Расчет и проектирование фундаментов. Шифр 98456

Графическая часть 98456.dwg

Каркас одноэтажного промышленного здания
Кафедра Строительного Производства
Балка стропильная БС 1
ø10 S400 ГОСТ 5781-82 L=250
полоса 8x180 ГОСТ 103-76* L=600
полоса 8x500 ГОСТ 103-76* L=650
полоса 10x400 ГОСТ 103-76* L=400
Примечание: 1. Все изображенные на чертежах фундаменты ФМ-1; гидроизоляция - двойной слой битумной мастики; фундаменты устанавливаются на бетонную подготовку толщиной 50мм. 2. Крепежные элементы на колонне одинаковы. Их геометрические параметры и расположение показаны на узле 2. 3. Все плиты покрытия
изображенные на чертежах
имеют маркировку П1.
ФМ1 низ на отм. -4.400
Монолитный участок С1215
Глина тугопластичная
Суглинок тугопластичный
Песок средней крупности
Глина мягкопластичная
Кривая однородности грунта
Проектирование фундаментов
инженерно - геологический разрез
инженерно - геологическая колонка
схема расположения выработок
Инженерно-геологический разрез
Тугопластичный грунт
Зона влажных грунтов
Монолитный фундамент
Инженерно-геологическая колонка скважины №1
Опалубочный чертеж фундамента
Схема армирования фундамента
Бетон замоноличивания М200
Схема расположения глубинных выработок
Спецификация элементов
материалов и изделий
Цементно-песчаная стяжка 50
Плиты ячеистого бетонаp=350 кгм3
Обмазочная пароизоляция
Сборные жб плиты 120
Цементно-песчаная стяжка
Инженерно-геологическая колонка скважины №2
Песок средней прочности
Суглинок текучепластичный
Суглинок тугопластиный
Схема армирования фундамента ФМ-1
Водонасыщенный грунт
Зона мягкопластичных грунтов
Зона полутвердых грунтов
Суглинок мягкопластичный
Суглинок полутвердый

Пояснительная записка 98456.docx

Министерство образования Республики Беларусь
УО «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Я.КУПАЛЫ
Кафедра строительных
по дисциплине:«Механика грунтов оснований и фундаментов»
на тему:«Проектирование фундаментов»
Форма обучения: заочная
Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки строительства.5
2 Определение нормативных значений характеристик физического состояния грунта и полного названия грунта6
3 Определение нормативных значений физико-механических характеристик грунтов10
4 Определение расчетных значений физико-механических характеристик грунтов10
5 Построение инженерно-геологического разреза строительной площадки.11
Расчет и конструирование фундаментов по выбранным вариантам12
1 Проектирование фундаментов мелкого заложения12
1.1 Назначение глубины заложения фундамента12
1.2 Глубина сезонного промерзания13
1.3 Определение размеров подошвы фундамента13
1.4 Расчет на продавливание плитной части19
1.5 Определение осадки фундамента20
2 Проектирование свайного фундамента24
2.1 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка24
2.2 Определение несущей способности сваи24
2.3 Определение количества свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов. Конструирование ростверка26
2.4 Проверка несущей способности наиболее загруженной сваи27
2.5 Определение размеров условного фундамента28
2.6 Проверка давления под подошвой условного фундамента29
2.7 Определение осадки свайного фундамента31
2.8 Подбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи33
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов35
Технология производства работ по устройству фундаментов37
Список использованных источников39
Задание на курсовой проект включает в себя шифр состоящий из пяти цифр. Шифр 98456
Первая цифра - вариант литологического строения основания и основные характеристики физического состояния грунтов табл.А.1 [5]
Мощность слоя по скважинам
Уровень грунтовых вод
вторая – вариант грансостава песчаных грунтов табл.А.2 [5]
Содержание фракций (%) диаметром (мм).
третья – вариант характеристик проектируемого здания табл.А.3 [5]
Одноэтажное двухпролетное здание длиной 60м оборудованное мостовым краном грузоподъемностью 24т. Шаг колонн 6м пролет 24 м высота до верха колонн 144 м. Нормативная нагрузка N=1600 кН М= 160 кНм*. Стены из панелей.
четвертая – вариант районов строительства зданий табл. А.4[5]
пятая – вариант отметок устья скважин табл.А.5 [5].
Рисунок 1 – Схема расположения грунтовых выработок
Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки строительства.
Для обоснования проектных решений по устройству фундаментов необходимо прежде всего изучить инженерно-геологические условия площадки.
В курсовом проекте предусмотрено основания состоящее из трех различных слоев грунта. Для каждого слоя необходимо:
определить расчетные характеристики физического состояния грунтов;
определить полное названия грунта по [2];
определить нормативные значения прочностных и деформационных свойств грунтов по таблицам [3];
определить расчетные значения физико-механических характеристик грунтов;
построить инженерно-геологический разрез строительной площадки.
2 Определение нормативных значений характеристик физического состояния грунта и полного названия грунта
Для оценки физического состояния и определения типа вида и разновидности грунта вычисляются следующие характеристики грунта.
Для всех слоев грунта определяют:
- плотность сухого грунта (скелета грунта) - d
где - плотность грунта гсм3
- плотность сухого грунта для первого слоя;
- плотность сухого грунта для второго слоя;
- плотность сухого грунта для третьего слоя;
W – природная влажность грунта в долях единицы принимаемая по заданию.
- коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности - е
где s - плотность твердых частиц грунта гсм3 d – плотность сухого грунта гсм3
- коэффициент пористости грунта для 1-го слоя;
- коэффициент пористости грунта для 2-го слоя;
- коэффициент пористости грунта для 3-го слоя;
- степень влажности ( коэффициент водонасыщенности) определяется по формуле
где w -плотность грунта принимаем 1 гсм3
- степень влажности для 1-го слоя влажный
- то же для 2-го слоя водонасыщенный
- то же для 3-го слоя влажный
Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяется число пластичности и показатель текучести.
Число пластичности определяется по формуле
Ip = WL - Wp (2.2.4)
-й слой грунта не является пластичным грунтом
27-0.14= 0.13 число пластичности для 1-го слоя
25-0.13= 0.12 число пластичности для 3-го слоя
где WL - влажность на границе текучести;
Wp – влажность на границе раскатывания;
Показатель текучести определяется по формуле
- показатель текучести для 1-го слоя
- показатель текучести для 3-го слоя
При выполнении курсового проекта классификация обломочных пылевато-глинистых грунтов производится по типу и разновидности:
тип грунта определяется по числу пластичности Ip(табл.5.2. [2]):
-й слой – суглинок Ip =13 3-й слой - суглинок Ip =12
разновидность по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по показателю текучести IL.
-й слой – суглинок мягкопластичный 3-й слой – суглинок полутвердый.
разновидность – по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) (табл.5.6. [2]:
-й слой – средней прочности 14 МПа 2-й слой – прочный 82МПа 3-й слой – прочный 54МПа.
Для песчаного грунта проводим анализ гранулометрического состава и определяет вид песчаного грунта и разновидность:
Диаметр фракций d. Мм
Логарифм диаметра фракций log(d)
Содержание фракций %
Так как масса частиц крупнее 05мм более 50% данный песок по разновидности относится к пескам крупным (табл.4.2 [2]) по коэффициенту пористости – плотный (табл.1.5) .
Для определения максимальной неоднородности по данным строки 3 строится кривая однородности грунта рис.1.2. Графически определяются значения
Рисунок 2 - Кривая однородности грунта
d95= 528; d50= 0703; d5= 0256
Согласно таблицы 5.2[1] данный грунт – песок средне однородный.
Таблица 2.2.3 - Характеристики физического состояния грунта
Вычисляемые характеристики
Наименование грунта по СТБ 943-2007
Влажность текучести WL
Влажность раскатывания WР
Условное дин. сопротивление Рд МПа
Плотность скелета грунта d
Коэффициент пористости е
Степень влажности Sr
Суглинок мягкопластичный влажный средней прочности
Песок крупный прочный водонасыщенный среднеоднородный
Суглинок полутвердый влажный прочный
3 Определение нормативных значений физико-механических характеристик грунтов
Нормативное значение удельного веса грунта определяется по плотности грунта в естественном состоянии: n = g где g – ускорение свободного падения 10 мсек2. Единицы измерения удельного веса кНм3. Кроме того для водопроницаемых грунтов (пески супеси лессовые суглинки) необходимо определить удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии (nw)
nw = (s - w)(1 + e)(2.3.1)
где w - удельный вес воды равный 10 кНм3 .
Для оценки прочностных и деформационных свойств грунтов и необходимо определить нормативные значения механических характеристик грунтов:
угол внутреннего трения n;
удельное сцепление сn;
модуль общей деформации E;
Значения прочностных и деформационных свойств грунтов принимаем по таблицам 5.25.6 [2]. В рамках данной курсовой работы считаем суглинки и супеси – моренного происхождения пески – аллювиального.
4 Определение расчетных значений физико-механических характеристик грунтов
При проектировании оснований и фундаментов по двум группам предельных состояний в расчетах используем расчетные значения физико-механических характеристик грунтов:
-удельный вес γII ;
-угол внутреннего трения φI φII ;
-удельное сцепление сI сII .
Расчетные значения характеристик грунтов для первой и второй группы предельных состояний определяем путем деления нормативных значений на коэф
фициент надежности по грунту γg который принимаем равным:
-в расчетах оснований по деформациям γg =1;
-в расчетах оснований по несущей способности:
-для удельного сцепления γg(с) =15;
-для угла внутреннего трения песчаных грунтов γg (с) =11;
-для угла внутреннего трения пылевато-глинистых грунтов γg(с) =115.
Результаты вычислений заносим в таблицу 2.3.1.
Таблица 2.3.1 - Нормативные и расчетные значения физико-механических характеристик
№ ИГЭ название грунта
№1 Суглинок мягкопластичный
№3 Суглинок полутвердый
5 Построение инженерно-геологического разреза строительной площадки.
Рисунок 3 – Инженерно – геологический разрез
Расчет и конструирование фундаментов по выбранным вариантам
1 Проектирование фундаментов мелкого заложения
1.1 Назначение глубины заложения фундамента
Глубину заложения фундаментов (расстояние от уровня планировки до уровня подошвы фундамента) назначаем в зависимости:
-назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения и применяемых конструкций;
-инженерно-геологических условий площадки;
-глубины промерзания грунтов.
Фундаменты мелкого заложения проектируем столбчатого типа.
На глубину заложения фундаментов влияют следующие конструктивные особенности зданий или сооружений:
-наличие и глубина заложения подвалов;
-тепловой режим здания подвалов и техподпольев;
-минимальная глубина заделки колонны в стакан фундамента и конструктивные требования к элементам фундамента.
Здание проектируем без подвала.
Принимаем что здания проектируется с отапливаемым режимом работы расчетной температурой воздуха внутри помещений и подвале 20 ºС. Минимальную глубину заделки колонны в фундамент принимаем 075 м.
Минимальную глубину заделки колонны в фундамент принимаем 12 м
(для колонны КДII–15). По конструктивным требованиям расстояние от уровня пола до обреза фундамента принимаем 015 м. Между нижней гранью колонны и фундаментом предусматривается зазор 50 мм. Толщину плитной части фундамента принимаем не менее 200 мм. Высоту фундамента для двухветвевых колонн принимаем не менее 18 м. Следовательно глубину заложения фундаментов принимаем минимум на 195 м ниже уровня пола.
1.2 Глубина сезонного промерзания
Глубина заложения наружных стен и колонн с учетом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниями п.п. 5.2 ТКП 45-5.01-67-2007 [4].
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d1 у фундамента определяется по формуле:
где kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента принимается согласно [4];
df - нормативная глубина сезонного промерзания определяемая по данным наблюдений местной гидрометеорологической станции за период на менее 10 лет или по 5.2.4 [4];
где Mt—безразмерный коэффициент равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе согласно СНБ 2.04.02 или по данным гидрометеорологической станции находящейся в таких же условиях что и строительная площадка;
d0 - показатель промерзания грунта.
d1 = kh df = 08 07199 = 0575 м
1.3 Определение размеров подошвы фундамента
Назначим размеры стакана. Минимальная толщина стенок стакана 02 lk = 0.2 1000 = 200мм > min 175мм. Определим размер стакана:
l = 1000 + 75 2 + 200 2 = 1550мм
b = 500 + 75 2 + 200 2 = 1050мм
Окончательно принимаем размеры стакана в плане кратно 300мм b = 1200мм
Рассчитываем фундамент для рядовой колонны центрального ряда. Расчет ведем по скважине №1.
Размеры подошвы фундамента определяем путем последовательных приближений.
В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
где No11 - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы по заданию No11 =1600кН; Ro - расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаем по табл. 6.4 [3] Ro = 420 кПа;m - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах принимается равным 20 кНм3; d -глубина заложения фундамента от уровня планировки d=18м.
Размеры подошвы фундамента под колонну для прямоугольного фундамента (b1.3a):
Принимаем a = 18 м (кратно 300мм);
b = 13 a = 13 178 = 2314 м Принимаем b = 24 м (кратно 300мм);
АF = а b = 18 24 = 432 м2 .
Рисунок 4 – Расчетная схема для определения R
Величину расчетного сопротивления грунта для принятой ширины подошвы фундамента для зданий без подвала определяем по формуле:
γc1 γc2 — коэффициенты условий работы принимаемые по табл.5.2 [4] равные соответственно 1.4 и 1.2;
— коэффициент принимаемый равным 1.1 т.к. прочностные характеристики грунта и с определены по ТКП [2].
М Мq Мс — коэффициенты принимаемые по табл.5.3 [4]
b— ширина подошвы фундамента (для прямоугольной подошвы фундамента — ее меньшая сторона) 18 м;
kz— коэффициент принимаемый равным : при b10 м kz=1
’11— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента (с учетом фактического уплотнения обратной засыпки) кНм3;
— то же для грунтов залегающих ниже подошвы фундамента кНм3
d1— глубина заложения фундамента бесподвальных сооружений -195 м
cII 07 – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа.
Проверяем фактическое давление фундамента на основание. Нагрузка от фундамента и грунта на его уступах:
- от одного фундамента:
Gф 24 18 03 + 18 12 15 25 1134кН;
Gгр 24 1818 – (24 18 03 + 18 12 15 1477 4785 кН.
Полная нагрузка на основание в уровне подошвы составляет:
NII 1600 1134 4785 176125 кН .
Давление под подошвой фундамента ограничивается следующими условиями:
где - момент сопротивления площадки подошвы фундамента.
Условие выполняется но так как расхождение составляет ≥ 10% что значит площадь подошвы взята с большим запасом и необходимо уменьшить размеры фундамента до минимальных конструктивных. Фундамент примем с размерами подошвы 21 * 15 м. АF = а b = 15 21 = 315 м2
Рисунок 5 – Расчетная схема для определения R
Gф 21 15 03 + 18 12 15 25 10463кН;
Gгр 21 1518 – (21 15 03 + 18 12 15 1477 2193 кН.
NII 1600 10463 2193 172656 кН .
Условие не выполняется. К дальнейшему расчету принимается фундамент с размерами подошвы 24 * 18 м. АF = а b = 24 18= 432 м2
1.4 Расчет на продавливание плитной части
Произведем проверку на продавливание железобетонного прямоугольного фундамента если известно что нагрузка в плоскости обреза фундамента составляет: N0 I = 1250 кН. Материал фундамента бетон тяжелый класса С1215 γ b2 = 09 fckt = 110 МПа. Удельный вес грунта выше подошвы фундамента γ 'II = 1477 кНм3. Геометрические размеры фундамента приведены на рисунке 6.
Рисунок 6 – Определение площади пирамиды продавливания вдоль наименьшей стороны фундамента
Продавливание от нижней грани колонны. В этом случае наименьшей гранью пирамиды продавливания будет трапеция abcd.
Условие на продавливание:
Значение продавливающей силы:
Площадь продавливающей силы:
Средняя линия пирамиды продавливания:
Условие продавливания:
Прочность на продавливание от колонны обеспечена.
1.5 Определение осадки фундамента
Вычисляем ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры 02zg необходимой для определения глубины расположения нижней
границы сжимаемой толщи грунта:
-на поверхности земли (планировочная отметка DL):
-на контакте 1 и 2 слоев:
ZG(1-2) = γII(1)·h1 = 189 · 139 = 2627 кПа
· ZG(1-2) = 02 · 2627 = 525 кПа
- на уровне подошвы фундамента с учетом взвешивающего действия воды :
ZGF w = ZG(1-2) + γII(1) w·h1 = 2627 + 1009 · 041 = 3041 кПа
· ZGF = 02 · 3041 = 608 кПа
- на уровне подошвы фундамента без учета взвешивающего действия воды :
ZGF = ZG(1-2) + γII(1)·h1 = 2627 + 194 · 041 = 3422 кПа
· ZGF = 02 · 3422 = 685 кПа
- на контакте 2 и 3 слоёв:
ZG(2-3) = ZG(1-2) + γII(2)·h2 = 2627 + 194 · 50 = 12327 кПа
· ZG(2-3) = 02 · 12327 = 2465 кПа
- на контакте 2 и 3 слоев с учетом взвешивающего действия воды:
ZG(2-3)w = γwII(2)·h2 + ZG(1-2) = 1009 · 50 + 2627 = 7672 кПа
· ZG(2-3)w = 02 · 7672 = 1534 кПа
-на нижней границе разреза:
ZG(3-4) = ZG(2-3) + γII(3)·h3 = 12327 + 201 · 50 = 22377 кПа
· ZG(3-4) = 02 · 22377 = 4475 кПа
Полученные значения ординат эпюры природного давления zg и
вспомогательной эпюры 02zg вынесены на расчетной схеме (рисунок 6).
Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:
p0 p zg F 40769 – 3041 37728 кПа.
Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Для удобства вычисления толщину элементарного слоя принимаем кратной таким образом чтобы 2zb была кратной 04 т.е. кратной:
Ординаты эпюры дополнительного давления zp
формуле zр α p0. Значения α
Результаты расчета приведены в таблице 3.1.
Полученные значения ординат эпюры наносим на расчетную схему.
В точке пересечения эпюры дополнительных давлений со вспомогательной эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой толщи: H 536442 м.
Таблица 3.1 – Результаты расчета напряжений в грунте
Рисунок 8 – Расчетная схема определения осадки основания (значения в кПа)
Определяем осадку каждого слоя грунта основания по формуле 5.29 [4] что удобнее делать для каждого ИГЭ в отдельности:
где zpi – среднее значение
дополнительного вертикального
нормального напряжения в
n – число слоев на которое разбита сжимаемая толща основания.
Считаем осадку только в границах сжимаемой толщи. Определяем осадку грунта основания для каждого ИГЭ в отдельности:
Полная осадка фундамента:
s s1 s2 s3 0 0017 000083 00178м su 008м
где su 008 м – средняя осадка [4] – условие выполняется.
2 Проектирование свайного фундамента
2.1 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка
По рекомендации [5] принимаем призматические железобетонные сваи квадратного сечения как наиболее часто используемые в массовом строительстве. По поперечному сечению принимаем сваю 03 × 03 м.
Длина сваи определяется исходя из инженерно-геологических условий с учетом длины заделки головы сваи в ростверк:
h = 131 м – расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя грунта определяемое по инженерно-геологическому разрезу.
Принимаем длину сваи L = 30 м.
Глубину заложения ростверка определяем в зависимости от глубины сезонного промерзания и от конструктивных особенностей проектируемого сооружения.
Высоту ростверка принимаем 060 м.
Минимальная высота фундаментов принимается равной 21 м для колонн прямоугольного сечения [5]. Учитывая все особенности принимаем глубину заложения монолитного ростверка 225 м от уровня пола подвала.
2.2 Определение несущей способности сваи
Несущая способность сваи по материалу Fd в курсовом проекте принимается в зависимости от поперечного сечения. Для принятого поперечного сечения сваи 03 × 03м принимаем Fd =1000 кН.
Несущую способность сваи по грунту определяем используя табличные данные согласно п. 6.2 [6] и рисунку 8.
Рисунок 8 – Расчетная схема определения несущей способности сваи по грунту
где – коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый 10;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа принимаемое по таблице 6.1 [6] а для моренных и биогенных грунтов согласно требованиям главы 6 [6];
A 009 м2 – площадь опирания на грунт сваи принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру или по площади сваи оболочки нетто;
м – наружный периметр поперечного сечения сваи;
Rfi – расчетное сопротивление i-ого слоя грунта основания на боковой
поверхности сваи кПа принимаемое по таблице 6.2. [6] а для моренных и биогенных грунтов согласно требованиям главы 6 [6];
γ CR 10 γ cf 10 – коэффициенты условий работы грунта
соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения на расчетные сопротивления грунта.
Несущая способность сваи по грунту будет равна:
Fd 10 (10 6940 009 12 [1 615 10 1 661 10+1·715·0]) 8292 кН.
Таким образом несущая способность сваи принимается равной Fd кН.
2.3 Определение количества свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов. Конструирование ростверка
Количество свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по формуле:
где NIF – расчетная нагрузка на уровне подошвы ростверка допускается принять без учета веса фундамента ростверка и грунта на их уступах т.е. N IF N 01 1600 кН ;
γk 14 – коэффициент надежности.
Принимаем 4 сваи. Конструирование ростверка с 4 сваями (рисунок 9) производим в соответствии с требованиями [5].
Размеры стакана под колонну примем 18х12м высотой 15 м.
Рисунок 9 – Схема конструирования ростверка
Минимальный расход бетона на изготовление ростверка будет при минимальном расстоянии между осями свай:
a = 3 d = 3 300 = 900мм.
Минимальные свесы ростверка за наружными гранями свай примем 03·d + 50 = 03·300+50 = 140 мм. Общие размеры ростверка:
b= 900 + 2 · 150 + 2 ·140 = 1480 мм
Принимаем размер ростверка кратно 300 мм: b = 1500мм.
Полученные размеры больше размеров подколонника. Следовательно при минимальном расстоянии между сваями полученные размеры ростверка удовлетворяют всем конструктивным требованиям. Высоту ростверка с учетом жесткой заделки сваи принимаем равной 06 м.
2.4 Проверка несущей способности наиболее загруженной сваи
Для внецентренно загруженного фундамента должно выполняться условие:
Значение расчетной нагрузки действующей на уровне подошвы ростверка:
где GIF – вес ростверка фундамента и грунта на его уступах определяемый с коэффициентом надежности по нагрузке γ f 10
N0I 1600 кН – расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента.
NIF 1600 135 25 21 15 06 18 12 15 115 1357 21 15 06 18 12 15 182581 кН.
Таким образом максимальная нагрузка на сваю не превышает ее несущей способности. Следовательно ростверк сконструирован правильно.
2.5 Определение размеров условного фундамента
Расчет свайного фундамента по деформациям основания производим аналогичным образом как и фундамента на естественном основании с использованием метода послойного суммирования.
При этом рассматривается условный фундамент глубиной заложения равной глубине погружения нижнего конца сваи и размерами в плане ограничиваемыми наклонными выходящими от наружных граней свайного куста под углом к вертикали φII mt . Угол φII mt представляет собой осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта определяемое по формуле:
где φII t – расчетное значение угла внутреннего трения
– толщина i-того слоя прорезаемого сваей.
Рисунок 9 – Размеры условного фундамента
ly=lp+2*h*tg= 18 + 2*26*tg = 268 м
by=bp+2*h*tg= 12 + 2*26*tg= 208 м
h – расчетная длинна сваи.
2.6 Проверка давления под подошвой условного фундамента
Давление под подошвой условного фундамента при определении осадки методом послойного суммирования не должно превышать расчетного сопротивления основания R.
При этом необходимо учитывать что b by . Полная нагрузка на основание условного фундамента будет равна:
NIIy NII GII p GIIсв GII гр
– расчетная нагрузка по II группе предельных
состояний на уровне образе фундамента;
GIIp – вес конструкции фундамента и ростверка:
GIIp = 25*(21 15 06 18 12 15)= 12825 кН
GIIсв = 4*25*032*26 = 234 кН
GIIгp – вес грунта в объеме условного фундамента :
GIIгp = 1117*[*26*(12*12++18*18)-4*03*03*26]=8815 кН
Величину расчетного сопротивления грунта RкПа для зданий без подвала определяем по формуле:
γc1 γc2 — коэффициенты условий работы принимаемые по табл.52 [4] равные соответственно 1.4 и 1.2;
— коэффициент принимаемый равным 1.1 т.к. прочностные характеристики грунта и с определены по СНБ [3].
b— ширина подошвы фундамента = 208м;
dI 47 м – глубина заложения условного фундамента от уровня планировки м;
Выполняем проверку давления под подошвой условного фундамента:
где Ay 208*268=5574м2 – площадь подошвы условного фундамента.
2.7 Определение осадки свайного фундамента
Вычисляем ординаты эпюр природного давления и вспомогательной эпюры 02·zg необходимой для определения глубины расположения нижней границы сжимаемой толщи грунта (рисунок 3.3):
– на поверхности земли (отметка природного рельефа NL):
– на уровне подошвы условного фундамента:
· zgF = 02 · 5966 = 1193 кПа;
– на 50 м глубже подошвы условного фундамента:
zg(3) = 5966 + 1009 * 169+ 201 * 331 = 14324 кПа
· zgF(3) = 02 · 14324 = 2865 кПа;
Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:
P0 = 33007 – 5966 = 27041 кПа
Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои следующим образом:
– толщину элементарного слоя принимаем в пределах 02 – 04 ширины фундамента но не более 1 м;
– физико-механические свойства грунта в пределах элементарного слоя не должны изменяться т.е. границы элементарных слоёв должны совпадать с границами инженерно-геологических элементов и уровнем подземных вод.
Результаты расчета приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Расчет ординат эпюры дополнительного давления
Полученные значения ординат эпюры наносим на расчётную схему (рисунок 3.5).
Рисунок 10 - Расчётная схема определения осадки основания
2.8 Подбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи
G 25 03 03 3 0675кН.
Расчетная нагрузка на сваю:
Определим требуемую минимальную энергию удара молота для забивки
Eh 0045 N 0045 2073 933кДж.
По приложению 5 [5] выбираем трубчатый дизель-молот С-859. Его наибольшая энергия удара Eh 27кДж масса молота 35 т молот работает с частотой 50 ударов в минуту. Наибольшая высота подъема ударной части 28 м.
Проверяем удовлетворяет ли выбранный тип молота условию:
где m1 – масса молота;
молота. Для трубчатых дизель-
молотов при забивке железобетонных свай K 06 т кДж.
Условие выполняется.
Определим контрольный отказ железобетонной сваи:
где – коэффициент зависящий от материала сваи (для железобетонных свай 1500кН м2 );
e – коэффициент восстановления удара принимаемый при забивке свай
92 кН – несущая способность сваи.
Ориентировочно определим на какое расстояние погружается свая за одну минуту работы дизель-молота:
a Sa 50 0789 50 3949м мин.
Снекоторым приближением можем определить время забивки сваи:
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
Для упрощения расчета рассмотрим затраты необходимые для устройства фундамента под центральной колонной. Расчет ведем в ценах 01.12.2020 г.
Таблица 4.1 – Затраты на устройство фундамента стаканного типа
Разработка грунта в отвал экскаваторами "ДРАГЛАЙН" или "ОБРАТНАЯ ЛОПАТА" с ковшом вместимостью 025 м3 грунт 1 группы (Е1-13-4)
Армирование монолитных железобетонных фундаментов стаканного типа объемом более 40 м3 под колонны для производственных зданий устраиваемых в опалубке импортного производства или типа "МОДОСТР" (Е6-156-1)
Монтаж опалубки импортного производства или типа "МОДОСТР" для устройства монолитных железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны для производственных зданий (Е6-158-1)
Устройство фундаментов железобетонных из бетона класса С1215 общего назначения под колонны объемом до 5 м3 (Е6-1-6)
Демонтаж опалубки импортного производства или типа "МОДОСТР" для устройства монолитных железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны для производственных зданий (Е6-159-1)
Устройство гидроизоляции обмазочной в один слой толщиной 2 мм (Е11-4-5)
Засыпка траншей и котлованов бульдозерами мощностью 59 (80) кВт (л.с.) при перемещении грунта до 5 м грунт 1 группы (Е1-27-1)
Уплотнение грунта самоходными вибрационными катками 22 т на первый проход по одному следу при толщине слоя 25 см (Е1-132-1)
Таблица 4.2 – Затраты на устройство свайного фундамента
Погружение дизель-молотом копровой установки на базе трактора железобетонных свай длиной до 6 м в грунты 1 группы (Е5-1-1)
Срубка голов железобетонных свай и свай-оболочек площадью поперечного сечения до 016 м2 (Е5-113-2)
Устройство фундаментов железобетонных из бетона класса С1215 общего назначения под колонны объемом до 10 м3 (Е6-1-7)
Вывод: так как затраты на производство работ по крайним фундаментам меньше для фундамента стаканного типа то для возведения здания применяем данный фундамент.
Технология производства работ по устройству фундаментов
После контроля нивелиром отметок дна котлованов под фундаменты проверяем разметку осей на обноске натягиваем проволоку по осям и переносим точки их пересечения на дно котлована. Затем наносим риски на фундаменты. На фундаменте отмечаем рисками середину боковых граней нижней ступени что облегчает выверку фундаментов при их установке на основание. Для фундаментов стаканного типа рисками отмечаем середину верхней грани стакана что помогает при окончательной выверке фундамента. Затем фундамент заводим краном на проектные оси и после необходимой центровки на высоте 10 см опускаем в проектное положение. При этом риски на фундаменте должны совпадать с рисками на колышках.
Положение фундаментов в плане проверяем с помощью теодолита а соответствие высотных отметок фундаментов и дна стаканов — нивелиром относительно временных реперов.
Окрасочная и обмазочная гидроизоляции — это сплошной водо-непроницаемый слой выполненный из горячих битумов горячих или холодных мастик приготовленных из черного вяжущего и наполнителя или из черного вяжущего а также из материалов на основе синтетических смол и пластмасс. Окрасочную изоляцию наносим тонким слоем (02 08 мм) а обмазочную — более толстым (2 4 мм).
Окрасочную и обмазочную изоляции наносим на изолируемую поверхность окраской обмазыванием или газопламенным напылением. Окрасочные и обмазочные слои наносим в 2 3 приема чтобы перекрыть все пропущенные места нижних слоев. Общая толщина покрытия зависит от применяемых материалов и составляет при нанесении горячих битумов песка и мастик 2 4 мм а разжиженных— 08 15 мм битумных паст— 15 3 мм битумных эмульсий лаков и красок — 05 15 мм.
При газопламенном напылении используем порошкообразные составы включающие битумный порошок смешанный в молотковой дробилке с наполнителями. В таком виде порошкообразную мастику наносим на подготовленную поверхность с помощью газопламенной установки. Преимущество этого метода заключается в том что не требуется раздельно приготовлять и перевозить битумную мастику. Кроме того установка снабжена двумя форсунками одна из которых разогревает изолируемую поверхность а другая наносит материал на поверхность поэтому изоляционные работы можно вести зимой. Поверх окрасочной (обмазочной) изоляции нанесенной на подземные части зданий и сооружений устраиваем защиту в виде глиняных замков или штукатурного слоя из гидрофобизированых грунтов.
Для устройства глиняных замков используем измельченную глину смешиваемую с 2 3% жидкого битума марки БН-111 мазута и др. Этот состав перемешиваем в растворомешалке с водой в количестве 20 30%. Готовую глиняную массу послойно с трамбованием укладываем в опалубку извлекаемую по мере засыпки грунтом пазух котлованов. Гидрофобизированные грунты представляют собой смесь песка или суглинка с нефтебитумом растворенным в зеленом масле. Наносим такие составы на изолированные поверхности слоем штукатурки.
Список использованных источников
СТБ 943-2007 Грунты. Классификация. – Введ. 1994. – Минск: Постановлением Госстроя Республики Беларусь от 24 декабря 1993 г. № 32. – 18 с.
ТКП 45-5.01-17-2006 (02250) Прочностные и деформационные характеристики грунтов по данным динамического зондирования. Правила определения. – Введ. 3.03.2006. – Минск: Приказом Министерства архитектуры
истроительства Республики Беларусь от 3 марта 2006 г. № 60. – 24 с.
ТКП 45-5.01-17-2006 (02250) Прочностные и деформационные характеристики грунтов по данным динамического зондирования. – Минск 2006
ТКП 45-5.01-67-2007 (02250). Фундаменты плитные. Правила проектирования. – Введ. 2.04.2007. – Минск: Приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 2 апреля 2007 г. № 88. – 140 с.
Методические рекомендации к выполнению курсового проекта по дисциплине: «Механика грунтов основания и фундаменты» для выполнения курсового проекта по курсу «Проектирование фундаментов» для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство».
ТКП 45-5.01-256-2012 (02250). Основания и фундаменты зданий и сооружений. Сваи забивные. Правила проектирования и устройства. – Введ. 5.01.2012. – Минск: Приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 5 января 2012 г. № 4. – 141 с.
Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учеб. пособие Под ред. Б.И. Далматова; 2-е изд. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ 2001 – 440с.; ил. ISBN 5-93093-008-2.
Сборник нормативов расхода ресурсов в натуральном выражении на земляные работы: НРР 8.03.101-2017. – Введ. 01.01.17 - Минск: Министерство архитектуры и строительства Респ. Беларусь 2017
Сборник нормативов расхода ресурсов в натуральном выражении на свайные работы опускные колодцы закрепление грунтов: НРР 8.03.105-2017. – Введ. 01.01.17 - Минск: Министерство архитектуры и строительства Респ. Беларусь 2017
Сборник нормативов расхода ресурсов в натуральном выражении на бетонные и железобетонные конструкции монолитные: НРР 8.03.106-2017. – Введ. 01.01.17 - Минск: Министерство архитектуры и строительства Респ. Беларусь 2017
Сборник нормативов расхода ресурсов в натуральном выражении на полы: НРР 8.03.111-2017. – Введ. 01.01.17 - Минск: Министерство архитектуры и строительства Респ. Беларусь 2017