Введення
2. Фундаменти дрібного закладення на природному підставі
2.1 Аналіз фізико-механічних властивостей грунтів плями забудови
2.2. Вибір глибини закладення підошви фундаменту
2.3. Вибір типу фундаменту та визначення його розмірів
2.4. Обчислення вірогідною опади фундаменту
3. Пальових фундаменти
3.1. Основні положення з розрахунку та проектування пальових фундаментів
3.2. Розрахунок і конструювання пальових фундаментів
3.3. Розрахунок підстави пальового фундаменту по деформацій
3.4. Обчислення вірогідною опади пальового фундаменту.
3.5. Пристрій захисної стінки.
3.6. Послідовність виконання робіт на будівельному майданчику.
Введення
В даному курсовому проекті з дисципліни Механіка грунтів, основи і фундаменти розраховані і запроектовані фундаменти мілкого закладення і пальові фундаменти. Наведено необхідні дані по інженерно-геологічних вишукувань, схеми споруд і діючі навантаження за розрахунковими перетинах. Розрахунок основ і фундаментів проведений відповідно до нормативних документів
СниП 2.02.01-83 Підстави і фундаменти
СниП 2.02.03-85 пальових фундаменти
СниП 2.03.01-84 Бетонні і залізобетонні конструкції
2. Фундаменти дрібного закладення на природному підставі
2.1 Аналіз фізико-механічних властивостей грунтів плями забудови
Вихідні дані для кожного з пластів, розкритих трьома свердловинами:
Таблиця 1
Номер пласта
Потужність пласта по свердловинах
Щільність
частинок
грунту
? s, т/м3
Щільність
грунту
?, т/м3
Для кожного з пластів, розкритого свердловинами повинні бути визначені розрахункові характеристики.
а) число пластичності: Jp = Wl-Wp,
1. Для шару 1 ні, тому що пісок
2. Для II пласта: Jp = Wl-Wp = 25-15 = 10
3. Для III пласта: ні, тому що пісок
б) щільність сухого грунту:
Для I пласта: т/м3
Для II пласта: т/м3
Для III пласта: т/м3
в) пористість і коефіцієнт пористості грунту:
,
Для I пласта:,
Для II пласта:,
Для III пласта:,
г) показник текучості для глинистих грунтів:
Для II пласта:
д) ступінь вологості грунту:
Де:
? - Пластичність грунту т/м3;
? s-пластичність часток грунту т/м3;
? w - щільність води, приймаємо 1.0;
W-природна вагова вологість грунту,%;
Wl - вологість на межі текучості;
Wp - вологість на межі пластичності;
Для I пластапескі вологі (0,5
Для II пласта:
Для III пласта: Піски насичені водою (Sr> 0.8)
Отримані дані про властивості грунтів вносимо в Таблицю 2
Таблиця
ПОКАЗНИКИ
Значеніяпоказателей для шарів
1
2
3
Щільність частинок грунту? S, т/м3
2.67
2,68
2,65
Щільність грунту?, Т/м3
2,1
2,03
2,08
Природна вологість W,%
8
22
17
Ступінь влажностіSr
0,55
0,97
0,92
Число пластічностіJp
-
10
-
Показник текучестіJl
-
0,7
-
Коефіцієнт пористості
0,39
0,61
0,49
Найменування грунту і його фізичний стан
Пісок гравелістий щільний
Суглинок м'якопластичного
Пісок пилуватих щільний
Кут внутрішнього тертя??
40
27
29
Питомий сцепленіеС, кПа
-
13
-
Визначимо модуль деформації:
кПа,
кПа,
кПа
? - Коефіцієнт що залежить від коефіцієнта Пуассона?:
Де e1 - початковий коефіцієнт пористості;
cc - коефіцієнт стисливості;
e1 - коефіцієнт пористості при P1 = 100 кПа
e2 - коефіцієнт пористості при P2 = 200 кПа
e3 - коефіцієнт пористості при P3 = 300 кПа
0,56-0,525
Cс1 = = 0.000175 кПа
200
0,48-0,457
Cс2 == 0.000115 кПа
200
Cс3 = 0,349-0,327 = 0.00011 кПа
200
2.2. Вибір глибини закладення підошви фундаменту
Мінімальну глибини закладення підошви фундаменту попередньо призначають по конструктивних міркувань.
Глибина закладення підошви фундаменту з умов можливого обдимання грунтів при промерзанні призначається відповідно до табл.2 СНиП 2.02.01-83.
Якщо пучение грунтів підстави можливо, то глибина закладення фундаментів для зовнішніх стін опалювальних споруд приймається не менше розрахункової глибини промерзання df, що визначається за формулою:
df = kh? dfn,
гдеdfn - нормативна глибина промерзання
kh - коефіцієнт впливу теплового режиму
будівлі
Приймаються глибину закладення фундаменту d = 1,5 м. Планування виконуємо підстиланням грунту до позначки 209.000м і ущільнення його віброплащадкой до щільності? = 1,0 т/м3.
2.3. Вибір типу фундаменту та визначення його розмірів
При розрахунку підстав по деформацій необхідно, щоб середній тиск Р під підошвою центрально навантаженого фундаменту не перевищувало розрахункового опору грунту R. Для позацентрено навантаженого фундаменту попередньо перевіряються три умови:
PMAX? 1.2R; P0
Розрахунковий опір грунту основи R в кПа визначається за формулою:
Де? C1і? C2 - коефіцієнти умов роботи, прийняті через табл.3
СНиП 2.02.01-83 або методичний посібник (пріл14);
K = 1 - коефіцієнт що залежить від міцності грунту;
M?, Mq, Mc - коефіцієнти прийняті через табл.4 СНиП 2.02.01-83 або методичний посібник (пріл.15);
b - ширина підошви фундаменту, м;
db - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги підвалу;
d | - глибина закладення фундаменту безпідвальних приміщень
KZ - коефіцієнт що залежить від міцності грунту (приймаємо KZ = 1);
???'- Осредненное розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають вище підошви фундаменту;
??? - Те ж для грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту, кН/м3;
c?? - Розрахункове значеніеудельного 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 оскільки b
С | | = 0 кПа, тому що пісок.
db = 0, тому що 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 фундаменту:
;
Де: Р, Рmax, Pmin - відповідно середнє, максимальне і мінімальний тиск на грунт під підошвою фундаменту
No,?? - Розрахункове навантаження на рівні відрізу
фундаменту, кН;
Mo,?? - Розрахунковий вигинає момент, кН? М;
d-глибина закладення фундаменту, м;
? m - осредненний питома вага - 20? 22 кН/м3.
A - площа підошви фундаменту, м2
W - момент опору площі підошви фундаменту в напрямку дії моменту, м3
Приймаємо, що більша 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; і будуємо графік залежності між b і Pmax, 1.2R. Точка перетину, дає нам шукану величину b.
Pb = 1.5max = кН;
1.2Rb = 1м = 141,094 * 1 +590,59 кПа
беручи b = 1,6 м, вважаємо А, W, Pmax, Pmin, і перевіряємо умови.
Умови дотримуються при b = 1,9; a = 2,1; W = 1,4; A = 3,97
Pmax = 378.423кН; 0
2.4. Обчислення вірогідною опади фундаменту
Розрахунок осадки фундаменту здійснюється за формулою:
S
Де S - кінцева осаду окремого фундаменту, яка визначається розрахунком;
Su - гранична величина деформації основи фундаменту будівель та споруд, яка приймається за СниП 2.02.01-83;
Визначимо осідання методом пошарового підсумовування. Розрахунок починається з побудови епюр природного і додаткового тиску.
Ординати епюри природного тиску грунту:
n
? zg =?? i? hi,
i = 1
де? i - питома вага грунту i-го шару, Кн/м3;
hi - товщина шару грунту, м;
? = 10?? т/м3.
Tак як у виділеній товщі залягає горизонт підземних вод, то питома вага грунту визначається з урахуванням гідростатичного зважування:
? s = 10?? s,
? s - щільність часток грунту, т/м3;
e - коефіцієнт пористості грунту;
? s - питома вага часток грунту, Кн/м3.
кПа
кПа
? sb |||=( 26,7-10) (1-0,37) = 10,521 Кн/м3
кПа
кПа
Ордінатиепюри природного тиску відкладаємо вліво від осі симетрії.
Додаткове вертикальне напругу? Zр для будь-якого перетину, розташованого на глибині z від підошви фундаменту, визначається за формулою:
? zр =?? P0
де? - Коефіцієнт, що приймається з табл.1 СниП 2.02.01-83;
P0 - Додаткове вертикальне тиск під підошвою фундаменту визначається як різниця між середнім тиском по осі фундаменту і вертикальним напругою від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту:
Тиск безпосередньо під підошвою фундаменту:
Розрахунок опади окремого фундаменту на підставі у вигляді пружного лінійно деформується півпростору з умовним обмеженням величини стисливою зони проводиться за формулою:
де S - кінцева осаду окремого фундаменту, см;
hi - товщина i-го шару грунту підстави, см;
Ei - модуль деформації i-го шару грунту, кПа;
? - Безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0.8;
? zpi - середнє значення додаткового вертикального нормального напруження в i-му шарі грунту, рівне напівсума напруг на верхній Zi-1 і нижній Zi межах шару, кПа.
Умова дотримується, тому що S = 4,8 см
3. Пальових фундаменти
3.1. Основні положення з розрахунку та проектування пальових фундаментів
Фундаменти із забивних паль розраховуються відповідно до вимог СНиП 2.02.03-85 по двох граничних станів:
- Щодо граничного станом першої групи (по несучої здатності): по міцності - палі і ростверки, по стійкості - підстави пальових фундаментів;
- Щодо граничного станом другої групи (по деформацій) - підстави пальових фундаментів.
Глибина закладення підошви пальового ростверку призначається в залежності від:
- Наявності підвалів і підземних комунікацій;
- Геологічних і гідрогеологічних умов майданчика будівництва (види грунтів, їх стан, стан підземних вод і т. д.);
- Глибини закладення фундаментів прилеглих будинків і споруд;
- Можливості обдимання грунтів при промерзанні.
Опис грунтів
Потужність шару, м
Пухкий насипний грунт з дрібного піску з органічними домішками
? = 1,3 (0.9) т/м3,? = 12?
3.0
Торф коричневий водонасичених,
Jl = 0.6,? = (1,2) 0.6 т/м3,? = 8?
2,0
Шар суглинку Jl = 0,3? = 1,8 (1,15) т/м3,
Е = 14000 кПа,? = 22?, С = 50 кПа
5,0
глина Jl = 0,2? = 2,1 т/м3,
Е = 20000 кПа,? = 20?, С = 100 кПа
14,0
Горизонт підземних вод від поверхні
землі, м
1,5
У дужках вказана щільність грунту під зважені стані. Потужність пласта в колоні изм-ся від покрівлі до його підошви.
3.2. Розрахунок і конструювання пальових фундаментів
Перш за все необхідно вибрати тип палі, призначити її довжину і розміри поперечного перерізу. Довжину палі визначають як суму L = L1 + L2 + L3.
L1 - глибина закладення палі в ростверк, що приймається для пальових фундаментів з вертикальними навантаженнями не менше 5 см.
L2 - відстань від підошви плити до покрівлі несучого шару.
L3 - заглиблення в несучий шар.
Приймаються залізобетонні палі, квадратного перетину розміром 300х300 мм.
L = 0.15 +7.3 +1 = 8,45 = 9м.
Несуча здатність Fd (у кН) висячою палі по грунту визначається як сума опору грунтів основи під нижнім кінцем палі і по бічній поверхні її:
Fd =? C? (? Cr? R? A + U??? Cf? Fi? Li),
Де? C-коефіцієнт умов роботи палі в грунті, що приймається? C = 1.0.
? crі? cf - коефіцієнти умов роботи грунту відповідно під нижнім кінцем і по бічній поверхні палі (табл. 3 СНиП 2.02.03-86); для паль, занурених забивання молотами,? cr = 1.0 і? cf = 1.0;
А - площа спирання на грунт палі, в м2, що приймається за площею поперечного перерізу палі;
R - розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі, кПа;
U - периметр поперечного перерізу палі, м;
fi - розрахунковий опір i-го шару грунту підстави по бічній поверхні палі, кПа;
li - товщина i-го шару грунту, м.
При визначенні fi пласти грунтів розчленовуються на шари товщиною не більше 2м.
A = 0.3 * 0.3 = 0.09 м.
? з = 1;? CR = 1;? СF = 1;
R = 4825кПаU = 0.3 * 4 = 1.2 м.
№
h
z
f
1
1,5
0,75
26,5
2
1,5
2,25
30
3
2,00
4
0
4
2,00
6
42
5
1,50
7,75
44
6
1,50
9,25
45
7
0,5
10,5
65
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, що допускається на палю, визначаються із залежності:
де? к - коефіцієнт надійності, що приймається рівним 1,4.
кН;
Визначимо кількість паль за формулою:
,
де
Перевірка несучої здатності палі:
N
Для позацентрено навантаженого пальового фундаменту необхідна перевірка навантаження
yi - відстань від головної осі пальового поля до осі кожної палі, м;
Np,? - Середня вага ростверку, кН;
кН;
n - кількість паль в кущі.
Визначимо відмова палі, необхідний для контролю несучої здатності палі.
? - Коефіцієнт, що приймається рівним 1500 кН/м2;
А - площа поперечного перерізу палі, м2;
A = 0.09 м2;
Ed - розрахункова енергія удару молота, кДж;
Ed = 32 кДж;
m1 - повна вага молота, кН;
m1 = 35,0 кН;
m2 - вага палі з наголовником, кН;
m2 = 18.3 кН;
m3 - вага подбабка, кН;
m3 = 18 кН;
? - Коефіцієнт відновлення енергії удару,? 2 = 0,2;
Ed = 0,9? G? H,
G - вага ударної частини молота, кН;
H - розрахункова висота падіння ударної частини молота, м;
3.3. Розрахунок підстави пальового фундаменту по деформацій
При розрахунку опади пальовий фундамент розглядається як умовний масивний фундамент, до складу якого входять ростверк, палі і грунт.
h - довжина палі, м;
Тиск Р в кПа по підошві умовного фундаменту визначається з урахуванням ваги умовного масиву:
Де A1 - площа підошви умовного фундаменту, м2;
Nd1 - сумарна маса умовного масиву і навантажень, прикладених на рівні обріза ростверку, кН.
Nd1 = N0 + G1 + G2 + G3.
Тут N0 - навантаження, прикладена на рівні обріза ростверку;
G1 - вага ростверку;
G2 - вага паль = 4 * (8,3 * 0,09) * 25 = 75;
G3 - вага грунту в 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 не повинна перевищувати розрахункового опору грунту R, тобто необхідне дотримання условійP
Розрахунковий опір грунтів R для пальових фундаментів буде представлено в наступній формі:
кПа.
? с1 = 1,25;? с2 = 1; К = 1;
М? = 0,51; Мq = 3,06; Mc = 5,66;
Kz = 1 оскільки b
С | | = 100, тому що грунт глина
db = 2, глибина підвалу - відстань від рівнянь планування до підлоги підвалу (для споруд з 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 вірогідною опади пальового фундаменту.
Розрахунок осадки фундаменту здійснюється за формулою:
S
Де S - кінцева осаду окремого фундаменту, яка визначається розрахунком;
Su - гранична величина деформації основи фундаменту будівель та споруд, яка приймається за СниП 2.02.01-83;
Визначимо осідання методом пошарового підсумовування. Розрахунок починається з побудови епюр природного і додаткового тиску.
Ординати епюри природного тиску грунту:
Ордінатиепюри природного тиску відкладаємо вліво від осі симетрії.
Додаткове вертикальне напругу? Zр для будь-якого перетину, розташованого на глибині z від підошви фундаменту, визначається за формулою:
? zр =?? P0
де? - Коефіцієнт, що приймається з табл.1 СниП 2.02.01-83;
P0 - Додаткове вертикальне тиск під підошвою фундаменту визначається:
Тиск безпосередньо під підошвою фундаменту:
Розрахунок опади окремого фундаменту на підставі у вигляді пружного лінійно деформується півпростору з умовним обмеженням величини стисливою зони проводиться за формулою:
де S - кінцева осаду окремого фундаменту, см;
hi - товщина i-го шару грунту підстави, см;
Ei - модуль деформації i-го шару грунту, кПа;
? - Безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0.8;
? zpi - середнє значення додаткового вертикального нормального напруження в i-му шарі грунту, рівне напівсума напруг на верхній Zi-1 і нижній Zi межах шару, кПа.
S = 0,70 см
3.5. Пристрій захисної стінки.
Розрахунок козловий системи як огородження котловану зводитися до визначення тиску грунту в стані спокою на глибині (Н 1 м), тобто приблизно на 1м нижче рівня підлоги підвалу (дно котловану):
Це тиск повністю сприймається козловий системою з паль. При цьому вертикальні палі працюють на стиск, а похилі, - анкерні, на висмикування. Розрахунок стійкості вироблятися на сприйняття перекидаючого моменту на 1 погонний метр огорожі від бокового тиску грунту в стані спокою і прігрузкі на поверхні в 20кПа від ваги механізмів (бічне дав?? ение від прігрузкі - q = 20кПа (1-sin?).
Перекидаючий момент по глибині (Н +1) складе:
Зусилля в ряді вертикальних паль на 1 погонний метр захисної стіни одно:
Зусилля на погонний метр ряду похилих паль:
Що б грунт між палями не висипається за рахунок арочного ефекту, відстань між вертикальними палями потрібно прийняти по 0,6 м. Анкерні палі розраховуємо на тертя по бічній поверхні:
? cf - коефіцієнт надійності = 1,6. кН, тому що стійки палі розташовані через 0,6 м, то зусилля на одну палю кН.
Несуча спроможність палі буде
тому що паля анкерна працює на розтяг, то додатково палі армують стрижнем? 10A III. Визначимо довжину кореня анкерною палі виходячи з того, що паля працює на тертя по бічній поверхні: Fs =? С * u *? *? Cf fi li 53.6кН. тому що паля працює на відстань то її необхідно армувати стрижнем, діаметр якого визначили з умови:
Приймаються арматуру? 14 А III з площею перетину As = 1.539 cм2.
3.6. Послідовність виконання робіт на будівельному майданчику.
В даному курсовому проекті розглядається два фундаменту:
стовпчастий на природному підставі і стрічковий пальовий.
При проектуванні стовпчастого фундаменту на природному підставі проаналізувавши фізико-механічні властивості грунтів і побудувавши геолого-літологічного розріз по линии 1-3 свердловин визначили, що після підготовчих робіт таких як розчищення будівельного майданчика від сміття, дерев і кущів, зрізання та видалення рослинного шару виробляють планування будівельного майданчика бульдозером з поворотним відвалом, до позначки 210.000м (від рівня моря). По контуру котловану виконуємо приямки для збору і видалення атмосферних опадів за допомогою насосів. Подальший монтаж будівельних конструкцій таких як фундаменти, колони, огороджувальні конструкції, кроквяні ферми та плити покриття виконуються бригадами монтажників з використанням монтажних кранів з телескопічною стрілою на пневмоколісному ходу. Зворотну підсипку виконують бульдозерами і наступну ущільнення грунту вібро-майданчиком зокрема в розглянутому варіанті - пісок щільності? = 1,0 т/м3.
За даними фізико-механічних властивостей грунтів (варіант пальового фундаменту). Ми зробили висновок, що верхні шари грунту не можуть не зможуть сприймати навантаження від важкої техніки. Для монтажу конструкцій рекомендується виконувати будівництво у зимовий період часу, або якщо це неможливо то рекомендується виконати піщану підсипку, по ній з/б плити. Забивання паль виконують за допомогою трубчастого дизель-молота марки С-859. Після перевірки дійсного відмови палі виконується з/б ростверк за всіма вимогами розрахунків і подальше зведення цегляних стен.Обратную підсипку виконують бульдозерами і наступну ущільнення грунту катками.
