Пособие_по_практическим_занятиям_2023v3

Аналогично получаем значения для 2 и 3-го инженерно-геологического элемента. Полученные данные заносим в таблицу 8:

												Таблица 5
	Нормативные и расчетные значения физико-механических характеристик
	№ ИГЭ, название	Удельный вес,				Удельное сцепление,			Угол внутреннего			Модуль дефор-
	грунта		кН/м3				кПа			трения,		мации
										градус		МПа
		Y	Y		Y
		γn	γI		γII	сn	сI	сII	ϕn	ϕI	ϕII	E
		γnw	γIw		γIIw
	песок средней крупно-	18,4	18,4		18,4
	сти, средней прочно-					1,18	0,8	1.18	35	32	35	24.5
		10,74	10,74		10,74
	сти, маловлажный
	суглинок полутвёрдый	19,6	19,6		19,6	37	24,67	37	20	17,39	20	27
	суглинок тугопла-	20	20		20	28	18,67	28	22	19,13	22	19
	стичный
Примечание: Для песчаных грунтов над чертой приведены значения удельного веса									без учета взвешивающего действия воды, под
чертой с учетом взвешивающего действия воды

Задача №5. Построение инженерно -геологического разреза

Оформление инженерно-геологического разреза выполняется согласно требованиям СТБ

21.302-99 (прил. 9.6, прил. 10).

Инженерно-геологический разрез представляет собой схему напластования грунтов, полученную по данным проходки инженерно-геологических выработок (скважин).

В таблице П.1.3. в соответствии с заданием приведены значения толщины (мощности) каждого слоя по скважинам. Расстояние между скважинами принимается по таблице П.1.4. Отметки устья скважины принимаются по таблице П.1.5.

Разрезы строятся строго в масштабе (вертикальный М1:100, горизонтальный М1:100, М1:200) на миллиметровой бумаге или в электронном виде при помощи программы ACAD или аналогичной. Тип, вид и разновидность грунтов принимается по результатам задачи 3.

На разрезе необходимо нанести:

∙штриховое обозначение каждого слоя с учетом условных обозначений (см. Приложение 2);

∙относительные отметки границ между слоями (в том числе и на уровне грунтовых вод);

∙графики динамического зондирования, РД;

∙номера ИГЭ (инженерно-геологических элементов);

∙уровень грунтовых вод (отметка WL);

∙уровень планировки (отметка DL) – принимается с учетом баланса земляных работ как средняя отметка устья скважин;

∙условные обозначения на отдельном листе.

Образец оформления условных обозначений приведен в Приложении 2.

При построении графика динамического зондирования необходимо учитывать, что толщина слоёв ИГЭ берётся по центру скважины и граница между двумя разными ИГЭ на графике проводится в виде горизонтальной линии.

Пример №5.

Для исходных данных таблиц 6 – 8 по результатам задач 1-3 построить инженерно-геологи- ческий разрез по скважинам 1 – 3. Пример построения разреза приведен на рисунке 2.

Таблица 6

Ва-	№	Мощность слоя по скважинам,
ри-	слоя		м
ант		1	2	3
	1	2,0	2,8	2,3
-	2	4,3	2,7	2,4
	3	3,7	4,5	1,3

Таблица 7 Таблица 8

Расстояние между скаважинами

№ варианта	Расстояние между
	скважинами, м
-	20

Отметки устья скважин

№ вари-	Скв.1	Скв.2	Скв.3
анта
-	135.10	135.5	134.70

Рис.2. Инженерно-геологический разрез

Задача №6. Назначение глубины заложения и подбор размеров подошвы фундаментов по расчетному сопротивлению.

Предварительно изучить раздел 9.5 и 10.2 учебника /1/.

6.1. Назначение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов (расстояние от уровня планировки до уровня подошвы фундамента) назначается в зависимости от:

1.конструктивных особенностей проектируемого сооружения (нагрузок, воздействий), сопряжения фундамента с надземными конструкциями и его расположения по отношению к существующим фундаментам, коммуникациям и рельефу территории;

2.инженерно-геологических условий площадки;

3.гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

4.глубины промерзания грунтов.

Глубину заложения фундамента назначают по наибольшему значению, полученному при рас-

смотрении вышеперечисленных факторов.

Глубина заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей проектиру-

емого сооружения

На глубину заложения фундаментов влияют следующие конструктивные особенности зданий или сооружений:

·наличие и глубина заложения подвалов;

·тепловой режим здания, подвалов или техподпольев;

·минимальная глубина заделки колонны в стакан фундамента и конструктивные требования к элементам фундамента; Для зданий с отапливаемым подвалом глубина заложения назначается не зависимо от глубины

промерзания, но не менее чем на 0.5м ниже пола подвала. Глубина заложения фундаментов зданий с холодными подвалами и техническими подпольями назначается в зависимости от глубины сезонного промерзания, согласно ТКП 45-5.01-67-2007 /3/.

При этом расчетная температура воздуха внутри помещений и в подвалах принимается согласно заданию на курсовую работу.

Минимальная глубина заделки колонны в фундамент определяется типом и размерами колонны. При этом учитывается, что:

·по конструктивным требованиям расстояние от уровня пола до обреза фундамента в без подвальных зданиях принимается равным 0.15м;

·между нижней гранью колонны и фундаментом предусматривается зазор 50мм;

·толщина плитной части фундамента должна быть не менее 200мм.

·размеры подколонника (стакана) в плане назначаются исходя из размеров колонны с учетом конструктивных зазоров -75мм; минимальной толщины стенок стакана 0.2×lк, но не менее 175мм., рис.2.1 (lк -наибольший размер сечения колонны);

·глубина стакана подколонника назначается исходя из глубины заделки колонны: 1×lк – для двухветвевых колонн, 1.5×lк – для колонн сплошного сечения, а также конструктивных зазоров 50мм;

·плитная часть фундамента может быть одно-, двух-, трехступенчатой. Высота ступеней принимается равной 300мм. Минимальный вылет ступени – 150 мм, максимальный – 600 мм.

·все размеры фундамента должны соответствовать минимальному строительному модулю 50мм, а размеры плитной части в плане – 100 мм для монолитного варианта. В курсовой работе проектируется монолитный фундамент.

Рис.3 Схема к определению величины глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий пло-

щадки

Данный фактор оказывает влияние на выбор глубины заложения фундаментов, в случае если верхние слои грунта являются слабыми и не могут служить надежным основанием фундаментов без проведения специальных мероприятий по их упрочнению. Если при этом толщина слабого слоя не превышает 3м., целесообразнее глубину заложения фундамента назначить в зависимости от глубины залегания более прочных слоев грунта.

При толщине слабого слоя более 3м применение ленточных фундаментов на естественном основании будет не целесообразным и в этом случае предусматривают какой-либо из методов упрочнения грунтов. При этом глубина заложения фундаментов назначается не зависимо от инженерногеологических условий.

Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины сезонного промерзания

Глубина заложения наружных стен и колонн с учетом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниями ТКП 45-5.01-67-2007 /3/.

Нормативное значение глубины заложения фундаментов dfn допускается определять по схемати-

ческим картам глубин промерзания суглинков и глин на территории СНГ, рис.1.11 [11]. Для других грунтов значение df необходимо умножить на коэффициент d0/0.23, где d0 = 0.28 для супесей песков мелких и пылеватых;

d0= 0.30 для песков гравелистых, крупных и средней крупности.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта для крайних рядов фундаментов d1 определяется по формуле:

d1 = kh . df ,

где kn – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента, принимается по табл. 5.1 ТКП 45-5.01-67-2007 [3] (в данном пособии

– таблица 9).

Окончательно глубину заложения фундаментов неотапливаемых и крайних рядов фундаментов отапливаемых зданий следует принимать:

— независимо от глубины промерзания грунта d1 — в случае залегания ниже подошвы фундамента скальных крупнообломочных грунтов (в том числе с песчаным заполнителем), песков (кроме

мелких и пылеватых) или супесей с IL £ 0 при уровне расположения подземных вод dw £ d1 + 2,

атакже мелких и пылеватых песков при dw ³ d1 + 2;

—не менее d1 — в случае залегания ниже подошвы фундамента песков и глинистых грунтов

с показателем текучести IL ³ 0,25 и супеси с IL > 0, а также крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем с IL ³ 0,25 независимо от уровня расположения подземных вод dw;

— не менее 0,5d1 — в случае залегания ниже подошвы фундамента суглинков и глин, в том числе в качестве заполнителя с IL £ 0,25.

Таблица 9 — Рекомендуемые значения коэффициента kh для наружных фундаментов отапливаемых зданий

		Коэффициент kh при расчетной среднесуточной
Особенности сооружения		температуре воздуха в помещении, примыкающем
			к наружным фундаментам, ° С
	0		5	10	15	20 и более

Без подвала с полами, устраиваемыми
по грунту		1,30			1,10			0,90			0,80			0,80
	1,00			0,80			0,70			0,60			0,60
на лагах по грунту		1,10			1,00			1,00			0,90			0,90
	0,90			0,80			0,70			0,70			0,70
по утепленному цокольному перекры-		1,05			1,00			1,00			1,00			0,90
тию	0,80			0,80			0,80			0,70			0,70
С подвалом или техническим подпольем	0,80			0,70			0,60			0,50			0,40

Примечания

1Приведенные в таблице значения коэффициента kh относятся: в числителе — к сечениям ленточных фундаментов под наружные стены, расположенным у углов сооружения на расстоянии не более 5,0 м от них, в знаменателе — к сечениям оставшейся средней части длины наружных стен.

2Для столбчатых и свайных фундаментов коэффициент kh принимается: при расчетной температуре воздуха в помещении, примыкающем к фундаментам, не более 10 ° С — по таблице 5.1; при температуре воздуха выше 10 ° С — по таблице 5.1 с увеличением соответствующих значений в 1,15 раза, но не более чем kh = 1,00.

3Приведенные значения kh относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены

до края подошвы фундамента af менее или равно 0,5 м; при значении af более 0,5 м значения kh увеличиваются на

0,10, но не более чем kh = 1,00.

4К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения первого этажа сооружений.

5При промежуточных значениях температуры воздуха помещений значения kh принимаются с округлением до ближайшего большего значения, указанного в таблице 5.1.

6.2Подбор размеров подошвы фундамента по расчетному сопротивлению

Вданном разделе необходимо:

·определить предварительные размеры подошвы фундамента;

·определить величину расчетного сопротивления грунтов R;

·определить значение среднего, максимального и минимального давления под подошвой фундамента и добиться соблюдения условий ТКП 45-5.01-67-2007 [3];

Назначение предварительных размеров подошвы фундамента

Размеры подошвы фундамента определяют путем последовательных приближений или используя аналитический или графический метод. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

NoII

А = ¾¾¾¾¾

Ro - γm d

где NoII - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы, кН; Ro - расчетное сопротивление грунта, залегающего под по-

дошвой фундамента (определяется по табл. 5.10 ТКП 45-5.01-17-2006); γm - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м3; d - глубина заложения фундамента от уровня планировки.

При расчетной длине ленточного фундамента 1 м по формуле непосредственно определяется ширина подошвы фундамента. Форму монолитных столбчатых фундаментов в плане при центральной нагрузке рекомендуется принимать квадратную, а при внецентренной нагрузке — прямоугольную с соотношением сторон подошвы n = b/l в пределах 0,6–0,85 ( где b, l — меньшая и большая стороны подошвы фундамента). Размеры подошвы фундамента назначаются кратными 100 мм.

Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта (R), кПа, под подошвой фундамента определяется по форму-

ле (5.16) 45-5.01-67-2007 [3]:

R =

g1g2

× M

k

bg

+ M d g¢

+ (M

- 1)d g¢

+ M c

,

II

q

k

γ

z

q 1 II

b II

c II

где g1 и g2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.2;

k— коэффициент k = 1, если прочностные характеристики грунта j и с определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам, приведенным в приложении Б;

Mγ, Mq, Mc —		коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3;
kz	—	коэффициент, принимаемый равным:
	при b < 10 м		—	kz = 1;
	при b ³ 10 м			— kz = z0 /b + 0,2 (здесь z0 = 8 м; b —				ширина подошвы фундамен-
				та, м);
gII	—	среднее арифметическое расчетное значение удельного веса грунтов, залега-
	ющих ниже подошвы фундамента на глубину сжимаемой толщи, но не менее 2b
	при b £ 1 м и не менее 0,5b при b > 1 м, кН/м3:
g′II	— среднее арифметическое расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше
	подошвы фундамента кН/м3;
сII	— расчетное удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой
	фундамента, кПа;
d1	— глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, м,
	или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола под-
	вала, м, определяемая по формуле
			d	= h +	hcf γcf		,	(5.18)
			1	s		γII
здесь hs		— толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
	hcf	— толщина конструкции пола подвала, м;
	gcf	— расчетный удельный вес конструкции пола подвала, кН/м3;
db	— глубина подвала, от уровня планировки до верха пола,							м (для сооружений с подвалом
	шириной В £ 20 м и глубиной более 2 м допускается принимать db = 2 м, при ширине под-
	вала В > 20 м или отсутствии подвала db = 0).

Таблица 5.2 — Значения коэффициентов γ1 и γ2

		Коэффициент γ2 для сооружений
		с жесткой и ограниченно-жесткой
Грунты основания	Коэффициент γ1	конструктивными схемами по 4.4.3
		при отношении длины сооружения
		или его отсека к высоте L/H, равном
		4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные с песчаным запол-
нителем и песчаные, кроме мелких и
пылеватых	1,4	1,2	1,4
Пески мелкие	1,3	1,1	1,3
Пески пылеватые:
маловлажные и влажные	1,25	1,0	1,2
насыщенные водой	1,1	1,0	1,2
Глинистые, а также крупнообломочные с	1,25	1,0	1,1
глинистым заполнителем и показателем
текучести грунта или заполнителя IL ≤
0,25
То же, при 0,25 < IL ≤ 0,5	1,2	1,0	1,1
То же, при IL > 0,5	1,1	1,0	1,0

Примечания

1 К сооружениям с жесткой и ограниченно-жесткой конструктивными схемами относятся сооружения по 4.4.3, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований, в том числе за счет применения специальных мероприятий (диски, диафрагмы жесткости, железобетонные пояса и другие мероприятия по разделу 7).

2 Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γ2 принимается равным единице. 3 Для малопрочных песков и слабых глинистых грунтов γ1 и γ2 принимаются равными единице.

Таблица 5.3 — Коэффициенты Mγ, Mq, Mc

Угол		Коэффициенты
внутреннего
трения ϕII, град	Mγ		Mq		Mc
0°	0		1,00		3,14
1°	0,01		1,06		3,23
2°	0,03		1,12		3,32
3°	0,04		1,18		3,41
4°	0,06		1,25		3,51
5°	0,08		1,32		3,61
6°	0,10		1,39		3,71
7°	0,12		1,47		3,82
8°	0,14		1,55		3,93
9°	0,16		1,64		4,05
10°	0,18		1,73		4,17
11°	0,21		1,83		4,29
12°	0,23		1,94		4,42
13°	0,26		2,05		4,55

Угол		Коэффициенты
внутреннего
трения ϕII, град	Mγ		Mq		Mc
23°	0,69		3,65		6,24
24°	0,72		3,87		6,45
25°	0,78		4,11		6,67
26°	0,84		4,37		6,90
27°	0,91		4,64		7,14
28°	0,98		4,93		7,40
29°	1,06		5,25		7,67
30°	1,15		5,59		7,95
31°	1,24		5,95		8,24
32°	1,34		6,34		8,55
33°	1,44		6,76		8,88
34°	1,55		7,22		9,22
35°	1,68		7,71		9,58
36°	1,81		8,24		9,97

14°	0,29	2,17	4,69	37°	1,95	8,81	10,37
15°	0,32	2,30	4,84	38°	2,11	9,44	10,80
16°	0,36	2,43	4,99	39°	2,28	10,11	11,25
17°	0,39	2,57	5,15	40°	2,46	10,85	11,73
18°	0,43	2,73	5,31	41°	2,66	11,64	12,24
19°	0,47	2,89	5,48	42°	2,88	12,51	12,79
20°	0,51	3,06	5,66	43°	3,12	13,46	13,37
21°	0,56	3,24	5,84	44°	3,38	14,50	13,98
22°	0,61	3,44	6,04	45°	3,66	15,64	14,64

Определение величины R необходимо начинать с разработки расчетной схемы. Средневзвешенное значение удельного веса грунта ниже и выше подошвы фундамента опре-

деляется по формуле:

γ	II (γ	'	) =	∑γ II ,i	×hi	,
		II		∑ hi

где hi – расчетная толщина слоев ниже и выше подошвы фундаментов соответственно. При этом обязательно должно учитываться, что:

·ниже подошвы фундамента средневзвешенное значение удельного веса определяется в пределах глубины Zr, которая принимается равной 0.5×b для фундаментов шириной до 10м и 4м+0.1×b для фундаментов шириной более 10м;

·для водопроницаемых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, удельный вес грунта

принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. γIIw .

При определении глубины заложения фундаментов с подвалом d1 принимаем, что пол подвала

бетонный ( gcf = 22 кН/м3) толщиной 100мм.

Рис.4. Расчетная схема к определению величины R

Проверка давления под подошвой фундамента

По предварительным размерам фундаментов определяется полная нагрузка, действующая на основание с учетом усилий, возникающих от собственного веса фундамента, веса стеновых блоков и панелей подвальной части здания, веса грунта на уступах фундамента, бокового давления на стены подвала. При глубине пола подвала ниже планировочной отметки более чем на 1 метр, следует учитывать вес грунта на уступах фундамента и боковое давление грунта со стороны подвала.

Схема нагрузок действующих в уровне подошвы фундамента приведена на Рис..

В курсовой работе допускается упростить схему приложения нагрузок и в общем случае полную нагрузку на уровне подошвы принимать равной:

NII = N0,II + GF,II , MII = M0,II ,

где GF,II - осредненный вес фундамента и грунта на его уступах, равный:

GF,II = gm× d×AF ,

где AF - площадь подошвы фундамента.

Рис.5 Схема нагрузок, действующих в уровне подошвы фундамента –( а), эпюры контактных давлений под подошве фундамента – ( б)

Согласно действующим нормативным документам (ТКП 45-5.01-67-2007 /3/) давление под подошвой фундамента ограничивается следующими условиями:

р £ R ; pmax £ 1.2R ; pmin > 0 ,.

где р – среднее давление под подошвой фундамента;

рmax, рmin – максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента соответствен-

но.

p = N11 / АF ;

pmax = N11 / АF + М11 / W ;

pmin = N11 / АF - М11 / W ,

W = bl2/6 - момент сопротивления площади подошвы фундамента.

Если среднее давление р отличается от расчетного сопротивления более чем на 10%, то это будет указывать на то, что площадь подошвы фундамента взята с большим запасом и необходимо уменьшить размеры фундамента и выполнить перерасчет.

Путем последовательных приближений производится уточнение размеров подошвы фунда-

мента.