Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

фундамент

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
18.05.2015
Размер:
1.08 Mб
Скачать

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ.....................................................................................................

3

1.1. Определение расчётных характеристик физического состояния грунтов.........................................

3

1.2. Анализ гранулометрического состава грунта....................................................................................

5

1.3. Определение типа и разновидности грунтов по СТБ 943-2007 «Классификация грунтов» ...............

7

1.4. Определение нормативных и расчётных значений физико-механических характеристик грунтов по

данным динамического зондирования ....................................................................................................

9

1.5. Построение инженерно-геологического разреза эпюр природного давления грунта .....................

14

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ. ..............................................

16

2.1. Назначение глубины заложения фундамента...........................................................................................

16

2.1.1 Общие положения. .......................................................................................................................

16

2.1.2 Глубина заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей

 

проектируемого сооружения ................................................................................................................

16

2.1.3. Выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий

 

площадки..............................................................................................................................................

18

2.1.4. Выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от глубины сезонного промерзания

 

грунта...................................................................................................................................................

18

2.2. Определение размеров подошвы фундамента................................................................................

19

2.2.1. Общие положения. ......................................................................................................................

19

2.2.2. Назначение предварительных размеров подошвы фундамента...................................................

19

2.2.3. Определение расчётного сопротивления грунта .........................................................................

19

2.2.4. Проверка давления под подошвой фундамента...........................................................................

20

2.3. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования. .........................................

21

2.3.1. Общие положения .......................................................................................................................

21

2.3.2. Разбивка основания на элементарные слои грунта......................................................................

21

2.3.3. Построение эпюр природного и дополнительного давления под центром подошвы фундамента и

определение осадки основания. ............................................................................................................

21

2.3.4. Определение границы сжимаемой толщи....................................................................................

24

2.3.5.Вычисление осадки основания. ....................................................................................................

24

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ......................................................................

26

3.1. Общие положения. .........................................................................................................................

26

3.2 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка ..........................................................................

26

3.3 Определение несущей способности сваи. .......................................................................................

26

3.3.1 Несущая способность сваи по материалу. ....................................................................................

26

3.3.2.

Несущая способность сваи по грунту. ......................................................................................

26

3.4. Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка.......................................

28

3.4.1.

Определяем количество свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов. ........................

28

3.4.2. Конструирование ростверка........................................................................................................

28

3.5. Выбор типа забивной сваи. ...........................................................................................................

29

3.5.1. Определение несущей способности забивных свай по результатам динамического

 

зондирования. ......................................................................................................................................

29

3.6. Расчёт осадки свайного фундамента. ............................................................................................

31

3.6.1.

Определение размеров условного фундамента...........................................................................

31

3.6.2. Проверка давления под подошвой условного фундамента..........................................................

32

3.7. Определение осадки свайного фундамента....................................................................................

32

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ...............................................................................................................

34

 

 

08 700201 228 КР

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

 

 

Разраб.

Кашлач

Лит.

Лист

Листов

Провер.

Пивоварова

Проектирование фундаментов

2

34

Реценз.

 

промышленных и гражданских зданий

 

 

Н. Контр.

 

 

ПГУ, 09-ПГСз-4

Утверд.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1. Определение расчётных характеристик физического состояния грунтов

Расчётные характеристики служат для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунтов согласно СТБ 943-07. Расчёты выполняются для каждого слоя.

Для исходных данных приведённых в таблице 1, определить физико-механические характеристики грунтов.

Таблица 1

№ слоя

Грунтовые

S , г/см3

, г/см3

W

WP

WL

PД , МПа

 

воды

 

 

 

 

 

 

1

 

2,83

1,99

0,21

0,21

0,48

1,7

2

0,5

2,61

1,99

0,24

-

-

4,7

3

 

2,69

1,81

0,18

0,12

0,22

5,2

Для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунта определяются следующие характеристики грунта:

1. Плотность сухого грунта (скелета грунта) d :

d

 

 

 

1,99

 

 

1, 645

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

1

1

0, 21

 

 

 

 

 

 

 

 

Для первого слоя: d

 

 

 

 

 

1,99

 

1, 645

г/см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

1 0, 21

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Для второго слоя: d

 

 

 

 

 

 

1,99

 

1, 605

г/см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 0, 24

 

 

Для третьего слоя: d

 

 

 

 

1,81

 

1,534

г/см3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0,18

 

 

 

 

 

 

 

1 W

 

 

 

где – плотность грунта, г/см3;

W– природная влажность грунта в долях единицы;

2.Коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности e :

е

s

d

 

2,83 1, 645

0, 72

 

 

 

 

(2)

 

d

1, 645

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для первого слоя:

е

s

d

 

 

2,83 1, 645

0, 72

 

 

d

 

1, 645

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для второго слоя:

е

 

s

d

 

 

 

2, 61 1, 605

0, 63

 

 

 

d

 

 

1, 605

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для третьего слоя:

е

 

s

d

 

 

 

2, 69 1,534

0, 75

,

 

 

d

 

1,534

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где S

– плотность твёрдых частиц грунта, г/см3;

 

3. Степень влажности (коэффициент водонасыщенности):

 

Sr

W S

 

0, 21 2,83

0,825

(3)

e w

0, 72 1

 

 

 

 

Лист

08 700201 228 КР

3

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Для первого слоя:

Sr

 

W S

 

 

 

0, 21 2,83

0,825

 

e w

 

 

0, 72

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для второго слоя:

Sr

 

W S

 

 

0, 24 2, 61

0,994

 

e w

 

 

0, 63

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для третьего слоя:

Sr

 

W S

 

 

0,18 2, 69

0, 646

,

 

e w

 

0, 75 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где W – плотность воды, принимаемая 1 г/см3.

Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяем число пластичности и показатель текучести (для первого и третьего слоёв):

4. Число пластичности:

 

 

 

 

 

Ip=WL-WP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

Для первого слоя: Ip=WL-WP = 0,48-0,21 = 0,27 = 27%;

Для третьего слоя: Ip=WL-WP = 0,22-0,12 = 0,10 = 10%,,

где WL – влажность на границе текучести;

 

WP – влажность на границе раскатывания;

 

5. Показатель текучести:

 

 

 

 

 

IL

W WP

0, 21 0, 21 0

 

 

 

 

(5)

IP

 

 

 

 

 

0, 27

 

 

 

 

 

 

 

 

Для первого слоя:

IL

 

W WP

 

 

0, 21 0, 21

0

 

IP

 

0, 27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для третьего слоя:

IL

 

W WP

 

 

0,18 0,12

0, 6 .

IP

0,10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчёта сводим в таблицу 4.

Лист

08 700201 228 КР

4

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

1.2. Анализ гранулометрического состава грунта

Для третьего слоя, поскольку он является песчаным, проводится анализ гранулометрического состава грунта. Исходные данные приведены в таблице 2.

Необходимо определить вид обломочно-песчаных грунтов по СТБ 943-07:

по грансоставу;

по показателю максимальной неоднородности U max :

U max

d50

d95

,

(6)

d5

 

 

 

 

где d50 – диаметр частиц меньше которых в грунте 50%;

d95 – диаметр частиц меньше которых в грунте 95%;

d5 – диаметр частиц меньше которых в грунте 5%.

Величины d50, d95, d5 – находятся по кривой неоднородности грунта, построенной в полулогарифмических координатах, рис. 1.

Таблица 2

Содержание фракций (%), диаметром d, мм

>10

 

10-5

 

5-2

 

 

2-1

 

1-0,5

 

0,5-0,25

 

0,25-0,1

 

<0,1

 

-

 

-

 

2,08

 

 

8,2

 

15,8

 

32,92

 

 

32,8

 

 

8,2

 

 

Необходимо по СТБ 943-2007 определить вид песка по гранулометрическому составу и по

показателю неоднородности U max .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ гранулометрического состава грунта проводим в табличной форме:

 

 

Таблица 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр фракций d, мм

 

 

 

 

 

 

Сумма

Содержание

20,0

 

10,0

 

5,0

2,0

 

1,0

 

0,50

 

0,25

 

0,10

 

0,05

 

п/п

фракций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Логарифм диаметра фракций log(d)

 

 

 

 

 

 

 

1,30

 

1,00

 

0,70

0,30

 

0,00

 

-0,30

 

-0,60

 

-1,00

 

-1,30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

4

 

5

6

 

7

 

8

 

9

 

 

10

 

11

12

1

Содержание

0

 

0

 

0

2,08

 

8,20

 

15,80

 

32,92

 

32,80

 

8,20

100

фракций, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Сумма >d, %

0

 

0

 

0

2,08

 

10,28

 

26,08

 

59,00

 

91,80

 

100

 

3

Сумма <d, %

100

 

100

 

100

97,92

 

89,72

 

73,92

 

41,00

 

8,20

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ проводим по строке 2 таблицы 3 начиная с фракций, имеющих наибольший диаметр. Так как масса частиц крупнее 0,25 мм более 50% (59%) данный песок по разновидности относится к средним пескам (табл. 5.2. СТБ 943-2007).

Для определения максимальной неоднородности по данным строки 3 строится кривая однородности грунта, рис. 1

Лист

08 700201 228 КР

5

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

 

100

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

%

50

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

-1,50

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

 

 

 

 

log(d)

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Кривая однородности грунта

 

 

Графически определяются значения:

log(d95) 0,15

;

log(d50) 0.51

;

log(d5) 1, 06 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем характерные диаметры:

 

 

d95 100.15 1, 4;

 

d50 10 0.51

0, 31;

d5 10 1.06 0, 09 ;

Umax d50

d95

0, 31

 

1, 4

4, 8 .

 

 

 

 

 

0, 09

 

 

 

 

 

d5

 

 

 

 

 

 

 

4<Um ax<20 – песок средний среднеоднородный.

Вывод: данный грунт – песок средний среднеоднородный.

Лист

08 700201 228 КР

6

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

1.3. Определение типа и разновидности грунтов по СТБ 943-2007 «Классификация грунтов»

Классификация обломочных пылевато-глинистых грунтов (первый и третий слой) производится по типу и разновидности (табл. 4.2. СТБ 943-2007):

тип грунта определяется по числу пластичности I P ;

разновидность: по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по показателю текучести I L .

Для песчаных грунтов проводят анализ гранулометрического состава и определяют тип, вид

иразновидность:

тип – песок, если масса частиц крупнее 2 мм <50%;

вид обломочно-песчаных грунтов определяется по гранулометрическому составу и по

показателю максимальной неоднородности U max ;

разновидность – по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по степени влажности S r (табл. 4.2. СТБ 943-2007).

Полное наименование грунтов занесены в графу 13 таблицы 4.

Слой №1.

Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (WL 0, 48 ; WP 0,21 ):

1.Тип: по числу пластичности IP 0, 27(27%) – глина (табл. 4.2 СТБ 943-2007);

2.Разновидность:

по прочности при зондировании:

так как для первого слоя Pd 1,7МПа , по табл.5.6 ТКП 45-5.01-17-2006 определяем – данный грунт средней прочности (1,2≤1,7≤2,8);

по показателю текучести:

IL = 0 – глина полутвердая (0≤ IL ≤0,25).

Вывод: Слой №1 – глина полутвердая, средней прочности.

Слой №2.

Данный слой обломочно-песчаный (отсутствуют значения WL и WP ):

1.

Тип: песок, масса частиц крупнее 2 мм = 2,08%<50%;

2.

Вид: по гранулометрическому составу и по показателю U max – песок средний

среднеоднородный;

3.Разновидность:

по прочности при зондировании:

так как для второго слоя Pd 4, 7МПа , по табл. 5.2 ТКП 45-5.01-17-2006 определяем – песок средней прочности (3,0≤4,7≤14);

по степени влажности:

Sr = 0,994 – песок водонасыщенный (0,8<Sr≤1).

Лист

08 700201 228 КР

7

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Вывод: Слой №2 – песок среднеоднородный, среднепрочный, водонасыщенный

Слой №3.

Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (WL 0, 22 ; WP 0,12 ):

1.Тип: по числу пластичности IP 0,10(10%) – суглинок (табл. 4.2 СТБ 943-2007);

2.Разновидность:

по прочности при зондировании:

так как для второго слоя Pd 5, 2МПа ,по табл. 5.6 ТКП 45-5.01-17-2006 определяем – данный грунт прочный (2,8≤5,2≤8,3);

по показателю текучести:

IL 0,6 – суглинок мягкопластичный (0,5≤ IL ≤0,75).

Вывод: Слой №3 – суглинок мягкопластичный, прочный.

Данные, полученные по результатам расчётов, сведены в таблицу 4.

Таблица 4 Физико-механические характеристики грунтов основания

 

 

Данные задания

 

 

 

Вычисляемые

 

 

 

 

 

 

 

характеристики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

r

 

Показатель текучести

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

Наименование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

L

 

 

 

 

 

 

 

грунта по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

L

СТБ 943-2007

ИГЭ№

Плотностьчастицρ смг/

Плотностьгрунтаρ, смг/

ВлажностьW

Влажностьтекучести W

Влажность раскатыванияW

Условноедин. сопротивлениеP

Плотностьскелета грунтаρ

Коэффициент пористостиe

влажностиСтепень S

пластичностиЧисло I

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

глина

1

2,83

1,99

0,21

0,48

0,21

1,7

1,645

0,72

0,825

0,27

 

0

полутвердая,

 

средней

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прочности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

песок средне-

2

2,61

1,99

0,24

-

-

4.7

1,605

0,63

0,994

-

 

-

однородный,

 

среднепрочный,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водонасыщенный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

суглинок

3

2,69

1,81

0,18

0,22

0,12

5.2

1,534

0,75

0,646

0,10

0,6

мягкопластичный,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прочный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

08 700201 228 КР

8

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

1.4. Определение нормативных и расчётных значений физико-механических характеристик грунтов по данным динамического зондирования

Необходимо для каждого слоя первоначально определить нормативные значения следующих характеристик грунтов:

– удельный вес n , I , II

, кН/м3

n g ,

(7)

где g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 10 м/с2;

– плотность грунта в естественном состоянии, г/см3;

для водонасыщенных песков дополнительно определяется удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии nw , IIw

nw

s

w ,

(8)

 

1

e

 

где w – удельный вес воды равный 10 кН/м3;

s – удельный вес твёрдых частиц грунта (определяется как и n ).

Далее определяются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов ( n , cn , E ) по данным динамического зондирования в зависимости от величины Pд (по табл. 5.4, 5.7, 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006). В рамках данной работы будем

считать суглинки и супеси моренного, глины – озёрно-ледникового происхождения.

Расчётные значения характеристик грунтов для первой и второй группы предельных состояний:

удельный вес I , II ;

угол внутреннего трения I , II ;

удельное сцепление cI , cII

определяются путём деления нормативных значений ( n , n , cn ) на коэффициент надёжности по грунту g , определяемых согласно ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний». Принимаем коэффициенты надёжности по грунту g равными:

– при определении расчётных значений удельного веса I и II : g 1 ;

при определении расчётных значений II , cII : g 1 ;

при определении расчётных значений cI :

для удельного сцепления g (c) 1,5;

при определении расчётных значений I :

для песчаных грунтов g ( ) 1,1;

для пылевато-глинистых g ( ) 1,15 .

Результаты определения физико-механических характеристик грунтов сводятся в таблицу

5.

Лист

08 700201 228 КР

9

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

ИГЭ 1

Первый инженерно-геологический элемент – глина полутвердая, средней прочности с

условным динамическим сопротивлением Pд 1, 7МПа .

 

1.

Определяем удельный вес грунта n :

 

n g 1, 99 10 19, 9kH / м3 .

 

2.

Определяем угол внутреннего трения n и удельное сцепление cn :

 

По таблице 5.7 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для суглинка озерно-ледникового типа

при Pд

1, 7МПа угол внутреннего трения n 14 и удельное сцепление cn

38, 5кПа .

3.

Определяем модуль деформации грунта E:

 

По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для суглинка озерно-ледникового типа

при Pд

1, 7МПа модуль деформации E 10,875МПа .

 

4. Определяем расчётные значения физико-механических характеристик грунтов для I и II группы предельных состояний:

– Расчётные значения удельного веса принимаем равными:

n 19, 9kH / м3 ;

– Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

с сn / g (c) 38, 5 /1, 5 25, 667кПа ;

– Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

с сn / g (c) 38, 5 / 1 38, 5кПа ;

Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

n / g ( ) 14 / 1,15 12 10 ;

Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

n / g ( ) 14 / 1 14 .

Лист

08 700201 228 КР

10

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

ИГЭ 2

Второй инженерно-геологический элемент – песок среднеоднородный, среднепрочный,

водонасыщенный с условным динамическим сопротивлением Pд 4, 7МПа .

 

1.

Определяем удельный вес грунта n

и удельный вес грунта в водонасыщенном

состоянии nw :

 

 

 

 

 

 

 

n

g 1, 99 10 19, 9kH / м3

s s

g 2, 61 10 26,1kH / м3

 

nw ( s w ) / (1 e) (26,1 10) / (1 0, 63)

9, 9kH / м3

 

2. Определяем угол внутреннего трения n

и удельное сцепление cn :

 

 

 

По таблице 5.4 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для песков средних при Pд

4, 7МПа

 

 

 

 

 

 

угол внутреннего трения

n

350 ,

c 0,935кПа .

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

3. Определяем модуль деформации грунта E:

 

 

 

По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для песков средних при Pд

4, 7МПа

модуль деформации E 21,1МПа .

 

 

 

 

 

4. Определяем расчётные значения физико-механических характеристик грунтов для I и II

группы предельных состояний:

 

 

 

 

 

– Расчётные значения удельного веса принимаем равными:

 

 

n 19, 9kH / м3 ;

 

 

 

 

 

– Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

 

с сn

/ g (c) 0, 935 /1, 5 0, 623кПа ;

 

 

 

 

– Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

 

с сn

/ g (c) 0, 935 /1 0, 935кПа ;

 

 

 

 

Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

n / g ( ) 35 /1,1 31 ;

Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

n / g ( ) 35 /1 35 .

Лист

08 700201 228 КР

11

 

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата