Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование и расчет оснований и фундаментов. Учебно-методическое пособие для СПО
.pdf
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
_________________________________________________________________
Д.В. Попов, Н.С. Астафьева, А.В. Мальцев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ
ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
Учебно-методическое пособие для СПО
Профобразование
Саратов
2021
УДК 624.15
ББК 38.58
П58
Рецензенты:
Иванов Б.Г. — д-р техн. наук;
Исаев В.И. — канд. техн. наук
Попов, Дмитрий Валерьевич.
П58 Проектирование и расчет оснований и фундаментов : учебно-
методическое пособие для СПО / Д.В. Попов, Н.С. Астафьева, А.В. Мальцев ; Самарский государственный технический университет. — Саратов :
Профобразование, 2021. — 99 с. — (Среднее профессиональное образование). — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4488-1252-1
В учебно-методическом пособии рассмотрены алгоритмы основных
видов расчетов типовых фундаментов зданий и сооружений на нескальных
естественных основаниях по двум группам предельно-допустимых состояний: несущей способности и деформациям. Все расчеты производятся
по действующей нормативной документации.
Издание предназначено для студентов, обучающихся по специальности
среднего профессионального образования 08.02.02 «Строительство и экс-
плуатация инженерных сооружений», изучающих дисциплину «Проекти-
рование и расчет оснований и фундаментов».
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4488-1252-1 © Попов Д.В., Астафьева Н.С.,
Мальцев А.В., 2017
© Самарский государственный
технический университет, 2017
© Оформление. ООО «Профобразование», 2021
Оглавление
Введение …………………………………………………………………… 4
Часть I. Оценка инженерно-геологических условий площадки
строительства…............................................................................................ 5
Вычисление физико-механических характеристик оснований………… 5
Определение глубины заложения фундаментов………………………… 11
Расчет оснований по деформациям……………………………………… 11
Расчет фундаментов на естественном основании……………………...... 11
Расчет осадки фундамента…………………………………………...…… 16
Расчет свайных фундаментов…………………………………………...… 20
Расчет основания свайного фундамента по деформациям…………....… 25
Часть II
. Пример расчета………………………………………..……...... 27
Заключение……………………………………………………....….………
Библиографический список…………………………………..................…
96
97
3
3
ВВЕДЕНИЕ
Современное строительство представляет сложный инвестиционнопроизводственный процесс. Важную роль в этом процессе играет качественное
проектирование фундаментов под конкретную строительную площадку
с учетом инженерно-геологических особенностей основания [24-26]. Ошибки
проектирования оснований и фундаментов приводят к значительным
экономическим издержкам [33]. Наиболее значительны издержки в районах
с особенными грунтами оснований [22]. В районах вечной мерзлоты при
нарушении целостности ограждающих конструкций, вследствие неправильного
проектного решения фундаментов, ошибки проектирования и строительства
могут угрожать здоровью и жизни людей [30].
Первая часть учебно-методического пособия поможет студенту в освоении
действующей нормативной документации, относящейся к расчету оснований
и фундаментов в рамках дисциплины «Проектирование и расчет оснований и
фундаментов» и указанной в библиографическом списке [1-16].
Вторая часть учебно
-методического пособия поможет студенту в освоении
расчетов оснований и фундаментов по действующей нормативной
документации [1-16].
Рекомендуется при произведении расчетов опираться на данное пособие
совместно с нормативной литературой.
Полученные знания и навыки являются необходимыми для продолжения
дальнейшего эффективного обучения в рамках специальности 08.02.02
«Строительство и эксплуатация инженерных сооружений». Данное учебнометодическое пособие является базовым инструментом для освоения принципов
конструирования и расчетов более сложных подземных конструкций
в профессиональной деятельности [32].
4
4
ρ
ρ
ρ
γ
g
ρ
g
ρ
γ
ρ
g
ЧАСТЬ I
ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Перед тем как приступить к расчету оснований под фундаментами здания,
необходимо вычислить их физико-механические характеристики и определить
их полное наименование [20, 27, 28]. В процессе оценки инженерногеологических условий площадки следует вести сводную ведомость физикомеханических свойств грунтов (табл. 1), в которую по мере вычислений
заносятся характеристики грунта [21]. В первую очередь в указанную таблицу
заносят уже известные характеристики грунтов.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВАНИЙ
1. Плотность сухого грунта:
3
/ смг
, (1.1)
где
+
,
ρ
=
d
1 W
– плотность грунта при природной влажности;
W
– природная влажность грунта.
2. Удельный вес грунта природного сложения:
=
,
3
/ мкН
, (1.2)
где
– плотность грунта при природной влажности;
– ускорение свободного падения 9,81м/сек2.
3. Удельный вес твёрдых частиц:
,
g
где
=
– плотность твёрдых частиц грунта;
s
– ускорение свободного падения 9,81 м/сек2.
ss
5
5
3
/ мкН
, (1.3)
Таблица 1
Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов
№
п.п.
Физико-механические характеристики
геологические
элементы
ИГЭ-1 ИГЭ-2
1 Мощность слоя, м
2 Влажность W, дол. ед.
Инженерно-
3
Плотность грунта ρ, г/см
4
Плотность твёрдых частиц ρ
5
Плотность сухого грунта ρ
6
Удельный вес частиц γ
3
d
, кН/м
s
, г/см
s
, г/см
3
3
3
Удельный вес при естественной
7
влажности γ, кН/м
8
Удельный вес сухого грунта γ
3
, кН/м3
d
Удельный вес с учётом взвешивающего
9
действия воды γ
, кН/м3
sb
10 Пористость n, дол. ед.
11 Коэффициент пористости e (безразмерный)
12 Степень влажности Sr (безразмерный)
13 Граница текучести WL, дол. ед.
14 Граница пластичности WP, дол. ед.
15 Число пластичности IP, дол. ед.
16 Показатель текучести IL, дол. ед.
17 Удельное сцепление С, кПа
18
Расчетный угол внутреннего трения ϕ, град.
19 Модуль деформации Е, кПа
20 Степень неоднородности песков Сu
21 Полное наименование грунтов
22
(кН/м
2
) кПА
6
6
Расчётное сопротивление грунтов R
,
о
4. Удельный вес сухого грунта:
ρ
γ
ρ
g
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
=
,
g
dd
3
/ мкН
, (1.4)
где
– плотность сухого грунта;
d
– ускорение свободного падения 9,81м/сек2.
5. Пористость:
n
где
– плотность сухого грунта;
d
s
– плотность твёрдых частиц грунта.
6. Коэффициент пористости:
e−=
n
где
– пористость грунта.
d
−= 1
, (1.5)
ρ
s
n
, (1.6)
n
1
7. Степень влажности:
W
s
, (1.7)
e
ρ
w
где
S
=
R
– плотность твёрдых частиц грунта;
s
– плотность воды 1 г/см3;
w
е
– пористость грунта;
W
– природная влажность грунта в дол. ед.
Степень влажности грунта определяем по следующим неравенствам:
– маловлажный грунт;
5,00 ≤<RS
– влажный грунт;
8,05,0 ≤<RS
S
8,0>
R
– насыщенные водой грунты.
8. Число пластичности:
WWI −=
, (1.8)
PLp
W
где
– граница текучести грунта в дол. ед.;
L
W
– граница пластичности грунта в дол. ед.
P
7
7
Определим наименование грунта по следующим неравенствам:
ρ
ρ
ρ
γγγ
γ
γ
07,001,0 ≤<pI
– супесь.
17,007,0 ≤<pI
– суглинок.
I
17,0>
p
– глина.
9. Показатель текучести:
WWI−
=
L
W
где
– природная влажность грунта в дол. ед.;
W
– граница пластичности грунта в дол. ед.;
P
I
– число пластичности.
P
По числу пластичности глинистые грунты подразделяются на:
– твёрдые;
0≤
I
L
0,10 ≤<LI
– пластичные;
– текучие.
I
0,1>
L
p
I
, (1.9)
P
10. Коэффициент пористости при влажности на границе
текучести:
W
sL
, (1.10)
ρ
d
где
=
e
L
W
– граница текучести грунта в дол. ед.;
L
– плотность твёрдых частиц грунта;
s
– плотность сухого грунта.
d
11. Удельный вес насыщенного водой грунта:
nn
где
– удельный вес твёрдых частиц;
S
n
– пористость;
+−= )1(
, (1.11)
WSSAT
– удельный вес воды, 10кН/м3.
w
8
8
12. Удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды:
γγγ
γ
γ
)1)(( n
−−=
WSSB
, (1.12)
где
– удельный вес твёрдых частиц;
S
– удельный вес воды, 10кН/м3;
w
n
– пористость.
13. Коэффициент неоднородности CU.
Для определения коэффициента неоднородности необходимо построить
график гранулометрического состава для всех заданных грунтовых слоёв.
В графике требуется определить d
меньше которых по весу в грунте содержится 60 и 10 процентов всех фракций.
График гранулометрического состава строится в полулогарифмической
системе координат, где по горизонтали оси откладывают логарифмы диаметров
частиц, а по вертикали – их процентное содержание с нарастающим итогом.
Из точек пересечения кривой гранулометрического состава и линий 60 % и
10 % опускаются
значения искомых величин (по интерполяции).
перпендикуляры на ось диаметров частиц, где и берутся
и d10 – это диаметры частиц грунта,
60
Рис. 1. График гранулометрического состава
9
9
Задача построения кривых гранулометрического состава упрощается
тем, что координатная сетка является для всех такой же, как на рис. 1,
различными будут кривые грансостава, которые строятся на одной сетке для
всех грунтов. Построение каждой кривой производится по процентному
содержанию частиц в соответствии с заданием, при этом сначала
откладываются проценты частиц диаметром менее 0,005 мм, далее к
отложенным процентам прибавляются проценты следующей фракции
и откладываются на вертикали 0,01 мм и так далее до 100 %. За начало
графика берется точка на оси диаметров, соответствующая диаметру 0,001 мм.
Допускается вычислять значения d60 и
d10 методом интерполяции.
уже
Таблица 2
Определение наименования песчаных грунтов
Наименование видов
песчаных грунтов
Гравелистый Крупнее 2 мм – более 25,0 %
Крупный Крупнее 0,5 мм – более 50,0 %
Средней крупности Крупнее 0,25 мм – более 50,0 %
Мелкий Крупнее 0,1 мм – более 75,0 %
Пылеватый Крупнее 0,1 мм – менее 75,0 %
Распределение частиц по крупности
% от веса сухого грунта
Вес частиц
Наименование песчаных грунтов по плотности сложения
Наименование плотности сложения грунтов
Вид грунта
Пески:
гравелистые, крупные
и средней крупности
мелкие е < 0,6
пылеватые е < 0,6
плотные
е < 0,55
средней
плотности
0,55
≤ e ≤ 0,7
0,6
≤ е ≤ 0,75
0,6
≤ е ≤ 0,8
Таблица 3
рыхлые
е > 0,70
е > 0,75
е > 0,8
10
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]