.68 кПа≤ R=300 кПа

Определяем  разницу между  R и P.

% 

_{Вывод: Разница между  средним давлением, действующим по подошве  ленточного фундамента P, и расчетным сопротивлением  R составляет меньше 8.1% < 10%, ширина подошвы фундамента запроектирована достаточно экономично.} 
 
 

Определяем давление на подстилающий слой

Основные  характеристики песчаной подушки, которая  является рабочим  слоем.

ρ=2.65 г/см² ρ_d=1.65 г/см² e=0.65  E₀=30000 кПа

толщина песчаной подушки z=1.5 м 

σ_zg,I= γ₁·h_I = 1.65·1,3·9.8 = 11.319 кПа.

 на отметке  подошвы фундамента равен отметке

 на границе  II и III слоев σ_zg,0 = σ_{zg, II} =11.319+1.88·9.8·2 = 48.167 кПа.

Найдем степень  водонасыщения суглинка

S_r=ρ_s∙w/e∙ρ_w=2.74∙0.291/0.81∙1=0.98

Влажность песка

W_sat= e∙ρ_w/ ρ_s=0.65∙1/2.65=0.245

ρ_d=ρ_d(1+w)=1.65(1+0.245)=1.992 г/см² 

σ_zg,z=48,167+ 1.5∙1.992∙9.8=77.45 кПа

σ_zp,0=275.68- 48.167=227.51 кПа 
 
 

Определяем расчетное  сопротивление грунта основания  по формуле СНиПа

M_gM_qMc-f( ) 

Коэффициент , так как рабочий слой песок крупный средней плотности насыщенный водой.

Коэффициент - зависит как от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания к его высоте. 

Так как l/h= 47600/23200=2.05 
 
 

1. - угол внутреннего трения

-   коэффициенты, принимаемые  по табл.4 СНиПа, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента

b_z=b+2∙1.5∙tgβ=1.4+2∙1.5∙0.7=3.5 м

5. Kz=1 - коэффициент надежности (так как ширина ленточного фундамента b≤10м)
6. - удельный вес обратной засыпки

С_п=14

7. d₁=h_s+h_sfx(γ_cf/γ_II’)= (0,9+1.5)+0,2х(22/18.42)=2.62 м- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

8. d_B=2,1-0,6=1,5 м - глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала.
9. осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента

σ_zg,z+ σ_zp,0=77.45+227.51=304.98≤323.85

разница 5.6%

оставляем принятую высоту песчаной  подушки z=1.5 м  
 
 
 

2. Определение ширины столбчатого  фундамента под колонну  7 этажного здания.

Определяем  ориентировочную  ширину столбчатого фундамента.

Основные  характеристики песчаной подушки, которая  является рабочим  слоем. Удельный вес грунта

Для песчаной подушки  примем песок средней  крупности средней  плотности (СНиП 2.01-83)

Угол  внутреннего трения  

Где b-  ширина фундаментной плиты (м)

N_a^II    - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 пог. м. (кН)

R_o – табличное значение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента, (кПа)

- усредненный удельный вес  стеновых блоков , фундамента и грунта

d-  глубина заложения фундамента, м 

Используя исходные данные примера вычисляем глубину заложения

d=2.2+0,2+0.9-0.6=2.7м.

По каталогу [17], табл. 2.1 принимаем отдельный  фундамент 2Ф21.9-3 с

площадью А =2.1×2.1=3.4.41 м² 
 
 
 
 
 
 

Проверяем фактическое среднее  давление P, действующее под подошвой фундамента при принятом размере и заданных нагрузках: 
 
 
 

В соответствии с рис. 6.2 общий объем фундамента и грунта на его обрезах

V_o = 2.1 × 2.1 × 0.9 = 3.96 м³; 

V_ф = 1.6м³;

объем грунта на опорной плите вокруг подколонника

V_гр = V_o - V_ф = 2.916 – 2.1= 0.816 м³.

Удельный вес  конструктивных элементов фундамента принимаем равным

24 кН/м3.

Таким образом, вес самого фундамента

Q_ф = 53 кН.

Собственный вес  колонны размером 0,4×0,4 м

Q_k = 0,4 × 0,4 × 3 × 24 = 11,52 кН.

Собственный вес  ригеля размером 0,4×0,4 м длинной 6 м

Q_p = 0,4 × 0,4 × 6 × 24 = 23,04 кН.

Удельный вес  грунта обратной засыпки принимаем  равным 18 кН/м3.

Тогда вес грунта на обрезах фундамента

G_гр = 0.816 × 20 = 16.32кН.

Вес пригрузки от бетонного пола подвала в пределах плана фундамента

G_п=(1.8²-0,4²) ×0,2×22=13.56 кН.

Q_II= Q_ф+Q_k+ Q_p = 58+11,52+23,04=92.56 кН.

G_II= G_гр+ G_п = 16.32+13,56=29.88 кН

Определяем расчетное  сопротивление грунта основания  по формуле СНиПа

M_gM_qMc-f( ) 

Коэффициент , так как рабочий слой песок крупный средней плотности насыщенный водой.

Коэффициент - зависит как от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания к его высоте. 

Так как l/h= 47600/23200=2.05

10. - угол внутреннего трения

-   коэффициенты, принимаемые  по табл.4 СНиПа, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента

b_z=b+2∙1.5∙tgβ=2.1+2∙1.5∙0.7=4.2 м

14. Kz=1 - коэффициент надежности (так как ширина ленточного фундамента b≤10м)
15. - удельный вес обратной засыпки

С_п=14

16. d₁=h_s+h_sfx(γ_cf/γ_II’)= (0,9+1.5)+0,2х(22/18.42)=2.62 м- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

17. d_B=2,1-0,6=1,5 м - глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала.
18. осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента