Сварочный цех в городе Белгород

КАЛИНИНГРАДСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

 

ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Промышленное и гражданское  строительство

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварочный цех в городе Белгород

Курсовой  проект

 

по  дисциплине   «Механика  грунтов. Основания  и  Фундаменты»

 

 

 

 

                                     Проект  выполнил

Хебнев А.И.

10 ССТ-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Калининград 2012 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание. 1. Исходные данные для проектирования 

2. Оценка инженерно-геологических  условий строительной площадки 

2.1.  Геологические  характеристики  грунтов 

2.2. Определение  наименований  грунтов 

2.3. Определение  расчетной  и  нормативной глубины  промерзания

3. Разработка  варианта фундамента 

3.1. Фундамент на естественном основании 

3.2. Фундамент на улучшенном основании 

3.3. Свайный фундамент 

4. Определение технико-экономических  показателей 

5. Расчет остальных  фундаментов  

6. Гидроизоляция и дренаж 

Список  используемой  литературы 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Исходные  данные.

 

Курсовой  проект  выполняется  на  основании  выданного   задания. Задание представляет  собой сварочный цех в Белгороде.  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:

 

 

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  НАИМЕНОВАНИЙ  ГРУНТОВ.

 

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

Удельный  вес сухого грунта γd  (кН/м3)

Коэффициент пористости е

Пористость  n

Полную  влагопроницаемость  Wsat

Степень влажности  Sr

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

Число пластичности Ip

Показатель  текучести  IL

Коэффициент  относительной  сжимаемости mv

Каждый слой грунта рассчитывается  по деформациям.

Суглинок (образец  №6)

Расчет по деформациям

Удельный  вес сухого грунта

γd= γ/(1+W)

γd=18,2/(1+0,31)=23,8 кН/м3

Коэффициент пористости

е =( γs- γd)/ γd

е =(26,7 –23,8)/23,8=0,12

Пористость

n=e/(1+e)

n=0,12/(1+0,12)=0,1

Полная  влагонепроницаемость

Wsat=Wmax=e· γW/ γs ,где γW- удельный вес воды; γW=10 кН/м3

Wsat=0,12·10/26,7=0,04

Cтепень влажности

Sr=W/Wsat=W· γs/ e· γW

Sr=0,31/0,04=7,75

Удельный вес грунта с учетом  взвешивающего действия воды

γsb=( γs- γW)/(1+e)

γsb=(26,7-10)/(1+0,12)=14,9 кН/м3

Число  пластичности

Ip=WL-Wp

Ip=0,39-0,26=0,13

Показатель  текучести

IL=(W-Wp)/( WL-Wp)

IL=(0,31-0,26)/(0,39-0,26)=0,38

Коэффициент  относительной  сжимаемости

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

mV=0,52/9000=5,77х10-5  1/кПа

Супесь (образец №  11)

Расчет по деформациям

Удельный  вес сухого грунта

γd= γ/(1+W)

γd=19,2/(1+0,22)=15,7 кН/м3

Коэффициент пористости

е =( γs- γd)/ γd

е =(26,5-15,7)/15,7=0,68

Пористость

n=e/(1+e)

n=0,68/(1+0,68)=0,4

Полная  влагонепроницаемость

Wsat=Wmax=e· γW/ γs ,где γW- удельный  вес воды; γW=10 кН/м3

Wsat=0,68·10/26,5=0,25

Полная  влагонепроницаемость

Wsat=Wmax=e· γW/ γs ,где γW- удельный  вес воды; γW=10 кН/м3

Wsat=0,68·10/26,5=0,25

Cтепень влажности

Sr=W/Wsat=W· γs/ e· γW

Sr=0,22/0,25=0,88

Удельный вес грунта с учетом  взвешивающего действия воды

γsb=( γs- γW)/(1+e)

γsb=(26,5-10)/(1+0,68)=9,8 кН/м3

Число  пластичности

Ip=WL-Wp

Ip=0,24-0,18=0,06

Показатель  текучести

IL=(W-Wp)/( WL-Wp)

IL=(0,22-0,18)/(0,24-0,18)=0,66

Коэффициент  относительной  сжимаемости

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

mV=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:dfn=do×ÖMt,

Mt  - 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.

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

dfn=0,23×Ö43,2=1,52 м.

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

Расчетная глубина промерзания  определяется по формуле (3)

СНиП 2.02.01-83: df=kh×dfn,

kh - коэффициент влияния  теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, т.к. здание не отапливаемое kh=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=dв+hf+0,05м,

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

hf- высота  ступеней  фундамента, hf=0,8

d=1,4+0,8+0,05=2,25 м

Площадь подошвы фундамента и его размеры в плане.

А=N011/(R-γср·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

γср=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  NфII и грунта на  его ступенях NгрII.

Собственный  вес  фундамента:

NфII=Vф· γжб,

где Vф- объем фундамента

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

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

NфII=2,01·25=50,3 кН

Вес грунта, находящегося на  ступенях фундамента, кН

NгрII=Vгр· γII´

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

γII´-удельный  вес грунта, кН/м3

Vгр=3,1·2,25·1-2,01= 4,97 м3

NгрII=4,97· 10,9= 54,47 кН

Определение  среднего  давления  P по  подошве фундамента и сравнение  его  с  расчетным  сопротивлением  грунта основания R.

P=(N0II+ NфII+ NгрII)/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 Su , установленной для рассматриваемого  типа  здания.

Расчет  сводится  к  удовлетворению  условия S≤ Su

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

S=β·Σσzp,i·hi/Ei

β - безразмерный  коэффициент, β=0,8

σzp,i- среднее значение дополнительного вертикального  нормального напряжения  в i-ом  слое грунта.

hi- толщина i-го  слоя  грунта

Ei- модуль  деформации i-го  слоя грунта

Вертикальные   напряжения  от  собственного  веса  грунта   на  уровне  подошвы  фундамента σzg 0  при планировке  срезкой:

σzg 0 =γ´·d,

γ´-удельный  вес  грунта, расположенного выше  подошвы  фундамента

σzg 0 =21,5·2,25=24,5 Па

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

σzg  =γ´·d+Σγihi

γi-удельный  вес   i-го  слоя  грунта

hi-толщина i-го  слоя  грунта

Вертикальное  давление  на  основание на  уровне  подошвы  фундамента

σzр 0 =P- σzg 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:

σzр  =α·Р0

α-коэффициент, принимаемый  по  СНиП.

Величины, используемые при расчете  осадок фундаментов

по  методу послойного  суммирования.

S=0,8[  (228,5+205,7)·1,2/2·18000  +  (205,7+160)·1,2/2·18000+

+ (160+114,25)·1,2/2·18000  +  (114,25+91,4)·1,2/9·22000  +

+  (91,4+73,12)·1,2/2·22000  +  (73,12+61,7)·1,2/2·22000  +

+  (61,7+52,56)·1,2/2·22000  +  (52,56+45,7)·1,2/2·22000  +

+  (45,7+42,27)·1,2/2·22000  +  (42,27+36,56)·1,2/2·22000  +

+  (36,56+35,19)1,2/2·22000 +  (35,19+31,99)1,2/2·22000 ]= 0,056 м = 5,6см

Сравним  предельную  осадку  с максимальной

S=5,6 см < Su=10см

Условие  удовлетворяется

3.2.Фундаменты  на  УЛУЧШЕнном  основании.

 

Расчёт  песчаной или гравийной  подушки сводится к определению  её размеров и осадки возводимого  на ней фундамента.

В качестве улучшенного основания  принимаем песок средней крупности  со следующими характеристиками:

gII=20,1кН/м3  jII=38° сII=0  gs=26,4кН/м3

w=0,16  Е=40·106Па   кф=2·10-2

Рассчитываем  дополнительные характеристики:

е=(gs/gII)·(1+w)-1=(26,4/20,1)·(1+0,16)-1=0,52

gsbII=(gs-gb)/(1+е)=(26,4-10)/(1+0,62)=10,12кН/м3

Глубину заложения подошвы фундамента принимаем аналогично тому, как делали это для фундамента на естественном основании,

d=2,25 м

В соответствии с крупностью выбранного песка для подушки по таблице справочника, устанавливаем расчётное сопротивление R0 для него, которое даётся применительно к фундаменту, имеющему ширину b=1м и глубину заложения d=2м. Принимаем R0=500кПа.

Исходя из принятого  расчётного сопротивления R0=500кПа, производим предворительное определение площади подошвы фундамента А0 и его размеров в плане b.

А0=N0II/(R0-gср·d0)=680/(500-17·2,25)=1,5 м2

b=1,5 м

5)     Для окончательного  назначения размеров фундамента

определяем  расчётное сопротивление  грунта подушки (d >2м).

R=R0·(1+k1·((b-b0)/b0))+k2·γ´II(d-d0)

Где b=1,5м k2=2    d=2,25м     k1=0,05

R1=500·(1+0,05·((1,5-1)/1))+2·26,6·(2,25-2)=525,8кПа

А1=680/(525,8-17·2,25)=1,33м2

b=1,33м

Принимаем  плиты ФЛ 14

6)   Вычисляем  собственный   вес  фундамента:

NфII=Vф· γжб,

Vф=0,6·0,6·1п.м·3.+1,4·0,3·1п.м.=1,5 м3

NфII=1,5·25=37,5 кН

Вес грунта, находящегося на  ступенях фундамента, кН

NгрII=Vгр· γII´

NгрII=10,9·(1,4·2,25-37,5)=18 кН