МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Строительных конструкций и гидротехнических сооружений»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Методические указания

по курсовому проекту по дисциплине

«Основания и фундаменты»

для студентов всех форм обучения специальностей:

290300 – «Промышленное и гражданское строительство»

290400– «Гидротехническое строительство»

290500– «Городское строительство и хозяйство»

по направлению 653500 «Строительство»

Краснодар 2004

Составитель канд. техн. наук, доц. С.И. Дизенко

УДК 624.15.04(075.8)

Проектирование оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий. Методические указания по курсовому проектированию по курсу "Основания и фун­даменты" для студентов всех форм обучения специальностей 2903 - «Промышленное и гражданское строительство», 290400 - «Гидротехническое строительство», 290500 -«Городское строительство и хозяйство» / Кубан. гос. технол. Ун-т; сост. С.И. Дизенко. Краснодар, 2004. 55 с.

Рассмотрены вопросы проектирования и расчета двух вариантов фундаментов промышленных и гражданских зданий на естественном основании и свайный вариант.

Приводится алгоритм расчета монолитного фундамента под колонну и указания по работе с программой для расчета на ЭВМ.

Даны все необходимые для расчетов фундаментов таблицы.

Ил.9. Библиогр. 7 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

Рецензенты:	Доцент кафедры « Основания и фундаменты» Кубанского государственно аграрного университета, канд. техн. наук П.А. Ляшенко
	доцент кафедры «СКиГС» КубГТУ, канд. техн. наук В.А. Гуминский

(С) Кубанский государственный технологический университет

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………...4

1. Нормативные ссылки………………………………………………………..4

2. Состав курсового проекта…………………………………………………..4

3. Анализ инженерно-геологических условий………………………………5

4. Посторенние геологического разреза по скважинам строительной площадки……………………………………………………………...……13

5. Выбор типа основания и конструкции фундамента…………………….15

6. Проектирование фундаментов на естественном основании……………16

   1. Выбор глубины заложения подошвы фундамента……………….16

   2. Подбор размеров подошвы фундамента…………………………..17

   3. Определение конечных осадок основания………………………..22

   4. Проверка прочности слабого подстилающего слоя………………22

7. Проектирование свайного фундамента………………………………......23

   1. Выбор типа и размера свай……………………………………...…23

   2. Выбор типа и глубины заложения ростверка……………………..23

   3. Определение несущей способности сваи по грунту……………...23

   4. Размещение свай и уточнение размеров ростверка………………30

   5. Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний…………………………………………………………....30

   6. Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний…………………………………………………………....31

8. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов…………..33

9. Определение времени затухания осадки фундамента…………………..33

10. Расчет монолитных фундаментов на ЭВМ…...…………………………33

    1. Алгоритм решения………………………………………………….33

    2. Указания по работе с программой…………………………………35

Список рекомендуемой литературы…………………………………………37

Приложение А (справочное) Сборные и монолитные фундаменты..……………………………..……………………………………38

Приложение Б (справочное) Расценки на производство работ по возведению фундамента ……………………..………………………………48

Приложение В (рекомендуемое) Образец размещения на листе рабочих чертежей ………………………………………………………………..……..51

ВВЕДЕНИЕ

Напряженную программу предстоит реализовать строителям в связи с новым курсом экономической политики, принятой в нашей стране в последние годы. Строительные работы должны выполняться с максимальным экономическим эффектом, в кратчайшие сроки, на основе применения новейших конструкций и материалов, прогрессивных проектных и технологических решений. Строители должны умело пользоваться современными достижениями в области механики грунтов и фундаментостроения.

Курсовое проектирование помогает студенту получить квалифицированные знания по рациональному и экономичному проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений.

Перед выполнением курсового проекта (работы) студент должен внимательно изучить соответствующие разделы учебника, справочные пособия, методические указания, нормативные документы и государственные стандарты, каталоги и альбомы типовых конструкций фундаментов.

1. Нормативные ссылки

В методических указаниях использованы следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.

ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.

ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.

ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.

ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин.

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.

ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта.

ГОСТ 21.508-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов.

2 Состав курсового проекта

2.1 Задание на выполнение курсового проекта (работы) студенты дневной и вечерней форм обучения получают у преподавателя на кафедре «СКиГС». Студенты заочной формы обучения принимают вариант задания по своему шифру по методическим указаниям.

2.2 Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки.

2.3 Провести общую оценку нагрузок и конструктивных особенностей здания. Собрать нагрузки на фундаменты.

2.4 Разработать варианты фундаментов (для одного наиболее нагруженного фундамента).

2.4.1 Фундамент на естественном основании:

- выбрать и обосновать глубину заложения фундамента;

-определить размеры фундамента;

-определить его осадки.

2.4.2 Фундамент глубокого заложения (свайный):

- выбрать тип, длину и поперечное сечение сваи;

- определить ее несущую способность по грунту;

- определить необходимое количество свай , разместить сваи по ростверку, уточнить размеры ростверка;

- определить осадки свайного фундамента.

2.5 Выполнить технико-экономическое сравнение вариантов и выбрать наиболее эффективный вариант.

2.6 Рассчитать по принятому варианту остальные фундаменты здания, помеченные номерами на плане здания.

2.7 Для фундамента с наибольшей осадкой рассчитать стабилизации осадки во времени.

2.8 Выполнить расчет фундамента на просадочном основании (для курсового проекта).

9. Оформить расчетно-пояснительную записку.

10. Выполнить чертеж фундаментов здания.

3 Анализ инженерно-геологических условий

Для оценки прочности и сжимаемости грунтов необходимо установить полное наименование грунтов, представленных в геологическом разрезе, знать их напластования, мощность, наличие и глубину залегания подземных вод. Для этого необходимо рассчитать ряд вспомогательных характеристик грунта.

Для глинистых грунтов определить следующие показатели:

Коэффициент пористости, е:

е = , (3.1)

где γ_s -удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³ ;

γ -удельный вес грунта, кН/м³ ;

W -природная влажность грунта.

Степень влажности грунта, S_r:

S_r = , (3.2)

где γ_w - удельный вес воды, 10 кН/м³ .

Показатель текучести, J_L:

J_{L =} , (3.3)

где W_p -влажность на границе раскатывания;

W_L -влажность на границе текучести.

По показателю текучести уточнить наименование глинистого грунта, см. табл. 3.1

Таблица 3.1- Наименование глинистых грунтов по показателю текучести

Наименование глинистых грунтов по показателю текучести		Показатель текучести JL
Супеси	Твердые	JL≤ 0
	Пластичные	0 ≤JL≤1
	Текучие	JL >1
Суглинки и глины	Твердые	JL<0
	Полутвердые	0 ≤JL≤0,25
	Тугопластичные	0,25<JL ≤0,50
	Мягкопластичные	0,50<JL ≤0,75
	Текучепластичные	0,75<JL ≤1
	Текучие	JL >1

Число пластичности, J_p:

J_p = W_L - W_p (3.4)

Уточнить наименование грунта по числу пластичности, см. табл. 3.2

Таблица 3.2 - Виды глинистых грунтов по числу пластичности, J_Р

Виды глинистых грунтов	Число пластичности JР
Супесь	0,01<JР ≤0,07
Суглинок	0,07<JР≤0,17
Глина	JР>0,17

Проверить отношение глинистых грунтов к просадке и набуханию.

При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессы и лессовидные ( а также некоторые виды покровных глинистых грунтов ) со степенью влажности Sr<0,8 , для которых величина показателя П, определяемого по формуле (3.5), меньше значений , приведенных в табл. 3.3.

Таблица 3.3 - Виды грунтов по показателю П

Число пластичности	0,01<JР ≤0,1	0,1≤ JР<0,14	0,14≤ JР<0,22
Показатель П	0,1	0,17	0,24

П = , (3.5)

где - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести W_L, определяемый по формуле

= , (3.6)

При предварительной оценке к набухающим от замачивания водой относятся глинистые грунты, для которых значение П ≥ 0,3.

Для песчаных грунтов определить коэффициент пористости, степень влажности S_r.

Определить тип песка по гранулометрическому составу в зависимости от процентного содержания частиц по крупности по первому удовлетворяющему условию табл. 3.4

Таблица 3.4 - Виды грунтов по гранулометрии.

Виды крупнообломочных и песчаных грунтов	Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта
Б. Песчаные
Песок гравелистый	Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25%
Песок крупный	Масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%
Песок средней крупности	Масса частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%
Песок мелкий	Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет 75% и более
Песок пылеватый	Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%

Примечание - для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала – крупнее 2 мм, затем – крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований.

Определить плотность сложения песка по табл. 3.5

Таблица 3.5 - Вид песков по плотности

Виды песков	Плотность сложения песков
	Плотные	Средней плотности	Рыхлые
По коэффициенту пористости, е
Пески гравелистые, крупные и средней крупности	e<0.55	0.55≤e≤0.7	e>0.7
Пески мелкие	e<0.6	0.6≤e≤0.75	e>0.75
Пески пылеватые	e<0.6	0.6≤e≤0.8	e>0.8

Определить влажность песка по табл. 3.6. Далее следует определить расчетные сопротивления грунтов по табл. 3.7 - 3.8, необходимые для предварительного определения размеров фундаментов.

Таблица 3.6 - Виды грунтов по степени влажности, S_r

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности, Sr
Маловлажные	0<Sr≤0.5
Влажные	0.5<Sr≤0.8
Насыщенные водой	0.8<Sr≤1

Таблица 3.7- Расчетные сопротивления R₀ пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов.

Виды глинистых грунтов	Коэффициент пористости грунта, e	Ro ,МПа при показателе текучести грунта, JL
		JL=0	JL=1
Супеси	0,5	0,3	0,3
Суглинки	0,5	0,3	0,25
	0,7	0,25	0,18
	1,0	0,2	0,1
Глины	0,5	0,6	0,4
	0,6	0,5	0,3
	0,8	0,3	0,2
	1,1	0,25	0,1

Примечание - для глинистых грунтов с промежуточными значениями e и J_L допускается определять величину R_o , пользуясь интерполяцией, вначале по e для значения J_L =0 и J_L =1, затем по J_L между полученными значениями для J_L =0 и J_L =1.

Таблица 3.8 - Расчетные сопротивления R₀ песчаных грунтов, МПа.

Песчаные	Плотные	Средней плотности
Пески крупные независимо от влажности	0,6	0,5
Пески средней крупности независимо от влажности	0,5	0,4
Пески мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой	0,4 0,3	0,3 0,2
Пески пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой	0,3 0,2 0,15	0,25 0,15 0,1

По табл. 3.9 - 3.11 определить нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов – удельное сцепление C_n , угол внутреннего трения φ_n и модуль деформации E . По полученным значениям необходимо провести анализ, т.е. установить закономерности изменения сжимаемости и прочности грунтов по глубине, выбрать несущий слой.

Для грунтов с промежуточными значениями e против указанных в табл. 3.9 - 3.11, допускается определять значения C_n, φ_n, Е по интерполяции.

Допускается в запас надежности принимать характеристики C_n, φ_n, Е по соответствующим нижним пределам e и J_L табл. 3.9 - 3.11, если грунты имеют значения e и J_L меньше этих нижних предельных значений.

Таблица 3.9 - Нормативные значения удельного сцепления C_n , МПа, угла внутреннего трения φ_n , град. и модуля деформации Е, МПа песчаных грунтов (независимо от происхождения, возраста и влажности).

Виды песчаных грунтов	Обозначения характеристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости e , равном
		0,45	0,55	0,65	0,75
Пески гравелистые и крупные	Cn	0,002	0,001	-	-
	φn	43	40	38	-
	Е	50	40	30	-
Пески средней крупности	Cn	0,003	0,002	0,001	-
	φn	40	38	35	-
		50	40	30	-
Пески мелкие	Cn	0,006	0,004	0,002	-
	φn	38	36	32	28
	Е	48	38	28	18
Пески пылеватые	Cn	0,008	0,006	0,004	0,002
	φn	36	34	30	26
	Е	39	23	18	11

Таблица 3.10- Нормативные значения удельного сцепления C_n, МПа и угла внутреннего трения φ_n , град. глинистых грунтов четвертичных отложений

Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести		Обозначения характеристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости , равном
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси	0≤ JL ≤0.25	Cn φn	0,015 30	0,011 29	0,008 27	- -	- -	- -	- -
	0.25<JL ≤0.75	Cn φn	0,013 28	0,009 26	0,006 24	0,003 21	- -	- -	- -
Суглинки	0≤ JL ≤0.25	Cn φn	0,047 26	0,037 25	0,031 24	0,025 23	0,022 22	0,019 20	- -
	0.25< JL ≤0.50	Cn φn	0,039 24	0,034 23	0,028 22	0,023 21	0,018 19	0,015 17	- -
	0.50< JL ≤0.75	Cn φn	- -	- -	0,025 19	0,020 18	0,016 16	0,014 14	0,012 12

Глины	0≤ JL ≤0.25 0.25< JL ≤0.50 0.50<JL ≤0.75	Cn φn	- -	0,081 21	0,068 20	0,054 19	0,047 18	0,041 16	0,036 14
		Cn φn	- -	- -	0,057 18	0,050 17	0,043 16	0,037 14	0,032 11
		Cn φn	- -	- -	0,045 15	0,041 14	0,036 12	0,033 10	0,029 7

Таблица 3.11-Нормативные значения модуля деформации глинистых грунтов Е, МПа

Происхождение и возраст глинистых грунтов		Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести		Модули деформации грунтов Е при коэффициенте пористости e , равном
				0,35		0,45	0,55		0,5		0,75		0,85			0,95	1,05			1,2		1,4	1,6
Аллювиальные Делювиальные Озерные Озерно-аллювиальные		Супеси	0≤ JL ≤0.75		-	32		24	16			10			7	-			-		-	-	-
		Суглинки	0≤ JL ≤0.25		-	34		27	22			17			14	11			-		-	-	-
			0.25< JL ≤0.5		-	32		25	19			14			11	8			-		-	-	-
			0.5< JL ≤0.75		-	-		-	17			12			8	6			5		-	-	-
		Глины	0≤ JL ≤0.25		-	-		28	24			21			18	15			12		-	-	-
			0.25< JL ≤0.5		-	-		-	21			18			15	12			9		-	-	-
			0.5< JL ≤0.75		-	-		-	-			15			12	9			7		-	-	-
Флювиогля-циальные		Супеси	0≤ JL ≤0.75		-	33		24	17			11			7	-			-		-	-	-
		Суглинки	0.≤ JL ≤0.25		-	40		33	27			21			-	-			-		-	-	-
			0.25< JL ≤0.5		-	35		28	22			17			14	-			-		-	-	-
			0.5<JL ≤0.75		-	-		-	17			13			10	7			-		-	-	-
Моренные	Супеси Суглинки		JL ≤0.5		75	55		45		-	-			-		-		-			-	-	-
Юрские отложения окофордского яруса	Глины		0.25≤ JL ≤0		-	-		-		-	-			-		27		25			22	-	-
			0<JL ≤0.25		-	-		-		-	-			-		24		22			19	15	-
			0.25< JL ≤0. 5		-	-		-		-	-			-		-		-			16	12	10

При строительной оценке следует учитывать, что рыхлые пески и глинистые грунты с J_L>0,75 относятся к слабым основаниям. К малопрочным основаниям относят также грунты с R_O менее 0,15 МПа. Сжимаемость грунтов оценивается по величине модуля деформации Е. Грунт считается малосжимаемым, если Е >20 МПа, средней сжимаемости – при Е=20….5 МПа и сильно сжимаемым при Е< 5 МПа.

Если при классификации какой-либо слой глинистого грунта окажется просадочным, в курсовой работе (проекте) в учебных целях его следует считать непросадочным.

Классификацию грунтов следует проводить для всех слоев грунта.

Результаты расчета грунтов свести в таблицу, см. табл. 3.12

Табл. 3.12- Характеристики грунтов

№ п/п	Полное наименов грунта	Мощность слоя, м	γS, kH/м3	γ0, кН/м3	JL	e	Cn, МПа	φn, град	Е, МПа	RO, МПа