ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 1412
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
R0).
2.3. Определение расчётных значений характеристик грунтов строительной площадки.
Значения характеристик грунтов, приведенных в задании, являются нормативными, установленными путем статической обработки результатов лабораторных исследований, выполненных с двенадцатикратной повторностью. Согласно СНиП 2.02.01-83 /6/ все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчётных характеристик грунтов, определяемых как
где х - расчетная характеристика грунта;
хн - нормативная характеристика грунта;
g - коэффициент надёжности по грунту.
Для большинства характеристик грунтов допускается принимать g=1, за исключением параметров прочности , с, а также удельного веса . Для них gопределяется как
где ρ - показатель надежности, характеризующий область вокруг среднего значения, в пределах которого с заданной вероятностью находится «истинное» среднее значение.
Показатель надежности берется с таким знаком, чтобы при расчете оснований была бы обеспечена большая надежность (расчет в «запас»). При вычислении расчетных значений и с всегда, а расчетных значений в большинстве случаев (в том числе и в курсовом проекте), берется с запасом «минус». Значение его определяется по формуле:
для 
для и с
,
где - коэффициент вариации (относительная изменчивость характеристики);
п - число частных определений (количество опытных данных);
t - коэффициент, определяемый в зависимости от заданной доверительной вероятности и числа определении, которое равно (n-1) при определении и (n-2) при определении , с.
Доверительная вероятность согласно СНиП 2.02.01-83⃰ /6/ принимается = 0,95 для расчётов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) и =0,85 для расчетов по второй группе предельных состояний (по деформациям).
В курсовом проекте число частных определений характеристик п = 12, а коэффициент вариации при статической обработке опытных результатов
=0,08.
Тогда при расчете основания по первой группе предельных состояний коэффициент надёжности ( = 0,95) определяется следующим образом.
Для удельного веса грунта : n-1 = 12-1 = 11;
t=1,80;
.
Для показателей прочности грунта сI,I:п-2= 12-2=10;
t=1,81; =1,81*0,08 = 0,145;
.
При расчете основания по второй группе предельных состояний коэффициент надёжности ( = 0,85) определяется следующим образом.
Для удельного веса грунта 11:n -1 = 12-1 = 11;
t = 1.09;
; 
.
Для показателей прочности грунта сII, II: п-2=12-2=10 ;
t=1,10; = 1,10*0,08 = 0,088;
С учётом этого соответствующие значения нормативных и расчетных характеристик слоев определяются следующим образом.
Образец грунта № 1:
=16,4 кН/м3; II = 16,4/1,026 = 16 кН/м3.
Образец грунта № 2:
= 20,5 кН/м3; с = 5,5 кПа; = 190 12I.
II = 20,5/1,026 =20 кН/м3; II= 190 12I/1,096 = 180; cII= 5,5/1,096 = 5 кПа.
Образец грунта № 3:
= 20,7 кН/м3; с =18,6 кПа; =17032I.
II = 20,7/1,026 = 20,2 кН/м3; сII = 18,6/1,096 = 17 кПа; 1>
II= 170 32I/1,096 = 160.
Образец грунта № 4:
=20,5 кН/м3; с = 0; =18038I.
II = 20,5/1,026 = 20 кН/м3; II = 180 38I / 1,096 = 170.
Образец грунта № 5:
= 22кН/м3; с = 41,7кПа; = 17032I.
II= 22/1,026 = 21,4 кН/м3; сII = 41,7/1,096 = 38 кПа; II= 170 32I / 1,096 = 16о.
2.4. Оценка геологического строения площадки.
Из построенного на рис. 2 геологического разреза следует, что грунты строительной площадки имеют слоистое напластование с согласным залеганием слоев, близких к горизонтальным и выдержанных по мощности.
В толще грунтов залегают грунтовые подземные воды с абсолютной отметкой уровня 109,60 м.
Подземные воды неагрессивны к бетону.
Напластование грунтов по оси проектируемого фундамента следующее. С поверхности залегает растительный слой мощностью 0,9 м, абсолютная отметка кровли слоя 113,15 м, подошвы 112,25 м. Далее залегает супесь пластичная мощностью 3,8 м, абсолютная отметка кровли слоя 112,25 м, подошвы 108,45 м. Ниже залегает суглинок твердый мощностью 2,7м, абсолютная отметка кровли слоя 108,45 м, подошвы 105,75 м. Далее залегает песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой, мощностью 3,2 м, абсолютная отметка кровли слоя 105,75 м, подошвы 102,55 м. Ниже залегает суглинок тугопластичный мощностью 4,35 м, абсолютная отметка кровли 102,55 м, подошвы 98,2 м. По предварительным данным супесь пластичная может быть использован в качестве естественного основания фундамента.
Рис. 2. Геологический разрез по скважинам
3. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
И ВЫБОР ТИПА ОСНОВАНИЯ
Рассматриваются следующие варианты решений: фундамент в открытом котловане на естественном основании; фундамент глубокого заложения; замена слабых грунтов основания песчаной подушкой.
4. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК
НА ФУНДАМЕНТЫ
Здание производственное бесподвальное не отапливаемое. Каркас здания состоит из сборных железобетонных колонн прямоугольного сечения и сборных железобетонных сегментных стропильных ферм. Стропильные фермы опираются на колонны сверху, т.е. сопряжение элементов шарнирное. Колонны жестко заделываются в отдельно стоящие фундаменты стаканного типа.
По степени ответственности рассматриваемое здание относится ко второму классу.
По расчетному сопротивлению грунта здание классифицируется как имеющее гибкую конструктивную схему. По чувствительности к неравномерным деформациям основания - здание малочувствительно к осадкам.
В задании на курсовое проектирование в учебных целях приводятся только основное сочетание нормативных нагрузок (прил. 13), действующих на фундамент в уровне его обреза и соответствующее максимальному значению вертикальной силы (постоянные нагрузки+временные нагрузки длительного действия). Расчетные значения нагрузок следует определять как произведение их нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке f, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию и принимаемый:
а) при расчете оснований на прочность и устойчивость в соответствии с п. 5/7 /6/;
б) в расчетах оснований по деформациям - равным единице, если в нормах проектирования конструкций и оснований не установлены другие значения.
Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:
а) первой группы: по прочности материала свай и свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свай, по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом (в курсовом проекте не производится), коэффициент надежности по нагрузке приближенно принимается равным f,=1,1.. ..1,2;
б) второй группы: по осадкам основания свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай (горизонтальным иp, углами поворота головы свай ψp, ) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов, по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов (не производится), f, =1,0.
Расчет фундаментов мелкого заложения и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:
а) первой группы: по несущей способности грунта основания фундаментов (в курсовом проекте не производится), по прочности и раскрытию трещин тела фундамента;
б) второй группы: по деформациям (осадкам, прогибам), f =1,0.
5. ФУНДАМЕНТ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ
ОСНОВАНИИ.
5.1. Определение глубины заложения фундамента.
Глубина заложения фундаментов определяется в соответствии с указаниями пункта 5 /6/ с учетом глубины сезонного промерзания грунта, положения УГВ, теплового режима, конструктивных особенностей здания и т.п.
Из конструктивных требований при отсутствии подвала или технического подполья, минимальная глубина заложения столбчатого фундамента под железобетонную колонну dк определяется из условия dк = hf+ 0,2 м,
где hf - глубина заделки колонны в фундамент, в данном случае hf =1,0 м;
0,05 – зазор между торцом колонны и дном стакана, см;
0,2 - минимальная толщина дна стакана, м.
Тогдаdк = 1 + 0,2+0,05 = 1,25=1,3 м.
Полученная глубина заложения откладывается на геологическом разрезе от отметки планировки. Подошва фундамента при этом опирается на слой супеси пластичной с IL = 0,8. В соответствии с п. 5.5.5 /6/ проверяется условие недопущения морозного пучения грунтов основания.
Для района г. Тюмень нормативная глубина сезонного промерзания грунтов dfn = 2,0 м. Расчетная глубина сезонного промерзания грунтов определяется как
df= Кh· df ,
где Кh - коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемого здания по табл. 5.2 /6/; для наружных и внутренних фундаментов не отапливаемых зданий Кh=1,1.
Рассматриваемое промышленное здание является не отапливаемым, с учетом этого
df = 2,0·1,1 = 2,2 м.
Далее из геологического разреза (по расчетной оси) определяется глубина расположения уровня подземных вод d=112,6 -109,6 = 3,0 м и величина df + 2,0 = 2,2 + 2,0 = 4,2 м.
Как видно имеет место выполнение условия d<df+2 м, т.е. 3,0 м < 4,2 м. По таблице 5.3 /6/ в таком случае для супеси пластичной при IL> 0 глубина заложения фундамента должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания df=2,2 м, что больше dк = 1,3 м.
Выбирая большую из этих величин, глубина заложения фундамента принимается равной d1 = 2,2 м. Подошва фундамента в этом случае опирается на супесь пластичную, которая и принимается за опорный слой грунта.
Если данный грунт имеет небольшое расчетное сопротивление (ил, торф, насыпной грунт, растительный слой и т.п.), а близко залегает более прочный слой, в ряде случаев целесообразно заглубить фундамент в этот слой, что позволит уменьшить размеры его подошвы. Принятая глубина заложения фундамента не должна находиться на границе или вблизи границы двух слоев грунта. В таком случае необходимо заглубить фундамент в нижележащий слой не менее чем на 0,2
2.3. Определение расчётных значений характеристик грунтов строительной площадки.
Значения характеристик грунтов, приведенных в задании, являются нормативными, установленными путем статической обработки результатов лабораторных исследований, выполненных с двенадцатикратной повторностью. Согласно СНиП 2.02.01-83 /6/ все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчётных характеристик грунтов, определяемых как
где х - расчетная характеристика грунта;
хн - нормативная характеристика грунта;
g - коэффициент надёжности по грунту.
Для большинства характеристик грунтов допускается принимать g=1, за исключением параметров прочности , с, а также удельного веса . Для них gопределяется как
где ρ - показатель надежности, характеризующий область вокруг среднего значения, в пределах которого с заданной вероятностью находится «истинное» среднее значение.
Показатель надежности берется с таким знаком, чтобы при расчете оснований была бы обеспечена большая надежность (расчет в «запас»). При вычислении расчетных значений и с всегда, а расчетных значений в большинстве случаев (в том числе и в курсовом проекте), берется с запасом «минус». Значение его определяется по формуле:
для
для и с
,где - коэффициент вариации (относительная изменчивость характеристики);
п - число частных определений (количество опытных данных);
t - коэффициент, определяемый в зависимости от заданной доверительной вероятности и числа определении, которое равно (n-1) при определении и (n-2) при определении , с.
Доверительная вероятность согласно СНиП 2.02.01-83⃰ /6/ принимается = 0,95 для расчётов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) и =0,85 для расчетов по второй группе предельных состояний (по деформациям).
В курсовом проекте число частных определений характеристик п = 12, а коэффициент вариации при статической обработке опытных результатов
=0,08.
Тогда при расчете основания по первой группе предельных состояний коэффициент надёжности ( = 0,95) определяется следующим образом.
Для удельного веса грунта : n-1 = 12-1 = 11;
t=1,80;
.Для показателей прочности грунта сI,I:п-2= 12-2=10;
t=1,81; =1,81*0,08 = 0,145;
.При расчете основания по второй группе предельных состояний коэффициент надёжности ( = 0,85) определяется следующим образом.
Для удельного веса грунта 11:n -1 = 12-1 = 11;
t = 1.09;
; .Для показателей прочности грунта сII, II: п-2=12-2=10 ;
t=1,10; = 1,10*0,08 = 0,088;
С учётом этого соответствующие значения нормативных и расчетных характеристик слоев определяются следующим образом.
Образец грунта № 1:
=16,4 кН/м3; II = 16,4/1,026 = 16 кН/м3.
Образец грунта № 2:
= 20,5 кН/м3; с = 5,5 кПа; = 190 12I.
II = 20,5/1,026 =20 кН/м3; II= 190 12I/1,096 = 180; cII= 5,5/1,096 = 5 кПа.
Образец грунта № 3:
= 20,7 кН/м3; с =18,6 кПа; =17032I.
II = 20,7/1,026 = 20,2 кН/м3; сII = 18,6/1,096 = 17 кПа; 1>
II= 170 32I/1,096 = 160.
Образец грунта № 4:
=20,5 кН/м3; с = 0; =18038I.
II = 20,5/1,026 = 20 кН/м3; II = 180 38I / 1,096 = 170.
Образец грунта № 5:
= 22кН/м3; с = 41,7кПа; = 17032I.
II= 22/1,026 = 21,4 кН/м3; сII = 41,7/1,096 = 38 кПа; II= 170 32I / 1,096 = 16о.
2.4. Оценка геологического строения площадки.
Из построенного на рис. 2 геологического разреза следует, что грунты строительной площадки имеют слоистое напластование с согласным залеганием слоев, близких к горизонтальным и выдержанных по мощности.
В толще грунтов залегают грунтовые подземные воды с абсолютной отметкой уровня 109,60 м.
Подземные воды неагрессивны к бетону.
Напластование грунтов по оси проектируемого фундамента следующее. С поверхности залегает растительный слой мощностью 0,9 м, абсолютная отметка кровли слоя 113,15 м, подошвы 112,25 м. Далее залегает супесь пластичная мощностью 3,8 м, абсолютная отметка кровли слоя 112,25 м, подошвы 108,45 м. Ниже залегает суглинок твердый мощностью 2,7м, абсолютная отметка кровли слоя 108,45 м, подошвы 105,75 м. Далее залегает песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой, мощностью 3,2 м, абсолютная отметка кровли слоя 105,75 м, подошвы 102,55 м. Ниже залегает суглинок тугопластичный мощностью 4,35 м, абсолютная отметка кровли 102,55 м, подошвы 98,2 м. По предварительным данным супесь пластичная может быть использован в качестве естественного основания фундамента.
Рис. 2. Геологический разрез по скважинам
3. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
И ВЫБОР ТИПА ОСНОВАНИЯ
Рассматриваются следующие варианты решений: фундамент в открытом котловане на естественном основании; фундамент глубокого заложения; замена слабых грунтов основания песчаной подушкой.
4. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК
НА ФУНДАМЕНТЫ
Здание производственное бесподвальное не отапливаемое. Каркас здания состоит из сборных железобетонных колонн прямоугольного сечения и сборных железобетонных сегментных стропильных ферм. Стропильные фермы опираются на колонны сверху, т.е. сопряжение элементов шарнирное. Колонны жестко заделываются в отдельно стоящие фундаменты стаканного типа.
По степени ответственности рассматриваемое здание относится ко второму классу.
По расчетному сопротивлению грунта здание классифицируется как имеющее гибкую конструктивную схему. По чувствительности к неравномерным деформациям основания - здание малочувствительно к осадкам.
В задании на курсовое проектирование в учебных целях приводятся только основное сочетание нормативных нагрузок (прил. 13), действующих на фундамент в уровне его обреза и соответствующее максимальному значению вертикальной силы (постоянные нагрузки+временные нагрузки длительного действия). Расчетные значения нагрузок следует определять как произведение их нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке f, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию и принимаемый:
а) при расчете оснований на прочность и устойчивость в соответствии с п. 5/7 /6/;
б) в расчетах оснований по деформациям - равным единице, если в нормах проектирования конструкций и оснований не установлены другие значения.
Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:
а) первой группы: по прочности материала свай и свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свай, по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом (в курсовом проекте не производится), коэффициент надежности по нагрузке приближенно принимается равным f,=1,1.. ..1,2;
б) второй группы: по осадкам основания свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай (горизонтальным иp, углами поворота головы свай ψp, ) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов, по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов (не производится), f, =1,0.
Расчет фундаментов мелкого заложения и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:
а) первой группы: по несущей способности грунта основания фундаментов (в курсовом проекте не производится), по прочности и раскрытию трещин тела фундамента;
б) второй группы: по деформациям (осадкам, прогибам), f =1,0.
5. ФУНДАМЕНТ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ
ОСНОВАНИИ.
5.1. Определение глубины заложения фундамента.
Глубина заложения фундаментов определяется в соответствии с указаниями пункта 5 /6/ с учетом глубины сезонного промерзания грунта, положения УГВ, теплового режима, конструктивных особенностей здания и т.п.
Из конструктивных требований при отсутствии подвала или технического подполья, минимальная глубина заложения столбчатого фундамента под железобетонную колонну dк определяется из условия dк = hf+ 0,2 м,
где hf - глубина заделки колонны в фундамент, в данном случае hf =1,0 м;
0,05 – зазор между торцом колонны и дном стакана, см;
0,2 - минимальная толщина дна стакана, м.
Тогдаdк = 1 + 0,2+0,05 = 1,25=1,3 м.
Полученная глубина заложения откладывается на геологическом разрезе от отметки планировки. Подошва фундамента при этом опирается на слой супеси пластичной с IL = 0,8. В соответствии с п. 5.5.5 /6/ проверяется условие недопущения морозного пучения грунтов основания.
Для района г. Тюмень нормативная глубина сезонного промерзания грунтов dfn = 2,0 м. Расчетная глубина сезонного промерзания грунтов определяется как
df= Кh· df ,
где Кh - коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемого здания по табл. 5.2 /6/; для наружных и внутренних фундаментов не отапливаемых зданий Кh=1,1.
Рассматриваемое промышленное здание является не отапливаемым, с учетом этого
df = 2,0·1,1 = 2,2 м.
Далее из геологического разреза (по расчетной оси) определяется глубина расположения уровня подземных вод d=112,6 -109,6 = 3,0 м и величина df + 2,0 = 2,2 + 2,0 = 4,2 м.
Как видно имеет место выполнение условия d<df+2 м, т.е. 3,0 м < 4,2 м. По таблице 5.3 /6/ в таком случае для супеси пластичной при IL> 0 глубина заложения фундамента должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания df=2,2 м, что больше dк = 1,3 м.
Выбирая большую из этих величин, глубина заложения фундамента принимается равной d1 = 2,2 м. Подошва фундамента в этом случае опирается на супесь пластичную, которая и принимается за опорный слой грунта.
Если данный грунт имеет небольшое расчетное сопротивление (ил, торф, насыпной грунт, растительный слой и т.п.), а близко залегает более прочный слой, в ряде случаев целесообразно заглубить фундамент в этот слой, что позволит уменьшить размеры его подошвы. Принятая глубина заложения фундамента не должна находиться на границе или вблизи границы двух слоев грунта. В таком случае необходимо заглубить фундамент в нижележащий слой не менее чем на 0,2