Document 547808

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА
К изданию разрешаю:
Первый проректор
Г.В.Стадник
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта по курсу
“МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ”
(для студентов 3 курса строительных специальностей
и иностранных учащихся)
ХНАГХ
Харьков – ХНАГХ – 2005
Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу “Механика
грунтов, основания и фундаменты” (для студентов 3 курса строительных специальностей и иностранных учащихся)/Сост. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В. –
Харьков: ХНАГХ, 2005. – 66 с.
Составители: доцент, канд. техн. наук М.Ф. Бронжаев, доцент, канд. техн. наук
Т.В. Мишурова
Рецензент: профессор А.Г. Рудь
Рекомендовано кафедрой «Механика грунтов, фундаменты и инженерная геология» протокол № 8 от 11 марта 2005 г.
Содержание
Стр.
1.
Общие указания к выполнению курсового проекта . . . . . . . . . . 5
2.
Состав и объем курсового проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.
Цель и состав проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2.
Архитектурно-планировочное задание (исходные данные)
. . . . .
6
2.3.
Данные инженерно-геологических изысканий
. . . . . . . . . . . .
6
2.4.
Расчёт фундаментов на естественном основании . . . . . . . . . . .
7
2.5.
Расчёт свайного фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.6. Графическая часть проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.
Инженерно-геологические изыскания . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.1.
Привязка здания к топографической карте строительной площадки . . 8
3.2.
Построение геологического разреза . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.
Определение физико-механических характеристик грунтов и
составление сводной таблицы
4.
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Расчет фундамента на естественном основании
. . . . . . . . . . .
18
4.1. Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2. Определение глубины заложения фундамента . . . . . . . . . . . .
18
4.2.1. Определение расчетной глубины сезонного промерзания грунта . . . 19
4.2.2. Учет конструктивных особенностей здания . . . . . . . . . . . . . .
22
4.2.3. Оценка грунтовой толщи как естественного основания
25
4.3.
. . . . . .
Расчет размеров ширины подошвы фундамента на естественном
основании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.3.1. Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.3.2. Расчет условной ширины подошвы фундамента
27
. . . . . . . . . .
4.3.3. Определение расчетного сопротивления грунта . . . . . . . . . . . . 28
4.3.4. Основная расчётная схема фундамента
. . . . . . . . . . . . . . .
31
4.3.5. Определение степени внецентренности приложения нагрузки
и рациональной формы подошвы фундамента . . . . . . . . . . . . 32
4.3.6. Конструирование фундаментов (окончательное)
. . . . . . . . . . 34
4.4.
Проверка напряжений под подошвой фундамента . . . . . . . . . 37
4.4.1. Центрально нагруженный фундамент . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.4.2. Внецентренно нагруженный фундамент
4.5.
Расчет осадки фундамента
5.
Расчет свайных фундаментов
5.1. Исходные данные
. . . . . . . . . . . . . .
37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.2.
Расчет требуемой длины свай . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.3.
Определение расчетной нагрузки на одну сваю . . . . . . . . . . . 49
5.4.
Определение предварительного количества свай в ростверке . . . . 52
5.5.
Конструирование ростверка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.6.
Уточнение количества свай в ростверке . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.7. Определение фактической нагрузки на сваю . . . . . . . . . . . . . 55
5.8.
Определение величин условных ширины Вусл и длины
Lусл подошвы свайного фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.9.
Проверка величин нормальных напряжений по подошве
условного свайного фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.9.1. Определение расчетного сопротивления грунта . . . . . . . . . . . 57
5.9.2. Проверка напряжений под подошвой условного свайного
фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.10. Расчет осадки свайного фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.0.
Подбор фундаментных балок (рандбалок) . . . . . . . . . . . . . . 60
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Общие указания к выполнению курсового проекта
1.
В настоящих методических указаниях показаны методики для расчета и
проектирования фундаментов неглубокого заложения и свайных фундаментов
в рамках выполнения проекта по курсу "Механика грунтов, основания и фундаменты" для студентов строительных специальностей и иностранных учащихся.
На первом занятии студенты получают от преподавателя бланк с индивидуальным вариантом. Согласно этому варианту из индивидуального задания 1
принимают исходные данные для выполнения курсового проекта.
Получив персональное задание, студенты должны уяснить поставленную
перед ними задачу детально ознакомившись с методическими указаниями. В
этом им помогут лекции по курсу и практические занятия, проводимые руководителем проекта.
Приступив к выполнению курсового проекта, студенты обязаны:

соблюдать график поэтапного выполнения задания, определяемый ру-
ководителем проекта;

самостоятельно работать с литературой, рекомендованной для изучения
в методических указаниях;

предъявлять по требованию руководителя выполненную часть работы.
2.
Состав и объем курсового проекта
2.1. Цель и состав проекта
Целью проекта является:

разработка варианта фундаментов неглубокого заложения (на есте-
ственном основании);

разработка варианта свайных фундаментов для этого же здания, воз-
водимого на слабых грунтах.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и одного
листа чертежа (формат А-).
В расчетно-пояснительной записке последовательно освещаются следующие вопросы.
2.2. Архитектурно-планировочное задание (исходные данные)

Данные о сооружении (тип и назначение, схематичное изображение
на плане и в разрезе).

Горизонтальная привязка сооружения к заданной оси на топографи-
ческом плане строительной площадки.

Конструктивное задание (нагрузки и исходные грунтовые условия).
2.3. Данные инженерно-геологических изысканий

Расположение на площадке строительства буровых скважин.

Литологический состав грунтов с расчётами физико-механических
характеристик и классификацией песчаных грунтов по плотности сложения,
водонасыщению, а пылевато-глинистых - по виду и консистенции.

Построение двух геологических разрезов для заданных типов грун-
товых условий (под фундаменты на естественном основании и свайные).

стик.
Составление двух сводных таблиц физико-механических характери-
2.4. Расчёт фундаментов на естественном основании
Осуществление анализа грунтового основания, определение глубины заложения и конструирование размеров фундаментов. Выполнение необходимых
проверок. Расчёт максимальных и относительных осадок проектируемых фундаментов.
2.5. Расчёт свайного фундамента
Определение глубины погружения, несущей способности одиночной сваи
и их необходимого количества. Конструирование ростверка, определение фактической нагрузки на одиночную сваю и расчёт свайного фундамента по деформациям.
2.6.
Графическая часть проекта
Выполняется на листе чертежной бумаги формата А-1. Эта часть проекта
включает в себя: план фундаментов на естественном основании (масштаб 1100,
1:200); для сборных фундаментов приводят раскладку фундаментных плит и
блоков, монолитных участков (масштаб 125–1:50); укрупнённые фрагменты
планов отдельных фундаментов и их сечения (масштаб 1:20, 1:25); совмещенный план свайного поля и ростверков; сечения свайных фундаментов; спецификации сборных элементов, монолитных фундаментов на естественном основании и свайных; примечания к чертежу.
3.
Инженерно-геологические изыскания
3.1. Привязка здания к топографической карте строительной площадки
В архитектурно-планировочное задание на проектирование входит фрагмент генплана, на котором показано место расположения планируемого здания
или сооружения.
Этап инженерно-геологических изысканий начинаем с планирования мест
расположения буровых скважин (или шурфов) в районе площадки строительства для получения достоверных данных о составе и свойствах грунтов, залегающих в основании планируемого здания или сооружения.
На принятом по заданному варианту курсового проекта фрагменте топографического плана площадки строительства осуществляем привязку проектируемого здания к одной из осей I-I … III-III (принятой также по варианту курсового задания). При этом заданную ось I-I … III-III принимаем за ось симметрии к основной части проектируемого здания.
Схему здания принимаем по варианту задания на проектирование 1.
Привязку к плану 4-х буровых разведочных скважин осуществляем, расположив их, к примеру, по условному прямоугольнику вокруг здания, отступив
от углов по 1,5 м в каждом направлении.
Далее необходимо определить интерполяционным методом по горизонталям топографической карты задания 1 абсолютные отметки устьев разведочных скважин № 1-4 и показать их на плане. Также следует рассчитать длину
(Lзд), ширину (Взд) здания и расстояния между отдельными геологическими
скважинами по формулам L = Lзд + 21,5м и В = Взд + 21,5м.
Пример возможной привязки здания к местности показан на рис. 1.
В пояснительной записке курсового проекта графическое изображение
фрагмента привязки здания к местности показать на формате А-4.
М=1:1000
L
1,5
I
145.50
146.00
I
1,5
Скв.4
145.88
145.75
Скв.2
146.15
B
L здания
В здания 1,5
Скв.1
145.72
146.25
1,5
Скв.3
146.28
146.25
146.50
Рис. 1 - Привязка здания и инженерно-геологических разведочных скважин к топографической карте района строительства
3.2. Построение геологического разреза
Геологический разрез строим на листе миллиметровки (форматом А3) по
исходным данным бурения 4-х скважин, приведенным в 1, и топографическому плану разработанному согласно п. 3.1.
С точки зрения построения, геологический разрез представляет собой
проекцию геологических структур на вертикальную плоскость, пересекающую
грунтовую толщу площадки строительства через стволы разведочных скважин.
Отдельные слои горных пород на разрезе изображают в соответствии
принятым условным обозначениям задания на проектирование 1 литологических разновидностей грунтов.
На чертеже указывают абсолютные отметки глубин расположения границ
каждого отдельного инженерно-геологического элемента (ИГЭ), показывают
уровень расположения подземных вод.
Все геологические слои нумеруются сверху вниз.
Показать места отбора образцов грунта для лабораторных исследований и
глубины их отбора в м от устья скважины.
Пример графического изображения геологического разреза показан на
рис. 27.
3.3.
Определение физико-механических характеристик грунтов и составление сводной таблицы
Сводную таблицу литологического состава и физико-механических ха-
рактеристик грунтов составляем на основании физических характеристик, принятых по исходным данным проектного задания 1 и расчетным, а также механических характеристик, определяемых по таблицам нормативной литературы
3, 6, пример см. табл. 1.
Физические характеристики, определяемые опытным путем

Влажность грунтов, w, % или в д.е.

Удельный вес грунта, , кН/м3.

Удельный вес частиц, s, кН/м3.

Влажность на границе раскатывания, wр, %.

Влажность на границе текучести, wL, %.
Физические характеристики, определяемые расчетом


Удельный вес сухого грунта, d =


Коэффициент пористости, е = S  1 .
d


Пористость, n = (1 - d ) 100%, %.
s

 w
, кН/м3 .
Удельный вес грунта взвешенного в воде, sb = s

Число пластичности, Ip = wL – wP , % .
1 w
, кН/м3.
1 e
ИГЭ-1
ИГЭ-2
ИГЭ-3
Почвеннорастительный слой
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
С, кПа
Удельное сцепление
Угол внутреннего трения
φ, градусы
Удельный вес грунта
взвешенного в воде,
γsb, кН/м3
Sr
Степень влажности
Пористость n, %
e
Коэфф. пористости
Удельный вес сухого
грунта, γd, кН/м3
Удельный вес частиц,
γS, кН/м3
Удельный вес грунта
γ, кН/м3
IL
Показатель текучести
Число пластичности,
IP, %
Влажность природная,
w, %
Влажность на границе
пластичности, w P, %
Влажность на границе
текучести, w L, %
3
16
Условное расчетное
сопротивление, R0, кПа
2
Модуль деформации
в естествен. состоянии,
Е, МПа
1
Наименование
элемента
№ инжен.-геологич.
элемента
Таблица 1 - Физико-механические характеристики грунтов для фундаментов на естественном основании
17
18
К использованию в качестве естественного основания не рекомендуется
Песок мелкий,
желтовато-серый, маловлажный
Супесь светлокоричневая,
пластичная
ИГЭ-4
Суглинок бурый,
карбонатный, твердый
ИГЭ-5
Глина бурая с прожилками карбонатов,
тугопластичная
Примечание: 1. Данные таблицы 1 заполняем в соответствии с индивидуальным заданием на проектирование 1;
2. Сводная таблица для проектирования фундаментов глубокого заложения имеет аналогичный характер.


wL  w P
.
IP
ws
Степень влажности, Sr =
,
ew
Показатель текучести, IL =
где значения влажности (w) подставляются в долях единицы; w удельный вес воды, равный 10 кН/м3.
В процессе расчета физических характеристик грунтов должна быть
выполнена их классификация в соответствии с требованиями табл. 7, 10, 11,
13 6, либо таблиц, приведенных ниже, в том числе:
 пылевато-глинистых грунтов по виду согласно табл. 2;
 песчаных грунтов по водосодержанию – табл. 3;
 пылевато-глинистых грунтов по консистенции – табл. 4;
 песчаных грунтов по плотности сложения - табл. 5.
Таблица 2 - Классификация пылевато-глинистых грунтов по виду
Таблица 3 - Классификация песчаных грунтов по водосодержанию
Таблица 4 - Классификация пылевато-глинистых грунтов по консистенции
Таблица 5 - Классификация песчаных грунтов по плотности сложения
Механические характеристики
Определение механических характеристик сn, n, Е (нормативное значение) грунтов осуществляем в соответствии с требованиями табл.26-28, 46,
47 6, либо таблиц, приведенных ниже, в том числе:
Песчаных грунтов:

удельное сцепление сn, кПа, угол внутреннего трения n ,град и модуль деформации, Е, МПа согласно табл. 6;

условное расчетное сопротивление грунтов, Rо, кПа, согласно табл. 7;
Пылевато-глинистых грунтов:

удельное сцепление сn, кПа и угол внутреннего трения n ,град , согласно табл. 9;

модуль деформации, Е, МПа, согласно табл. 10;

условное расчетное сопротивление грунтов, Rо, кПа, согласно табл. 8.
Таблица 6 - Нормативные механические характеристики сn, n, Е для песчаных грунтов
Таблица 7 - Условное расчетное сопротивление песчаных грунтов
Таблица 8 - Условное расчетное сопротивление пылевато-глинистых грунтов
В расчетах оснований и фундаментов по деформациям грунтовые характеристики обозначаются: II, II, II, сII и т.д., а их расчетные значения допускается принимать равными нормативным.
Таблица 9 - Нормативные механические характеристики сn, n, для пылевато-глинистых грунтов
Таблица 10 - Нормативные механические характеристики Е, для пылевато-глинистых грунтов
4.
Расчет фундамента на естественном основании
4.1. Исходные данные
1) Район строительства.
2) Архитектурные объемно-планировочные решения;
в том числе:

длина, ширина, высота здания, наличие подвала, глубина заложения пола подвала;

назначение здания, назначение подвала;

размеры основных конструктивных элементов (размеры в плане колонн,
ширина стен);

тип перекрытий.
3) Нагрузки на верхний обрез фундамента: NII; МII; ТII .
4) Грунтовые условия до глубины 10–15 м (геологическая колонка,
таблица физических характеристик грунтов).
4.2. Определение глубины заложения фундамента
Глубина заложения фундамента на естественном основании должна
приниматься на основании требований 3, 6 исходя из следующих основных
моментов:

конструктивных особенностей возводимого сооружения (наличия подвала, унифицированных особенностей сборных элементов фундаментов,
модульности частей монолитных фундаментов и др.) dк;

инженерно-геологических условий площадки строительства (физикомеханических свойств грунтового основания);

минимальной величины глубины заложения фундаментов, dmin =0,5 м;

гидрогеологических условий площадки строительства;

глубины сезонного промерзания грунтов df .
4.2.1.
Определение расчетной глубины сезонного промерзания
грунта
Расчетную глубину сезонного промерзания грунта определить согласно
формуле:
df=kh·df n
(1)
Значение коэффициента kh определяем по табл.11. Чтобы воспользоваться этой таблицей, необходимо знать конструкцию пола и нормативный
температурный режим первого этажа либо подвального помещения.
Таблица 11 - Условное расчетное сопротивление песчаных грунтов
Величину нормативной глубины сезонного промерзания грунта - df
n
можно определить двумя способами:
Способ 1 - по формуле df n = dо·
Mt ,
(2)
где dо - величина, зависящая от вида грунта, расположенного под подошвой проектируемого фундамента и принимаемая для суглинков – 0,23 м;
супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28 м; песков гравелистых, крупных
и средней крупности – 0,3м; крупнообломочных грунтов – 0,34 м. В качестве
грунтового слоя, расположенного под подошвой фундамента, следует принять предварительно слой, залегающий на глубине: - 2м (для бесподвальных
зданий) и 4м (для здания, либо его части, имеющих подвал).
Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных
значений среднемесячных отрицательных температур за зимний период в
районе строительства, принимаем по 5.
Способ 2 - по карте изогипс - нормативных глубин промерзания грунтов (способ применим, если под подошвой проектируемых фундаментов расположены пылевато-глинистые грунты), согласно 5 либо рис.2. Цифры по
краям изогипс показывают величины нормативных глубин промерзания
грунтов в сантиметрах.
Рис.2 - Карта изогипс нормативных глубин сезонного промерзания пылевато-глинистых грунтов
4.2.2.
Учет конструктивных особенностей здания
На данном этапе проектирования осуществляем предварительное конструирование фундаментов в вертикальном разрезе. Тип и размеры фундамента принимаем в зависимости от конструктивных особенностей надземной
части здания, объёмно-планировочных решений по подземной части, действующих сортаментов сборных элементов фундаментов, требований к модульности размеров отдельных частей монолитных фундаментов, расположению уровня горизонтальной гидроизоляции и пола подвала относительно
подошвы фундамента и др. Ориентировочное конструирование можно выполнить в соответствии с рис. 3 - 7.

Горизонтальная гидроизоляция
d кон.
ФБС
ФБС
ФЛ
Количество определяется
подбором
ФБС
300
(500)
Уровень
планировки
180-200
±0.000
Уровень подошвы
фундаментов
Рис. 3 - Предварительное конструирование ленточного фундамента.
Вариант сборный, без подвала
Уровень горизон.
гидроизолиции
d кон.
ФБС
ФБС
300
(500)
Уровень
подошвы
фундамента
Уровень пола
подвала
ФЛ
Min 500
ФБС
Н подв.
300
 0,000
Требуемое колич.
блоков (по расчету)
Уровень
планировки
180 - 200

Рис. 4 - Предварительное конструирование ленточного фундамента.
Вариант сборный, с подвалом
lк
150
0,000
0.150
hф
d кон.
hminф =1500,
далее кратно
300мм
Отм. подошвы
фундамента
Рис. 5 - Предварительное конструирование отдельного (столбчатого),
монолитного фундамента под сборную железобетонную колонну. Вариант без подвала
180
База
металл. колонны
700 (1000)
Отм. пола или
планировки
Отм. верхнего
обреза фундамента
hф
dкон.
Анкерные
болты
Отм. подошвы
фундамента
800
0,000
Отм. пола
подвала
hф
150
dкон.
Нподв.
Уровень
планировки
Не менее 100
Рис. 6 - Предварительное конструирование отдельного (столбчатого),
монолитного фундамента под металлическую колонну. Вариант - без подвала
Отм. верхнего
обреза фундамента
Отм. подошвы
фундамента
Рис. 7 - Предварительное конструирование отдельного (столбчатого),
монолитного фундамента под сборную железобетонную колонну. Вариант - с
подвалом
Искомая величина глубины заложения фундамента должна быть больше любого из найденных значений: df., dкон., dmin; т.е. должно выполняться
условие d  df.  dкон  dmin.
Оценка грунтовой толщи как естественного основания
4.2.3.
После установления глубины заложения фундамента d осуществляем
проверку допустимости использования подстилающих грунтов в качестве
естественного основания.
Оценку строительных свойств грунтового основания проектируемых
фундаментов производим по данным, взятым из построенного геологического разреза (рис.27) и сводной табл. 1 физико-механических характеристик
грунтов.
Для выполнения оценки свойств основания фундаментов следует:
1)
исключить из рассмотрения на геологическом разрезе геологические
слои, обладающие плодородием (почвенно-растительный слой);
2)
обозначить на геологическом разрезе условную «красную» линию планировки (рис.8);
3)
от линии планировки отложить вниз в соответствующем масштабе величину установленной глубины заложения фундамента – d и провести горизонтальную линию. Эта линия покажет положение подошвы проектируемых фундаментов относительно напластования грунтов на площадке строительства;
4)
проверить свойства грунтов, расположенных под подошвой проектируемого фундамента, на возможность их использования в качестве естественного основания по данным табл. 12.
Если под подошвой проектируемого фундамента оказывается грунт из
табл. 12, то следует скорректировать величину d - углубить заложение подошвы фундамента до геологического слоя с более высокими значениями
механических характеристик.
Пример подобной проверки с графическим построением приведен на рис. 8.
Уровень планировки
Скв. 1
Скв. 2
d
2
3
4
Несущий слой
5
Рис. 8 - К установлению несущего слоя грунтового основания проектируемого фундамента
Таблица 12 - Перечень грунтов не рекомендованных для использования в качестве естественного основания
№№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вид грунта, состояние
Причина
Гумусированные грунты (почвы, Подвержены биохимическому разкультурный слой)
ложению, сильносжимаемые
Органогенные грунты (торфы, Подвержены биохимическому разилы, сапропели)
ложению, сильносжимаемые
Просадочные грунты
Способность к сверхнормативным
неравномерным просадкам
Сильносжимаемые грунты с
Способность к существенным
осадкам
Е  5 МПа
Рыхлые пески с коэффициентом Способность к существенным
осадкам
пористости, е  0,8
Разуплотненные грунты с
Способность к существенным
3
осадкам
  16,5 кН/м
Плывуны
Малопрочные грунты
Пылевато-глинистые, текучепла- Малопрочные грунты
стичные и текучей консистенции
с IL  0,75
Насыпные грунты, содержащие Способность к сверхнормативным
строительный мусор
неравномерным осадкам
4.3. Расчет размеров ширины подошвы фундамента на естественном основании
Исходные данные
4.3.1.

Нагрузки на фундамент NII, MII, TII (см в разделе 7 1 ).

Предварительная расчетная схема фундамента (с учетом принятой величины d).
NII
МII
Отм. уровня пола
или планировки
Рис. 9 - Предварительная расчетная
схема фундамента на естественном основании.
d
dф
ТII
b0
Расчет условной ширины подошвы фундамента
4.3.2.
Условную ширину подошвы ленточного фундамента рассчитываем по
формуле
N II
bo 
,
Ro   mt  d
(3)
где mt – усредненное значение удельного веса материала фундамента и
грунта на его ступенях, равное 20 кН/м3; Ro – условное расчетное сопротивление грунта, расположенного непосредственно под подошвой фундамента
(из сводной табл. 1 физико-механических характеристик грунтов).
Условную ширину подошвы отдельного (столбчатого) фундамента рассчитываем по формуле
bo 
4.3.3.
N II
Ro   mt  d
.
(4)
Определение расчетного сопротивления грунта
Расчетное сопротивление R для слоя грунта, расположенного под по-
дошвой рассчитываемого фундамента определяем по формуле
  C2
R  с1
k


M k b  M d  /  M  1  d  /  M C  ,
q 1 II
q
C II 
  z II
b II
(5)
где  C 1 и  C 2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.
43 6, или по табл. 13. Для определения коэффициентов потребуется вычислить отношение длины здания к высоте - L/Н.
Таблица 13 - Коэффициенты условий работы для формулы R
Коэффициент k в курсовом проекте принять равным 1,1.
Коэффициенты М , Мq , Мс определяем по табл. 44 6, или по табл.
14 в зависимости от величины угла внутреннего трения  слоя грунта, расположенного непосредственно под подошвой фундамента.
Таблица 14 - Коэффициенты М , Мq , Мс
Для бесподвального варианта d1 = d, а для здания с подвалом по формуле (6). Обозначения согласно схеме рис. 10.
h 
cf cf
d h 
,
1
S
/
 II
(6)
Отм. пола
подвала
hcf
Рис. 10 - Схема к расчету значения d1
hs
формулы (6)
Исходя из конструктивных особенностей зданий, согласно вариантам
курсового проекта, ширины подошвы фундамента и подвала не превышают
10 и 20 м, соответственно, исходя из чего коэффициенты k z  1 и db  2.
Вместо b вставить значение b0 , полученное по формуле (3) или (4).
При наличии многослойного основания или грунта, расположенного
выше подошвы фундамента, значение γII и  II определяем как средневзве/
шенные по формуле
n
  IIi hi
 II  i 1n
.
 hi
i 1
Уровень пола либо
планировки
2
 II h2
3
 II h3
4
h4
h4
5
(7)
Рис. 11 - Схема к расчету удельных
весов грунта, расположенных выше и ни-
2
γII
же подошвы фундамента по формуле (7)
3
 II
4
 II h5
Глубину влияния фундамента опре-
γII
H
5
Значения СII и
φII
делим ориентировочно, как H=6b0.
принять по данным табл. 1 для слоя грунта, распо-
ложенного непосредственно под подошвой фундамента.
При бесподвальном варианте здания db = 0.
4.3.4.
Основная расчётная схема фундамента
После определения условной ширины подошвы фундамента следует
составить основную расчетную схему, выполнив расчет усилий, приложенных к точке пересечения вертикальной оси симметрии и плоскости подошвы
фундамента - N, М, Т.
NII
Рис. 12 - Окончательная расчетная схема
MII
TII
фундамента на естественном основании
Gгр
Gгр
dф
Gф
T
N
M
N = NII + Gф + Gгр,
(8)
М = МII ± ТII·dф ,
(9)
(Gф + Gгр) = А · dф · mt,,
bo
(10)
где А – расчетная площадь подошвы фундамента, принимаемая в зависимости от его типа. Так:
для отдельных (столбчатых) фундаментов А = bo2 (м2);
bo

bo
для ленточных фундаментов А = bo (м2), так как расчетная длина ленточного фундамента в плане равна 1 п.м.
bo

1 п.м
4.3.5. Определение степени внецентренности приложения нагрузки
и рациональной формы подошвы фундамента
Для определения степени внецентренности загрузки фундамента требуется рассчитать эксцентриситет приложенной нагрузки по формуле
е
М
.
N
(11)
При: е  0,033 b0 – фундамент считать внецентренно нагруженным;
е  0,033 b0 – центрально нагруженным.
Для центрально нагруженного отдельного фундамента рациональной
формой подошвы в плане является квадратная, а для внецентренно нагруженных – прямоугольная, вытянутая в плоскости действия момента М (см.
рис. 12). Расчет ширины подошвы фундаментов выполняем по формулам
b
b
N II
R 
mt
d
N II
- для ленточного фундамента;
  ( R   mt  d )
(12)
- для отдельного (столбчатого) фундамента, (13)
где R – расчетное сопротивление грунта, расположенного под подошвой фундамента, определённое по формуле (5); η – численный коэффициент,
представляющий отношение сторон фундаментной плиты l/b и принимаемый для центрально нагруженного фундамента равным 1, а для внецентренно
нагруженного в диапазоне 1,2…1,4.
Полученное по формулам (12-13) значение b нельзя считать достаточно точным, так как расчетное сопротивление R определено с использованием
величины условной ширины подошвы фундамента b0. В то же время точное
значение расчетного сопротивления R также необходимо для последующего
выполнения обязательных проверок. Дальнейшее уточнение значений b и R
осуществляем методом последовательных приближений.
В целом схема расчета по методу последовательных приближений может быть представлена поэтапно следующим образом:
1) R0
2)
b0
R1
3)
b1
4)
…
(14)
…
i-1)
Ri
i)
bi
Расчет цепочки взаимных уточнений bi и Ri производится до тех пор,
пока два последних значения bi не станут отличаться друг от друга на величину меньшую или равную 0,1 м, т.е.
│bi - bi-1 │ 0,1 м.
(15)
Для внецентренно нагруженных фундаментов определим также длину
подошвы по формуле
l = η·b.
(16)
Полученные методом последовательных приближений значения ширины и длины подошвы фундамента (b и l) не являются окончательными и
подлежат корректировке с учетом конструктивных требований к размерам
элементов фундаментов либо спецификаций типовых сборных элементов.
Поэтому следующим этапом расчета является окончательное конструирование фундаментов.
4.3.6.
Конструирование фундаментов (окончательное)
При расчёте сборного ленточного фундамента осуществляем подбор
конкретной сборочной марки фундаментной плиты (ФЛ) по спецификации
выпускаемой продукции заводами железобетонных изделий. Пример спецификаций сборных железобетонных элементов для ленточных фундаментов
приведен в табл. 15 и 16. После подбора может измениться ширина подошвы
и высота фундаментной подушки. При несоответствии принятой ранее высоте фундаментной подушки необходимо скорректировать выполненные расчеты.
Таблица 15 - Сортамент фундаментных стеновых блоков
Таблица 16 - Сортамент железобетонных плит для ленточных фундаментов
В случае монолитного отдельного фундамента под сборную железобетонную колонну необходимо выполнить следующие конструктивные требо-
bк (lк)
75
t
75
вания:
t
150
lк
bк
bn
b
lзад
hф
lст
bn (ln)
lст
hп
d
ln
l
hст
b (l)
Рис. 13 - К конструированию отдельного монолитного железобетонного
фундамента под сборную железобетонную колонну
Обозначения отдельных элементов фундамента, приведенные на рис.13
следующие:
bk (lk) – ширина либо длина сечения железобетонной колонны;
bn (ln) – ширина либо длина сечения подколонника;
b (l) – ширина либо длина подошвы фундамента;
lст и hст – вылет и высота ступени фундамента;
lзад –глубина заделки колонны в подколонник фундамента;
hn – высота подколонника;
hф – высота фундамента.
Требования кратности размеров при их окончательном назначении:
b, l, hф, bn, ln – кратны 300 мм; lст, hст – кратны 150 мм;
min  150мм ; h
hст
зад  1... 1,4bк (lк );
lст
 2 (при отсутствии специhст
ального армирования ступеней фундамента).
t =0,2· bк или 0,2·lк , но не менее 150 мм.
При необходимости устраивем 2-х или 3-х ступенчатый фундамент.
Если общая площадь рассчитанных фундаментов здания превышает
70% от общей площади «пятна» здания, то рационально перейти к плитному
варианту фундамента.
По полученному в результате конструирования значению ширины подошвы b необходимо уточнить расчетное сопротивление грунта R.
4.4. Проверка напряжений под подошвой фундамента
Условия проверки напряжений под подошвой фундамента зависят от
степени внецентренности загружения фундамента.
Центрально нагруженный фундамент
4.4.1.
Рис. 14 - К проверке напряжений под подошвой центрально нагруженного фундамента
N
Т
M
Требуется выполнение неравенства:
pср
b
pср  R,
(17)
где pср - среднее давление по подошве фундамен-
та, определяемое по формуле
pср 
N
,
A
(18)
где А – площадь подошвы фундамента или расчетный участок, м2, определяемый для фундамента: с квадратной подошвой как А = b2; с прямоугольной подошвой – А = b·l; ленточного – А = b·1.
4.4.2. Внецентренно нагруженный фундамент
Требуется выполнение трех неравенств одновременно:
1) pср  R;
(19)
2) pmax  1,2R;
3) pmin  0.
(20)
(21)
y
b
N
y
Mx
Т
y
Mx
x
x
N
pmax
pmin
pср.
l
y
Грань фундаментной плиты,
нагруженная моментом Мx
Рис. 15 - К проверке напряжений под подошвой внецентренно нагруженного фундамента
Максимальное краевое напряжение под подошвой фундамента (при
наличии одного момента МХ ) рассчитываем по формуле
pmax  pср 
Mx
Wx
.
(22)
Момент сопротивления сечения по подошве фундамента Wх равен:
для фундамента с квадратной подошвой y
x
b
x
b3
Wx 
;
6
b
y
для фундамента с прямоугольной подошвой y
x
l
x
b
y
bl 2
;
Wx 
6
для ленточного фундамента x
Wx 
b
x
1 п.м
b 2  1п. м.
.
6
Минимальное краевое напряжение на подошве фундамента
p max  p ср 
Mx
Wx
.
(23)
При удовлетворении условий проверки (19-21) переходим к расчету
осадок фундаментов. В противном случае увеличиваем площадь подошвы
фундамента и повторяем проверочные расчеты.
4.5. Расчет осадки фундамента
Расчет осадки фундамента проводим в соответствии с требованиями
СНиП 2.02.01-83 методом послойного суммирования.
Результаты расчета представляются в табличной форме.
Толщина элементарного слоя h=0,2·b или h=0,4·b.
Zi – расстояние от подошвы фундамента до нижней границы каждого
элементарного слоя грунта, м.
i 
2Z i
.
b
Дополнительное давление по подошве каждого элементарного слоя
 zp  p   i .
0
(i )
(24)
Дополнительное давление непосредственно под подошвой фундамента
p 0  p cp   zg ,
(25)
( 0)
где pср – величина среднего давления под подошвой фундамента, принимаемая по формуле (18);
 zg
(o ) - напряжение от собственного веса
грунта под подошвой фундамента  zg(0)   II  d .
(26)
Коэффициент
i
определяем согласно данным табл. 55 [6], или по
табл.17.
Таблица. 17 - Коэффициент  для расчета осадки фундаментов
Напряжение от собственного веса грунта для каждого элементарного
слоя
 zg
(i )
  zg
(i 1)
  II (i )  h .
(27)
Нижний предел, до которого выполняется расчёт, называется нижней
границей сжимаемой толщи. Нижняя граница сжимаемой толщи может быть
определена любым из двух способов: первым – аналитическим, т.е. при приблизительном выполнении равенства  zp(i )  0, 2   zg (i ) , при Е5 МПа
или  zp(i )  0,1   zg (i ) , при Е5 МПа; а вторым – графическим, где пересекутся эпюры дополнительного давления и уменьшенная в пять или десять
раз соответственно, плюс зеркально перенесённая вправо эпюра природного
давления.
Среднее значение напряжения для каждого элементарного слоя
 zp 
 zp(i 1)   zp(i )
2
.
(28)
Осадка элементарного слоя
S i 
 zp(i )  h
Ei
,
(29)
где β = 0,8; Е – модуль деформации грунта рассматриваемого элементарного слоя.
Общая осадка основания, равная осадке фундамента
n
S max   Si ,
(30)
i 1
где n – количество элементарных слоев грунта задействованных в расчёте осадки фундамента.
Пример оформления расчёта осадки фундамента приведен в табл. 18.
Таблица 18 - Расчет осадки фундамента ФМ – 1
Уровень пола или
планировки
γΙΙ 2=
E2=
zi ,
b
2
h2
d
м
'
h3
γΙΙ 3=
3
E3=
h3
"
σ zg1
σ zg2
σzp1
σzp2
h
σ zg3
σzp3
h
h
h
γΙΙ 4=
E4=
po
σzg0
4
h4
'
h
h
WL
h
γΙΙ 4 sb=
h
h4"
h
h
h
h
γΙΙ 5=
E5=
5
h
h5
h
4
h
h
Н.Г.С.Т.
h
ξi ,
αi
σzp(i), σzg(i), σ zp(i) ,
кПа
кПа
кПа
hi,
Ei,
S i,
Smax,
м
кПа
см
см
При расчете осадки фундамента следует выполнять проверки по абсолютным и относительным деформациям.
Проверка по абсолютным деформациям состоит в выполнении условия
Smax  Smax, u,
(31)
где Smax, и Smax, u – максимальные величины осадки фундамента - расчётная и предельная допустимая, определяемая в зависимости от типа и конструктивных особенностей здания по табл. 72 [6], или по табл. 19.
Далее следует выполнить расчет относительных деформаций для двух
рядом расположенных фундаментов, связанных общими надземными конструктивными элементами (ригели, балки, фермы, плиты перекрытий, стены).
Расчёт состоит в проверке выполнения неравенства (32). Данные для
расчёта принимать в зависимости от сравниваемых типов фундаментов согласно рис. 16 или рис. 17.
Smax, 1  Smax, 2
L
 S 
  ,
 L u
(32)
где Smax,1 и Smax2 - максимальные величины осадки двух рядом расположенных фундаментов ФМ-1 и ФМ-2; L – расстояние между осями этих
 S 
 – предельно допустимая относительная неравномер L u
фундаментов; 
ность осадок фундаментов, определяемая по табл.72 [6] или табл.19.
ФМ-1
ФМ-2
Smax, 1
L
Smax, 2
Рис. 16 - К расчету относительной неравномерности осадок двух отдельных столбчатых фундаментов
Таблица 19 - Предельные деформации основания
ФМ1
Продолжение таблицы 19
ФЛ
Smax, 1
L
ФМ
Smax, 2
Рис. 17 - К расчету относительной неравномерности осадок отдельного
столбчатого и ленточного фундаментов
При невыполнении условий (31, 32) необходимо увеличить площадь
подошвы, глубину заложения фундаментов, изменить тип используемых
фундаментов или улучшить строительные свойства грунтового основания.
Удовлетворение упомянутых условий (17, 19-21, 31, 32) являются обязательными и окончательными этапами для установления размеров фундаментов мелкого заложения на естественном основании и перехода к разработке рабочих чертежей.
5.
Расчет свайных фундаментов
5.1. Исходные данные
Исходные данные относительно района строительства, архитектурнопланировочных решений, нагрузок на верхний обрез фундамента принять в
соответствии с индивидуальным заданием на проектирование.
Грунтовые условия принимаем для свайного фундамента по [1] .
5.2. Расчет требуемой длины свай
Требуемая длина свай зависит от физико-механических свойств грунтов, конструктивных особенностей проектируемого здания, величины и ха-
lзад
d
рактера приложенных нагрузок, климатических условий строительства и др.
h ”2
2
5
lпогр
4
h4
lсваи
l0
h3
3
Рис. 18 - Схема к расчету требуемой длины сваи
Глубину заложения подошвы ростверка определяем из следующих
факторов:
1) с учетом расчетной глубины промерзания грунта в районе строительства
d  d f , где df определяем аналогично формуле (1) п.4.2.1;
2) с учетом конструктивных особенностей здания (наличие подвала,
требований к модульности размеров высот ростверка в целом и его отдельных элементов:
d  d кон .
Принятое значение глубины заложения ростверка d должно быть не
менее значений df и dкон.
При определении глубины погружения острия свай следует выбрать
слой грунта (согласно схеме на рис. 18 это слой 4), обладающий высокими
значениями физико-механических характеристик. Следует избегать опирания нижних концов свай на глинистые грунты с IL>0,6 и рыхлые пески. Выбранный слой называется опорным.
Глубину погружения конца свай в опорный слой (lпогр) принять не менее:
– 0,5 м в песчаные грунты (крупные, средней крупности) и пылеватоглинистые с IL≤0,1;
– 1,0 м в остальные грунты.
Глубину замоноличивания сваи в ростверке (lзад), по конструктивным
соображениям, из условия «жесткой» заделки принимаем не менее стороны
сечения сваи или ее диаметра.
Минимальная требуемая длина сваи составит
min
lсваи
 lзад  l0  lпогр ,
где l0 – сумма мощностей слоев грунта, прорезаемых сваями.
Окончательно длину забивных свай, их марку, вес 1 погонного метра
устанавливаем с учетом существующих спецификаций (табл. 8.1 [7] или
табл.20).
Таблица 20 - Сортамент забивных железобетонных свай
5.3.
Определение расчетной нагрузки на одну сваю
Расчетная нагрузка на 1 сваю определяется по формуле
Р
Fd ,
к
(33)
где Fd – несущая способность одиночной сваи; γк – коэффициент
надежности, принимаемый 1,4.
На основании исходных данных относительно грунтовых условий для
проектирования свайных фундаментов [1] определяем классификационный
тип свай по их работе в грунте.
Для «висячих» свай несущую способность одиночной сваи определяем
по формуле
n
Fd   C   CR RA  u   Cf f i hi
,
(34)
i 1
где γС, γCR, γCf – коэффициенты условий работы сваи и грунта под
острием сваи и по боковой поверхности принимаются равными 1;
u – периметр сваи квадратного сечения равен 4·bсв;
2
А – площадь поперечного сечения сваи равна bсв ;
hi – длины расчетных участков, определяем на основании геологического строения района строительства и положения свай в грунте по схеме
рис. 19, расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи R и трению по боковой поверхности f определяем по табл. 21 и 22.
z5
z6
22
h4
z7
h3
3
h2
z4
z3
h1
z1
z1
2
5
h7
h6
h5
4
Рис. 19 - Схема к расчету несущей способности одиночной сваи
Максимальное значение для расчетной длины hi рекомендуется принять 2 м.
Таблица 21 - Расчётные сопротивления свай под нижним концом
Таблица 22 - Расчётные сопротивления свай трению по боковой поверхности
5.4. Определение предварительного количества свай в ростверке
Количество свай в ростверке (предварительно) определяем по формуле
n/ 
N II
 1.
P
(35)
5.5. Конструирование ростверка
Конструирование ростверков осуществляется в плане и в вертикальном
сечении.
При конструировании ростверка в плане необходимо выполнение двух
требований:
1) взаимное расположение свай должно быть по возможности симметричным, расстояние между сваями не должно быть меньшим 3-х ширин
(диаметров) сваи (см. рис.20). Назначать межсвайное расстояние большим 6и ширин (диаметров) сваи не рекомендуется;
2) минимальное расстояние а от края ростверка до наружного края
ближайшей сваи не должно превышать величины:
 при одно- и двухрядном расположении свай – 0,2·bсв+5 см;
 при трехрядном расположении свай – 0,3·bсв+5 см;
 при четырехрядном и более расположении свай – 0,4·bсв+5 см,
но во всех случаях не менее 150 мм.
(3…6) bсв
a
(3...6) bсв
bсв
bсв
bр
a
Рис. 20 - Пример расположения 6-и
свай в ростверке
lр
При конструировании ростверка в вертикальной плоскости необходимо соблюдение следующих требований к параметрам согласно рис. 21.
 hбет – минимум 250 мм;
 lзад – согласно п.2.2 настоящих методических указаний;
 hстак , bn , ln – согласно п. 1.6 настоящих методических указаний;
 hр – минимум 1500 мм и далее кратно 300 мм;
 hплиты = lзад + hбет, но кратно 150 мм.
hс
hn
hплиты
a bсв
hр
lзад. hбет.
bn(ln)
стверка в вертикальной плоскости
a
(3…6) bсв
Рис. 21 - Конструирование ро-
(3…6) bсв
5.6. Уточнение количества свай в ростверке
Требуемое количество свай n определим по формуле
n
N II  Q р  Qгр  Qсв
Р
,
(36)
где NII, МII, ТII – проектные нагрузки по заданию [1], приложение которых показано на расчётной схеме свайного фундамента согласно рис. 22;
Qгр – вес грунта на ступенях ростверка;
Qр – собственный вес ростверка;
Qсв – суммарный вес свай в ростверке,
(Qр + Qгр)=γwt·bp·lp·d,
(37)
Qсв=Q1п.м·n/(l0+lпогр),
(38)
где Q1п.м – вес одного погонного метра сваи, определяется по табл. 20.
NII
TII
MII
Рис. 22 - Расчетная схема свайного фунQгр.
QP
Qгр.
Qсв.
дамента
При несовпадении численных значений n по формуле (36) и n по
формуле (35) размеры ростверка в плане корректируем.
5.7. Определение фактической нагрузки на сваю
y
1
Рис. 23 - Расположение свай в ростверке и
2
y
приложение внецентренной нагрузки
x
y
3
4
x
Мx
5
6
y
На основании данных индивидуального задания необходимо составить
схему расположения свай в ростверке по примеру рис. 23. Далее нужно определить наиболее и наименее нагруженные сваи. Для них производится дальнейший расчет величин фактических нагрузок по формуле 39.
Ni 
N II  Q p  Qгр  Qсв
n

M x yi ,
n
(39)
 yi2
i 1
где Мх = МII· yi – расстояние от рассматриваемой сваи до главной оси Х-Х;
n 2
 yi – сумма квадратов расстояний от каждой сваи в «кусте» до главной
i 1
оси Х-Х.
Согласно примеру на рис. 23 в качестве наиболее нагруженной сваи
может быть принята любая из 2-х свай - № 5 или № 6, а в качестве наименее
нагруженной, соответственно, № 1 или № 2.
Для наиболее нагруженной сваи должно выполняться неравенство
N i  P , а для наименее нагруженной сваи N i  0 .
5.8. Определение величин условных ширины Вусл и длины Lусл
подошвы свайного фундамента
Для определения величины условной ширины подошвы свайного фундамента Вусл рассмотрим фундамент в сечении 1-1, а для определения условной длины Lусл в сечении 2-2 согласно рис. 24.
а)
б)
1-1 (2-2)
2
bp (lp)
d
II, 2
2
lP
h1
1
`
3
II, 3
4
II, 4
5
II, 5


1
h2
bсв
H
h3
bP
2
h4
e
bсв  2
c
bсв  2
e
Bусл. (Lусл)
Рис. 24 - Схема к расчету условной ширины (длины) подошвы свайного фундамента
Угол  рассчитываем по формуле
где
φср
α = 0,25 φср,
(40)
– средневзвешенное значение угла внутреннего трения всех
слоев грунта, прорезаемых сваями от подошвы ростверка до плоскости
условной подошвы свайного фундамента и определяем по формуле
n
ср 
 IIi  hi
i 1
n
,
(41)
 hi
i 1
где
n – количество слоев грунта между подошвой ростверка и плоско-
стью условной подошвы свайного фундамента.
Ширину и длину условной подошвы определяем по формуле
В усл или ( L усл )  m  c  bсв  2е ,
(42)
где т – количество рядов свай в сечении 1-1 (2-2) согласно рис. 24а,
уменьшенное на 1. Величину е рассчитываем по формуле
n
e  tg   hi .
i 1
5.9. Проверка величин нормальных напряжений по подошве
условного свайного фундамента
Определение расчетного сопротивления грунта
5.9.1.
Расчетное сопротивление R грунта основания условного свайного фундамента определяем по формуле


 
/
R  C1 C 2 M  k z B усл II  M q H II  M C c II ,
k
(43)
где  C 1 ,  C 2 , k , M  , M q , M C , k z – те же коэффициенты и параметры,
что и в формуле (5);  II – усредненное значение удельного веса грунта, рас/
положенного выше подошвы условного свайного фундамента, определяемого согласно схеме рис. 24 по формуле 7; Н – глубина заложения подошвы
условного свайного фундамента.
5.9.2.
Проверка напряжений под подошвой условного свайного
фундамента
Проверка величин нормальных напряжений под подошвой условного
свайного фундамента состоит в выполнении неравенства
p  R,
(44)
где р – среднее давление под подошвой, определяемое по формуле
р
N II  Q p  Qгр  Qсв
Аусл
.
(45)
а)
б)
1-1 (2-2)
2
NII
Qp
lP
Qгр
Lусл
H
Qсв
1
1
Qсв
bP
Вусл
Bусл. (Lусл)
2
Рис. 25 - Схема к расчету среднего давления под подошвой условного
свайного фундамента
Значения N II , Q p , Qсв те же, что и в формуле (37). Qгр – собственный
вес всего массива грунта, оказывающего давление на площади Аусл
Qгр  Аусл  Н   II/ .
(46)
Площадь подошвы условного свайного фундамента Аусл определяем в
зависимости от типа ростверка:
- для ростверка квадратного в плане - Аусл  В усл 2 ;
- для ростверка прямоугольного в плане - Аусл  Вусл  Lусл ;
- для ленточного ростверка - Аусл  Вусл ·1.
5.10.
Расчет осадки свайного фундамента
Расчет осадки свайного фундамента производим как для условного
фундамента на естественном основании.
Расчет состоит из 3-х частей:
1) собственно расчет величин максимальных осадок отдельных свайных фундаментов;
2) проверка величин абсолютных деформаций основания;
3) проверка величин относительных деформаций рядом расположенных и конструктивно связанных надземной частью здания фундаментов.
Расчет максимальных осадок свайных фундаментов следует выполнять
в табличной форме аналогично расчету для фундамента неглубокого заложения.
Проверка величин абсолютных и относительных деформаций основания сводится к проверке соблюдения неравенств по формулам (31) и (32).
Smax  Smax,u
и
Smax, i  Smax,
L
j
 S  .


 L u
Величины предельно допустимых деформаций Smax,u и  S  находят L u
ся в зависимости от конструктивного типа здания согласно данных табл. 72
[6] или табл.19.
6.0. Подбор фундаментных балок (рандбалок)
Подбор фундаментных балок осуществляем на основе:
объемно-
планировочных решений здания; принятых конструкционных форм фундамента; конструктивных требований к размещению фундаментных балок в
плане и сечении; существующего сортамента сборных железобетонных фундаментных балок.
Фундаментные балки промышленных и гражданских зданий располагаются в плане под ограждающей конструкцией и опираются на «приливы» в
соответствии с рис. 26.
ФБ
а)
600
bп 2 bпр
А
ФМ-2
ФМ-1
600
ФБ
bп 2
1
ФБ
bпр
bпр
bп 2 bп 2
bпр
L
2
2
1
б)
1-1
bп2 c bоп
ФМ-1
bоп с bп2 bп2 с
lфб
ФБ
а
ФБ
hфб
hпр
hст
ФМ-2
bпр
L
1
2
Рис. 26 - Конструирование расположения фундаментных балок: а – в плане;
б – в вертикальном сечении
Подбор конкретной марки фундаментной балки и конструирование ее
расположения в вертикальной плоскости осуществляем в несколько последовательных этапов:
1) из табл. 22 или 23 в зависимости от шага колонн подбираем высоту
балки – hф.б. ;
2) учитывая, что а = 20 мм, определяем требуемую высоту прилива –
hпр ;
3) максимальную допустимую длину фундаментной балки рассчитываем по формуле
lф.б.  L  bn  2с ,
(47)
где с – минимальный просвет между торцом балки и подколонником,
равный 20 мм;
4) по сортаменту фундаментных балок (табл. 22 или 23) осуществляем
подбор наиболее близкой балки по длине к рассчитанному по формуле (47);
5) величину bпр. рассчитываем по формуле
bпр  bоп  с ,
(48)
где bоп назначаем из условия bоп120 мм. Окончательный размер bпр
принимаем кратным 150 мм;
6) корректируются размеры подколонника в зависимости от ширины
выбранной балки.
Таблица 22 - Сортамент фундаментных балок для шага колонн 12 м
Таблица 23 - Сортамент фундаментных балок для шага колонн 6 м
.
Пример компоновки рабочего чертежа фундамента на естественном
основании и свайного показан на рис. 28.
Геологический разрез
МГ 1 : 1000; МВ 1 : 100;
148,00
148,00
147,00
146,00
147,00
146,00
145,00
145,42
0,3
1
0,5
145,66
144,00
143,00
142,12
142,00
141,00
141,02
139,00
0,5
4,7
140,02
WL
141,96
4,2
140,86
5,3
140,06
6,1
141,28
4,7
141,58
3
140,48
5,8
140,48
4,6
139,78
5,8
135,00
136,12
141,02
4,7
140,02
139,68
5,7
9,6
136,12
135,78
130,00
142,00
141,00
137,00
136,00
Суглинок
4
132,00
14,9
15,5
131,16
130,72
Супесь
3
133,00
15,0
15,0
Песок
2
140,00
134,00
5
131,00
1
143,00
135,00
134,00
133,00
132,00
Почвеннорастительный
слой
139,00
6,2
10,1
136,38
136,26
3,6
6,1
9,9
9,9
9,6
142,12
138,00
4
137,00
145,00
144,00
138,00
136,00
145,42
0,5
145,38
0,5
2
3,6
5,7
140,00
145,78
Условные
обозначения
130,78
130,98
130,72
15,0
131,00
Глина
5
130,00
WL
Абсолютная отм.
устья скв.
145,72
Расстояние между
скважинами
№ скважин
1
В (м)
В (м)
L (м)
2
Рис. 27 - Геологический разрез
145,88
146,28
146,16
3
145,72
-
L (м)
4
1
Уровень
грунтовых
вод
Место отбора
образца грунта
План фундаментов на естественном основании
М=1:100; 1:200
План свайного
поля
План
Ростверков
М=1:100; 1:200
М=1:100; 1:200
Укрупненные фрагменты
планов отдельных фундаментов. Сечения.
Развертка.
М=1:20; 1:25; 1:40; 1:50
Укрупненные
фрагменты
планов отдельных
фундаментов.
Сечения.
М=1:20; 1:25;
1:40; 1:50
Спецификация
Примечания
Штамп
Рис. 28 - Компоновка рабочего чертежа фундаментов
Список литературы
1. Бронжаев М.Ф. Исходные данные к выполнению курсового проекта по курсу “Механика грунтов, основания и фундаменты” (для студентов 3
курса специальности “Городское строительство и хозяйство” и иностранных
учащихся)/ХГАГХ: Харьков, 2001. – 51 с.
2. Зоценко М.Л., Коваленко В.І., Яковлєв А.В., Петраков О.О., Швець
В.Б., Школа О.В., Біда С.В., Винников Ю.Л. Інженерна геологія. Механіка
грунтів, основи та фундаменти.- Полтава: ПНТУ, 2004.- 568 с.
3. СНиП 2.02.01. - 83. Основания зданий и сооружений / Госстрой
СССР. - М.: Стройиздат, 1985. – 40 с.
4. СНиП 2.02.03. - 85. Свайные фундаменты. – М.: ЦИТП Госстроя
СССР, 1986. – 48 с.
5. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к
СНиП 2.02.01 – 83)/ НИИОСП им. Герсеванова. – М.: Стройиздат, 1986. – 415
с.
6. СНиП 2.01.01. - 82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. – 137 с.
7. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. – М.:
Стройиздат, 1990. – 303 с.
8. Шутенко Л.Н., Гильман А.Д., Лупан Ю.Т. Основания и фундаменты. Курсовое и дипломное проектирование. – Київ: Вища школа. Головне
від-во, 1989.- 328 с.
9. Справочник. Основания и фундаменты. – М.: Высшая школа, 1991.
– 383 с.
10. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. – М.: Стройиздат, 1985. – 480 с.
11. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01 – 84 и СНиП
2.02.01 – 83)/ Ленпромстройпроект Госстроя СССР.- М.: ЦИТП Госстроя
СССР, 1989. – 112 с.
Учебное издание
Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу “Механика грунтов, основания и фундаменты” (для студентов 3 курса строительных
специальностей и иностранных учащихся)
Составители:
Михаил Фёдорович Бронжаев, Татьяна Витальевна Мишурова
Ответственный за выпуск: В.В. Бизюк
Корректор: З.И. Зайцева
План 2005, поз. 293
Подп. к печати 09.06.2005 г. Формат 6084 1/8. Бумага офисная.
Печать на ризографе. Усл.- печ. лист. 3,0. Тираж 200 экз. Уч.-изд. л. 3,5.
Зак. № _______
61002, Харьков, ХНАГХ, ул. Революции, 12
Сектор оперативной полиграфии ИВЦ ХНАГХ
61002, Харьков, ул. Революции, 12, ХНАГХ