- •Введение
- •Задание на курсовой проект и исходные данные.
- •Содержание курсового проекта.
- •Состав грунтовых вод по данным химического анализа.
- •Характеристики физико-механических свойств грунтов.
- •4.2.1. Выбор глубины заложения фундаментов.
- •4.2.2. Определение площади подошвы фундамента.
- •4.2.3. Проверка слабого подстилающего слоя и расчет осадок фундамента.
- •4.3. Проектирование фундамента на песчаной подушке.
- •4.4. Расчет и проектирование свайного фундамента.
- •4.4.1. Выбор глубины заложения ростверка и длины свай.
- •4.4.2. Определяют несущую способность одиночной сваи Fd по условиям сопротивления грунта основания:
- •4.4.3. Требуемое количество свай в фундаменте в первом приближении определяется по формуле
- •4.4.5. Выполняется проверка на продавливание плиты ростверка угловой сваей в соответствии с п.3.42 сНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» (см. Пример к настоящему параграфу).
- •4.4.6. Выбор механизма для погружения и определение проектного отказа сваи:
- •4.5 Технико – экономическое сравнение и выбор основного варианта фундаментов.
- •Определение сметной себестоимости и трудозатрат*
- •Технико – экономические показатели сравниваемых вариантов
- •4.6.3 Стены технологического приямка и подвалов рассчитываются с учетом положения уровня подземных вод на боковое давление грунта и воды по схеме плоской задачи.
- •Химический анализ воды
- •Анализ агрессивности воды – среды
- •4.8 Разработка указаний к производству работ.
- •Показатели стоимости, трудоемкости по устройству фундаментов (в ценах с 1.1.1982 г)
- •Рекомендуемая литература.
4.3. Проектирование фундамента на песчаной подушке.
Искусственное основание в виде песчаной распределительной подушки применяют в тех случаях, когда естественное основание оказывается недостаточно прочным или сильно сжимаемым, и его использование, например, путем увеличения площади фундамента или глубины его заложения, экономически нецелесообразно. При устройстве подушки слабый грунт вынимается на некоторую глубину и заменяется крупно- или среднезернистым песком, уплотняемым до заданной плотности с помощью грунтоуплотняющих машин. Если в основании залегают рыхлые пески, то подушка устраивается путем их глубинного виброуплотнения, либо поверхностным трамбованием. При незначительной толще слабых грунтов (илистых, заторфованных) подушка может устраиваться путем втрамбовывания в грунт щебня, гравия и т.п.
При проектировании фундамента на песчаной подушке требования к планово-высотной привязке здания и оценке инженерно-геологических условий площадки строительства те же, что и при естественном основании (см. п.4.1.). Расчет подушки сводится к определению ее размеров (см. рис.4.8) и осадки возводимого на ней фундамента в следующей последовательности.
4.3.1 Назначается глубина заложения фундамента d в соответствии с п.4.2.1. При высоком УПВ возможно заиливание подушки и ее морозное пучение (даже при крупнозернистом песке). Поэтому для этих случаев необходима проверка условия d ≥ df, при невыполнении которого необходимо применение специальных противопучинных мероприятий.
4.3.2. Определяется площадь фундамента а соответствии с п.4.2.2. и определяются давления по его подошве по формулам (4.8-4.10). В качестве материала подушки в курсовом проекте принять средне- или крупнозернистый песок с достигнутой плотностью ρ = 2т/м3 (γ = 20кН/м3), модулем деформации Е = 40 МПа, углом внутреннего трения φII = 40о. В случае устройства основания путем уплотнения местных песков до Е = 40 МПа принять φII по таблице 4.4. для соответствующего вида грунта. Табличное значение расчетного сопротивления грунта подушки Ro в формуле (4.3) принять по табл. 2 к приложению 3 к СНиП /9/ (табл.46 пособия /12/) как для плотных песков. Расчетное сопротивление грунта подушки определяется по формуле (7) СНиП /9/ с использованием указанных выше значений φII.
4.3.3. Высота подушки hп подбирается исходя из напряжения, которое можно передать на подстилающий (более слабый) грунт, т.е. проверяется условие (9) СНиП /9/.
Ширина bп и длина lп подушки назначаются с учетом угла рассеивания напряжений в подушке α/ = 45о – φ/2. Форма поперечного сечения подушки зависит от крутизны откосов котлованов, принимаемых в зависимости от вида грунта. Угол наклона откоса к горизонту β принимается: β = 56-50о – для супесей твердых (JL < 0), суглинков и глин туго- и мягкопластичных (0,25 < JL < 0,75), β = 39-36о – для супесей пластичных (0 ≤ JL ≤1), β = 60-58о – для суглинков и глин твердых и полутвердых (0 < JL ≤ 0,25).
Уширение песчаной подушки в сторону от грани фундамента принимается равным 0,1b, но не менее 0,5 м.
Осадка фундамента на распределительной подушке определяется как и на естественном основании (см. п.4.2.3.), при этом материал подушки принимается за слой грунта с указанными в п.4.3.2. значениями γII и Е.
Пример 3. Определить площадь фундамента и размеры песчаной подушки из крупнозернистого песка, плотность которой характеризуется ρ = 2т/м3; γ = 20кН/м3; Е = 40 МПа; угол внутреннего трения φII = 40о. Инженерно-геологические условия, нагрузки на обрез фундамента те же, что и в примерах №1 и №2.
Решение. В связи с высоким УПВ глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания и по конструктивным соображениям принимается на глубине 2,95 м. По таблице 2 приложения 3 к СНиП /9/ определяем площадь фундамента в первом приближении:
.
По каталогу /8/ принимаем фундамент ФД 16-20: l = 3,0 м; b = 2,1 м; d = 2,95 м; Vф = 6,37 м3.
Вес фундамента: Gф = (6,37 + 2,1 × 1,2 × 0,55) × 25 = 194 кН.
Вес грунта на уступах с учетом Ко.р.з. = 0,95:
Gгр = (3,0 × 2,1 × 2,95 – 7,77) × 0,95 × 20,5 = 210 кН.
Эскиз фундамента представляем на рис.4.8. Усилия, приведенные к центру тяжести, равны:
3119 + 194 + 210 = 3523 кН;
743,9 + 90,6 × 2,4 = 961,3 кНм.
Определяем расчетное сопротивление грунта подушки по формуле /7/ СНиП /9/:
.
Здесь k = 1,1, т.к. характеристики сII и φII приняты ориентировочно по таблицам СНиП /9/; γII = γsb = γ – γw, т.е. учтено взвешивающее действие воды на материал подушки, т.к. фундамент закладывается ниже УПВ.
Проверяем условия 4.8 - 4.10:
;
;
.
Условие (4.9) не выполняется. Изменяем площадь подошвы фундамента: ФД 21-25 с размерами подошвы l = 3,0 м; b = 2,4 м; Vф = 6,07 м3. Проделав те же вычисления, получим:
; ;
.
Условия 4.8 – 4.10 соблюдаются.
Конструируем подушку в первом приближении: назначаем размеры bп,
lп, hп и проверяем напряжения в уровне низа подушки от давления фундамента. По конструктивным соображениям
bп ≥ b + 2c = 2,4 + 1,2 = 3,6 м;
lп = l + 2c = 3,0 +1,2 = 4,2 м;
Проверяем условия (9) СНиП /9/
σzp + σzg ≤ Rz,
где z = hп; σzp = α(Р – γII/× d) = 0,791(496 – 17,1×2,95) = 352,5 кПа;
- по таблице 1 приложение 2 к СНиП /9/.
σzg = γII × hп + γII/ × d = 10 × 1,3 + 17,1 × 2,95 = 63,4 кПа.
Ширина условного фундамента по формуле (10) СНиП /9/
где ; .
По формуле (7) СНиП /9/
σzp + σzg = 352,4 + 63,4 = 416 кПа > 402 кПа,
Условие (10) не выполняется – необходимо увеличить толщину подушки до 1,4 м, тогда σzp = 297 кПа; σzg = 64,4 кПа; bz = 3,2; Rz = 412 кПа;
σzp + σzg = 361,4 кПа < Rz = 412 кПа.
Условие (10) выполняется, высота подушки достаточна.
Конструирование подушки сводится к назначению её размеров (рис. 4.8).
В нашем случае hп = 1,4 м.
Угол откоса котлована β = 39. Расчет осадки фундамента на песчаной подушке производится методом линейно-деформируемого полупространства как и фундамента на естественном основании. В учебных целях рекомендуем проделать эту операцию на ЭВМ. В соответствии с п.2.56 СНиП /9/ расчет по деформациям удовлетворен (P < R; грунтовые условия и конструктивная схема здания соответствует указанным в табл.6).