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).
2.9 Оформить расчетно-пояснительную записку.
2.10 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 γs -удельный вес твердых частиц грунта, кН/м3 ;
γ -удельный вес грунта, кН/м3 ;
W -природная влажность грунта.
Степень влажности грунта, Sr:
Sr = 
, (3.2)
где γw - удельный вес воды, 10 кН/м3 .
Показатель текучести, JL:
JL = 
, (3.3)
где Wp -влажность на границе раскатывания;
WL -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, Jp:
Jp = WL - Wp (3.4)
Уточнить наименование грунта по числу пластичности, см. табл. 3.2
Таблица 3.2 - Виды глинистых грунтов по числу пластичности, JР
| 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 WL, 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 Sr.
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, Sr
| 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 JL допускается определять величину Ro , пользуясь интерполяцией, вначале по e для значения JL =0 и JL =1, затем по JL между полученными значениями для JL =0 и JL =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 Cn , угол внутреннего трения φn 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 Cn, φn, Е по интерполяции.
Допускается в запас надежности принимать характеристики Cn, φn, Е по соответствующим нижним пределам e и JL табл. 3.9 - 3.11, если грунты имеют значения e и JL меньше этих нижних предельных значений.
Таблица 3.9 - Нормативные значения удельного сцепления Cn , МПа, угла внутреннего трения φn , 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 Cn, МПа и угла внутреннего трения φn , 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 JL>0,75 относятся к слабым основаниям. К малопрочным основаниям относят также грунты с RO 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 |