
- •Введение
- •1. Задания к курсовому проекту
- •2. Содержание курсового проекта
- •3. Порядок проектирования
- •3.1. Изучение задания на проект
- •3.2. Оценка инженерно-геологических условий
- •3.3. Выбор типа основания и фундаментов
- •3.4. Определение нагрузок, действующих
- •3.5. Проектирование фундаментов мелкого заложения
- •3.5.1. Выбор глубины заложения фундаментов
- •3.5.2. Расчеты фундаментов при центральном
- •3.5.3. Расчет деформаций оснований
- •3.5.4. Расчет устойчивости фундаментов при действии сил
- •Значения расчетной удельной касательной силы пучения
- •3.6. Проектирование свайных фундаментов
- •5. Оформление курсового проекта
- •6. Защита курсового проекта
- •7. Примеры расчета фундаментов
- •7.1. Расчет центрально-нагруженного фундамента
- •7.2. Расчет внецентренно-нагруженного фундамента
- •7.3. Расчет фундамента на действие сил
- •7.4. Пример расчета свайного фундамента
- •Приложение 1 Вспомогательные таблицы для расчета оснований и фундаментов
- •Приложение 2
- •Определение осадки ленточных свайных фундаментов /12/
- •Определение осадки одиночной сваи
7.3. Расчет фундамента на действие сил
морозного пучения грунта
Задача. Проверить устойчивость столбчатого фундамента против сил морозного пучения. Размеры подошвы фундамента b = L =1 м. Глубина заложения от уровня d =1. Расчётная нагрузка на уровне подошвы F =250 кН. Грунт основания - суглинок со следующими показателями: = 19кн/м3, е = 0,77, w = 0,235, wL = 0,35, wp = 0,2, IL= 0,23. Расчётная глубина промерзания df =1,3 м.
Решение. По графику рис.5 [6] определяем критическую влажность, wcr =0,21. По формуле (33) рассчитаем параметр Rf для оценки морозоопасности суглинка:
Rf=0,012+
/
=0,0105.
По показателю Rf и Ip согласно табл.1 суглинок относится к сильнопучинистым грунтам.
Устойчивость фундамента проверяем по формуле (34),
fhAfh
–F.
По табл.2 значение fh= 70 кПа, определим боковую поверхность смерзания Afh = udf = 41,3 = 5,2 м2. По табл. 15 приложения 1 определим расчётное сопротивление грунта и боковой поверхности фундамента fi = Rfi при и IL = 0,23 для средней глубины слоя талого грунта в пределах глубины заложения фундамента. Отсчёт глубины ведём от поверхности грунта,
z = 1,9 м, Rfz = i = 36 кПа.
Проверим выполнение условия (34):
114 кН < 173 кН.
Следовательно, устойчивость фундамента обеспечена.
7.4. Пример расчета свайного фундамента
Задача.Рассчитать свайный фундамент под колонну промышленного здания на действие центральной нагрузки N=1,0 MH [17]. Материал ростверка - бетон класса В25 с расчётным сопротивлением осевому растяжению Rbt=1,05 МПа. Глубина заложения подошвы ростверка по конструктивным соображениям принята h=0,8 м.
Грунтовые условия строительной площадки следующие:
1-й слой - песок пылеватый, средней плотности, влажный. Мощность слоя - 3,6 м. Коэффициент пористости грунта е = 0,666; степень влажности Sr=0,604; удельный вес грунта =18,5 кН/м3.
2-й слой - супесь пластичная. Мощность слоя - 1,7 м. Коэффициент пористости грунта е = 0,618; показатель текучести IL= 0,6; удельный вес грунта =19,5 кН/м3.
3-й слой - песок мелкий, плотный, насыщенный водой. Мощность слоя - 2,8 м. Коэффициент пористости грунта е = 0,598; степень влажности Sr=0,963; удельный вес грунта =20,0 кН/м3.
Отношение длины здания к его высоте L/H=5,1.
Решение. Для заданных грунтовых условий проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С5,5-30, длиной L=5,5 м, размером поперечного сечения 0,3x0,3 м и длиной острия l=0,25 м. Сваи погружают с помощью забивки дизель-молотом.
Найдём несущую способность одиночной висячей сваи, ориентируясь на расчётную схему, показанную на рис. 8,a, и имея в виду, что глубина заделки сваи в ростверк должна быть не менее 5 см.
Площадь поперечного сечения сваи A=0,3x0,3=0,09 м2, периметр сваи u=0,3x4=1,2 м.
По табл. 14 приложения 1 при глубине погружения сваи 6,5 м для песка мелкого, интерполируя, найдём расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи R=235 кПа.
По табл. 16 приложения 1 для свай, погружаемых с помощью дизель-молотов, находим значение коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи сR =1,0 и по боковой поверхности cf =1,0.
Пласт первого слоя грунта, пронизываемого сваей, делим на два слоя толщиной 2,0 и 0,8 м. Затем для песка пылеватого при средних глубинах расположения слоёв h1=1,8 м и h2=3,2 м, интерполируя, находим расчётные сопротивления по боковой поверхности сваи, используя данные табл.15 приложения 1: f1 = 19,8 кПа, f2 = 25,4 кПа.
Рис. 8
Для третьего слоя грунта при средней глубине его залегания h3=4,45 м по этой же таблице для супеси пластичной с показателем текучести IL=0,6, интерполируя, находим f3=16,5 кПа.
Для четвёртого слоя при средней глубине его расположения h4=5,775 м для песка мелкого находим f4=41,6 кПа.
Несущую способность одиночной висячей сваи определим по формуле (8) СНиП [3]:
= 1[10,092,35+11,2(0,01982+0,02540,8+0,01651,7+0,04160,95)]=
=0,364 МПа.
Расчётная
нагрузка, допускаемая на сваю по грунту,
по формуле (2) СНиП [3]
составит
N=0,364/1,4=0,26 MH.
В соответствии с конструктивными требованиями зададимся шагом свай, приняв его равным a=3b=3x0,3= 0,9 м. Далее определяем требуемое число свай:
.
Окончательно примем число свай в фундаменте равным 4 и разместим их по углам ростверка.
Найдём толщину ростверка:
По конструктивным требованиям высота ростверка должна быть не менее hp=0,05+0,25=0,3 м, что больше полученной величины в результате расчёта на продавливание. Следовательно, окончательно примем высоту ростверка равной 0,3 м.
Расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи в соответствии с конструктивными требованиями назначаем lp=0,3x30+5=14 см, примем его окончательно кратным 5 см, т. е. lp=15 см. Расстояние между сваями примем l=3b=0,9 м.
Конструкция ростверка и его основные размеры показаны на рис. 7,б.
Найдём вес ростверка G3 = 0,025x0,3x1,5x1,5 = 0,0169 МН и вес грунта, расположенного на ростверке, Gгр = 0,5x1,5x1,5x0,0185 = 0,0208 МН.
Определим нагрузку, приходящуюся на одну сваю:
N = (0,1+0,0169+0,0208)/4 = 0,256 МПа 0,26 МПа.
По табл. 3 приложения 1 для грунта первого слоя - песка пылеватого с коэффициентом пористости e=0,666, интерполируя, найдём значение угла внутреннего трения II2 = 23,960.
По табл. 4 приложения 1 для грунта второго слоя - супеси пластичной с показателем текучести IL=0,6 и коэффициентом пористости e=0,618, интерполируя, найдём II2 = 24,60.
По табл. 3 приложения 1 для грунта третьего слоя - песка мелкого с коэффициентом пористости e=0,598, интерполируя, найдём II2 = 340.
По формуле (29) СНиП [3]
II,mt
=
определим осреднённый угол внутреннего трения грунтов, прорезываемых сваей,
Найдём ширину условного фундамента
Найдём вес свай, используя справочные данные по номенклатуре свай:
Вес грунта в объёме АБВГ (риc. 7):
G2 = 3,62,62,60,0185+1,72,62,60,0195+0,62,62,60,02+
+0,62,62,60,0101=0,796 МН.
Вес ростверка был найден ранее: G3=0,0169 МН.
Давление под подошвой условного фундамента
По табл. 3 приложения 1 для песка мелкого, на который опирается условный фундамент, c коэффициентом пористости e=0,598 найдём значение удельного сцепления cn=0,003 МПа.
По табл. 3 СНиП / / по углу внутреннего трения II = 340, который был определён ранее, найдём значение безразмерных коэффициентов:
Определим осреднённый удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:
По табл. 1 приложения 1 для песка мелкого, насыщенного водой, при соотношении L/H > 4 находим значения коэффициентов С1 =1,3 и С2 =1,1.
По формуле (7) определим расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:
Основное условие при расчёте свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется
рср=0,276 МПа < 1,19 МПа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 1997. - 37 с.
СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000. - 48 с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой России, - М.: ГУП ЦПП, 2000. - 48 с.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР, - М.: ЦИТП, 1986. - 36 с.
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000. -76 с.
Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). - М.: Стройиздат, 1986. - 412 с.
Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.03.01-84) - М.: Стройиздат, 1989. - 89 с.
Руководство по выбору рациональных конструкций фундаментов. - М.: Стройиздат, 1981. - 125 с.
Руководство по проектированию свайных фундаментов. - М.: Стройиздат, 1980. - 154 с.
Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения /Под ред. Е.А.Сорочана, Ю.Г.Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985. - 479 с.
Бартоломей А.А. Механика грунтов /Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 2001. - 241с.
Бартоломей А.А., Омельчак И.М., Юшков Б.С. Прогноз осадок свайных фундаментов. – М.: Стройиздат, 1994 - 381с.
Пономарев А.Б. Основы исследований и расчета фундаментов из полых конических свай /Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 1999.-166с.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. - М.: Стройиздат, 1990. -304 с.
Далматов Б.И. и др. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. - М.: АСВ, 1999. - 340 с.
Сорочан Е.А. Фундаменты промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1986. - 300с .
Берлинов М.В., Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов. - М: Стройиздат, 1986. - 173 с.
18. Маковецкий О.А. Сборник заданий и исходных данных для курсового проектирования по курсу "Основания и фундаменты" / Перм.гос.техн. ун-т. Пермь, 1994. - 38 с.
19. Пакет прикладных программ в геотехнике. Методические указания для расчетов по механике грунтов, основаниям и фундаментам на ПЭВМ / Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 1998. - 15 с.