Фундаменты в вытрамбованных котлованах

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВО «ПГТУ»)

Кафедра строительных конструкций и водоснабжения

Курсовая работа

По дисциплине «Исследование и проектирование оснований и фундаментов»

На тему «Фундаменты в вытрамбованных котлованах»

Разработал: ст.гр. СТРм-11

Куприянов Д.Д.

Проверил: к.т.н., доцент

Глушков В.Е.

Йошкар-Ола 2020



Оглавление

Введение

1. Общие указания

2. Классификация фундаментов

3. Конструкции фундаментов в вытрамбованных котлованах

4. Проектирование фундаментов в вытрамбованных котлованах

5. Осадки фундаментов вытрамбованных котлованах

6. Оборудование для вытромбовывания котлована

7. Оборудование на безе крана - экскаватора

8. Оборудование на базе трактора

9. Оборудование на базе сваебойного агрегата

Заключение

Список литературы



Введение

В последние годы в практике строительства на присадочных успешно применяется метод устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах. Сущность его состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрывают, а вытрамбовывают на необходимую глубину с последующим заполнением вытрамбованного котлована бетоном враспор или установкой сборного элемента фундамента.

В результате вытрамбовывания под котлованом и вокруг него образуется уплотненная зона, в пределах которой полностью ликвидируются просадочные свойства грунта, повышаться его прочностные характеристики, снижается сжимаемость, что обеспечивает передачу вертикальных и горизонтальных нагрузок на уплотненный грунт.

Вытрамбовывание котлованов производится после планировки застраиваемого участка путем срезки или подсыпки грунта до основания пола. Благодаря одновременному сочетанию в одном процессе уплотнения грунта и образования котлована, резко сокращаются объемы земляных работ, связанные с отрывкой и обратной засыпкой котлованов, а при бетонировании фундаментов враспор практически полностью исключаются опалубочные работы. Применение фундаментов в вытрамбованных котлованах по сравнению с обычными столбчатыми и ленточными фундаментами, а также свайными фундаментами, дает значительное снижение расхода бетона, арматуры, стоимости и трудоемкости работ по устройству фундаментов.

В настоящее время в строительстве применяют методы устройства столбчатых, ленточных прерывистых фундаментов, а также фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенной нижней частью, получаемой путем втрамбовывания жесткого материала (щебня, гравия, жесткого бетона) в дно вытрамбованного котлована.



1. Общие указания

1.1 Работы по устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах необходимо выполнять согласно следующих нормативных документов:

-СНиП 2.02.03-85 «Основания и фундаменты». Часть 2. Нормы проектирования;

-СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты». Часть 3. Организация, производство и приемка работ;

-СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве»;

- «Руководство по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах» НИИОСП им. М.М. Герсеванова;

- Проекта производства работ, технологических карт, рабочих чертежей проекта и настоящих Рекомендаций.

1.2 Особенность метода в вытрамбованных котлованых состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отырваються, а вытрамбовываються на необходимую глубину (обычно на 0,6 - 3 м) с одновременным уплотнением грунтов вокруг и под дном котлована. Вытрамбовывание котлованов производят падающей с высоты 4 ... 8 м по направляющей штанге трамбовкой, имеющей форму будущего фундамента и массу 1,5 ... 7 т. либо путем забивки трамбовки шаблона с последующим ее извлечением. После вытрамбования в котлован заливаеться монолитный бетон (без опалубки) или устанавливаеться сборный фундамент, имеющий близие к котловану формру и размеры.

1.3 В реультате вытрамбовывания вокруг котлована образуется уплотненная зона, в пределах которой происходит повышение объемного веса скелета грунта, модуля деформации, прочностных характеристик и полностью устраняются просадочные свойства грунта. (Рис 1) За уплотненую зону приниматься массив грунта, в пределах которого объёмная масса скелета грунта более 1,55 т/м3.

1.4 Нагрузка от фундаментов в вытрамбованныз котлованнах передается на грунт уплотненной зоны, благодаря чему полностью исключается просадка грунтов от нагрузки фундаментов, а осадки фундаментов от нагрузки при замачивании грунта обычно не превышают 2 -6 см.

1.5 В зависимости от особенностей грунтовых условий фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются: на просадочных лессовых, покровных глинистых, насыпных глинистых грунтах с числом пластичности Jp ? 0,03; при объёмной массе скелета грунта yoн ? 1,6 т/м3;В отдельных случаях возможно применение фундаментов в вытрамбованных котлованах:

- в супесях с числом пластичности Jp ? 0,03, а также в мелких и пылеватых песках;

- в плотных глинистых грунтах с объемной массой скелета до 1,75 т/м3; в

- грунтах со степенью влажности более G ? 0,75.

Однако возможность вытромбовывания котлованов с сохранением их формы, и достаточная несущая способность фундаментов в этих условиях должна быть подтверждена опытными работами и испытаниями.

Применение фундаментов в вытрамбованных котлованах на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий допускается при условии: если суммарная величина просадки грунта от собственной массы и осадки фундамента от его нагрузки не превышает предельно допустимых величин для проектируемых зданий и сооружений.

1.6 Учитывая конструктивные особенности строящихся зданий и сооружений рекомендуется применять следующие виды фундаментов в вытрамбованных котлованах:

- с нагрузками на колонну до 2500ё 3500 кН (250ё350 т) для каркасных, промышленных, гражданских, сельскохозяйственных зданий;

- с нагрузками на 1 м ленточного фундамента до 600 кН (60т) для бескаркасных жилых и гражданских зданий.

1.7 При производстве работ необходимо учитывать динамические воздействия на близкорасположенные существующие здания, сооружения и коммуникации. Вытрамбовывание котлованов трамбовками массами 3...7 т следует осуществлять при расположении существующих зданий на расстоянии:

- 10 м от зданий и сооружений, не имеющих трещин в стенах;

- 15 м от зданий и сооружений, имеющих трещины в стенах, а также инженерных коммуникаций, выполненных их чугунных, керамических, асбоцементных, железобетонных труб.

При массе трамбовок менее 3 т указанные расстояния могут быть уменьшены в 1,5 раза.

2. Классификация фундаментов

Возможность несложного изготовления трамбовок различных форм и размеров, доступность вытрамбовывания котлованов в разнообразных грунтах с различным взаимным расположением, объемов втрамбованного в них жесткого грунтового материала (щебень, гравий) и другие факторы обеспечили разработку и применение самых различных по конструкциям и методам устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах. Различные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах показаны на Рис. 1.

Рисунок 1 Виды фундаментов в вытрамбованных котлованах:



а) с уплотненной зоной; б) с уширенным основанием; в) с несущим слоем; г) - д) с консолями; е) с ростверком; ж) ленточные, прерывистые; з) арочные. 1 - фундамент; 2 - уплотненная зона; 3 - стакан для установки колонны; 4 - втрамбованный жесткий грунтовый материал; 5 - 6 - дополнительные котлованы для создания несущего слоя; 7 - консоли; 8 - дополнительные котлованы под консоли; 9 - ростверк.

3. Конструкции фундаментов в вытрамбованных котлованах

Фундаменты в вытрамбованных котлованах подразделяются в зависимости от:

способа повышения несущей способности по грунту основания на фундаменты:

- с уплотненной зоной;

- с уширенным основанием (втрамбовывания в дно котлована отдельными порциями жёсткого материала);

- с несущим слоем;

характера взаимодействия с грунтом основания и взаимного расположения фундаментов:

- отдельно стоящие (столбчатые для которых не сказывается взаимное влияние одного на другого как при вытрамбовывании котлованов, так и при передаче нагрузки на грунт).

- ленточные сплошные;

- ленточные прерывистые (устраиваемых в близко расположенных один от другого котлована с учётом взаимного влияния соседних фундаментов при вытромбовании котлованов и в процессе их работы);

- консольные;

- с ростверками

метода и технологии вытрамбовывания котлованов под фундаменты:

- в уплотненном грунте;

- в оболочке из глинистого грунта;

- в оболочке из щебеночно-глинистого грунта;

способа возведения фундамента:

- монолитные;

- сборные;

глубины заложения фундаментов:

- неглубокого заложения, у которых отношение высоты фундамента к его ширине менее 1,5;

- глубокие, у которых это соотношение более 1,5.

Фундаменты с уплотненной зоной устраивают в котлованах, вытрамбованных трамбовками, которые имеют в плане форму квадрата, прямоугольника, шестиугольника или круга шириной по низу 0,4 ... 1,4 метра, по верху 0,7 ... 2 м, как показано на (Рис. 2).

Рисунок 2 - Основные виды трамбовок для вытрамбовывания котлованов

а) с плоской подошвой; б) с заостренной подошвой; в) удлиненные, для устройства фундаментов с уширенным основанием; г) то же, с уширенной верхней частью; д) для вытрамбовывания котлованов с использованием сваебойного оборудования.

Обычно применяют трамбовки высотой 1 ... 2 м с конусностью (уклоном) боковых стенок 1:20 ... 1:5 с плоским дном; при вытрамбовывании котлованов в плотных грунтах целесообразно применять трамбовки с заостренным под углом 90 ... 120 нижним концом, за счет которого обеспечивается более интенсивное выпирание грунта в стороны и повышается эффективность вытрамбовывания котлованов.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с уплотненной зоной устраивают как отдельно стоящие - для колонн каркасных зданий, так и ленточные прерывистые - для зданий с несущими стенами. Под колонны каркасных зданий котлованы для отдельно стоящих фундаментов вытрамбовывают квадратной в плане трамбовкой, размеры которой поверху назначают исходя из необходимости опирания колонн и фундаментных балок или только колонн. Для вытрамбовывания котлованов под ленточные прерывистые фундаменты рекомендуется применять прямоугольные в плане трамбовки с расположением длинной стороны вдоль фундамента.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с уплотненной зоной рекомендуется применять в плотных глинистых, песчаных грунтах, когда несущая способность фундаментов оказывается достаточно высокой без устройства уширения или при невозможности устройства уширения вследствие повышенного разуплотнения стенок котлованов и осыпания с них грунта. В результате этого фундаменты в вытрамбованных котлованах с уплотненной зоной рекомендуется выполнять неглубокого заложения с соотношением высоты к ширине менее 1,5.

Вытрамбованные котлованы с уширенным основанием устраивают с целью увеличения несущей способности фундаментов от вертикальных и горизонтальных нагрузок. При необходимости повышения несущей способности фундамента на вертикальные выдергивающие нагрузки вместо жесткого грунтового материала в дно котлована втрамбовывается жесткий бетон. Фундаменты с уширенным основанием устраивают одиночными, консольными, с ростверками из монолитного бетона, арочными, а также фундаменты с несущим слоем.

Под каркасные здания обычно выполняются фундаменты в вытрамбованных котлованах в виде одиночных, консольных или с ростверками или нагрузках на колонну 1500 - 3500 (150 - 350 тс). Для бескаркасных зданий фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием применяются, как правило, одиночными, в том числе с уширенной верхней частью при необходимости увеличения опорной площади под вышерасполагающиеся конструкции.

Фундаменты с уширенным основанием устраивают глубокого заложения с соотношением высоты к их ширине 1,5 ... 2, при котором обеспечивается втрамбовывание в дно котлована необходимого количества жесткого материала. Для этой цели используют трамбовки с шестигранной, квадратной, реже круглой формой в плане, шириной понизу 0,4 ... 1,6 м, поверху 0,6 ... 1,8 м, высотой 1,5 ... 4,5 м с заостренным под углом 60 ё 90 нижним концом и частично уширением в верхней части.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с несущим слоем устраивают удлиненными с использованием трамбовок, применяемых для вытрамбовывания котлованов под фундаменты с уширенным основанием. Несущий слой вокруг фундамента создается с целью повышения его несущей способности от вертикальной и горизонтальной нагрузок путем вытрамбовывания дополнительных, симметрично расположенных в плане относительно оси, двух-трех или реже четырех-шести котлованов. При необходимости повышения несущей способности фундаментов от горизонтальной нагрузки и моментов, действующих в одном направлении, устраивают два дополнительных котлована, а при действии в двух направлениях, а также с целью повышения несущей способности от вертикальных нагрузок выполняют три и более дополнительных котлованов в соответствии с проектом.

При устройстве фундаментов с несущим слоем устраивают сначала дополнительные котлованы с уплотненным жестким грунтовым материалом, а затем выполняют работы по вытрамбовке и устройству основного фундамента. В вытрамбованных котлованах с несущим слоем расстояние в осях между отдельными котлованами принимают равным 1,5 ё 2 приведенного диаметра трамбовки поверху. Эти фундаменты целесообразно устраивать для каркасных зданий с нагрузкой от колонны 2500 - 3500 кН с шагом колонн не менее 6 м. Выполняются они глубокого заложения, одиночными, в том числе с консолями из монолитного бетона.

Необходимость применения фундаментов в вытрамбованных котлованах с несущим слоем вызывается низкой несущей способностью грунтов, а их выполнение определяется наличием глинистых грунтов с низкой степенью плотности (просадочных, насыпных), при которых обеспечивается интенсивное уплотнение грунта, сохранность стенок, вытрамбованных котлованов, возможность их вытрамбовывания на близких расстояниях друг от друга.

В результате этого фундаменты в вытрамбованных котлованах с несущим слоем не могут применяться в плотных глинистых грунтах, а также в супесчаных, песчаных грунтах при степени влажности более 0,7.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с консолями выполняют при необходимости опирания на них фундаментных балок, самонесущих стен и др. конструкций, требующих повышенных размеров верхней части фундамента. Котлованы под фундаменты с консолями вытрамбовывают удлиненными трамбовками, применяемыми обычно для устройства фундаментов с несущим слоем, или специально изготовленными трамбовками с консолями в верхней части. В первом случае, после вытрамбовывания в котлованах на необходимую глубину, вручную отрываются приямки под консоли, а затем втрамбовывают жесткий материал для создания уширения. Этот прием устройства фундаментов с консолями удобен тем, что используют обычно применяемые трамбовки, а консоли могут быть выполнены заданных размеров по месту.

При применении трамбовок с консолями фундаменты выполняются также, как и с уширенным основанием. Возможно устройство консольных фундаментов с несущим слоем. В этом случае трамбовкой с консолями вначале вытрамбовывают дополнительные котлованы на 0,4 ... 0,8 высоты трамбовки под консолями, которые заполняют жестким грунтовым материалом. Затем вытрамбовывают котлован под фундамент с таким расчетом, чтобы консоли располагались на ранее вытрамбованных дополнительно котлованах, заполненных жестким грунтовым материалом, и бетонируют фундамент.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с ростверками рекомендуется устраивать под двухветвевые железобетонные и металлические колонны, в местах температурных и температурно-усадочных швов, под колонны с большими горизонтальными нагрузками или с вертикальными нагрузками до 2500 - 4500 кН. Эти фундаменты состоят из двух или четырех фундаментов в вытрамбованных котлованах на расстоянии 1 ... 1,5 ширины трамбовки один от другого и ростверка.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с ростверками выполняют двумя способами. По первому общий котлован под здание отрывают до отметки низа пола. Вначале вытрамбовывают один котлован, втрамбовывают в него жесткий грунтовой материал и бетонируют до низа ростверка с установкой вертикальных арматурных выпусков. Затем аналогичным образом устраивают последующие фундаменты. После этого грунт между фундаментами выбирают и в образовавшемся котловане бетонируют ростверк с необходимым армированием, устройством стаканов под колонны и т.п.

По другому способу котлован отрывают до низа ростверка. Вначале выполняют отдельные фундаменты в вытрамбованных котлованах. Затем по ним устраивают ростверк в опалубке, после чего выполняют обратную засыпку котлована на высоту ростверка. В этом случае глубина отрывки общего котлована снижается на глубину вытрамбовывания котлована под отдельные фундаменты.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах с ростверками следует выполнять, как правило, в глинистых грунтах с влажностью, близкой к оптимальной или в мало влажных грунтах, после их увлажнения.

Ленточные прерывистые фундаменты в вытрамбованных котлованах выполняют путем вытрамбовывания близко расположенных один от другого котлованов с последующим заполнением их монолитным бетоном враспор без опалубки.

Котлованы под ленточные прерывистые фундаменты обычно вытрамбовывают прямоугольными в плане трамбовками с расположением длинной стороны вдоль фундамента. Трамбовки применяют шириной по верху 0,6 ... 1 м, по низу 0,4 ... 0,8 м, длиной соответственно 0,8 ... 1,6 м и 0,6 ... 1,4 м, высотой 0,8 ... 1,6 м. Уклон боковых граней трамбовки выполняется с учетом возможности устройства фундамента при вытрамбовывании котлована на различную глубину и определяется проектом. В целях повышения эффективности вытрамбовывания котлована под ленточные прерывистые фундаменты в плотных грунтах, трамбовки изготавливают с заостренным нижним концом под углом 120 ... 150.

Расстояние между отдельными фундаментами назначают с учетом возможности вытрамбовывания близко расположенных котлованов, сохранения их стенок от горизонтальных перемещений в процессе вытрамбовывания, смыкания уплотненных зон, возникающих при вытрамбовывании близко расположенных котлованов, а также обеспечения наиболее простого конструктивного решения по опиранию верхних конструкций на фундаменты.

Ленточные прерывистые фундаменты в вытрамбованных котлованах могут быть применены под каркасное здание с несущими стенами с нагрузками на них до 300 кН/м. Эти фундаменты целесообразно применять в просадочных лессовых, насыпных грунтах, в покровных суглинках с плотностью в сухом состоянии до 16,5 кН/м3.

Арочные фундаменты в вытрамбованных котлованах представляют собой конструкцию из отдельно удлиненных фундаментов с консолями-полуарками, которые при смыкании образуют сплошной ростверк под стены. Арочные фундаменты применяют под бескаркасные, жилые, гражданские, промышленные здания с несущими стенами с нагрузкой до 500 - 600 кН/м. Наличие непрерывного железобетонного ростверка обеспечивает возможность их широкого применения под крупнопанельные, кирпичные и крупноблочные здания и сооружения.

Арочные фундаменты обычно выполняют с уширенным основанием под заглубленной частью, получаемым путем втрамбовывания в дно вытрамбованных котлованов жесткого грунтового материала. В плотных грунтах с высокой несущей способностью арочные фундаменты в вытрамбованных котлованах рекомендуется выполнять без уширения основания под центральной частью.

Фундаменты из сборных сплошных бетонных блоков в вытрамбованных котлованах выполняют путем вытрамбовывания котлованов на глубину 0,6 ... 0,95 от проекта глубины заложения фундамента, установки в вытрамбованный котлован сборного железобетонного блока и последующего погружения его до проектной отметки с помощью той же трамбовки.

Фундаменты из сборных сплошных бетонных блоков рекомендуется применять в тех же случаях, что и обычные монолитные фундаменты без уширенного основания. Сборные сплошные блоки применяют в водонасыщенных песчаных, глинистых грунтах и при грунтовых условиях, когда возникают значительные затруднения по вытрамбовыванию котлованов на заданную глубину.

Сплошные сборные блоки изготавливают по форме трамбовки с размерами в плане на 2 ... 3 см больше размера трамбовки с плоской или заостренной подошвой. При этом трамбовки применяет те же, что и для вытрамбовывания котлованов под фундаменты с уплотненной зоной.

Небольшое увеличение размеров бетонных блоков по сравнению с трамбовкой в процессе их добивки обеспечивает достаточно плотный контакт с грунтом по боковым стенкам и возможность воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Для монтажа колонн в верхней части сборного бетонного блока устанавливают соответствующий стакан с размерами в плане и по глубине на 3 ... 5 см большими по сравнению с обычно применяемыми в сборных фундаментах.

В целях исключения возможности разрушения сборных бетонных блоков добивку их осуществляют через деревянную прокладку. При применении трамбовок с заостренным нижним концом при добивке блока на нее надевают соответствующую насадку с плоской нижней поверхностью и коническим углублением в верхней части по форме заострения трамбовки.

4. Проектирование фундаментов в вытрамбованных котлованах

Исходными данными для разработки проекта фундаментов в вытрамбованных котлованах служат:

Ппалны и разрезы зданий и сооружений с указанием нагрузок на фундаменты:

Материалы инженерно-геологических, изысканий на застраиваемом участке с геологическими разрезами, физико-механическими характеристиками грунтов, а для просадочных грунтов с данными по их просадочности, величине начального просадочного давления, типу грунтовых условий и др.

Проект фундаментов в вытрамбованных котлованах должен содержать:

план отрывки котлована под здание или сооружение с отметками, с которых должно производиться вытромбование котлованов под фундаменты;

размеры, форму и массу трамбовки, высоту ее сбрасывания и число ударов для вытрамбовывания на заданную глубину;

влажность грунта, а при необходимости повышения природной влажности до оптимального значения - требуемое кол-во воды;

размеры уширений в сновании, объем жесткого материала (бетона, щебня, песчано-гравийной смеси и т.п.); количество порций и объем одной порции;

характеристики уплотненных грунтов и размер уплотненной зоны;

минимально допустимые расстояния между котлованами ленточного фундамента.

Отрывка котлована под здания или сооружение производиться до отметки основания пола, с которой должно осуществляться вытрамбование котлованов. При значительной толщине растительного, насыпного слоя, а также при наличии уклонов местности планировка дна выполняется путём подсыпки местного глинистого грунта и уплотнением до объемной массы скелета 1,55--1,6 т/м3.

Толщина подсыпки при планировке котлована под здание или сооружение, принимается равной:

(1.1)

Где - глубина вытрамбовывания котлована, м;

- ширина или диаметр вытрамбовыванного котлована в его среднем по глубине сечение, м;

- толщина уширения из жесткого материала;

Вытрамбовывание производится вдоль осей здания отдельными участками сразу на всю глубину котлована.

При расстояниях в свету поверху между фундаментами, если aмин ? 2bср то фундаменты рассматриваються как отдельно стоящие, а при aмин?2bср - ленточные прерывистые.

Минимально допустимые растояния в свету поверху между отдельными котлованами ленточных фундаментов aмин принимают равными:

- при последовательном вытрамбовывании котлованов в один этап aмин = 0,8bm

- при вытрамбовывании котлованов и бетонировании фундаментов в два этапа, т.е. через один фундамент, aмин = 0,5bm

Минимальное расстояние в осях между соседними фундаментами в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием должно быть не менее 3bm.

Минимальную глубину вытрамбованных котлованов м, для фундаментов мелкого заложения без уширения основания определяют по формуле:

(1.2)

Где- максимальная толщина уплотненного слоя под дном котлована, м,

и - среднее значение плотности сухого грунта в пределах уплотненного слоя соответственно до уплотнения и после уплотнения, т/м3.

Значение т/мРазмещено на http://www.allbest.ru/

, определяют по формуле

= 0,5[ (1.3)

Где - то же, что и в формуле (1.2);Размещено на http://www.allbest.ru/

- плотность частиц грунта, т/м3;

- степень влажности уплотненного грунта, принимаемая равной 0,9;

- влажность грунта, доли единицы;

- плотность воды, равная 1 т/м3.

Для фундаментов с уширенным основанием минимальную глубину вытрамбованного котлована принимают ? 2

Толщину уплотненного слоя hs под фундаментами в вытрамбованных котлованах без уширения основания принимают равной 1,5bm; ширину уплотненной зоны на глубине (0,15-0,25) * -

Форма и размеры трамбовок назначаются в зависимости от формы и размеров фундаментов и в целях унификации приниматься равными по низу от 0,3 до 1,6 м с шагом 10 см.

Форма трамбовок в плане при вытрамбовывании котлованов под обычные фундаменты приниматься квадратной, прямоугольной или круглой с плоским или реже с заостренным основанием. Уклон боковых стенок трамбовок принимается в пределах от 1:15 до 1:3.

При необходимости восприятия значительных горизонтальных нагрузок, а также увеличения опорной площади верхняя часть трамбовки уширяется путем устройства раструба. Высота трамбовки должна превышать максимальную глубину вытрамбовывания котлованов на 10-20 см.

Высота сбрасывания трамбовок принимают в диапазоне 4-8 м. При осыпании грунта со стенок котлована высоту сбрасывания трамбовки снижают до 3-4 м.

Число ударов трамбовок для получения заданной глубины определяется по формуле:

(1.4)

Где - заданная глубина вытрамбованного котлована (высота фундамента), см;

- коэффициент, учитывающий состояние грунта по влажности;

- среднее значение понижения дна котлована за один удар трамбовки, см.

Коэффициент принимают равным: 1 при вытрамбовывании котлованов в грунтах с влажностью, близкой к оптимальной и 0,7 - при влажности на 0,03 - 0,05 менее оптимальной.

Для трамбовок с плоским основанием величину-принимают равной 10 см при площади основания меньше 1 м2, 8 см - при площади основания 1-2 м2 и 6 см - при площади основания более 2 м2. Для трамбовок с заостренным нижним концом =15 см.

Необходимое число ударов трамбовки для трамбования жесткого материала при создании уширенного основания определяют для каждой порции засыпки высотой по формуле. При этом приведенные выше значения уменьшают в 1,5 раза.

Вид жёсткого материала для создания уширенного основания выбирается в зависимости от нагрузок на фундаменты, наличия местных материалов, размеров уширения, условий производства работ. Для фундаментов с горизонтальными нагрузками более 0,8 от вертикальных целесообразно применять жесткий бетон.

Вытрамбовывание котлованов должно производиться, как правило, при оптимально близких к ней влажности грунта. Отклонение от оптимальной влажности при вытрамбовании котлованов под обычные фундаменты допускаются не более, чем на +0,05. При устройстве фундаментов с уширенным основанием допускается отклонение влажности грунтов не более чем на +0,02 от оптимальной.

Значение оптимальной влажности для глинистых грунтов определяют по формуле:

(1.5)

Где - влажность на границе раскатывания.

При природной влажности грунта W для получения оптимальной влажности необходимо произвести замачивание грунта под каждый котлован расчетным количеством воды.

При втрамбовывании жесткого материала в дно котлована трамбовкой с заостренным нижним концом создают уширение, имеющее форму шара с радиусом или эллипсоида вращения с полуосями и .

Форму уширения при втрамбовывании жесткого материала отдельными порциями с высотой засыпки по 0,6-1,2 м принимают в виде:

шара ( = .) для случаев, когда ниже дна вытрамбованного котлована залегают пески с ? 1,6 т/м3 или глинистые грунты с ? 1,6 т/м3 и степенью влажности ? 0,7, а также ? с1,7 т/м3 и степенью влажности > 0,7;

эллипсоида вращения с отношениями полуосей = 1,4 при залегании ниже дна котлована песков с 1,6 т/м3Размещено на http://www.allbest.ru/

или глинистые грунты с ? 0,7 при 1,6 т/м3 и > 0,7 при 1,5 1,7 т/м3 и = 1,8 - для глинистых грунтов с > 0,7 и 1,5 т/м3. Радиус уширения , м, основания определяют по формуле:

(1.6)

Где - коэффициент, учитывающий форму уширения и при расположении центра уширения на расстоянии 0,5 h1 от основания заостренной части фундамента (Рис.1, б), принимаемый равным: для шара - 0,62; эллипсоида с = 1,4-0,55; эллипсоида с = 1,8-0,51;Размещено на http://www.allbest.ru/

V - объем втрамбовываемого в дно жесткого материала, м3.

Максимальный размер уширения, получаемый при втрамбовывании жесткого материала, принимают не более удвоенного диаметра нижнего сечения трамбовки. Площадь уширенного основания из жесткого материала в его наибольшем сечении принимают равной площади круга с радиусом .

Радиус уплотненной зоны, м, определяют по формуле



(1.7)

Где и - то же, что и в формуле (1.2).

Толщину уплотненной зоны ниже уширенной части из втрамбованного материала определяют по формуле:

(1.8)

Общие положения по расчёту

Фундаменты в вытрамбованных котлованах рассчитываться по двум группам предельных состояний:

Первая группа:

- по несущей способности фундаментов как бетонных и железобетонных элементов;

- по несущей способности грунта основания удлинённых фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширением и без уширения основания;

-по устойчивости в случаях, когда на фундаменты в вытрабомнных котлованах передаются приведенные горизонтальные нагрузки, превышающие по величине вертикальные, или фундаменты располагаться у откосов;

Вторая группа:

- по осадкам грунтов в основании фундаментов на действие вертикальных нагрузок;

-по горизонтальным перемещениям и углу поворота фундаментов от действия горизонтальных сил и моментов при величине приведенной горизонтальной нагрузки, превышающей вертикальную.

Удельные фундаменты в вытромбованных котлованах по несущей способности грунтов основания рассчитываться по формуле:



(1.9)

Где: N - расчётная вертикальная нагрузка, т, передаваемая на фундамент:

- расчётная несущая способность грунта в основании фундамента в вытрамбованном котловане, (несущая способность фундамента)

- коэффициент надёжности, принимаемый равным = 1,4, а по данным статических испытаний опытных фундаментов

Расчёт столбчатых и ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах по деформации производиться исходя из условия:

(2.0)

Где: - расчётная величина осадки, горизонтального перемещения или угла поворота фундамента, вызванная нагрузкой от фундамента.

- расчётная величина просадки грунта от собственной массы на площадках с 2 типом грунтовых условий по просадочности.

- предельно допустимая величина осадки, горизонтального перемещения или угла поворота фундамента.

Расчёт фундаментов в вытрамбованных котлованных по первой группе предельных сочетаний нагрузок, на расчётные нагрузки с коэффициентами перегрузки.

Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний производиться на основное сочетание расчётных нагрузок с коэффициентом перегрузки, равным 1.

Несущая способность удлинённых фундаментов с уширением

Для удлиненного фундамента в вытрамбованном котловане с уширенным основанием расчетную несущую способность на вертикальную нагрузку определяют, как наименьшее из значений несущей способности:

- по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована;

- по грунту уплотненной зоны;

- по грунту природного сложения, подстилающему уплотненную зону.

При этом для просадочного грунта рассматривается состояние его полного замачивания.

Несущую способность фундамента , кН, по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована, определяют по формуле:

(2.1)

Где - коэффициент условий работы фундамента, принимаемый равным 1;

- параметр жесткого материала, принимаемый равным 10000 кПа для жесткого бетона, щебня и гравия и 5000 кПа - для крупного песка;

- площадь нижнего сечения фундамента, м2.

Несущую способность фундамента кН, по грунту уплотненной зоны определяют по формуле:

(2.2)

Где - расчетное сопротивление, кПа, уплотненного грунта под втрамбованным в дно котлована жестким материалом, определяемое по таблице 1;

- площадь поперечного сечения уширенного основания из жесткого материала в месте его наибольшего уширения, м2;

- периметр поперечного сечения фундамента в его средней части, м;

- см рис.1, б.

- расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности фундамента, кПа, принимаемое по таблице 2;

- коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности фундамента, принимаемый равным 0,8;

- коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,5;

- коэффициент, принимаемый равным 0,8;

- уклон боковых стенок фундамента в долях единицы, определяемый как отношение полуразности сторон поперечного сечения в верхней и нижней частях фундамента к высоте фундамента, но не более 0,025;

- модуль деформации верхнего слоя грунта, кПа, залегающего в пределах наклонной части фундамента (для просадочных грунтов значение Е определяют по результатам испытаний грунта природного сложения в водонасыщенном состоянии при изменении давления на грунт от нуля до начального просадочного давления).

При определении показателя текучести в таблицах 1 и 2 значение природной влажности w принимают равным:

1,1 wр при w ? wр

W, но менее 1,1 wр при w > wр

1,2 Wр при увлажнении грунтов в процессе вытромбования.

Таблица. 1



Таблица. 2

Несущую способность фундамента , кН, по грунту природного сложения, подстилающему уплотненную зону, определяют по формуле:

(2.3)

Где - коэффициент условий работы подстилающего неуплотненного грунта, принимаемый по таблице 3;

- площадь поперечного сечения уплотненной зоны в месте ее наибольшего размера, м2;

- то же, что и в формулах (2.1) и (2.2);

, ,, - то же что и в формуле (2.2)

R - расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта, кПа, определяемое для непросадочных грунтов по формуле 2.4, а для просадочных грунтов - по формуле 2.6.



(2.4)

Где- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице.

- коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (ц и с) определены непосредственными испытаниями,
и k =1,1,

,, - коэффициенты, принимаемые по таблице.

kz- коэффициент, принимаемый равным единице при b<10 м; , при b ? 10 м (здесь =8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной допускается увеличивать b на 2);

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/мРазмещено на http://www.allbest.ru/

;

- то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/мРазмещено на http://www.allbest.ru/

;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

Расчетные значения , и определяют при доверительной вероятности б, принимаемой для расчетов по II предельному состоянию равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z=b/2 при b<10 м и z=z1+0,1b при b ? 10 м (здесь z1 =4 м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик.

- глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (2.6). При плитных фундаментах за принимают наименьшее расстояние от подошвы плиты до уровня планировки;

(2.5)

Где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3.

(2.6)

Где - начальное просадочное давление, кПа;

и - напряжения от собственного веса грунта соответственно на кровле подстилающего слоя и на отметке заложения фундамента, кПа;

- коэффициент, принимаемый по таблице;

Таблица 3

Несущую способность грунтов основания фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на горизонтальные нагрузки и моменты , кН, определяют по формуле

(2.7)



Где - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8;

- горизонтальная составляющая реактивного отпора грунта, кПа,

- ширина фундамента в средней его части

- то же, что и в формуле (2.2).

Несущая способность удлинённых фундаментов без уширения

Для удлиненных фундаментов без уширения несущую способность определяют:

- по грунту уплотненной зоны

- по формуле (2.2), в которую вместо следует подставлять площадь сечения котлована понизу;

- по грунту природного сложения, подстилающему уплотненную зону,

- по формуле (2.3), в которой - площадь проекции уплотненной зоны,

5. Осадки фундаментов вытрамбованных котлованах

Осадки столбчатых и ленточных фундаментов в вытрамбованных котлованах без уширения определяют по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного слоя грунта толщиной и подстилающего грунта с использованием соответствующих значений модуля деформации. При этом для присадочных грунтов используют модуль деформации грунта в водонасыщенном состоянии, который для подстилающего слоя принимают в интервале изменения давления от нуля до начального просадочного давления .

Расчет осадок ленточных фундаментов производят с учетом взаимного влияния двух соседних фундаментов (по одному с каждой стороны).

Осадки фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием определяют, как и осадки столбчатых и ленточных фундаментов в вытрамбованных котлованах, но без учета сжатия жесткого материала, втрамбованного в дно котлована. Размеры фундамента принимают равными размерам поперечного сечения уширенного основания из жесткого материала в месте его наибольшего уширения. Глубину заложения фундамента принимают на отметке низа уширенной части.

6. Оборудование для вытромбовывания котлована

Вытрамбование котлована производиться с помощью навесного оборудования, состоящего из трамбовки, направляющей штанги или рамы, обеспечивающих падение трамбовки строго в одно и тоже место, и каретки, с помощью которой трамбовка скользит по направляющей штанге (Рис.3-6)

Рис.3 Схема оборудования для вытрамбовывания котлована на экскаваторе со стрелой драглайн.

1- направляющая штанга; 2 - шарнир; 3 - упорная плита; 4 - зубья; 5 - направляющая пластина; 6 - трамбовка; 7 - каретка.



Рис.4 Схема оборудования на экскаваторе с прямой лопатой для вытрамбования котлованов.

1- направляющая стойка; 2 -распорка; 3 -опорная плита; 4 - зубья; 5 -серьга; 6 - трамбовка; 7 - каретка; 8 - оголовок.

Навесное оборудование навешивается на кран -экскаватор или трактор. При вытрамбовывании котлованов небольших размеров в плане может использоваться сваебойное оборудование.

Рис.5



Рис.6 Схема оборудования для вытрамбовывания котлованов на бае сваебойного агрегата.

1-шаблон трамбовки; 2 -подвески; 3 -молот.

Для подъёма и сбрасывания трамбовки используется лебёдка грузоподъёмного механизма. При использовании механизма сваебойного агрегата трамбовка - шаблон забивается в грунт сваебойным молотом. Грузоподъемность механизма должна превышать массу трамбовки при соответствующем вылете стрелы в 1,2-2 раза.

7. Оборудование на безе крана - экскаватора

Навесное оборудование на кран - экскавтор может быть двух видов: c шарнирным креплением направляющих штанг к стреле драглайн (Рис.3), обеспечивающие работу с трамбовками массой 3-6 т, и шарнирным креплением направляющей рамы к стреле прямой лопаты (Рис.4) для трамбовок массой 6 - 10 т. Напревающая штанга длиной 8 - 12 м (Рис.3) обычно имеет коробчатое сечение и состоит из двух швеллеров или четырех уголков. Для предотвращения горизонтальных смещений в процессе вытрамбования котлованов в нижней части направляющая штанга имеет опорную плиту с зубьями длиной 20 - 30 см, которые при установке штанги на место погружаются в грунт. Направляющая рама (Рис 4) состоит из направляющей стойки длиной 10 - 15 м и распорки, повышающей жёсткость навесного оборудования и ограничивающей вылет стрелы, что позволяет повысить маневренность и более полно использовать грузоподъёмность крана- экскаватора. Узлы крепления направляющей рамы к крану шарнирные, благодаря чему обеспечивается возможность подъёма её на 30 - 30 см и перемещения крана - экскаватора. Каретка имеет коробчатое сечение и обычно состоит из двух швеллеров, усиленных накладками и соединенных с трех сторон металлическими листами. Внутри её располагаются катки, которые перемещаются по вертикальному листу направляющей штанги. Крепление каретки к трамбовке осуществляется на болтах Трамбовка заданной в проекте формы (Рис 2) изготавливается из металлического листа толщиной 10 -16 мм путем сварки отдельных элементов в стыках. Сверху трамбовка имеет крышку из листа толщиной 20 - 30 мм с болтами диаметром 30 - 60 мм, с помощью которых к ней крепиться каретка. Внутренняя часть трамбовки заполнятся бетоном на высотку, при которой обеспечивается ее заданная масса.

8. Оборудование на базе трактора

Навесное оборудование на базе тракторов С-100, ТМ-100 обеспечивает возможность работы с трамбовками массой до 2,5 - 3 т и состоит (Рис.5) из направляющей рамы, прикрепленной к задней части трактора; система блоков, подвесок, противовеса, устанавливаемого на передней части.

Направляющая рама высотой 6-8 м состоит из двух стоек, по которым движется каретка. Стойки по высоте соединяются элементами жёсткости, внутри которых проходит трамбовка. Стойки коробчатого сечения состоят из двух уголков.

Для повышения устойчивости на период вытрамбовывания котлованов к стойкам направляющей рамы крепятся аутригеры. На момент переезда механизма с одного пункта на другой и установки трамбовки на центр будущего котлована аутригеры поднимаются.

Каретка имеет коробчатое сечение с пазами, которые выходят в направляющие стойки. В центре каретки располагается блок, через который проходит рабочий трос от лебёдки. Крепление каретки к трамбовке выполняется на болтах. Трамбовка крепится к рабочему тросу лебёдки через полиспат.

9. Оборудование на базе сваебойного агрегата

При использовании сваебойного агрегата для вытрамбования котлованов в качестве трамбовки используется полный металлический шаблон, жёстко закреплённый с помощью болтов на молоте.

Шаблон сваривается из металлического листа толщиной 12 - 16 мм с расположением внутри ребрами жёсткости. Для извлечения шаблона из грунта он с помощью подвесок крепится к станине молота.

Максимальный размер трамбовки в верхней части по ширине при применении трубчатых дизель - молотов должен быть не более 1 м, а штанговых - 0,9 м.



Заключение

В ходе работы рассмотрены основные принципы устройства и классификация фундаментов в вытрамбованных котлованах (ФВК); Произведены особенности, преимущества и оценка эффективности применения фундаментов в вытрамбованных котлована. Приведен подробный способ расчёта фундаментов в вытрамбованых котлованах. Рассмотрено необходимое оборудование для вытрамбовки котлованов. Методы устройства фундамента в вытрамбованых котлованах широко применяется в строительстве и продолжают развиваться и совершенствоваться. фундамент котлован трамбовка экскаватор



Список литературы

1 СНиП 2.02.03-85 «Основания и фундаменты». Часть 2. Нормы проектирования.

2 СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты. Часть 3. Организация, производство и приемка работ».

3 СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».

4 «Руководство по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах», НИИОСП им. М.М. Герсеванова.

5 «Фундаменты в вытрамбованных котлованах», ЦМИПКС при МИСИ им. В.В. Куйбышева.

6 СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

7 Берлинов, М. В.Расчет оснований и фундаментов [Электронный ресурс] : учебное пособие / М. В. Берлинов, Б. А. Ягупов. - 3-е изд., испр. - Санкт-Петербург: Лань, 2011. - 272 с. - ISBN 978-5-8114-1212-9: Б. ц.

8. Берлинов, М. В. Расчет оснований и фундаментов [Текст: Электронный ресурс]: учебное пособие: [для студентов строительных вузов] / М. В. Берлинов, Б. А. Ягупов. - Изд. 4-е, стер. - Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2013. - 267 с.: ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература). - Библиогр.: с. 264. - ISBN 978-5-8114-1212-9: 909.18 р.

9 Гончаров, Б. В. Определение несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах динамическим методом [Текст] / Гончаров Б.В., Шеменков Ю.М. // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1999. - N2. - С. 22-24. - (Проектирование)

Размещено на Allbest.ru

...