м, т/м3,
т/м3,
°, кПа,
МПа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Грунтово-рослинний
шар
|
0,35
|
|
1,65
|
|
|
|
|
|
|
2
|
Глинистий ґрунт
|
6,50
|
2,68
|
1,60
|
0,12
|
0,36
|
0,25
|
21
|
16
|
11
|
3
|
Глинистий ґрунт
|
6,50
|
2,72
|
1,88
|
0,24
|
0,33
|
0,24
|
23
|
24
|
14,5
|
Оцінку проводимо згідно ДСТУ Б.В.2.1-2-96
“Грунти.Класифікація”.
Перший шар ґрунту - рослинний шар - не може служити в якості
основи фундаменту, тому повинен бути пройдений тілом фундаменту. Можна
використати для рекультивації земель
ІГЕ-2 - глинистий грунт
. Визначаємо число пластичності
згідно табл. Б11 , грунт - суглинок
2. Показник текучості
згідно табл. Б14 - суглинок твердий
. Щільність твердого ґрунту
Коефіцієнт пористості грунту
грунт - льос високопористий
4. Коефіцієнт водонасичення
5. Вологість грунту у замоклому стані
6. Показник текучості грунту при
згідно табл. Б14 , грунт - туго пластичний Грунт не посадочний, не
замулений, не містить органічних речовин
. Визначаємо попереднє значення розрахункового опору грунту за
табл. 3 ,
e=0,87, ,
ІГЕ-2 - суглинок туго пластичний високо пористий може бути використаний
в якості природної основи для фундаменту.
ІГЕ-3 - глинистий грунт
1. Визначаємо число пластичності
згідно табл. Б11 , грунт - суглинок
2. Показник текучості
згідно табл. Б14 - суглинок твердий
. Щільність твердого ґрунту
4. Коефіцієнт пористості грунту
грунт - льос високопористий
5. Коефіцієнт водонасичення
6.
Вологість грунту у замоклому стані
7. Показник текучості грунту при
згідно табл. Б14 , грунт - туго пластичний Грунт не посадочний, не
замулений, не містить органічних речовин
. Визначаємо попереднє значення розрахункового опору грунту за
табл. 3 ,
e=0,79, ,
Висновок: ІГЕ-2 - суглинок туго пластичний високо пористий може бути
використаний в якості природної основи для фундаменту.
2. Збір вертикальних навантажень на фундамент
1. Визначаємо грузові площі:
Таблиця 3. Збір навантажень
№
|
Конструкції,
навантаження
|
Переріз 1
|
Переріз 2
|
|
|
нормальне
|
розрахункове
|
нормальне
|
розрахункове
|
Постійні
|
1
|
Покриття, 8641036,8432518,4
|
|
|
|
|
2
|
Ферма стальна, 4448,42224,2
|
|
|
|
|
3
|
Колона крайня
стальна --1819,8
|
|
|
|
|
4
|
Колона середня
стальна 3437,4--
|
|
|
|
|
5
|
Підкранова балка 65,471,9432,735,97
|
|
|
|
|
6
|
Стінові панелі --380,16418,2
|
|
|
|
|
7
|
Остеклення
віконного блоку --19,823,76
|
|
|
|
|
|
Всього
|
1007,4
|
1194,5
|
904,7
|
1040,33
|
Тимчасові
|
1
|
Снігове
навантаження 8641123,2432561,6
|
|
|
|
|
2
|
Кранове
навантаження 512716,8256358,4
|
|
|
|
|
|
Всього
|
1376
|
1840
|
688
|
920
|
|
Всього
|
2383,4
|
3034,5
|
1592,7
|
1960,3
|
3. Прив’язка будівлі до рельєфу місцевості
Визначаємо позначки кутів будівлі шляхом інтерполяції.
Наносимо їх на рисунок.
. Знаходимо значення ухилів на розглядаємій ділянці. Ухили
повинні знаходитись у межах інакше
буде проходити ерозія грунту або стоятиме вода:
a. (в межах). (в межах). (в межах).
(в межах)
Позначку підлоги приймаємо:
4.
Вибір глибини закладання фундаменту
a. Виходячи з сезонного промерзання грунтів - 1м
для Борисполя.
Знаходимо
розрахункову глибину сезонного промерзання ґрунту:
,
де коефіцієнт, який враховує вплив теплового режима
споруди. Абсолютна позначка фундаменту: 75,75-1,1=74,65м
b. Виходячи з конструктивних особливостей будівлі
Підошва фундаменту буде розташована від рівня чистої підлоги
на глибині:
Абсолютна позначка фундаменту: 76,4-1,6=74,8м
c. Виходячи з ґрунтових умов 76,4-0,85=74,9м
d. Позначка рівня ґрунтових вод складає <68м, не
враховуємо. Будівель, що примикають до проектуємо споруди немає.
Комунікації знаходяться не глибше, ніж 1м від поверхні землі.
Приймаємо позначку підошви фундаменту 74,65 виходячи з умови
глибини промерзання грунту.
Визначаємо мінімальну та максимальну глибину закладення
фундаменту
.
Висота фундаменту
5. Призначення 3-х конкурентно - спроможних варіантів
фундаментів
Фундамент на природній основі
Визначаємо розрахункові і нормативні зусилля на рівні обрізу
фундаменту
Розрахунок виконуємо для фундаментів переріз 1-1 (по завданню). Для
цього переріза загальне вертикальне нормативне навантаження складає . Тоді отримаємо, що нормативне горизонтальне
навантаження становить:
Нормативний момент на рівні обрізу фундаменту становить:
Визначаємо геометричні розміри фундаменту
Визначаємо попередній розрахунковий опір грунту за формулою 7 за умови, коли ширина фундаменту b=0.
, де
коефіцієнти
умови роботи, які приймаємо за ([2], стр.8, таблиця №3). Вони становлять:
при
коефіцієнти,
які приймаємо
ширина
підошви фундаменту,
коефіцієнти,
які приймаємо за ([1], стр.9, таблиця №4).
Вони становлять (при ):
розрахункове значення умовного зчеплення.
середнє
розрахункове значення умовної ваги ґрунтів, які залягають нижче підошви
фундаменту. Приймаємо .
теж
саме, які залягають вище підошви фундаменту. Приймаємо :
Розраховуємо попередні розміри фундаментів в плані
Визначаємо
Визначаємо уточнене значення розрахункового опору грунту :
Визначаємо уточнені розміри фундаменту:
приймаємо
,
приймаємо .
Визначаємо фактичне значення
Визначаємо вагу фундаменту
Визначаємо розрахунковий опір грунту з урахуванням призначеної ширини
підошви фундаменту
Визначаємо середній тиск під підошвою фундаменту :
Розрахунковий опір грунту більше ніж середній тиск під підошвою
фундаменту R>P
Запас міцності складає
Остаточно приймаємо:
Визначаємо ексцентриситет рівнодійної для позацентрово-завантаженого
фундаменту при дії загального згинаючого моменту на рівні підошви фундаменту:
,
отже розрахунок ведемо як для позацентрово-стиснутого фундаменту.
Визначаємо тиск на ґрунт у краю підошви позацентрово-завантаженого
фундаменту:
Згідно норм, максимальний тиск на ґрунт не повинен перевищувати , а мінімальний тиск повинен бути додатнім. Друга
умова виконується очевидно Перевіряємо
першу вимогу:
Запас складає:
Отже всі умови задовольняються.
Розрахунок осідань проводимо методом пошарового підсумування
Розрахунок ведемо за допомогою Таблиці V та Додатку 1.
P=202,1
кПа
Згідно з ([1], стр. 38, додаток 4) гранична деформація
складає . Згідно з розрахунком, отримано , що не перевищує граничну деформацію.
Розрахунок фундаменту із забивних паль
Вибір розмірів паль згідно інженерно-геологічних умов ділянки, діючих
навантажень, конструктивних особливостей споруди. Приймаємо палю .
. Глибину закладання ростверку встановлюємо з конструктивних
міркувань. Приймаємо:
Визначення несучої здатності палі. Несучу здатність палі
визначаємо за формулою (8) [3]
-
Загальна
довжина палі - 9,7м розбиваємо цю
довжину на шари грунту, товщиною до 2м. Для кожного з шарів вирахуємо відстань
від центра ваги до відмітки 0.000 та визначимо розрахунковий опір за бічною
поверхнею палі .
2. Розрахункове навантаження, яке допустиме на палю
становить:
6. Визначення кількості паль фундаменту.
Приймаємо остаточно паль.
7. Конструювання ростверку.
Конструювання ростверку виконуємо виходячи з мінімальної відстані між
палями, тобто , розміщуємо їх у три ряди. Тоді розміри ростверку
становлять:
.
.
8. Визначення фактичного розрахункового навантаження на
палю.
Розрахунок виконуємо за формулою:
Запас міцності складає
Умова
розрахунку за першим граничним станом задовольняється.
Розрахунок осідань проводимо за експрес-методом Розінфельда
1) Визначаємо середньозважене значення кута внутрішнього
тертя ґрунту в межах довжини стовбура палі, зануреного в несучі шари основи:
2) Визначення розмірів у плані умовного фундаменту з
підошвою у рівні вістря палі:
3) Визначаємо об’єм і вагу умовного фундаменту “паля - ростверк - ґрунт”:
4)
Визначаємо середній тиск під підошвою умовного фундаменту:
5) Визначаємо опір ґрунту основи на рівні підошви
умовного фундаменту:
коефіцієнти
умови роботи, які приймаємо за ([2], стр.8, таблиця №3). Вони становлять:
при
коефіцієнти,
які приймаємо
ширина
підошви умовного фундаменту,
коефіцієнти,
які приймаємо за ([2], стр.9, таблиця №4).
Вони становлять (при ):
розрахункове
значення умовного зчеплення.
середнє
розрахункове значення умовної ваги грунтів, які залягають нижче підошви
умовного фундаменту. Приймаємо .
теж
саме, які залягають вище підошви фундаменту. Приймаємо
Тоді отримаємо:
6) Виконуємо перевірку попередньої умови при розрахунку
основи по деформаціям:
Попередні умови розрахунку основи за деформаціями
виконується:
.
7) Визначаємо потужність стиснутої товщі основи.
Потужність стиснутої товщі під підошвою умовного фундаменту
складає:
,
де
- за
відношенням
за ([3], стр. 19, табл. 2.3) становить: .
8) Визначаємо середньозважене значення модуля деформації
в межах стиснутої товщі основи.
Середньозважене значення модуля деформації становить:
9) Визначаємо осідання основи за формулою:
) Перевіряємо умову розрахунку основи за деформаціями :
.
Отже умова виконується.
Розрахунок фундаменту у витрамбуваних котлованах
1. Приймаємо діаметр свердловини фундаменту , об’єм витрамбованого щебеню складає , ,
, вага трамбівки - ,
діаметр трамбівки - 0,4м
. Глибину закладання ростверку приймаємо з конструктивних
міркувань рівною .
3. Висоту фундаменту приймаємо ,
весь фундамент знаходиться у шарі 2 - глина. Схема прийнятого фундаменту
зображена на рисунку.
4. Визначаємо параметри розширення:
Визначаємо радіус розширення за формулою
Коефіцієнт ущільнення щебеню в розширенні kd розраховують за формулою
- коефіцієнт, який визначають за табл. 4.10 залежно від діаметра фракції жорсткого матеріалу
(щебеню), в нашому випадку
- кількість засипок для витрамбовання розширення
більше однієї.
будівництво фундамент свердловина навантаження
де
Співвідношення осей визначаємо
за формулою
Площа поперечного перерізу розширення Аbr
Визначаємо параметри зони ущільнення: Радіус ущільненої зони грунту
- діаметр розширення,
-
коефіцієнт активної пористості,
-
мінімальне значення ,
-
коефіцієнт активної пористості на межі зони достатнього ущільнення, що
розраховується за формулою:
Товщина ущільненої зони
Площа поперечного перерізу ущільненої зони
5. Визначаємо несучу здатність основи за несучою
здатністю жорсткого матеріалу:
6. Визначаємо несучу здатність основи за несучою
здатністю ущільненого шару грунту:
-
периметр поперечного перерізу фундаменту в його середній частині
-
розрахунковий опір ущільненого грунту під розширенням, визначаємо за табл.1 ,
-
розрахунковий опір грунту за бічною поверхнею нахиленої частини
фундаменту, кПа, визначаємо згідно [3], стр. 7,8, табл. 1,2
Отже, отримаємо
7.
Визначаємо несучу здатність основи за несучою здатністю шару, який підстеляє
ущільнену зону:
, ,
Отже отримаємо:
Тоді отримаємо:
Розрахункове навантаження на фундамент дорівнює
8. Кількість паль у кущі буде дорівнювати:
Приймаємо 2 палі.
9. Конструювання ростверку.
Конструювання ростверку виконуємо виходячи з мінімальної відстані між
палями, тобто . Тоді розміри ростверку становлять:
.
.
10. Визначення фактичного розрахункового навантаження на
палю.
Розрахунок виконуємо за формулою:
Умова розрахунку виконана.
Визначаємо осідання фундаменту за методом Розінфельда
1. Визначаємо вагу умовного фундаменту:
.
. Середній тиск під підошвою умовного фундаменту:
.
Розрахунковий
опір ґрунту основи складає
Попередня умова розрахунку основи за деформаціями виконана:
Потужність стиснутої товщі під підошвою умовного фундаменту складає:
,
де
- при
відношенні за ([3], стр. 19, табл. 2.3) становить: .
Середньозважене значення модуля деформації становить:
Визначаємо осідання основи за формулою:
Перевіряємо умову розрахунку основи за деформаціями :
.
Отже умова виконується.
. Техніко-економічне порівняння розрахованих фундаментів
Таблиця III Окремо стоячий фундамент на природній основі
№
|
Найменування затрат
|
Кількість
|
Собівартість, крб.
|
|
|
|
на одиницю
|
загальна
|
1
|
Розробка грунту під
фундамент при ширині котловану >1м (+7%), м3
|
21,87
|
3,85
|
84,2
|
2
|
Улаштування
фундаменту, м3
|
9
|
44,9
|
404,1
|
å
|
488,3
|
Таблиця IV Фундамент на забивних призматичних палях
№
|
Найменування затрат
|
Кількість
|
Собівартість, крб.
|
|
|
|
на одиницю
|
загальна
|
1
|
Розробка грунту, м3
|
4,32
|
3,85
|
16,6
|
2
|
Улаштування
ростверку, м3
|
1,8
|
31,0
|
55,8
|
3
|
Улаштування
фундаменту, м3
|
5,4
|
88,4
|
477,36
|
å
|
549,76
|
Таблиця
V Фундамент у пробитих
свердловинах
№
|
Найменування затрат
|
Кількість
|
Собівартість, крб.
|
|
|
|
на одиницю
|
загальна
|
1
|
Розробка грунту, м3
|
2,77
|
3,85
|
10,7
|
2
|
Улаштування
ростверку, м3
|
1,12
|
31,0
|
34,72
|
3
|
Улаштування
фундаменту, м3
|
2,16
|
66,0
|
142,56
|
å
|
188,0
|
Отже за затратами варіант улаштування фундаменту у пробитих
свердловинах виявився найкращим.
Фундамент у пробитих свердловинах (переріз ІІ-ІІ)
Розрахунок ведемо так само як і для перерізу I-I
Пункти
1-8 - дивись раніше.
7. Кількість паль у кущі буде дорівнювати
Приймаємо 2 палі, з умови дії кранового навантаження на фундамент.
Конструювання ростверку.
Конструювання ростверку виконуємо виходячи з мінімальної відстані між
палями, тобто . Тоді розміри ростверку становлять:
.
.
11. Визначення фактичного розрахункового навантаження на палю.
Розрахунок виконуємо за формулою:
Умова розрахунку виконана.
1. Визначаємо осідання фундаменту за методом
Розінфельда Визначаємо вагу умовного фундаменту:
.
2. Середній тиск під підошвою умовного фундаменту:
.
Розрахунковий
опір ґрунту основи складає
Попередня умова розрахунку основи за деформаціями виконана:
Потужність стиснутої товщі під підошвою умовного фундаменту складає: , де
- при
відношенні за ([3], стр. 19, табл. 2.3) становить: .
Середньозважене значення модуля деформації становить:
Визначаємо осідання основи за формулою:
Перевіряємо умову розрахунку основи за деформаціями :
.
Отже умова виконується.
8. Врахування нерівномірності осідань фундаментів
Умова виконується, фундамент влаштований вірно!
. Технологія влаштування фундаменту у пробитих свердловинах із
розширенням нижньої частини із втрамбованого щебню
У
районах з поверхневою товщею слабких, водонасичених грунтів під якими залягають
щільні грунти, особливо при високому рівні грунтової води, фундаменти
неглибокого закладання виявляються нераціональними, а застосування паль, як
правило, дає значний економічний ефект і дозволяє зменшити обсяг земляних
робіт, знизити питому вагу ручної праці в процесі будівництва фундаментів, а
також забезпечує надійність роботи споруди в цілому. ФПС влаштовують пробиванням
свердловин у грунті циліндричною трамбівкою діаметром 0,4-0,6м, масою 3-6т або
забивними штампами з наступним заповненням їх бетоном, залізобетоном,
грунтобетоном, сумішшю щебеню та глини тощо. Для збільшення опору вертикальному
навантаженню в нижній частині влаштовується розширення з втрамбованого щебню. В
розширення можна втрамбувати 1-2м3 щебня. Втрамбовуємо порціями по 0,25м3. В
залежності від стану грунту змінюється форма ядра. Габаритні розміри
фундаментів у пробитих свердловинах: діаметр стовбура bm=400-800мм; діаметр розширення dbr=700-1200мм; висота фундаменту hk=1,5-10м (іноді до 20м).
Література
1. ДСТУ Б.В.2.1-2-96 (ГОСТ 25100-95). Ґрунти.
Класифікація;
2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений;
3. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты;
4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия;
. Фундаменти будівель і споруд. Винников Ю.Л.,
Муха В.А., Яковлев А.В., та інші. Київ. 2002.;
6. Методичний довідник до виконання курсових та
дипломних проектів. Винников
Ю.Л. 1995.;
7. Пособие по проектированию оснований зданий и
сооружений (к СНиП 2.02.01-83). М.: Стройиздат,
1986.;
8. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология.