ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 1419
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
l= 3,8 м, b=2,9м;
г) вычисляются краевые напряжения под подошвой фундамента, для чего определяются:
А = 2,9·3,8 = 11,02м2;
N = 1∙2354 + 1∙2,9∙3,8∙1,3∙20 = 2640,5 кН;
, что меньше l/ 6=3,8/6=0,63 м.
Тогда
,
pmax=376,2 кПа; pmin=103 кПа.
Определяется среднее давление под подошвой фундамента
.
Проверяется выполнение условий:
1. рmах ≤ 1,2R; 376,2 кПа > 1,2∙300 = 360кПа - условие не выполняется;
2. pmin>0; 103 кПа > 0 - выполняется;
3. p0<R; 239,6кПа < 300 кПа – выполняется;
Первое условие не выполняются, поэтому увеличиваются размеры подошвы фундамента.
Принимается b=3м, l=K0∙b=1,3∙3=3,9м 4м.
Тогда А = 4∙3 = 12м2.
N = 1·2354+ 1∙12∙1,3∙20 = 2666 кH.
, что меньше l/6 = 3,9/6 = 0,65 м.
Определяются краевые напряжения под подошвой фундамента, как
;
.
Среднее давление под подошвой фундамента
кПа.
Проверяется выполнение условий
1. рmах = 342,2 кПа <1,2R0 = 360 кПа - условие выполняется;
2. pmin=102,2кПа> 0 - выполняется;
3. p0=220,2 кПа < R0=300 кПа - выполняется;
Условия выполняются, а недонапряжение по максимальному краевому давлению составляет
<5%
Следовательно, размеры подошвы фундамента запроектированы достаточно экономично.
Конструирование фундамента производится в соответствии с указаниями п.3 раздела 5.
3-3
4-4
Рис.6. Монолитный фундамент по колонну.
6.2. Производится расчет тела фундамента на продавливание от дна стакана, исходя из условия (см. далее п. 5.4)
N
≤Rbl∙bm∙hob,
где hob= hb-0,055 = 1,3-1-0,05 -0,055 = 0,195 м;
bm=bh+hob=(bc+2·0,05)+0,195=0,8 + 0,1+0,195=1,095 м;
Afo=0,5b(l-lh-2hob)-0,25(b-bh-2hob)2=0,5∙3(4-0,81-2∙0,195) –
Rbt =853 кПа;
N = pmax∙Afo=1,1∙342,2∙3,3 = 1242,2 кН.
1242,2 кН≤1,1∙853∙1,095·0,195 кН.
1242,2 кН>182 кН.
Условие не выполняется, поэтому возможно продавливание фундамента колонной. В связи с этим, необходимо увеличить рабочую высоту фундамента и добиться выполнения условия (прил. 3 блок схема). Ряд промежуточных расчетов показал (расчеты не приводятся), что все предъявляемые требования удовлетворяются при размерах подошвы фундамента l= 4,4 м, b = 3,0 м, глубине заложения подошвы d1= 2,2м. В этом случае pmax = 345,72 кПа, pтin=98,9 кПа, р0 = 222,3кПа.
Основные параметры монолитного фундамента, удовлетворяющего всем условиям, представлены на рис. 5,6.
6.3. Проектирование песчаной подушки.
Задаемся ориентировочной толщиной hПподушки из условия ее опирания на нижележащий слои суглинка полутвердого с заглублением на 0,4м (рис. 7,8). Тогда hП=2,0 м.
Рис.7. Основные габариты подушки
Рис.8. Замена слабого грунта основания песчаной подушкой.
Определяется вертикальное напряжение от собственного грунта на уровне подошвы фундамента (точка 0), расчет ведется от отметки природного рельефа
zg0=II1∙h1+II2∙h2 ,
где II1, h1 - соответственно удельный вес и мощность растительного слоя,
II1=16кН/м3, h1= 0,9м;
II2, h2 - соответственно удельный вес и мощность супеси пластичной, залегающей выше отметки подошвы фундамента (при необходимости следует учитывать взвешивающее действие воды), II1 = 20 кН/м3, h2 = 2,2м.
Таким образом,
zg0= 16∙0,9 + 20∙2,2 = 14,4 + 44 = 58,4кПа.
Вычисляется вертикальное напряжение на кровлю подстилающего песчаную подушку слоя, т.е. на 2,0 м ниже подошвы фундамента. Предварительно определяется удельный вес супеси пластичной с учетом взвешивающего действия воды и гидростатическое давление воды на кровлю суглинка полутвердого, который является водоупором (т.к. кф=3·10-9 см/сек, что меньше 1,2·10-8 см/сек). С учетом этого
.
Гидростатическое давление столба воды на кровлю суглинка полутвердого равно∙h=10∙1,15=11,5кПа.
Тогда zg1 = 58,4+ 20∙0,45+10,12∙1,15+11,5+ 20,2∙0,4 = 98,6кПа.
Вертикальное напряжение от внешней нагрузки под подошвой фундамента определяется как
zp0=p0-zg0=220,2-58,4=161,8кПа.
По таблице 5.4 /7/ при
и 
значение коэффициента рассеивания определяется двойной интерполяцией и составляет =0,557. Тогда вертикальное напряжение от внешней нагрузки на кровлю подстилающего песчаную подушку слоя суглинка полутвердого равняется z =·zp0= 0,557·161,8 = 90,1кПа.
Суммарное напряжение на кровлю подстилающего слоя составляет z =zp1+zg1=90,1 + 98,6 = 188,7 кПа.
В соответствии с п. 2.18 /2/ определяется площадь подошвы условного фундамента как
,
где N = NP+G = 1·2354 +1· 4,4∙3∙2,2∙20=2934,8 кН.
Размер подошвы песчаной подушки в плане рассчитываются как
; 
,
где
.
Тогда
, 
.
Расчетное сопротивление грунтаоснования, подстилающего песчаную подушку, определяется по формуле (5.7) /6/:
где c1 = 1,25; с2 = 1,0; k = 1,0;
Mγ
= 0,36; Мq=2,43; Мс = 4,99 при = 160;
Kz= 1;
11 = 20,2кН/м3, определяется без учета взвешивающего действия воды, поскольку суглинок полутвердый является водоупорным слоем;
.
.
Проверяется выполнение условия
= 188,7кПа <R = 370,4кПа.
Условие выполняется, однако недонапряжение составляет
.
Уменьшаются размеры подошвы песчаной подушки, принимая в соответствии с /7/, минимально допустимые величины bП =b+ 2∙0,4 = 3 + 2∙0,4 = 3,8м, lП =l + 2∙0,4 = 4,4 + 2∙0,4 = 5,2м.
Тогда расчетное сопротивление определяется как
.
Проверяется выполнение условия =188,7кПа <R =361,2кПа. Условие выполняется.
Окончательно размеры песчаной подушки принимаются равными bП = 3,8м, lП = 5,2м, hП = 2,0м.
6.4. Стоимость возведения фундамента.
Объем земляных работ в курсовом проекте рассчитывается для котлована под отдельный фундамент. Глубина котлована равняется глубине заложения подошвы песчаной подушки. Крутизна откоса котлована назначается по приложению 12. В случае, если в пределах высоты котлована располагаются несколько слоев грунта, крутизна откоса назначается по наименьшему значению, определенному для каждого из этих слоев. Объем фундамента определяется за вычетом стаканной части. Толщина бетонной подготовки под фундамента принимается равной 100 мм. В данном случае объем земляных работ при разработке котлована - 289 м3, расход монолитного бетона – 8,4 м3, объем материала песчаной подушки – 77,8 м3, расход бетона на устройство подготовки толщиной 100 мм – 1,63 м3. Полученные значения заносятся в таблицу 6.
7. ФУНДАМЕНТ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
По конструктивным соображениям, условию производства работ принимается свайный фундамент с забивными железобетонными сваями и ростверком (возможны другие конструктивные решения свай и фундаментов глубокого заложения).
7.1. Определение основных размеров.
Предварительно, на миллиметровой бумаге в масштабе Мв 1:100 строится геологическая колонка грунтов по оси проектируемого здания с указанием их мощности. По эпюре условных расчетных сопротивлений (эп.
R0) выбирается несущий (опорный) слой грунта с наибольшей величиной R0(обычно пески - гравелистые, крупные, средней крупности, глины и суглинки - твердые и полутвердые, тугопластичные, супеси - твердые). Опирание нижних концов свай на рыхлые пески и глинистые грунты текучей консистенции не допускается. Далее производится определение основных размеров свайных фундаментов в соответствии с указаниями и рекомендациями, изложенными в/1,2,5,7/.
Пусть требуется определить основные размеры свайного фундамента с забивными железобетонными сваями и ростверком для инженерно-геологических условий площадки строительства на рис. 2. Из эпюры следует, что опорным следует принимать слой песка средней крупности средней плотности, имеющего наибольшее значением R0= 400 кПа.
7.1.1. В курсовом проекте устанавливается глубина заложения подошвы ростверка из конструктивных требований без учета сезонного промерзания грунтов, инженерно-геологических особенностей площадки строительства, положения УГВ. При этом, в первом приближении, высота ростверка назначается на 0,4 0,5 м больше необходимой глубины заделки колонны в фундамент hf т. е.
dk= hf+(0,4 0,5) м;
dk=1 + 0,5 = 1,5 м.
Размеры ростверка по высоте, как правило, принимаются кратными 0,1 м. Принимаем высоту ростверка, d1=dk= 1,5 м. Полученная величина глубины заложения d1 = 1,5 м откладывается в масштабе на схеме от планировочной отметки и устанавливается абсолютная отметка подошвы ростверка, равная 110,75 м.
7.1.2. Задаются заглублением сваи в опорный (несущий) слой грунта на 0,5 м или 1,0 м в соответствии с п. 8.14 /5/ и устанавливается по схеме ориентировочная расчетная длина сваи (hр), исчисляемая как расстояние от дна предполагаемого котлована до начала заострения. Таким образом, принимая заглубление сваи в слой песка средней крупности на 1,0 м, получим hр = h1 + h2 + h3 = 2,3 + 2,7 +1,0 = 6,0 м.
По ориентировочной расчетной длине, учитывая метод погружения, форму поперечного сечения, вид армирования, выбирается тип сваи (стандартная длина hстпри минимальных размерах поперечного сечения). Забивные сваи подбираются, например, по таблице 8.1 /7/.
Выбирается забивная свая квадратного поперечного сечения с ненапрягаемой стержневой арматурой марки С-7-30, т.е. длиной
г) вычисляются краевые напряжения под подошвой фундамента, для чего определяются:
А = 2,9·3,8 = 11,02м2;
N = 1∙2354 + 1∙2,9∙3,8∙1,3∙20 = 2640,5 кН;
, что меньше l/ 6=3,8/6=0,63 м.Тогда
,pmax=376,2 кПа; pmin=103 кПа.
Определяется среднее давление под подошвой фундамента
.Проверяется выполнение условий:
1. рmах ≤ 1,2R; 376,2 кПа > 1,2∙300 = 360кПа - условие не выполняется;
2. pmin>0; 103 кПа > 0 - выполняется;
3. p0<R; 239,6кПа < 300 кПа – выполняется;
Первое условие не выполняются, поэтому увеличиваются размеры подошвы фундамента.
Принимается b=3м, l=K0∙b=1,3∙3=3,9м 4м.
Тогда А = 4∙3 = 12м2.
N = 1·2354+ 1∙12∙1,3∙20 = 2666 кH.
, что меньше l/6 = 3,9/6 = 0,65 м.Определяются краевые напряжения под подошвой фундамента, как
; .Среднее давление под подошвой фундамента
кПа.Проверяется выполнение условий
1. рmах = 342,2 кПа <1,2R0 = 360 кПа - условие выполняется;
2. pmin=102,2кПа> 0 - выполняется;
3. p0=220,2 кПа < R0=300 кПа - выполняется;
Условия выполняются, а недонапряжение по максимальному краевому давлению составляет
<5%Следовательно, размеры подошвы фундамента запроектированы достаточно экономично.
Конструирование фундамента производится в соответствии с указаниями п.3 раздела 5.
3-3
4-4
Рис.6. Монолитный фундамент по колонну.
6.2. Производится расчет тела фундамента на продавливание от дна стакана, исходя из условия (см. далее п. 5.4)
N
≤Rbl∙bm∙hob,
где hob= hb-0,055 = 1,3-1-0,05 -0,055 = 0,195 м;
bm=bh+hob=(bc+2·0,05)+0,195=0,8 + 0,1+0,195=1,095 м;
Afo=0,5b(l-lh-2hob)-0,25(b-bh-2hob)2=0,5∙3(4-0,81-2∙0,195) –
-
0,25(3-0,51-2∙0,195)2 = 3,3м2;
Rbt =853 кПа;
N = pmax∙Afo=1,1∙342,2∙3,3 = 1242,2 кН.
1242,2 кН≤1,1∙853∙1,095·0,195 кН.
1242,2 кН>182 кН.
Условие не выполняется, поэтому возможно продавливание фундамента колонной. В связи с этим, необходимо увеличить рабочую высоту фундамента и добиться выполнения условия (прил. 3 блок схема). Ряд промежуточных расчетов показал (расчеты не приводятся), что все предъявляемые требования удовлетворяются при размерах подошвы фундамента l= 4,4 м, b = 3,0 м, глубине заложения подошвы d1= 2,2м. В этом случае pmax = 345,72 кПа, pтin=98,9 кПа, р0 = 222,3кПа.
Основные параметры монолитного фундамента, удовлетворяющего всем условиям, представлены на рис. 5,6.
6.3. Проектирование песчаной подушки.
Задаемся ориентировочной толщиной hПподушки из условия ее опирания на нижележащий слои суглинка полутвердого с заглублением на 0,4м (рис. 7,8). Тогда hП=2,0 м.
Рис.7. Основные габариты подушки
Рис.8. Замена слабого грунта основания песчаной подушкой.
Определяется вертикальное напряжение от собственного грунта на уровне подошвы фундамента (точка 0), расчет ведется от отметки природного рельефа
zg0=II1∙h1+II2∙h2 ,
где II1, h1 - соответственно удельный вес и мощность растительного слоя,
II1=16кН/м3, h1= 0,9м;
II2, h2 - соответственно удельный вес и мощность супеси пластичной, залегающей выше отметки подошвы фундамента (при необходимости следует учитывать взвешивающее действие воды), II1 = 20 кН/м3, h2 = 2,2м.
Таким образом,
zg0= 16∙0,9 + 20∙2,2 = 14,4 + 44 = 58,4кПа.
Вычисляется вертикальное напряжение на кровлю подстилающего песчаную подушку слоя, т.е. на 2,0 м ниже подошвы фундамента. Предварительно определяется удельный вес супеси пластичной с учетом взвешивающего действия воды и гидростатическое давление воды на кровлю суглинка полутвердого, который является водоупором (т.к. кф=3·10-9 см/сек, что меньше 1,2·10-8 см/сек). С учетом этого
.Гидростатическое давление столба воды на кровлю суглинка полутвердого равно∙h=10∙1,15=11,5кПа.
Тогда zg1 = 58,4+ 20∙0,45+10,12∙1,15+11,5+ 20,2∙0,4 = 98,6кПа.
Вертикальное напряжение от внешней нагрузки под подошвой фундамента определяется как
zp0=p0-zg0=220,2-58,4=161,8кПа.
По таблице 5.4 /7/ при
и значение коэффициента рассеивания определяется двойной интерполяцией и составляет =0,557. Тогда вертикальное напряжение от внешней нагрузки на кровлю подстилающего песчаную подушку слоя суглинка полутвердого равняется z =·zp0= 0,557·161,8 = 90,1кПа.Суммарное напряжение на кровлю подстилающего слоя составляет z =zp1+zg1=90,1 + 98,6 = 188,7 кПа.
В соответствии с п. 2.18 /2/ определяется площадь подошвы условного фундамента как
,где N = NP+G = 1·2354 +1· 4,4∙3∙2,2∙20=2934,8 кН.
Размер подошвы песчаной подушки в плане рассчитываются как
; ,где
.Тогда
, .Расчетное сопротивление грунтаоснования, подстилающего песчаную подушку, определяется по формуле (5.7) /6/:
где c1 = 1,25; с2 = 1,0; k = 1,0;
Mγ
= 0,36; Мq=2,43; Мс = 4,99 при = 160;
Kz= 1;
11 = 20,2кН/м3, определяется без учета взвешивающего действия воды, поскольку суглинок полутвердый является водоупорным слоем;
. .Проверяется выполнение условия
= 188,7кПа <R = 370,4кПа.
Условие выполняется, однако недонапряжение составляет
.Уменьшаются размеры подошвы песчаной подушки, принимая в соответствии с /7/, минимально допустимые величины bП =b+ 2∙0,4 = 3 + 2∙0,4 = 3,8м, lП =l + 2∙0,4 = 4,4 + 2∙0,4 = 5,2м.
Тогда расчетное сопротивление определяется как
.Проверяется выполнение условия =188,7кПа <R =361,2кПа. Условие выполняется.
Окончательно размеры песчаной подушки принимаются равными bП = 3,8м, lП = 5,2м, hП = 2,0м.
6.4. Стоимость возведения фундамента.
Объем земляных работ в курсовом проекте рассчитывается для котлована под отдельный фундамент. Глубина котлована равняется глубине заложения подошвы песчаной подушки. Крутизна откоса котлована назначается по приложению 12. В случае, если в пределах высоты котлована располагаются несколько слоев грунта, крутизна откоса назначается по наименьшему значению, определенному для каждого из этих слоев. Объем фундамента определяется за вычетом стаканной части. Толщина бетонной подготовки под фундамента принимается равной 100 мм. В данном случае объем земляных работ при разработке котлована - 289 м3, расход монолитного бетона – 8,4 м3, объем материала песчаной подушки – 77,8 м3, расход бетона на устройство подготовки толщиной 100 мм – 1,63 м3. Полученные значения заносятся в таблицу 6.
7. ФУНДАМЕНТ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
По конструктивным соображениям, условию производства работ принимается свайный фундамент с забивными железобетонными сваями и ростверком (возможны другие конструктивные решения свай и фундаментов глубокого заложения).
7.1. Определение основных размеров.
Предварительно, на миллиметровой бумаге в масштабе Мв 1:100 строится геологическая колонка грунтов по оси проектируемого здания с указанием их мощности. По эпюре условных расчетных сопротивлений (эп.
R0) выбирается несущий (опорный) слой грунта с наибольшей величиной R0(обычно пески - гравелистые, крупные, средней крупности, глины и суглинки - твердые и полутвердые, тугопластичные, супеси - твердые). Опирание нижних концов свай на рыхлые пески и глинистые грунты текучей консистенции не допускается. Далее производится определение основных размеров свайных фундаментов в соответствии с указаниями и рекомендациями, изложенными в/1,2,5,7/.
Пусть требуется определить основные размеры свайного фундамента с забивными железобетонными сваями и ростверком для инженерно-геологических условий площадки строительства на рис. 2. Из эпюры следует, что опорным следует принимать слой песка средней крупности средней плотности, имеющего наибольшее значением R0= 400 кПа.
7.1.1. В курсовом проекте устанавливается глубина заложения подошвы ростверка из конструктивных требований без учета сезонного промерзания грунтов, инженерно-геологических особенностей площадки строительства, положения УГВ. При этом, в первом приближении, высота ростверка назначается на 0,4 0,5 м больше необходимой глубины заделки колонны в фундамент hf т. е.
dk= hf+(0,4 0,5) м;
dk=1 + 0,5 = 1,5 м.
Размеры ростверка по высоте, как правило, принимаются кратными 0,1 м. Принимаем высоту ростверка, d1=dk= 1,5 м. Полученная величина глубины заложения d1 = 1,5 м откладывается в масштабе на схеме от планировочной отметки и устанавливается абсолютная отметка подошвы ростверка, равная 110,75 м.
7.1.2. Задаются заглублением сваи в опорный (несущий) слой грунта на 0,5 м или 1,0 м в соответствии с п. 8.14 /5/ и устанавливается по схеме ориентировочная расчетная длина сваи (hр), исчисляемая как расстояние от дна предполагаемого котлована до начала заострения. Таким образом, принимая заглубление сваи в слой песка средней крупности на 1,0 м, получим hр = h1 + h2 + h3 = 2,3 + 2,7 +1,0 = 6,0 м.
По ориентировочной расчетной длине, учитывая метод погружения, форму поперечного сечения, вид армирования, выбирается тип сваи (стандартная длина hстпри минимальных размерах поперечного сечения). Забивные сваи подбираются, например, по таблице 8.1 /7/.
Выбирается забивная свая квадратного поперечного сечения с ненапрягаемой стержневой арматурой марки С-7-30, т.е. длиной