1649

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНЫХ

ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

ПОД СТЕНЫ ЗДАНИЙ

Омск 2010

Введение

Методические указания предназначены для бакалавров строительных специальностей при выполнении курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты».

Цель курсовой работы состоит в приобретении студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты» на примере проектирования ленточных фундаментов на естественном основании под стены зданий.

Курсовая работа разрабатывается каждым студентом на основе индивидуальных исходных данных, приведенных в настоящих методических указаниях. В курсовой работе предусматривается выполнение следующих разделов:

1.Оценка инженерно-геологических условий площадки.

2.Сбор действующих нагрузок.

3.Проектирование фундаментов мелкого заложения.

4.Оформление курсовой работы:

-графическая часть;

-пояснительная записка.

Настоящие методические указания призваны облегчить выполнение курсовой работы, научить студентов пользоваться нормативной и технической литературой по вопросам проектирования фундаментов зданий, применять ЭВМ (программа «Foundation»).

В курсовой работе расчет фундаментов производится на вертикальные нагрузки как центрально-нагруженных. Расчет стен подвала на горизонтальные нагрузки от активного давления грунта в целях снижения трудоемкости не рассматривается.

При выполнении всех расчетов необходимо использовать нормативную, справочную и учебную литературу. Графическую часть курсовой работы (чертежи, схемы, эпюры, таблицы) следует выполнять в соответствии с требованиями стандартов СПДС, ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД и др. Текстовая часть работы должна быть оформлена в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-79 «Общие требования к текстовым документам», ГОСТ 7.1 «Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления».

Методические указания не являются нормативно-справочными документами, ссылки на них в курсовой работе не допускаются.

Расчеты в курсовой работе выполняются с применением системы единиц СИ.

1. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

1.1. Построение инженерно-геологического разреза

Исходными данными для оценки грунтовых условий строительной площадки служат материалы инженерно-геологических изысканий. Схема расположения скважин и контур здания показаны на рис. П.1.1, а результаты инженерно-геологических изысканий приведены в задании на курсовое проектирование (табл. П.1.4, П.1.5) в виде вариантов.

По исходным данным к курсовой работе строится инженерногеологический разрез площадки строительства. Подробнее построение инженерно-геологического разреза рассмотрено в учебном пособии [9]. Пример инженерно-геологического разреза приведен в прил. 2.

1.2. Оценка грунтов основания

Оценку грунтов основания рекомендуется выполнять послойно сверху вниз, используя схему грунтов основания, построенную по оси проектируемого фундамента.

В первом приближении расчетное сопротивление грунтов R определяется как для бесподвальных зданий по формуле

где с1, с2 – коэффициенты условия работы [1, табл. 3] в зависимости от типа грунта и конструктивных особенностей здания; k – коэффициент, принимаемый из условия определения характеристик грунта. Для характеристик грунтов, полученных непосредственными испытаниями, k = 1; Мγ, Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые по [1, табл. 4] в зависимости от угла внутреннего трения грунта; b – ширина подошвы фундамента, для оценки грунтов основания рекомендуется принять равной 1,0 м; kz – коэффициент, принимаемый при ширине подошвы фундамента менее 10 м kz = 1; при ширине более 10 м принимается kz = z0 / b + 0,2, где z0 = 8 м; d1 – глубина заложения фундамента бесподвального здания; при оценке грунтов основания рассчитывается на глубине 2,5...4,5 м от уровня планировки (DL) с шагом по глубине 1,0

м, а также на кровлях слоев грунтов); II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (осреднение производить на глубину z = b / 2 ниже подошвы фундамента); II' – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

Осредненное значение удельного веса грунта ниже подошвы фундамента II определяют с учетом следующих особенностей гидрологических условий:

1. Если уровень подземных вод WL находится ниже отметки подошвы фундамента FL и ниже глубины z = b / 2 (рис. 1, а), то взвеши-

вающее действие воды не учитывается, и значение II определяется по формуле

II II g, (2)

где II – плотность грунта (см. табл. П.1.4); g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

2. Уровень WL в пределах b / 2 от подошвы фундамента FL (рис. 1, б). В таком случае II определяется как средневзвешенное значение по формуле

здесь s – плотность частиц; е – коэффициент пористости грунта (см. табл. П.1.4); w – плотность воды.

3. Уровень WL находится выше подошвы фундамента. Тогда II

приравнивается IIвз и определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле (4).

4. Подошва фундамента находится в слое водоупора. Водоупором считаются суглинки и глины с показателем текучести IL < 0,25. В таких грунтах взвешивающее действие воды не учитывается.

Осредненное значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента II' рассчитывается как средневзвешенная величина в пределах от DL до FL (рис. 1, в) согласно формуле

где h2 = dw – d1; h3 = d1 – dw; dw – расстояние от уровня планировки до уровня грунтовых вод.

а)

б)

аниже подошвы фундамента при уровне WL ниже FL и глубины z = b / 2;

бниже подошвы при WL в пределах b / 2; в выше подошвы фундамента

Значение R рассчитывается на глубине 2,5...4,5 м от уровня планировки с шагом по глубине 1,0 м, а также на кровле каждого слоя грунта. Полученные значения расчетных сопротивлений грунтов R2…Rn, а также соответствующие модули деформаций Е2…Еn следует указать на схеме (рис. 2).

По значениям R и Е производится анализ инженерногеологических условий строительной площадки, т.е. оценивается каждый слой грунта по прочности и деформативности. По результатам анализа определяются несущий слой основания и впоследствии глубина заложения фундамента. Необходимо помнить, что величина расчетного сопротивления грунта зависит не только от его физикомеханических характеристик, но и от других параметров [1, п.2.41].

2. СБОР ДЕЙСТВУЮЩИХ НАГРУЗОК

Нагрузки на фундамент рассчитываются на уровне обреза фундамента. За обрез фундамента следует принять уровень пересечения планировки и стен. В величину нагрузки на фундамент на уровне обреза входят: собственный вес стены с учетом проемности, нагрузки от перекрытий и покрытия. Исходные данные для подсчета нагрузок приведены в табл. П.1.1…П.1.3.

При определении нагрузок от перекрытий и покрытия используется метод грузовых площадей. Действующие нагрузки приводятся к

погонной нагрузке (т.е. на метр длины фундамента). При расчетах фундаментов потребуется значение как расчетной, так и нормативной нагрузок. Ознакомиться с примерами определения нагрузок можно в учебном пособии [5] и в разделе 5 настоящих методических указаний.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Фундамент и грунтовое основание здания являются одним из основных его несущих элементов. Конструкция фундамента должна удовлетворять требованиям расчёта по I и II группам предельных состояний. Первоначально выполняют расчёты по II группе предельных состояний, т.е. определяются глубина заложения и размеры подошвы фундамента в плане, при которых деформации основания не превысят нормируемых величин. После этого приступают к расчетам по I группе предельных состояний, т.е. проверяют прочность самого тела фундамента.

3.1. Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов определяется в основном тремя факторами:

1.Влиянием геологических и гидрогеологических условий строительной площадки.

Данный фактор оказывает решающее значение на выбор глубины заложения. Существует несколько основных типов сложения грунтов

[7].При проектировании фундаментов нужно стремиться к тому, чтобы подошва фундаментов опиралась на слой прочного малосжимаемого грунта. В случае наличия слабого слоя в пределах сжимаемой толщи грунта следует производить проверку давлений на кровле слабого слоя. Вопрос о выборе несущего слоя решают на основе оценки грунтов основания (см. подраздел 1.2).

2.Учетом глубины промерзания пучинистых грунтов.

В пучинистых грунтах глубина заложения фундаментов под наружные стены назначается не менее расчётной глубины промерзания:

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, для наружных фундаментов отапливаемых сооружений задается по [1, табл.1]; dfn – нормативная глубина промерзания,