Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 61
1. Исходные данные. Оценка инженерно-геологических условий площадки 1.1 Назначение и конструктивные особенности подземной части здания 1.2 Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрологические условия 1.3 Строительная классификация грунтов площадки 1.4 Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания 2. Фундаменты мелкого заложения 2.1 Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов. 2.2 Расчет фундаментов 2.3 Расчет осадки фундамента 2.4 Расчет осадки фундамента во времени 3. Вариант свайных фундаментов 3.1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента. Назначение глубины заложения ростверка. 3.2 Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, допускаемой на сваю по грунту основания и прочности материала сваи. Определение количества свай в фундаменте. Проверка фактической нагрузки, передаваемой на сваю 3.3 Расчет осадки свайных фундаментов 4. Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного 4.1 Подсчет объемов работ и расчет стоимости устройства одного фундамента по первому и второму вариантам 4.2 Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор основного 4.3 Рекомендации по производству работ, технике безопасности, охране окружающей среды (по выбранному варианту) Список литературы грунта Почвенный слой 132.1 Песок средней крупности 1.3 Строительная классификация грунтов площадки
Скальными называют твердые горные породы, которые в невыветренном состоянии и при отсутствии тектонической раздробленности и трещиноватости отличаются очень малой сжимаемостью и значительной прочностью. Нескальными – грунты, состоящие из легко разделяющихся в воде несцементированных или слабо сцементированных обломков горных пород и минеральных частиц различной крупности. Они образуют пористые толщи, часто достигающие значительной мощности. Для качественной оценки строительных свойств грунтов производится их классификация согласно ГОСТ 25100-82. По исходным данным в таблице 2 вычисляем характеристики физических свойств, к которым относятся: - для песчаных грунтов – коэффициент пористости и степень влажности; - для пылевато-глинистых грунтов – число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности; Коэффициент пористости (отношение объема пор к объему частиц грунта) определяется по формуле: где w – природная влажность в долях единицы; Степень влажности грунта определяется по формуле: где Типы пылевато-глинистых грунтов устанавливают по числу пластичности определяемому по формуле: где Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов находится по формуле: По значениям характеристик физических свойств грунтов, определяющих их тип и разновидность выписываются из соответствующих таблиц СНиП 2.02.01-83 Значения угла внутреннего трения φ, удельного сцепления С, модуля деформации Е, и расчетного сопротивления грунта Оценка строительных свойств грунтов приведена в таблице 2. Таблица 2. Наименование грунта по ГОСТу Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по формуле: Где Принимаем ширину подошвы фундамента 1.2м. По расчетному сопротивлению глубина заложения - 4.0 м удовлетворяет. Фундамент будет располагаться во втором слое – песка мелкого плотного с R= 400 кПа, который может быть несущим. Определим суммарные нагрузки и воздействия на подошве фундамента: Боковое давление грунта на отметке планировки: На отметке подошвы фундамента: Где Где d – глубина заложения фундамента, относительно поверхности земли, -2.4м. Равнодействующая бокового давления грунта засыпки на стену подвала расчетной длиной 1.0 м: Точка приложения равнодействующей: - Нормальная вертикальная нагрузка: Где - Момент в плоскости подошвы фундамента: Где Проверка напряжений в основании фундамента: где P – среднее давление под подошвой фундамента, кПа; Тогда
где gс1
= 1,3 (зависит от типов грунтов) gс2
= 1,15 (зависит от соотношения L/H и интерполировать по данным таблицы В.1 СНБ 5.01.01-99) k = 1 Mq
= 8.24 зависят от j по таблице В.2 MC
= 9.27 kz
= 1 dI
= 2.4 (глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов) Pmax
=255.6 кПа £ 1,2 * 593.4 кПа Pmin
= 27.4 кПа > 0 Рисунок 1. Расчетная схема фундамента Ф1. Окончательно принимаем ширину подошвы фундамента Ф1 1.5м, толщину стены фундамента 0.6 м из блоков ФБС. Расчет фундамента Ф3
Размеры подошвы фундамента: Принимаем размеры подошвы фундамента кратными 300мм Площадь подошвы Высоту фундамента принимаем 1200 с глубиной стакана 900 мм. - Нормальная вертикальная нагрузка: - Среднее давление под подошвой фундамента, кПа; -Максимальное и минимальное напряжение в основании фундамента: Проверка напряжений в основании фундамента: Условие: Pmax
== 367.4 кПа £ 1,2 * 400.41 = 480.5 кПа Pmin
= = 367.4 кПа > 0 Выполняется. Окончательно для фундамента Ф3 оставляем размер подошвы 3.3 х 3.0 м. Значение конечной осадки фундамента определяется по методу послойного суммирования по формуле: Где s – конечная (стабилизированная) осадка фундамента; n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания; Расчет осадки производится в такой последовательности: 1. На геологический разрез наносят контур фундамента; 2. Толщу основания делят на слои ах некоторой ограниченной глубины (ориентировочно 4-кратной ширины подошвы фундамента). Толщину слоем принимают 0.4 ширины фундамента ( 3. Вычисляют значения вертикального напряжения от собственного веса грунта на границах выделенных слоев по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента, по формуле: где Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, принимается с учетом взвешивающего действия воды. При определении 4. Определяют дополнительные вертикальные напряжения на границах выделенных слоев по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента по формуле: Где P – среднее давление под подошвой фундамента; 5. Устанавливают нижнюю границу сжимаемой толщи грунта основания, принимая ее на глубине z = hc, где выполняется условие: 6. Вычисляют значение деформации каждого слоя сжимаемой толщи, а затем определяют осадку фундамента суммированием деформаций отдельных слоев. Расчет осадки фундамента Ф1: l
× b = 1×1.5 м. Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: Расчет осадки фундамента выполняем в табличной форме. Таблица 2 Расчет осадок для фундамента Ф1. Z, м x=2z/b a Ei
, Мпа 0 1 2 3 4 5 .6 7 8 9 0,0 0,6 1,2 1.8 2,4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.4 28.5 39.9 51.5 63.2 74.8 86.5 98.1 110.1 122.1 134.1 0 0.5 1.6 2.4 3.2 4.0 4.8 5.6 6.4 7.2 1.00 0.972 0.685 0.552 0.326 0.244 0.174 0.135 0.106 0.082 113.0 109.84 77.41 62.37 36.84 27.57 19.66 15.25 11.98 9.27 111.42 93.62 69.89 49.61 32.20 23.62 17.46 13.62 10.62 38.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 30.0 30.0 0.14 0.37 0.28 0.20 0.13 0.09 0.07 0.02 0.02 Ssi
= 1.32 см Рисунок 2. Эпюры напряжений в основании фундамента Ф1. Расчет осадки фундамента Ф3: Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: l
× b = 3.3×3 м. Расчет осадки фундамента выполняем в табличной форме. Расчет осадок для фундамента Ф3. Таблица 3 Z, м x=2z/b a Ei
, Мпа 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.0 0.9 1.9 2.9 3.9 4.5 5.1 5.6 6.3 7.0 7.6 22.8 39.9 57.0 74.1 85.7 97.4 109.0 120.7 132.3 143.9 155.6 0.00 0.6 1.3 1.9 2.6 3.0 3.4 3.7 4.2 4.7 5.1 1.00 0.885 0.592 0.37 0.24 0.19 0.154 0.131 0.106 0.087 0.075 344.6 304.9 204.0 127.5 82.7 65.5 53.1 45.1 36.5 29.9 25.8 324.8 254.5 165.8 105.1 74.1 59.3 49.1 40.8 33.3 27.9 38.0 12 12 12 30 30 30 30 30 30 0.41 1.02 0.66 0.42 0.12 0.09 0.08 0.07 0.05 0.04 Рисунок 3. Эпюры напряжений в основании фундамента Ф3. Сущность расчета заключается в определении величины осадки фундамента в заданные промежутки времени: Где U – степень консолидации; S – конечная осадка. Степень уплотнения определяется по формуле: где откуда откуда Здесь: Параметры U и Расчет осадки фундамента Ф1 во времени. Расчет будем производить для суглинка. Вычислим значение коэффициента консолидации: Задаемся значениями степени консолидации U: 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 0.95. Вычисляем время по формуле, имея в виду что фильтрация двухсторонняя. Таким образом, получаем: Расчет осадки фундамента Ф3 во времени. Вычислим значение коэффициента консолидации: Задаемся значениями степени консолидации U: 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 0.95. Вычисляем время по формуле, имея в виду что фильтрация двухсторонняя. Таким образом, получаем: График осадки фундамента Ф3 во времени. Тип свайного фундамента выбирается в зависимости от особенностей конструктивных решений надфундаментных конструкций, характера передачи нагрузки на фундаменты. В нашем случае применяем как вариант фундамента Ф1 Ленточный свайный фундамент состоящий из из свай располагаемых в два ряда и безбалочного мнолитного ростверка, а для фундамента Ф3применяем вариант свайного фундамента под колонны каркасных зданий, состоящие из группы свай и ростверка. Нормативная глубина промерзания грунта равна Принимаем глубину заложения монолитного ростверка Ф1 по конструктивным соображениям. Для стен подвала толщиной 600 мм принимаем ширину ростверка 900 мм высоту с учетом заделки свай в ростверк 450мм. Глубину заложения монолитного ростверка принимаем -3.4 м. Выбираем тип сваи, в данных грунтах свая будет работать как висячая. Марка сваи выбирается по её длине, определяемой по формуле Выбираем марку сваи l
= 0.1 + 1.0 + 6.40 = 7.5 м. По сортаменту выбираем С8-30 длиной 8м, сечением 300х300мм, марка бетона М250, Вес сваи 1.83т., арматура 4Ø12 А-I Несущая способность висячей свай определяется по формуле: Где Расчет свайных фундаментов и свай по несущей способности грунтов производится исходя из условия: Где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю от внешних нагрузок; Р – расчетная нагрузка допускаемая на сваю; U – наружный периметр сваи u = 4*0.3=1.2м. Определим несущую способность свай Из таблицы 3 СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты” находим Расчетное сопротивление грунта на отметке нижнего конца сваи, распо- ложенного на глубине 3.4+7.9=11.3м согласно СНиП 2.02.03-85 R=400 кПа. Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи: Для песка мелкого: Для суглинка: Для песка средней плотности: В результате для фундамента Ф1: Расчетная нагрузка допускаемая на сваю: Определение количества свай в свайном фундаменте рассчитываем по предельному состоянию первой группы. Для этого нагрузки и воздействия можно определить путем умножения нормативных на коэффициент 1.2. При определении размеров ростверка расстояние между осями свай принимается минимальным 3d сваи. Где d размер поперечного сечения сваи. Определение количества свай в фундаменте Ф1: Определение фактической нагрузки передаваемой на сваю: Количество свай в свайном фундаменте определяется следующим образом: а) Вычисляем среднее давление под подошвой ростверка: б) Вычисляем площадь подошвы ростверка по формуле: При этом вес ростверка с грунтом на уступах определяется из выражения: Gр,гр
= 1,1×Ар
×gm
×dp
= 1,1×0.7×20×0,6 = 9.24 кН. Определяем количество свай с учетом коэффициента 1,2: Принимаем 1 сваю. Сваи располагаем в рядовом порядке с расстоянием между осями равным 3×d, т.е. равным 0,9 м. Конструируем ростверк: Размеры поперечного сечения 700х600(h) мм; Для фундамента Ф3: Расчетное сопротивление грунта на отметке нижнего конца сваи, распо- ложенного на глубине 4.3+7.9=12.2 м согласно СНиП 2.02.03-85 R=400 кПа. Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи: Для песка мелкого: Для суглинка: Для песка средней плотности: В результате для фундамента Ф3 : Расчетная нагрузка допускаемая на сваю: Определение количества свай в фундаменте Ф3: Определение фактической нагрузки передаваемой на сваю: Вычисляем среднее давление под подошвой ростверка: Вычисляем площадь подошвы ростверка по формуле: При этом вес ростверка с грунтом на уступах определяется из выражения: Gр,гр
= 1,1×Ар
×gm
×dp
= 1,1×16.17×20×1,6 = 569.2 кН. Определяем количество свай с учетом коэффициента 1,2: Принимаем 22 сваи. Сваи располагаем в рядовом порядке с расстоянием между осями равным 3×d, т.е. равным 0,9 м. Проверяем усилия в крайних рядах свай. Конструируем ростверк: Размеры поперечного сечения подколонника 900х900 мм; размеры плиты ростверка: в направлении оси x, y = 0.9+0.3+0.1х2=1.4 м Принимаем ростверк с размерами плиты 4.2 х 4.2 м. Высота плиты 600мм, размеры подколонника 1260х1460, глубина стакана 950мм. Вес ростверка и грунта на его уступах: Определим фактическую нагрузку на крайнюю сваю и проверим условия: Условие: Pmax
= Pmin
= Выполняется. Величину ожидаемой осадки свайного фундамента из висячих свай рассчитывают по предельным состояниям второй группы. Расчет осадки производится как для условного фундамента на естественном основании с использованием метода послойного суммирования. Производим расчет осадки фундамента, рассматривая свайный фундамент как условный массив А, Б, В, Г, границы которого показаны на рисунке. Боковая граница условного массива, плоскости АБ, ВГ отстоят от граней крайних рядов свай на расстоянии: где Здесь h –глубина погружения свай в грунт, м. Расчет осадки свайного фундамента Ф1. откуда Определяем размеры подошвы условного фундамента в плане: Где Среднее давление под подошвой массива: Проверяем выполнение условия: Где Таким образом: Условие выполняется. Расчет осадки условного фундамента проводим по методу послойного суммирования. Результаты расчетов сводим в таблицу: Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: Таблица 4 Расчет осадок для свайного фундамента Ф1. Z, м x=2z/b a Ei
, Мпа 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,00 0,6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.4 6.0 125.4 137.7 149.4 161.4 173.4 185.4 197.4 209.4 220.9 232.4 243.9 0.00 0.54 1.08 1.62 2.16 2.70 3.24 3.78 4.32 4.86 5.40 1.00 0.94 0.775 0.596 0.458 0.353 0.277 0.222 0.180 0.149 0.125 210.6 198.0 163.2 125.5 96.5 74.3 58.3 46.8 37.9 31.4 26.3 204.3 180.6 144.4 111.0 85.4 66.3 52.5 42.3 34.6 28.9 30 14 14 14 14 14 14 14 14 14 0.33 0.62 0.49 0.38 0.29 0.22 0.18 0.15 0.12 0.10 Ssi
= 2.88 см Полученное значение осадки меньше предельно допустимого (8см). Рисунок 4. Эпюры напряжений в основании свайного фундамента Ф1. Расчет осадки свайного фундамента Ф3. Определяем размеры подошвы условного фундамента в плане: Где Среднее давление под подошвой массива: Проверяем выполнение условия: Где Таким образом: Расчет осадки условного фундамента проводим по методу послойного суммирования. Результаты расчетов сводим в таблицу: Таблица 4. Расчет осадок для свайного фундамента Ф3 Z, м x=2z/b a Ei
, Мпа 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,00 0,6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.4 6.0 22.8 34.32 45.84 57.36 68.88 80.88 92.88 104.88 116.88 128.88 140.88 0.00 0.21 0.42 0.63 0.84 1.05 1.26 1.47 1.68 2.89 2.10 1.00 0.968 0.907 0.814 0.689 0.578 0.474 0.397 0.333 0.277 0.238 283 273.9 256.7 230.4 195.0 163.6 134.1 112.4 94.2 78.4 67.4 278.5 265.3 243.5 212.7 179.3 148.9 123.3 103.3 86.3 72.9 30 30 30 30 30 14 14 14 14 14 0.45 0.42 0.39 0.34 0.29 0.51 0.42 0.35 0.30 0.25 Ssi
= 3.72 см Полученное значение осадки меньше предельно допустимого (8см). Рисунок 5. Эпюры напряжений в основании свайного фундамента Ф3. Подсчитываем объем работ на устройство фундамента Ф3 мелкого заложения, результаты сводим в таблицу. Таблица 5 Расчет стоимости устройства фундамента мелкого заложения Подсчитываем объем работ на устройство свайного фундамента Ф3, результаты сводим в таблицу. Таблица 6 Расчет стоимости устройства фундамента мелкого заложения По вышеприведенным расчетам видно, что более экономично выгодный вариант – свайный фундамент. Поэтому принимаем за основной вариант свайного фундамента. Транспортирование свай на стройплощадку и их складирование. Сваи доставляют на стройплощадку как правило автомобильным транспортом. В нашем случае перевозка осуществляется автомобилем МАЗ 200В (полуприцеп-платформа), грузоподъмностью 11.5 т., который может перевозить сразу 5 свай. Для разгрузки свай используем автокран КС 230, грузоподъемностью 5т и двухветвевой строп. Погружение свай. Для забивки свай используем трубчатый дизель-молот С859 на базе экскаватора. Устройство ростверков. Комплексный процесс устройства ростверков состоит из следующих операций: установка опалубки и арматуры, укладки бетонной смеси, ухода за бетоном, разборки опалубки. Арматурные сетки необходимо изготавливать на специализированных предприятиях и доставлять на объекты для укрупнительной сборки в армо-блоки. При бетонировании ростверков рекомендуется использовать унифицированную металлическую опалубку. Варианты бетонирования принимаются взависимости от вида ведущей машины. Уплотняют бетонную смесь глубинным вибратором ИВ-66. Требования техники безопасности. При устройстве монолитных ростверков следует строго соблюдать требования СНиП “Техника безопасности в строительстве” Опалубка и поддерживающие ее леса должны быть прочны и выполнены в соответствии с проектом; В зоне электропрогрева бетона следует устанавливать сигнальные огни загорающиеся во время подачи напряжения; В процессе эксплуатации грузозахватные приспособления необходимо периодически осматривать; Все опасные зоны на стройплощадке должны быть обозначены и ограждены. Список литературы
1. Вотяков И.Ф. «Механика грунтов, основания и фундаменты»: Задание на курсовой проект и методические указания по его выполнению для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство». – Гомель: БелГУТ, 1996 2. Б.И. Далматов, Н.Н. Морарескул, В.Г. Науменко «Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений»: Учебное пособие для студентов вузов по специальности «Промышленное и гражданское строительство»: 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1986 3. М.Н. Гольдштейн, А.А. Царьков, И.И. Черкасов «Механика грунтов, основания и фундаменты»: Учебник для вузов ж.-д. трансп. – М.: Транспорт, 1981 4. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» – М.: Гос. комитет СССР по делам стр-ва, 1986 5. СНБ 5.01.01-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений» – Минск, 1999г. 6. СНиП III-4-80* «Строительные нормы и правила», ч.3 «Правила приемки и производства работ», глава 4 «Техника безопасности в строительстве» – М., 1989 [1]
В ценах 1988 года. Условно принимать за 1 доллар США [2]
Таблица 4.7. Укрупненные единичные расценки на земляные работы и устройство фундаментов - Вотяков И.Ф. «Механика грунтов, основания и фундаменты»: Задание на курсовой проект и методические указания по его выполнению для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство». – Гомель: БелГУТ, 1996. стр. 52
|