- •Министерство образования и науки республики казахстан
- •Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана
- •Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Геотехника 2»студентов специальности 5в072900 «Строительство»
- •Содержание
- •Введение
- •1 Общие указания к выполнению курсового проекта
- •2 Задание на курсовое проектирование
- •2.1 Исходные данные о строительной площадке
- •2.2 Исходные данные о сооружениях
- •2.3 Содержание курсового проекта
- •2.4 Оформление курсового проекта
- •2.4.1 Пояснительная записка
- •2.4.2 Графическая часть
- •3. Рекомендуемая последовательность выполнения
- •3.1 Оценка характера нагрузок, конструктивных особенностей
- •Предельные деформации оснований
- •3.2 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
- •3.3 Выбор рационального типа фундамента на основе технико-экономического сравнения
- •3.4 Расчет фундаментов для заданных сечений
- •3.5 Расчет осадок фундаментов
- •3.6 Рекомендации по конструированию фундаментов
- •3.7 Расчет свайного фундамента
- •3.8 Защита подземной части здания от воздействия влаги, подземных вод и агрессивной среды
- •3.9 Рекомендации по устройству оснований и фундаментов
- •Примеры решения задач
- •Данные лабораторного исследования грунтов
- •Ординаты эпюры напряжений
- •Выбор задания на выполнение курсового проекта
- •Показатели физико-механических свойств грунтов
2.4.2 Графическая часть
В состав графической части курсового проекта, которая выполняется на одном листе формата АΙ входят:
1. План строительной площадки с горизонталями, расположением скважин, шурфов и горизонтальной привязкой возводимого здания (М Ι:500);
2. Поперечный разрез здания (М 1:200); совмещенный с инженерно-геологическим разрезом (М Ι:100);
3. Вид конструкций рассмотренных вариантов фундаментов. План выбранного варианта фундаментов с размерами и привязкой к осям
(М Ι: Ι00);
5. Рабочие чертежи фундаментов по заданным сечениям с отметками, размерами и привязкой к осям (М Ι:50);
6. Детали устройства осадочных швов, гидроизоляции, фундаментных балок и др. (М Ι:50);
7. Конструкция свайного фундамента (план и сечение, М Ι:50);
8. Примечания о принятых материалах, изделиях и их марках, подготовке под фундаменты, об особенностях производства работ, свойств подземных вод, грунтов и т.д.;
9. Спецификация элементов конструкций фундаментов в табличной форме.
3. Рекомендуемая последовательность выполнения
курсового проекта
3.1 Оценка характера нагрузок, конструктивных особенностей
здания и определение предельно допустимых значений деформаций основания
При проектировании оснований и фундаментов экономичность, надежность, а также устойчивость и эксплуатационная пригодность возводимых объектов обеспечиваются введением различных расчетных коэффициентов, позволяющих раздельно учесть местные особенности грунтов строительных площадок, специфику действующих нагрузок и особенности конструктивных схем зданий.
Нагрузки на основания различают нормативные и расчетные. Нормативное значение нагрузок устанавливаются по СНиП 2.02.07-85 «Нагрузки и воздействия». Расчетная нагрузка определяется путем умножения значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке (γf), который учитывает вероятные отклонения фактических нагрузок от величин, принятых в проекте.
В зависимости от продолжительности действия нагрузки бывают постоянными и временными. К постоянным относятся нагрузки, действующие непрерывно при строительстве и эксплуатации здания. Временными являются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации здания могут отсутствовать. Обычно постоянную нагрузку составляет собственный вес строительных материалов и изделий (грунтов, конструктивных элементов и т.д.).
Временные нагрузки различают длительно действующие, кратковременные и особые. К длительно действующим нагрузкам относятся: вес временных перегородок, вес стационарного оборудования, давление газов и жидкостей, нагрузка от складируемых материалов, температурные, технологические и климатические воздействия, неравномерные деформации основания и климатические воздействия, вес мостового оборудования.
К кратковременным нагрузкам относятся: вес людей; ремонтных материалов; нагрузки, возникающие при изготовлении и возведении строительных конструкций; нагрузки от временно складируемых материалов и насыпного грунта; нагрузки от перекрытия жилых и общественных зданий; снеговые и ветровые нагрузки. К особым нагрузкам относятся: сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса и воздействия от неравномерных осадок, сопровождающиеся изменением структуры грунта.
При расчете оснований фундаментов проектируемых зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) коэффициент надежности по нагрузке (γf) принимается равным 1.
Для учета вероятности одновременного действия нескольких видов нагрузок – постоянных, временных, длительно действующих и кратковременных – вводят коэффициент сочетаний. Как и все конструкции, основания и фундаменты рассчитываются на максимальные усилия, получаемые от комбинаций нагрузок. Сочетание нагрузок различают основные и особые.
В случае, когда максимальное усилие дают все постоянные и временные длительно действующие нагрузки, а также одна кратковременная нагрузка, то такое сочетание называют основным сочетанием первой группы и коэффициент сочетаний для него принимают равным Ι. Если наибольшее значение усилия получаются от действия всех постоянных, временных, длительно действующих, а также двух и более кратковременных нагрузок, то такое сочетание называют особым сочетанием второй группы, для которого коэффициент сочетаний принимают равным 0,9. Когда максимальное усилие получается от действия всех постоянных, временных и особых нагрузок, то такое сочетание также называют особым, однако при этом коэффициент сочетаний принимается равным 0,8.
Кроме того в расчетах оснований и фундаментов могут быть использованы следующие коэффициенты:
γм, γg – соответственно коэффициенты надежности по материалу и грунту, которые учитывают отклонения расчетных значений характеристик физико-механичесих свойств материалов, допущенные в результате неточности определения и случайных отклонений при отборе образцов. В этом случае расчетное значение характеристик получают путем деления их нормативного значения на соответствующие значения коэффициента надежности;
γn – коэффициент надежности по значению сооружения, который учитывает степень ответственности зданий и сооружения, а также недостаточное соответствие принятых расчетных схем реальным условиям работы оснований и фундаментов. Этот коэффициент обычно используют при определении расчетных сопротивлений материалов;
γс– коэффициент условий работы, который учитывает особенности строительных свойств грунта, условия и характер работы оснований и фундаментов. Этот коэффициент тоже вводят при определении расчетных сопротивлений материалов.
Проектированию оснований и фундаментов должны предшествовать: изучение конструктивной и расчетной схем здания, оценка его жесткости и установление возможного характера и предельных значений деформаций.
В зависимости от чувствительности к осадкам оснований все здания сооружения условно подразделяются на три типа: гибкие, жесткие и относительно жесткие (конечной жесткости). Гибкие сооружения следуют за перемещением оснований, при этом в случае возникновения неравномерных осадок в конструкциях таких сооружений не возникает значительных дополнительных напряжений. К этой группе относят здания и сооружения с цельнометаллическим каркасом, гибкие днища резервуаров, сооружения со статически определимой схемой несущих конструкций (например, эстакады и галереи с разрезными пролетными строениями).
В жестких сооружениях при неравномерных осадках оснований в конструкциях возникают дополнительные напряжения, которые благодаря значительному запасу прочности таких здании в большинстве случаев не опасны. К жестким сооружениям относятся: элеваторы, доменные печи, дымовые трубы, водонапорные башни, массивные мостовые опоры и т.д. В процессе развития деформаций грунтов оснований такие сооружения не изгибаются, а дают осадки как сплошное твердое тело.
К относительно жестким сооружениям относятся большинство объектов массового строительства: здания и сооружения с рамными и неразрезными железобетонными конструкциями, с несущими стенами и жесткими железобетонными перекрытиями, кирпичные, крупноблочные и крупнопанельные здания. В несущих конструкциях относительно жестких зданий при неравномерных осадках оснований возникают дополнительные напряжения, вызывающие их деформацию. Поэтому этот фактор необходимо учитывать при проектировании.
Здания и сооружения в зависимости от их жесткости и характера развития неравномерных осадок оснований могут получить следующие виды деформации: выгиб или прогиб, перекос и крен.
Выгиб и прогиб (рис. 3.1 а, б) проявляются в виде искривления здания. Такие деформации характерны для зданий, имеющих в плане прямоугольную форму и не обладающих большой жесткостью, например для зданий и сооружений гибких и относительно жестких.
Перекос (рис. 3.1 в, г) может возникать в конструкциях, когда соседние близко расположенные фундаменты получают существенные неравномерные осадки при сохранении относительно вертикального положения здания, сооружения. Такой вид деформации часто наблюдается в относительно жестких каркасных зданиях.
Крен (наклон) (рис. 3.1 д, е) – это поворот сооружения относительно вертикальной оси, который возникает в результате разности осадок крайних точек сплошных массивных фундаментов. Крен, как правило, характерен для жестких зданий и сооружений.
Общее деформированное состояние здания, сооружения и их фундаментов характеризуется следующими видами деформаций:
Общей осадкой жесткого здания, сооружения или отдельного фундамента, равной максимальной абсолютной осадке S какой-либо точки его подошвы.
Средней осадкой S основания здания, вычисляемой по абсолютным осадкам не менее трех фундаментов или трех точек сплошного фундамента.
Рисунок 3.1. Виды деформаций оснований зданий и сооружений:
а – изгиб; б – прогиб; в, г - перекос; д, е – крен.
Креном фундамента или сооружения i, определяемым как разность абсолютных осадок двух крайних точек сооружения или отдельного фундамента, отнесенная к расстоянию между ними.
Относительной неравномерностью осадок S зданий и сооружений, определяемой перекосом, относительным прогибом или выгибом. Перекос находится по максимальной разности двух соседних фундаментов, отнесенной к расстоянию между их осями. Относительный прогиб и выгиб определяется стрелой прогиба (выгиба), отнесенной к длине изгибаемого участка здания или сооружения.
При проектировании оснований и фундаментов необходимо добиваться выполнения условия, при котором осадки, установленные расчетом, не превышали бы их предельно допустимых значений, регламентированных СНиП РК с учетом типа зданий и сооружений:
SSu ;S/L (S/L)u ; iiu ;
где Su ; (S/L)u ; iu - предельно допустимые значения, соответственно, абсолютных, средних осадок и относительной неравномерности осадок и крена по таблице 3.1.