1851
.pdfПРОЕКТИРОВАНИЕ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
ПОД КОЛОННЫ ПРОМЫШЛЕННОГО
ЗДАНИЯ
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине
«Основания и фундаменты» для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство» и 270114 «Проектирование зданий»
Омск – 2006
3
Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
ПОД КОЛОННЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Основания и фундаменты»
для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство»
и 270114 « Проектирование зданий»
Составители: М.Я. Сапожников, М.Е. Кашицкая, А.С.Нестеров
Омск Издательство СибАДИ
2006
4
УДК 624.15 ББК 38.582
Рецензент канд. техн. наук, доц. И.М. Ивасюк
Работа одобрена методической комиссией ИСИ в качестве методических указаний по специальностям 270102 "Промышленное и гражданское строительство" и 270114 “Проектирование зданий”.
Проектирование свайных фундаментов под колонны промышленного здания: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Основания и фундаменты» для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство» и 270114 «Проектирование зданий» / Сост.: М.Я. Сапожников, М.Е. Кашицкая, А.С. Нестеров. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 46 с.
На основе современных нормативных документов изложена методика проектирования свайных фундаментов. Даны рекомендации по оформлению проекта.
Ил. 19. Табл. 9. Прил.5. Библиогр.: 9 назв.
© Составители М.Я.Сапожников, М.Е.Кашицкая, А.С.Нестеров, 2006
5
Учебное издание
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД КОЛОННЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Основания и фундаменты» для студентов специальностей
270102 «Промышленное и гражданское строительство» и
270114 «Проектирование зданий»
Составители: Марат Яковлевич Сапожников, Мария Евгеньевна Кашицкая, Андрей Сергеевич Нестеров
Редактор Н.И. Косенкова
Лицензия ИД №00064 от 16.08.99. Подписано к печати . . 06.
Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Оперативный способ печати. Усл. п. л. 3,0 , уч.-изд. л. 3,0. Тираж 150 экз. Заказ
Цена договорная.
Издательство СибАДИ 644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
6
Содержание |
|
Введение.............................................................................................................. |
3 |
1. Оценка грунтовых условий строительной площадки здания .......... |
..4 |
1.1.Построение инженерно-геологического разреза…………..…….. .4 |
|
1.2.Оценка грунтов основания……………….………………………... 4 |
|
2.Сбор действующих нагрузок........................................................................ |
7 |
3.Определение глубины заложения ростверка.......................................... |
12 |
3.1.Учет глубины сезонного промерзания грунтов.............................. |
12 |
3.2.Конструктивные требования................................................………12 |
|
4. Выбор длины сваи....................................................................................... |
13 |
5.Определение несущей способности висячей сваи по сопротивлению |
|
грунта................................................................................................................. |
13 |
6.Определение количества свай................................................................... |
15 |
6.1.Предварительное определение количества свай в фундаменте |
|
и их размещение при центральной нагрузке................................................. |
16 |
6.2.Уточнение количества свай в фундаменте и их размещение…...16 |
|
6.3.Проверка усилий в сваях…………………………………………..18 |
|
6.4.Определение степени использования несущей способности |
|
сваи…………………..…………………………………………….…….…….19 |
|
7.Расчет конечной осадки свайного фундамента...................................... |
20 |
7.1.Определение размеров подошвы условного фундамента............. |
20 |
7.2.Проверка напряжений на уровне нижних концов свай................. |
22 |
7.3.Определение нижней границы сжимаемой толщи основания...... |
22 |
7.4.Определение осадки фундамента методом послойного |
|
суммирования.................................................................................................... |
23 |
8.Подбор марки сваи....................................................................................... |
24 |
9.Расчет ростверков по прочности………………………...........................27 |
|
9.1.Расчет ростверков на продавливание колонной............................ |
27 |
9.2.Расчет ростверков на продавливание угловой сваей..................... |
29 |
9.3.Расчет ростверков на изгиб.............................................................. |
31 |
9.4.Конструктивные рекомендации……………………………….…..33 |
|
10.Оформление проекта и его трудоемкость............................................. |
33 |
Библиографический список............................................................................. |
33 |
Приложение 1. Физико-механические характеристики грунтов.………….35 |
|
Приложение 2. Нагрузки на уровне обреза фундамента….………………..37 |
|
Приложение 3. Расчетные нагрузки на фундаменты средних колонн.……39 |
|
Приложение 4. Расчетные нагрузки на фундаменты крайних |
|
колонн с шагом 6 м………..…………………………………………………..41 |
|
Приложение 5. Макеты чертежей………..…………………………………..43 |
|
7
ВВЕДЕНИЕ
Цель курсового проектирования состоит в приобретении студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты» на примере проектирования свайных фундаментов под колонны промышленного здания.
Настоящие методические указания призваны облегчить выполнение курсового проекта (работы), научить студентов пользоваться литературой по вопросам проектирования фундаментов зданий и сооружений, применять ЭВМ (программа КОСТ-2).
Исходные данные для курсового проектирования приведены в задании.
При выполнении курсового проекта (работы) студент должен: оценить грунтовые условия строительной площадки, определить глубину заложения ростверка и выбрать длину сваи, определить несущую способность и количество свай для фундаментов под среднюю и крайнюю колонны промышленного здания, а также рассчитать осадку фундамента, подобрать марку сваи и провести расчет ростверков по прочности.
Студентами специальности 270114 “Проектирование зданий” не выполняется раздел 2 «Сбор действующих нагрузок» настоящих указаний (нагрузки заданы в прил. 2 методических указаний). Проектирование фундаментов рекомендуется вести в такой последовательности, в которой изложены разделы методических указаний.
8
1. ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗДАНИЯ
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 приведены на рис. 1, а результаты инженерно-геологических изысканий оговорены заданием на курсовое проектирование.
По этим результатам строится инженерно-геологический разрез площадки строительства [9]. Расстояние между скважинами С-1 и С-2 принимается равным 40 м, размеры контура здания – 2L х 36 м, где L – пролет здания, м.
В проекте следует условно принять, что грунтовая среда не агрессивна по отношению к железобетонным конструкциям.
Рис. 1. Схема расположения скважин и контур здания
Затем на разрезе указываются оси проектируемых фундаментов.
1.2.Оценка грунтов основания
Впроекте к слабым грунтам следует относить водонасыщенные глинистые грунты, у которых модуль общей деформации Ео < 5 МПа .
9
Оценку грунтов основания рекомендуется выполнять послойно сверху вниз, используя схему грунтов основания, построенную по оси проектируемого фундамента (рис.2).
Рис. 2. Схема грунтов основания: hi — мощность i-го слоя грунта; d1 i – глубина заложения фундамента в i -м слое грунта; Ri – расчетное сопротивление i-го слоя грунта; Ei – модуль деформации i-го грунта; WL – уровень подземных вод
Так как подвал в здании отсутствует, то для каждого слоя грунта, кроме почвенно-растительного, его расчетное сопротивление грунта R определяют по формуле, следующей из формулы (7) [1]:
R |
с1 c2 |
M kzb |
|
Mqd |
|
|
' |
Mcc |
|
, |
(1) |
|
k |
II |
I |
II |
II |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
где с1 и с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 [1]; k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями; М , Мq,, Мс – коэффициенты, принимаемые по табл. 4[1]; kz
– коэффициент, принимаемый равным 1 при b 10 м; b – ширина подошвы фундамента, м; (для предварительной оценки грунтов основания можно принять b=1м); с – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; γІІ –
10
осредненное (в пределах b/2) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, кН/м.
Осредненное расчетное значение удельного веса грунта γІІ определяется следующим образом:
1.При наличии WL – уровень подземных вод ниже подошвы фундамента за пределами b/2 (рис.3).
g , |
(3) |
где ρІІ – плотность грунта, г/см3; g = 9,81 м/с2
– ускорение свободного падения; FL – отметка подошвы фундамента; DL – отметка планировки.
Рис.3. Схема к определению γІІ
2.При наличии WL в пределах b/2 от подошвы фундамента (FL) γІІ определяется как средневзвешенное в пределах b/2 (рис.4).
|
|
|
i |
h |
|
вз |
h |
|
|
|
|
|
1 |
|
i |
2 |
, |
(4) |
|
|
|
h1 |
h2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где s – плотность частиц грунта, г/см3; w
– плотность воды, г/см3.
Рис.4. Схема к определению γІІ
3.При расположении подошвы фундамента ниже уровня WL γІІ, кН/м3 , определяется с учетом взвешивающего действия воды (рис.5).
|
|
DL |
dw |
d |
WL |
|
1 |
|
|
|
FL |
|
|
b |
Рис.5. Схема к определению γІІ |
||
|
вз |
|
s |
|
w |
|
|
|
|
g |
|
|
. |
(5) |
|||
|
1 е |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
11
4. При расположении подошвы фундамента FL ниже кровли водоупора γІІ , кН/м3,определяется без учета взвешивающегося действия воды (рис.6).
g,
ρІІ – плотность грунта ниже подошвы фундамента, т/м3.
Рис.6. Схема к определению γІІ
γІІ' – осредненное расчетное значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента, кН/м3, определяется как средневзвешенная величина в пределах от DL до FL (рис.7).
|
' |
|
1 |
h |
112 |
h |
2 |
|
вз h |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 3 |
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
h1 h2 |
h3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.7. Схема к определению γ 'ІІ |
где |
h2 |
= |
dw-h1 |
, |
h3= |
d1-dw , d1 – глубина заложения фундаментов |
|||||
бесподвального здания от уровня планировки.
Первое значение R рассчитывают на глубине d1 1,5...2,0 м, а для последующих слоев на их кровле. В однородных грунтах значительной мощности (h >3 м) R определяют для разных глубин с шагом 2...3 м.
После определения Ri их численные значения показывают на схеме грунтов основания (см. рис.2). Здесь же приводят значения модулей деформации грунтов Еi.
По значениям R и E проводят анализ инженерно-геологических условий строительной площадки, оценив каждый из грунтов по их прочности и деформативности. На основе анализа проводится обоснование выбора несущего слоя основания свайных фундаментов.
2. СБОР ДЕЙСТВУЮЩИХ НАГРУЗОК
Для студентов специальности ПЗ значения нагрузок, действующих на уровне обреза фундамента, принимаются по прил.2.
Для студентов специальности ПГС сбор нагрузок сводится к определению расчетных сочетаний усилий с заполнением табл. 1, 2.
12