Расчет показателей для строительства фундамента под колонну промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАНИЕ 1. Оценка грунтов основания

Требуется: определить расчетное сопротивление грунтов основания и провести их оценку.

Исходные данные к решению задаче: проектируемое здание без подвала; за отметку ±0,00 принята отметка уровня планировки (DL); относительные отметки геологического разреза основания площадки строительства и уровень подземных вод приведены в табл.1; физические характеристики грунтов основания в табл.2 методических указаний.

Таблица 1

№ варианта	Подошва первого слоя основания	Подошва второго слоя основания	Уровень подземных вод
4	-2,8	-6,0	-1,6

Таблица 2.

№ варианта	Номера слоев основания и разновидность грунта	Плотность грунта по группам предельных состояний, т/м3	Плотность частиц грунта, сs, т/м3	Коэффициент пористости, е, д.е	Показатель текучести, JL, д.е
		по II группе сII
4	1.Супесь 2.Суглинок 3.Глина	2,05 1,87 2,00	2,68 2,72 2,78	0,50 0,88 0,74	1,00 0,27 0,11

1. Классифицируем глинистые грунты по показателю текучести IL

ИГЭ 1 супесь, IL = 1,0 - пластичная

ИГЭ 2 суглинок, IL = 0,27 - тугопластичный;

ИГЭ 3 глина, IL = 0,11 - полутвердая.

2. Выполняем расчет удельного веса грунта и удельного веса грунта во взвешенном состоянии, для каждого ИГЭ:

ИГЭ 1(супесь пластичная):

удельный вес грунта

где g - ускорение свободного падения (g = 9,81м/с²);

удельного веса грунта во взвешенном состоянии:

где сw - плотность воды, принимаемая равной 1,0 т/м³.

ИГЭ 2(суглинок тугопластичный):

удельный вес грунта

удельного веса грунта во взвешенном состоянии:

ИГЭ 3 (глина полутвердая):

удельный вес грунта

IL < 0,25, удельный вес с учетом взвешивающего действия воды не выполняем, т.к. глина является водоупором.

3. Определяем по табл.4,5,6 методических указаний механические характеристики грунтов основания:

ИГЭ 1 (супесь пластичная):

при I_L= 1,0, e= 0,50, по табл.5,6:

с = 14 кПа, ц = 19⁰, Е=28МПа;

ИГЭ 2(суглинок тугопластичный):

при I_L = 0,27, e = 0,88, по табл.5,6:

с = 17,1 кПа, ц = 18⁰, Е=10,1МПа;

ИГЭ 3(глина полутвердая):

при I_L = 0,11, e = 0,74, по табл.5,6:

с = 55,4 кПа, ц = 19⁰, Е=21,3МПа;

4. Все исходные и полученные данные заносим на схему, рис.1.

Рис.1 Схема к определению расчетного сопротивления грунтов основания

5. Определяем расчетное сопротивление грунта R1 на глубине d1=1,5 м.

ИГЭ 1. Супесь пластичная I_L=1,0.

,

где и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл7;

- коэффициент, принимаемый равным 1,1 т.к. прочностные характеристики грунта (цn и сn) определены по табл.5,6;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 8 для;

- коэффициент, принимаемый равным 1,0: при ;

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы, от уровня планировки DL до подошвы фундамента, где определяется R_i

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

- приведенная глубина заложения фундаментов от пола подвала, для бесподвального помещения, принимается от уровня планировки DL, для первого значение R₁ принимают на глубине .

- глубина подвала от поверхности планировки, .

6. Определяем расчетное сопротивление грунта R₂ на глубине d₂=2,8 м.

ИГЭ 1. Супесь пластичная I_L=1,0.

и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл7;

- коэффициент, принимаемый равным 1,1 т.к. прочностные характеристики грунта (цn и сn) определены по табл.5,6;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 8 для;

- коэффициент, принимаемый равным 1,0: при ;

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы, от уровня планировки DL до подошвы фундамента, где определяется R_i

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

.

7. Определяем расчетное сопротивление грунта R3 на глубине d3=6,0 м.

ИГЭ 2. Суглинок тугопластичный I_L=0,27.

и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл7;

- коэффициент, принимаемый равным 1,1 т.к. прочностные характеристики грунта (цn и сn) определены по табл.5,6;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 8 для;

- коэффициент, принимаемый равным 1,0: при ;

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы, от уровня планировки DL до подошвы фундамента, где определяется R_i

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

.

8. Определяем расчетное сопротивление грунта R4 на глубине d₄=7,0 м.

ИГЭ 3. Глина полутвердая I_L=0,11.

и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл7;

- коэффициент, принимаемый равным 1,1 т.к. прочностные характеристики грунта (цn и сn) определены по табл.5,6;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 8 для;

- коэффициент, принимаемый равным 1,0: при ;

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы, от уровня планировки DL до подошвы фундамента, где определяется R_i

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

.

Вывод: На основе анализа, полученных значений расчетного сопротивления грунта основания R1-4 и значений модуля деформации E1-3, можно сделать следующий вывод: грунт, обладающий максимальной несущей способностью - ИГЭ 3 (глина полутвердая, R4=663,59 кПа). Наибольшей сжимаемостью, исходя из послойного анализа значений модуля деформации, обладает ИГЭ 2 (суглинок тугопластичный, E₂=10,1 МПа).



ЗАДАНИЕ 2. Проектирование фундамента на естественном основании под колонну промышленного здания

Требуется: определить глубину заложения фундамента под колонну промышленного здания, рассчитать размеры подошвы фундамента с соотношением сторон l/b =1,2 - 1,6.

Исходные данные. Схема грунтового основания и уровень подземных вод принимается по заданию 1. В табл. 11 приведены значения: нагрузки N^/, момента M^/y и горизонтального усилия F^/x действующих на уровне обреза фундамента; среднесуточная температура воздуха в помещении; размеры колонны; район проектирования; здание с гибкой конструктивной схемой, без подвала с полами, устраиваемыми по грунту

№ варианта	Район строительства	Среднесуточная температура воздуха в помещении,оС	Размеры колонны hkxbk, мм	Горизонтальное уси-лие F/x , кН	Нагрузка на уровне обреза ф-та N/, кН	Момент на уровне обреза фундамента M/y , кН·м
4	Новосибирск	17	400х400	28	680	120

1.Назначаем глубину заложения фундамента c учетом сезонного промерзания грунта из условия:

2.Определяем нормативную глубину промерзания:

где d₀ =0.28 для ИГЭ 1 - супесь

M_t=-(20,3+18,3+23.1+10,7+9,8+17,4)=-76,5⁰

3. Определяем расчетную глубину промерзания:

где kh-коэффициент учитывающий влияние теплового режима соору- жения, по табл.10 методических указаний при температуре воздуха в помещении , 17 ⁰ С - 0,56

,

4.Определяем высоту фундамента и глубину заложения (рис.3):

высота фундамента:

hст =(1,0…1,5)hk=1,0·0,4 = 0,4 м; hдн= 0,40 м;

Hф = hст+0ё05+hдн=0,4+0,05+0,4 = 0,85 м.

т.к. высота фундамента стаканного типа должна быть кратной 0,3 м, т.е. 1,5; 1,8; 2,1, принимаем м. Н_ф=0,9

Глубина заложения с учетом обреза фундамента принятого на глубине 0,15 м ниже уровня планировки будет:

d= 0ё15+0,9=0,95 м < d_f = 1,37м ,условие не выполняется.

Следовательно принимаем hдн= 0,60 м, Hф = 1,5м, кратно 0,3м, тогда

d= 0ё15+1,5=1,65м

5. Так как глубина заложения фундамента d =1,65 м и его подошва расположена в толще ИГЭ1 (супесь пластичная), мощность слоя h₁=2,8 м), то для расчета принимаем данные этого слоя:

с = 14 кПа, ц = 19⁰, Е=28МПа;

, ,

6. Определяем размеры фундамента.

Принимаем начальную ширину подошвы фундамента

Рассчитываем длину подошвы фундамента l

где:

гф = 20 кН/м³ - осредненный удельный вес бетона и грунта на уступах фундамента;

Соотношение сторон

Такое соотношение сторон неприемлемо, принимаем

b = 2,1 м (шаг 0,3 м·2+bmin)

Повторно определяем значение К:

Соотношение сторон

требуемое условие l/b ? (1,2 - 1,6) выполняется.

Размеры фундамента в плане принимаем; l=3,0 м; b=2,4 м.

Рис. 2. Схема исходных и полученных значений

Проверяем выполнение условия:

Условие выполняется.



ЗАДАНИЕ 3. Определить «полезное» расчетное сопротивление сваи по грунту

Требуется: определить длину сваи; определить расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи и расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определить несущую способность висячей забивной сваи; расчетное сопротивление сваи по грунту; «полезное» расчетное сопротивление сваи по грунту.

Исходные данные. Грунтовые условия принимаются по задаче 1;

конструктивные особенности и глубина заложения ростверка по задаче 2; сваи в задаче принимаются железобетонные, призматические, сплошного сечения, с размерами поперечного сечения 0,30х0,30 м. Погружение свай с помощью дизельного молота.

ИГЭ 1 - супесь пластичная, мощность слоя h1= 2,8 м, IL=1,0;

ИГЭ-2 - суглинок тугопластичный, мощность слоя h2 = 3,2 м, IL=0,27;

ИГЭ-3 - глина полутвердая, IL=0,11; d=1,55м.

1. Определяем длину сваи по по формуле

Lсв=2,8+3,2+1,60+0,05-1,65=6,0м,

2. Несущая способность сваи:

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 14; определяем методом интерполяции

Вычисление интерполяции:



- площадь опирания на грунт сваи, м, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;

- наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

- расчетное сопротивление -го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 15;

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, принимается 1,0 м с учетом естественного залегания слоев основания от подошвы ростверка до конца сваи.

, Размещено на http://www.allbest.ru/

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 16 ,



Рис.3. Схема к определению несущей способности сваи

грунт колонна свайный фундамент

Расчет ведем в табличной форме. Схема к определению несущей способно- сти сваи, рис.3

Несущая способность сваи:

Расчетное сопротивление сваи по грунту:



Расчетное сопротивление сваи, уменьшенное на значение ее собственного веса («полезное» расчетное сопротивление сваи)

собственный вес сваи без учета заделки в ростверк:

г_b = 25 кН/м³ - удельный вес железобетона;

=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке.



ЗАДАНИЕ 4. Определить необходимое количество свай п в свайном фундаменте

Требуется: определить количество свай n в свайном кусте под колонну примышленного сооружения и выполнить схему их размещения.

Исходные данные: нагрузка, момент и усилие на уровне обреза фундамента в табл.19.

№ варианта	Нагрузка на уровне обреза ф-та N/, кН	Момент на уровне обреза фундамента M/y , кН·м	Горизонтальное уси-лие Q/x , кН
4	1200	120.7	16.3

1. Приближенное число свай п под ростверк для колонн определяется с последующим округлением до целого числа в большую сторону:

Принимаем 3 сваи.



2. Выполняем размещения полученного числа свай на схеме и определяем размеры ростверка в плане

Выполняем уточнение количества свай, с учетом действующего момента

где: - обобщенный момент

где m_х - число рядов свай по оси х

Рассчитываем наибольшего N_max и наименьшего N_min усилий в сваях:

здесь:

момент инерции свайного поля

Выполняем проверку условий:



ЗАДАНИЕ 5. Расчет осадки свайного куста

Требуется: определить осадку группы свай (свайного куста) с учетом взаимного влияния свай.

Исходные данные: инженерно-геологические условия и физико- механические характеристики грунтов основания по задаче 1; конструкция фундамента по задаче 4; модуль упругости бетона Е_б =20000 МПа; сечение сваи dc=0,30м; суммарная нагрузка на свайный куст, N_d,кН и несущая способность cваи, F_d,кН по табл.21.

№ варианта	Суммарная нагрузка на свайный куст, Nd, кН	Несущая способность cваи, Fd, кН
4	4200	1900



ЗАДАНИЕ 6. Определение осадки свайного фундамента (свайного поля)

Требуется: определить размеры условного фундамента; вес ростверка; вес сваи в фундаменте; напряжение на уровне концов свай; расчетное сопротивление грунта на уровне концов свай; нижнюю границу сжимаемой толщи; осадку условного фундамента; дополнительную осадку за счет продавливания свай на уровне подошвы условного фундамента; дополнительную осадку за счет сжатия ствола свай.

Исходные данные: грунтовые условия принимаются по задаче 1; шаг свай а, их количество n и размещение в свайном поле по осям X и Y, а также нагрузка от надфундаментной части N - по табл.25; длина сваи Lсв и размер поперечного сечения сваи по задаче 3; глубина заложения подошвы ростверка по задаче 2.

№ варианта	Общее ко-личество свай в фун-даменте, n	Количест-во свай по оси Х	Количество свай по оси У	Шаг свай, а, м	Нагрузка от надфун-даментной части N, кН
4	36	6	6	1,1	12840,6

Размещено на Allbest.ru

...