Грунты і основания

2. Фундаменти дрібного закладення природному основании.

2.1 Аналіз фізико-механічних властивостей грунтів плями застройки.

2.2. Вибір глибини закладення підошви фундамента.

2.3. Вибір типу фундаменту й визначення його размеров.

2.4. Обчислення імовірною опади фундамента.

3. Пальові фундаменты.

3.1. Основні положення з розрахунку і проектування пальових фундаментов.

3.2. Розрахунок і конструювання пальових фундаментов.

3.3. Розрахунок підстави свайного фундаменту по деформациям.

3.4. Обчислення імовірною опади свайного фундамента.

3.5. Пристрій ограждающей стенки.

3.6. Послідовність виконання на будівельної площадке.

Запровадження.

У цьому курсовому проектові з дисципліни Механіка грунтів, основи, а фундаменти розраховані і запроектовані фундаменти дрібного закладення і пальові фундаменти. Наведено необхідні дані про инженерно-геологическим здобутків, схеми споруд й діючі навантаження по розрахунковим сечениям. Розрахунок підстав і фундаментів зроблений відповідність до нормативними документами.

СниП 2.02.01−83 Підстави і фундаменты.

СниП 2.02.03−85 Пальові фундаменты.

СниП 2.03.01−84 Бетонні і залізобетонні конструкции.

2. Фундаменти дрібного закладення природному основании.

2.1 Аналіз фізико-механічних властивостей грунтів плями застройки.

Вихідні дані кожного з пластів, розкритих трьома скважинами:

Таблиця 1.

Номер пласта.

Потужність пласта по скважинам.

Плотность.

частиц.

грунта.

?p.s, т/м3.

Плотность.

грунта.

?, т/м3.

До кожного з пластів, розкритого свердловинами слід визначити розрахункові характеристики.

а) число пластичності: Jp=Wl-Wp ,.

1. Для пласта 1 немає, т.к. пісок.

2. Для II пласта: Jp=Wl-Wp=25−15=10.

3. Для III пласта: немає, т.к. песок.

б) щільність сухого грунту:

Для I пласта: т/м3.

Для II пласта: т/м3.

Для III пласта: т/м3.

в) пористість і коефіцієнт пористости грунта:

.

Для I пласта: ,.

Для II пласта: ,.

Для III пласта: ,.

р) показник плинності для глинистих грунтов:

Для II пласта:

буд) ступінь вологості грунту:

Где:

?- пластичність грунту т/м3;

?p.sпластичність частинок грунту т/м3;

?w — щільність води, приймаємо 1.0;

Wприродна вагова вологість грунту, %;

Wl — вологість за українсько-словацьким кордоном текучести;

Wp — вологість за українсько-словацьким кордоном пластичности;

Для I пластапески вологі (0,5.

Для II пласта:

Для III пласта: Піски насичені водою (Sr>0.8).

Отримані даних про властивості грунтів вносимо в Таблицю 2.

Таблица.

ПОКАЗАТЕЛИ.

Значенияпоказателей для слоев.

Щільність частинок грунта? s, т/м3.

2.67.

2,68.

2,65.

Щільність грунта?, т/м3.

2,1.

2,03.

2,08.

Природна вологість W ,%.

Ступінь влажностиSr.

0,55.

0,97.

0,92.

Кількість пластичностиJp.

;

;

Показник текучестиJl.

;

0,7.

;

Коефіцієнт пористостие.

0,39.

0,61.

0,49.

Найменування грунту та його фізичний состояние.

Пісок гравелистый плотный.

Суглинок мягкопластичный.

Пісок пылеватый щільний.

Кут внутрішнього трения?

Питома сцеплениеС, кПа.

;

;

Визначимо модуль деформации:

кПа ,.

кПа ,.

кПа.

? — коефіцієнт залежить від коефіцієнта Пуассона ?:

Де e1 — початковий коефіцієнт пористости;

cc — коефіцієнт сжимаемости;

e1 — коефіцієнт пористости при P1=100 кПа.

e2 — коефіцієнт пористости при P2=200 кПа.

e3 — коефіцієнт пористости при P3=300 кПа.

0,56−0,525.

Cс1= =0.175 кПа.

0,48−0,457.

Cс2==0.115 кПа.

Cс3= 0,349−0,327 =0.11 кПа.

2.2. Вибір глибини закладення підошви фундамента.

Мінімальну глибини закладення підошви фундаменту попередньо призначають по конструктивним соображениям.

Глибина закладення підошви фундаменту з умов можливого пучения грунтів при промерзании призначається відповідно до табл. 2 СНиП 2.02.01−83.

Якщо пучение грунтів підстави можливо, то глибина закладення фундаментів для зовнішніх стін опалюваних споруд приймається щонайменше розрахункової глибини промерзання df, визначеною за формуле:

df=kh?dfn ,.

гдеdfn — нормативна глибина промерзания.

kh — коефіцієнт впливу теплового режиму.

здания.

Приймаємо глибину закладення фундаменту d=1,5 м. Планування виконуємо підсипанням грунту до позначки 209.000м і ущільнення його виброплащадкой до щільності ?=1,0т/м3.

2.3. Вибір типу фундаменту й визначення його размеров.

При розрахунку підстав по деформаціям необхідно, щоб середнє тиск Р під підошвою центрально навантаженого фундаменту не перевищувало розрахункового опору грунту R. Для внецентренно навантаженого фундаменту попередньо перевіряються три условия:

PMAX?1.2R; P0.

Розрахунковий опір грунту підстави R в кПа визначається по формуле:

Де ?c1и?c2 — коефіцієнти умов праці, прийняті по табл. 3.

СНиП 2.02.01−83 чи методичний посібник (прил14);

K=1- коефіцієнт залежить від прочностных характеристик грунта;

M?, Mq, Mc — коефіцієнти прийняті по табл.4 СНиП 2.02.01−83 чи методичний посібник (прил.15);

b — ширина підошви фундаменту, м;

db — глибина підвалу — відстань від рівня планування до статі подвала;

d| - глибина закладення фундаменту бесподвальных помещений.

KZ — коефіцієнт залежить від прочностных характеристик грунту (приймаємо KZ=1);

???'- осредненное розрахункове значення частки грунтів, залягаючих вище підошви фундамента;

??? — те для грунтів, залягаючих нижче підошви фундаменту, кН/м3 ;

з? — розрахункове значениеудельного зчеплення грунту, що залягає під підошвою фундаменту, кПа.

?с1=1,4?с2=1,2;К=1;

М?=2,46;Мq=10,85;Mc=11,73;

Kz=1 т.к. b.

С||=0 кПа, т.к. песок.

db=0, т.к. немає підвалу. d1=1.5.

Питома вага грунту — ?=??g=10?

? =?обр.зас=?обр.зас.*10=18кН/м3;

?1=2,1*10=21 кН/м3;

?2=2,03*10=20,3 кН/м3;

?3=20,8 кН/м3;

кПа.

;

Тиск під підошвою фундамента:

;

Де: Р, Рmax, Pmin — відповідно середнє, максимальне і мінімальну тиск на грунт під підошвою фундамента.

No,?? — розрахункова навантаження рівні відрізу.

фундаменту, кН;

Mo,?? — розрахунковий изгибающий момент, кН? м;

dглибина закладення фундаменту, м;

?m — осредненный питому вагу — 20?22 кН/м3.

A — площа підошви фундаменту, м2.

W — момент опору площі підошви фундаменту у бік дії моменту, м3.

Приймаємо, що більша частина сторона фундаменту дорівнює a=1.1b, тоді А=1.1b*b=1.1b2 і; ?m=21 кН/м3; d=1,5 м.

Знаходимо значення Pmax, 1.2R при b=1;1,5; 2; 3; 4; й будуємо графік залежності між b і Pmax, 1.2R. Крапка перетину, дає потрібну величину b.

Pb=1.5max=кН;

1.2Rb=1м=141,094*1+590,59кПа.

приймаючи b=1,6 м, вважаємо А, W, Pmax, Pmin, і перевіряємо условия.

Умови дотримуються при b=1,9; a=2,1; W=1,4; A=3,97.

Pmax=378.423кН; 0.

2.4. Обчислення імовірною опади фундамента.

Розрахунок опади фундаменту проводиться у разі формулі:

S.

Де P. S — кінцева осаду окремого фундаменту, обумовлена расчетом;

Su — гранична величина деформації підстави фундаменту будинків та споруд, принимаемая по СниП 2.02.01−83;

Визначимо осадку методом послойного підсумовування. Розрахунок починається з побудови эпюр природного та будівництво додаткового давлений.

Ординати эпюры природного тиску грунта:

n.

?zg=??i?hi ,.

i=1.

де ?і - питому вагу грунту i-го шару, Кн/м3;

hi — товщина шару грунту, м;

?=10? т/м3.

Tак як і виділеної товщі залягає обрій підземних вод, то питому вагу грунту визначатиметься з урахуванням гідростатичного взвешивания:

?s=10??s ,.

?p.s — щільність частинок грунту, т/м3;

e — коефіцієнт пористости грунта;

?p.s — питому вагу частинок грунту, Кн/м3.

кПа.

кПа.

?sb|||=(26,7−10)(1−0,37)=10,521 Кн/м3.

кПа.

кПа.

Ординатыэпюры природного тиску відкладаємо вліво від осі симметрии.

Додаткове вертикальне напруга? zр нічого для будь-якого перерізу, розташованого на глибині z від підошви фундаменту, визначається по формуле:

?zр=??P0.

де? — коефіцієнт, який приймає по табл.1 СниП 2.02.01−83;

P0 — Додаткове вертикальне тиск під підошвою фундаменту окреслюється різницю між середнім тиском по осі фундаменту і вертикальним напругою від власної ваги грунту лише на рівні підошви фундамента:

Тиск безпосередньо під підошвою фундаменту:

Розрахунок опади окремого фундаменту виходячи з як пружного лінійно деформируемого полупространства під умовною обмеженням величини сжимаемой зони проводиться у разі формуле:

де P. S — кінцева осаду окремого фундаменту, см;

hi — товщина i-го шару грунту підстави, см;

Ei — модуль деформації i-го шару грунту, кПа;

? — безрозмірний коефіцієнт, рівний 0.8;

?zpi — середнє додаткового вертикального нормального напруги в 1-му шарі грунту, однакову полусумме напруг верхній Zi-1 та нижньої Zi межах шару, кПа.

Умова дотримується, т.к. S=4,8 см.

3. Пальові фундаменты.

3.1. Основні положення з розрахунку і проектування пальових фундаментов.

Фундаменти з забивних паль розраховуються відповідно до вимогами СНиП 2.02.03−85 з двох граничним состояниям:

— по граничного стану першої групи (по несучою здібності): за міцністю — палі і ростверки, по стійкості - підстави пальових фундаментов;

— по граничного стану другої групи (по деформаціям) — підстави пальових фундаментов.

Глибина закладення підошви свайного ростверка призначається залежно от:

— наявності підвалів і підземних коммуникаций;

— геологічних і гідрогеологічних умов майданчики будівництва (види грунтів, їхній стан, становище підземних вод тощо. буд.);

— глибини закладення фундаментів прилеглих будинків та сооружений;

— можливості пучения грунтів при промерзании.

Опис грунтов.

Потужність шару, м.

Вразливий насипний грунт з дрібного піску з органічними примесями.

?=1,3(0.9) т/м3, ?=12?

3.0.

Торф коричневий водонасыщенный,.

Jl=0.6,?=(1,2)0.6 т/м3, ?=8?

2,0.

Шар суглинку Jl=0,3?=1,8(1,15) т/м3,.

Е=14 000 кПа, ?=22?, С=50 кПа.

5,0.

глина Jl=0,2?=2,1 т/м3,.

Е=20 000 кПа, ?=20?, С=100 кПа.

14,0.

Обрій підземних вод від поверхности.

землі, м.

1,5.

У дужках зазначена щільність грунту у взвешанном стані. Потужність пласта в колоні изм-ся від покрівлі до його подошвы.

3.2. Розрахунок і конструювання пальових фундаментов.

Насамперед слід вибрати тип палі, призначити її довжину, і розміри поперечного перерізу. Довжину палі визначають як сукупність L=L1+L2+L3.

L1 — глибина закладення палі в ростверк, яка приймається для пальових фундаментів з вертикальними навантаженнями щонайменше 5 див.

L2 — відстань від підошви плити до покрівлі несе слоя.

L3 — заглубление в що має слой.

Приймаємо залізобетонні палі, квадратного перерізу розміром 300×300 мм.

L=0.15+7.3+1=8,45=9м.

Несуча здатність Fd (в кН) висячої палі по грунту окреслюється сума опору грунтів підстави під нижнім кінцем палі і з бічний поверхні ее:

Fd=?c?(?cr?R?A+U???cf?fi?li),.

Де ?з -коефіцієнт умов праці палі у ґрунті, принимаемый? c=1.0.

?crи ?cf — коефіцієнти умов праці грунту відповідно під нижнім кінцем і з бічний поверхні палі (табл. 3 СНиП 2.02.03−86); для паль, занурених забивкой молотами, ?cr =1.0 і ?cf =1.0;

А — площа опирания на грунт палі, в м2, який приймає площею поперечного перерізу сваи;

R — розрахункове опір грунту під нижнім кінцем палі, кПа;

U — периметр поперечного перерізу палі, м;

fi — розрахункове опір i-го шару грунту підстави по бічний поверхні палі, кПа;

li — товщина i-го шару грунту, м.

При визначенні fi пласти грунтів расчленяются на верстви завтовшки трохи більше 2 м.

A=0.3*0.3=0.09 м.

?с=1;?CR=1;?сf=1;

R=4825кПаU=0.3*4=1.2 м.

№.

h.

z.

f.

1,5.

0,75.

26,5.

1,5.

2,25.

2,00.

2,00.

1,50.

7,75.

1,50.

9,25.

0,5.

10,5.

Fd=1?(1?4825?0,09+1,2?(1,5*26,5+1,5*30+0+2*42+1,5*44+1,5*45+0,5*65))=835,95 кН.

Розрахункова нагрузкаР, допускаемая на палю, визначаються з зависимости:

де ?до — коефіцієнт надійності, який приймає рівним 1,4.

кН;

Визначимо у паль по формуле:

.

де.

Перевірка несучою здібності сваи:

N.

Для внецентренно нагруженого свайного фундаменту необхідна перевірка навантаження.

yi — відстань від головною осі свайного поля до осі кожної палі, м;

Np,? — розрахунковий вагу ростверка, кН;

кН; < P=597 кН>

n — кількість паль в кусте.

Визначимо відмова палі, необхідний контролю несучою здібності сваи.

? — коефіцієнт, який приймає рівним 1500 кН/м2 ;

А — площа поперечного перерізу палі, м2 ;

A=0.09 м2 ;

Ed — розрахункова енергія удару молота, кДж;

Ed=32 кДж;

m1 — повний вагу молота, кН;

m1=35,0 кН;

m2 — вагу палі з наголовником, кН;

m2=18.3 кН;

m3 — вагу подбабка, кН;

m3=18 кН;

? — коефіцієнт відновлення енергії удару, ?2=0,2;

Ed=0,9?G?H,.

G — вагу ударної частини молота, кН;

H — розрахункова висота падіння ударної частини молота, м;

3.3. Розрахунок підстави свайного фундаменту по деформациям.

При розрахунку опади свайный фундамент сприймається як умовний масивний фундамент, до складу якої входять ростверк, палі і грунт.

h — довжина палі, м;

Тиск Р в кПа по підошві умовного фундаменту визначатиметься з урахуванням ваги умовного массива:

Де A1 — площа підошви умовного фундаменту, м2;

Nd1 — сумарна вага умовного масиву і навантажень, прикладених лише на рівні обрізу ростверка, кН.

Nd1=N0+G1+ G2+ G3 .

Тут N0 — навантаження, прикладена лише на рівні обрізу ростверка;

G1 — вагу ростверка;

G2 — вагу свай=4*(8,3*0,09)*25=75;

G3 — вагу грунту на обсязі виділеного умовного масиву G3=13*3+6*2+11,5*5+21*1=129,5.

Nd1=240+29+75+129,5=473,5 кН.

Тиск Р від розрахункових навантажень на повинен перевищувати розрахункового опору грунту R, тобто слід дотримання условийP.

Розрахунковий опір грунтів R для пальових фундаментів буде подано у наступному форме:

кПа.

?с1=1,25;?с2=1;К=1;

М?=0,51;Мq=3,06;Mc=5,66;

Kz=1 т.к. b.

С||=100, т.к. грунт глина.

db=2, глибина підвалу — відстань від уравня планування до статі підвалу (для споруд із підвалом шириною В?20м і глибиною понад два метри приймається db=2) .

Питома вага грунту — ?=??g=10?

?1=1,3*10=13,0 кН/м3;

?2=0,6*10=6кН/м3;

?3=18 кН/м3; ?4=21 кН/м3; кН/м3;

3.4. Обчислення імовірною опади свайного фундамента.

Розрахунок опади фундаменту проводиться у разі формулі:

S.

Де P. S — кінцева осаду окремого фундаменту, обумовлена расчетом;

Su — гранична величина деформації підстави фундаменту будинків та споруд, принимаемая по СниП 2.02.01−83;

Визначимо осадку методом послойного підсумовування. Розрахунок починається з побудови эпюр природного та будівництво додаткового давлений.

Ординати эпюры природного тиску грунта:

Ординатыэпюры природного тиску відкладаємо вліво від осі симметрии.

Додаткове вертикальне напруга? zр нічого для будь-якого перерізу, розташованого на глибині z від підошви фундаменту, визначається по формуле:

?zр=??P0.

де? — коефіцієнт, який приймає по табл.1 СниП 2.02.01−83;

P0 — Додаткове вертикальне тиск під підошвою фундаменту визначається :

Тиск безпосередньо під підошвою фундаменту:

Розрахунок опади окремого фундаменту виходячи з як пружного лінійно деформируемого полупространства під умовною обмеженням величини сжимаемой зони проводиться у разі формуле:

де P. S — кінцева осаду окремого фундаменту, см;

hi — товщина i-го шару грунту підстави, см;

Ei — модуль деформації i-го шару грунту, кПа;

? — безрозмірний коефіцієнт, рівний 0.8;

?zpi — середнє додаткового вертикального нормального напруги в 1-му шарі грунту, однакову полусумме напруг верхній Zi-1 та нижньої Zi межах шару, кПа.

S=0,70 см.

3.5. Пристрій ограждающей стенки.

Розрахунок козловий системи як огорожі котловану зводитися до визначення тиску грунту на стані спокою на глибині (Н+1м), тобто. приблизно за 1 м нижчий за рівень статі підвалу (дно котлована):

Це тиск повністю сприймається козловий системою з паль. У цьому вертикальні палі працюють на стиснення, а похилі, — анкерные, на висмикування. Розрахунок стійкості вироблятися сприйняття перекидаючого моменту на 1 погонний метр огорожі від бічного тиску грунту на стані спокою і пригрузки лежить на поверхні в 20кПа ваги механизмов (боковое тиск від пригрузки — q=20кПа (1-sin?).

Перекидаючий момент по глубине (Н+1) составит:

Зусилля у низці вертикальних паль на 1 погонний метр ограждающей стіни равно:

Зусилля на погонний метр низки похилих паль:

Що б грунт між палями не висипався з допомогою аркового ефекту, відстань між вертикальними палями потрібно ухвалити по 0,6 м. Анкерные палі розраховуємо на тертя по бічний поверхности:

?cf — коефіцієнт надежности=1,6. кН, т.к. стійки палі розташовані через 0,6 м, то зусилля однією палю кН.

Несуча здатність палі буде.

т.к. паля анкерная дбає про розтягнення, то додатково палі армируют стрижнем ?10A III. Визначимо довжину кореня анкерной палі з те, що паля дбає про тертя по бічний поверхні: Fs=?с*u*?*?cf fi li 53.6кН. т.к. паля дбає про відстань її необхідно підсилювати стрижнем, діаметр якого було визначено з умови:

Приймаємо арматуру ?14 А III з майданом перерізу As=1.539 cм2.

3.6. Послідовність виконання на будівельної площадке.

У цьому курсовому проекті розглядається два фундаменту:

столбчатый природному підставі і стрічковий свайный.

Під час проектування столбчатого фундаменту природному підставі проаналізувавши фізико-механічні властивості грунтів і побудувавши геолого-литологического розріз лінією 1−3 свердловин визначили, що тільки після підготовчих робіт як-от розчищення будівельного майданчика від сміття, дерев і кущів, зрізання і видалення рослинного шару виробляють планування будівельного майданчика бульдозером з поворотним відвалом, до позначки 210.000м (від рівня моря). По контуру котловану виконуємо приямки для збирання й видалення атмосферних опадів із допомогою насосів. Наступний монтаж будівельних конструкцій як-от фундаменти, колони, ограждающие конструкції, стропильные ферми і плити покриття виконуються бригадами монтажників з допомогою монтажних кранів з телескопічної стрілою на пневмоколесном ходу. Зворотний підсипку виконують бульдозерами і подальшу ущільнення грунту вибро-площадкой зокрема у аналізованому варіанті - пісок щільності ?=1,0 т/м3.

За даними фізико-механічних властивостей грунтів (варіант свайного фундаменту). Ми вчинили висновок, що верхні верстви грунту мусять зможуть сприймати навантаження важкого техніки. Для монтажу конструкцій рекомендується виконувати побудову зимовий період, або якщо це пояснити неможливо то рекомендується виконати піщану підсипку, за нею ж/б плити. Забивку паль виконують з допомогою трубчастого дизель-молота марки С-859. Після перевірки дійсного відмови палі виконується ж/б ростверк за всіма вимогами розрахунків й наступне спорудження цегельних стен. Обратную підсипку виконують бульдозерами і подальшу ущільнення грунту ковзанками.