Основные сведения о строительной площадке
.
Местные условия строительной площадки.
Абсолютные отметки поверхности строительной площадки: 142.99 м, 143.95 м, 144.91 м. Рельеф площадки ровный, спокойный и имеет уклон 1.8 %.
Геологическое строение площадки.
Геологическое строение площадки характеризуется геологическими выработками — скважинами №1, №2, №3 из которых с глубины 1.5 м, 3.5 м, 8 м, 13.5 м, отобраны образцы грунта для лабораторных испытаний.
3.Оценка свойств отдельных пластов грунта
1слой — насыпь.
2слой — пылевато-глинистый грунт.
Определяем число пластичности по формуле
I p =WL -Wp =23.5-17.0=6.5 по таблице 1.8 [1]- грунт супесь
т.к. 1 < I p 7
W L — влажность на границе текучести;
W p — влажность на границе пластичности.
Определяем показатель текучести:
I L =(W-Wp )/Ip =(15.4-17)/6.5= -0.246
В соответствии с табл. 1.9 [1] тип грунта супесь, разновидность которого по показателю текучести — твердая т.к. I L <0.
По степени влажности S r определяем водонасыщенность грунта.
т/м 3
e=(2.68-1.716)/1.716=0.56 — коэффициент пористости грунта.
S r =0.154*2.68/(0.56*1)=0.737 — грунт влажный, т.к. 0.5< Sr 0.8 по табл. 1.6 [1].
W — природная влажность грунта;
- природная плотность грунта т/м 3 ;
s — плотность частиц т/м3 ;
d — плотность сухого грунта т/м3 ;
w =1 т/м3 — плотность воды.
Для предварительной оценки набухаемости грунта находим показатель просадочности. Этим свойством обладают только пылевато-глинистые грунты. Грунт считается просадочным, если S r <0.8 и показатель просадочности находится в диапозоне:
П=(0.616-0.56)/(1+0.56)=0.036
e L — коэффициент, соответствующий влажности на границе текучести.
e — коэффициент пористости природного грунта.
Грунт считается набухающим, если П>0.3(п.10.2.1[1]).
Вывод: грунт- супесь твердая, влажная, непросадочная, ненабухающая, малопучинистая.
Механика грунтов, основания и фундаменты
... свойств грунтов площадки строительства вычисляются производные характеристики их физических свойств, к которым относятся: а) для песчаных грунтов - коэффициент пористости и степень влажности; б) для пылевато-глинистых грунтов - число пластичности, показатель текучести, ...
3 слой -пылевато-глинистый грунт.
Определяем число пластичности по формуле
I p =WL -Wp =34.3-18.0=16.3 по таблице 1.8 [1] — грунт суглинок т.к. 7 < Ip 17
Определяем показатель текучести:
I L =(W-Wp )/Ip =(30-18)/16.3= 0.736
В соответствий с табл. 1.9 [1] тип грунта суглинок, разновидность
которого по показателю текучести — мягкопластичный т.к. 0.5 < I L 0.75
Oпределяем коэфициент пористости грунта.
т/м 3
e=(2.54-1.4769)/1.4769=0.7198
Определяем степень влажности грунта. По степени влажности определяем водонасыщенность грунта.
S r =0.3*2.54/(0.7198*1)=1.058 — грунт насыщенный водой т.к. Sr >0.8 по табл. 1.6 [1].
Находим показатель просадочности.
П=(0.66-0.7198)/(1+0.7198)= -0.035
В соответствие с п.10.2.1[1] — грунт не просадочен.
Вывод: грунт- суглинок мягкопластичный, насыщенный водой, не просадочный, не набухаемый, сильнопучинистый.
4 слой — пылевато-глинистый грунт.
Определяем число пластичности по формуле
I p =WL -Wp =40.8-19.8=21 по таблице 1.8 [1] — грунт глина т.к. Ip >17
Определяем показатель текучести:
I L =(W-Wp )/Ip =(26.3-19.8)/21= 0.3095
В соответствий с табл. 1.9 [1] тип грунта глина, разновидность, которой по показателю текучести — тугопластичная т.к. 0.25 < I L 0.5
Oпределяем коэффициент пористости грунта.
т/м 3
e=(2.47-1.59)/1.59=0.55
Определяем степень влажности грунта. По степени влажности определяем водонасыщенность грунта.
S r =0.263*2.47/(0.55*1)=1.181 — грунт насыщенный водой т.к. Sr >0.8 по табл. 1.6 [1].
Находим показатель просадочности.
П=(0.82-0.55)/(1+0.55)=0.17
В соответствие с п.10.2.1[1] — грунт не просадочен.
Вывод: грунт- глина тугопластичная, насышенная водой, не просадочная, не набухаемая, среднепучинистая.
5 слой — песок
Для определения типа грунта по крупности частиц необходимо суммировать данные процентного содержания частиц по табл.1.5 [1]
Частиц >2 мм — 12.3% в то время как для гравелистого песка частиц должно быть более 25%.
Частиц 2 — 0.5 мм — 12.3+31.9=44.2% — в то время как для крупного песка частиц должно быть более 50%.
Частиц 0.5 — 0.25 мм — 12.3+31.9+22.8=67% >50% — находят песок средней крупности.
Определяем коэффициент пористости грунта.
т/м 3
e=(2.74-1.645)/1.645=0.67 — по e — средней плотности т.к. 0.55<0.67<0.7 по табл. 1.7 [1].
Определяем степень влажности:
S r =0.24*2.74/(0.67*1)=0.988 — грунт насыщенный водой т.к. Sr >0.8 по табл. 1.16 [1].
Вывод: грунт- песок средней крупности, средней плотности, насышенный водой, практически непучинистый.
Сводная таблица физических свойств грунтов.
Физические хар-ки |
Наименование инженерно-геолог. элементов |
супесь твердая, влажная, непросадочная, ненабухающая, малопучинистая. |
суглинок мягкопластичный, насыщенный водой, не просадочный, не набухаемый, сильнопучинистый. |
глина тугопластичная, насышенная водой, не просадочная, не набухаемая, среднепучинистая. |
Песок средней крупности, средней плотности, насышенный водой, практически непучинистый. |
|
1. , т/м 3 |
1.98 |
1.92 |
2.01 |
2.04 |
||
2. d , т/м3 |
1.716 |
1.4769 |
1.59 |
1.645 |
||
3. s , т/м3 |
2.68 |
2.54 |
2.47 |
2.74 |
||
4. , кН/м 3 |
19.8 |
19.2 |
20.1 |
20.4 |
||
5. d , кН/м3 |
17.16 |
14.769 |
15.9 |
16.45 |
||
6. s , кН/м3 |
26.8 |
25.4 |
24.7 |
27.4 |
||
7.W, % |
15.4 |
30 |
26.3 |
24 |
||
8.W p , % |
17.0 |
18 |
19.8 |
— |
||
9. W L , % |
23.5 |
34.3 |
40.8 |
— |
||
10.e |
0.56 |
0.7198 |
0.55 |
0.67 |
||
11.S r |
0.737 |
1.058 |
1.181 |
0.988 |
||
12.I p |
6.5 |
16.3 |
21 |
— |
||
13.I L |
-0.246 |
0.736 |
0.3095 |
— |
||
Сводная таблица механических характеристик грунтов.
Мехаческие хар-ки |
Наименование инженерно-геолог. Элементов |
супесь твердая, влажная, непросадочная, ненабухающая, малопучинистая. |
суглинок мягкопластичный, насыщенный водой, не просадочный, не набухаемый, сильнопучинистый. |
глина тугопластичная, насышенная водой, не просадочная, не набухаемая, среднепучинистая. |
песок средней крупности, средней плотности, насышенный водой, практически непучинистый. |
|
— деформационные- |
||||||
14.E , Мпа |
28.86 |
14.54 |
17.756 |
24.892 |
||
15.m o по комп. Исп. Мпа-1 |
0.03 |
0.073 |
— |
— |
||
— прочностные- |
||||||
16.с II (уд.сцеп.) кПа |
12 |
18 |
55 |
— |
||
17. II (уг.вн.трен.) град |
23 |
16 |
18 |
30 |
||
18.R o (ус.рас.соп.) кПа |
288.69 |
200.859 |
488.1 |
400 |
||
4. Оценка геологического строения площадки.
Грунт строительной площадки имеет слоистое напластование, с залеганием слоев, близких к горизонтальным и выдержанным по мощности. В толще грунтов залегают подземные воды.
Геологические изыскания производились в июле.
Абсолютные отметки подземных вод:
Скв.N 1 — 140.30 м
Скв.N 2 — 141.90 м
Скв.N 3 — 143.00 м
Уровень грунтовых вод 2.69, 2.05, 1.91 м, т.е. в неблагоприятный период фундаменты здания могут оказатся в подтоплении, в таком случае необходимо будет предусмотреть усиленную гидроизоляцию и подсыпку из непучинистых материалов.
5.Расчет фундамента мелкого заложения.
Расчет первого сечения под колонну среднего ряда.
Определяем глубину заложения фундаментов.
По конструктивным: особенностям здания и сечению колонны 1400х500 подбираем тип подколонника Д с сечением 2100х1200, с размерами стакана 1500х600 по низу, 1650х650 по верху и глубиной 1250.
По климатическим: нормативная глубина промерзания для данного района строительства 1.8 м — определена по карте рис. 5.15 [1].
Определим расчетную глубину промерзания
d f =dfn kn ; kn =0.56 (т. 5.9 [1]) df =1.80.56=1.008 м. d 1.008 м.
По геологическим: в качестве естественного основания принимаем 2 слой супесь твердая, влажная, непросадочная, ненабухающая, малопучинистая. d 0.78 м.
По гидрогеологическим: d 2.69 м.
Окончательная глубина заложения фундамента 2.4 м от спланированной отметки земли. Рабочим слоем является грунт — супесь твердая, подстилающими грунтами — суглинок, глина и песок.
Предварительно определяем размеры фундамента условно считая его центрально нагруженным квадратной формы.
кН кПа кН/м3 м
Учтем прямоугольность фундамента
м м
принимаем ФД11-3
м м м3
Учитываем что фундамент внецентренно нагружен и определяем эксцентриситет.
кНм кН кН/м3
Приводим нагрузку к подошве фундамента
Вес фундамента кН
Объем грунта м 3
Момент у подошвы фундамента кНм
найдем средний удельный вес грунта выше подошвы фундамента
кН/м 3
- вес грунта
кН
м
определим относительный эксцентриситет и сравним его с допустимым
2 — я комбинация
кНм кН
кН
м
Определяем вид эпюры контактных давлений. Эпюра имеет трапециевидную форму т.к.
кПа
кПа
q — нагрузка от оборудования, людей, складируемых материалов и изделий. Согласно п.3.2 [4] принимается не менее 2 кПа.
Проверка под углом подошвы фундамента
т/м 3 — удельный вес грунтов залегающих выше подошвы фундамента.
т/м 3 — удельный вес грунтов залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0.5b.
кПа м
с1 , с2 — коэф. условий работы таб.5.11[1].
к — коэф. зависящий от того как были определены с и .
М, Мс и Мq коэф. принимаемые по таб.5.12[1].
k z — коэф. зависящий от b.
d 1 — глубина заложения фундаментов.
кПа
кПа
Следовательно проверка прочности основания выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.
Расчет по несущей способности основания.
где F=2734.231 кН — расчетная нагрузка на основание; F u — сила предельного сопротивления основания; с — коэф. условий работы принимаемый для глинистых грунтов — 0.9; n — коэф. надежности по назначению сооружений принимаемый для сооружения II класса равным 1.15.
F u =b`l`(Nl`I +Nq q I `d+Nc c cI ),
где b`=b-2e b =3-20.086=2.828 м — приведенные ширина и длина фундамента
l`=l-2e l =3.6-20.2=3.2 м
e b , el — эксцентриситеты приложения нагрузок.
N, N q , Nc — безразмерные коэф. определяемые по таб.5.28[1]
N=5.87; N q =10.66; Nc =20.72
=1-0.25/=1-0.25/(l`/b`)=1-0.25/(3.2/2.828)=0.779 — коэф. формы подошвы фундамента
q =1+1.5/=1+1.5/1.13=2.33
c =1+0.3/=1+0.3/1.13=1.27
F u =2.8283.2(5.870.7793.211.052+10.662.3318.52.4+20.721.2712)=14301.012 кН
14301.0120.9/1.15=11192.096 кН>2734.231 кН, т.е. несущая способность основания при принятых размерах фундамента обеспечена.
Расчет осадки основания методом эквивалентного слоя.
Построим э zp и эzg
кПа
zgi = i hi — где i — удельный вес грунта(при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), hi -мощность слоя.
с учетом взвешивающего действия воды.
кПа
кПа
кПа
кПа
кПа
кПа
кПа
Aw=f(l/b;) — таб.5.6[5]
м
м
Определим модуль деформации
2 слой-супесь
кПа кПа
кПа кПа
кПа
кПа
кПа
3 слой-суглинок
кПа кПа
кПа кПа
кПа
кПа
кПа
4 слой-глина м
кПа кПа
кПа кПа
кПа
кПа
м м
кПа
d — диаметр штампа d=0.277 м, =0.79 — коэффициент, , — т. 1.15 [1]
м м м
м м м
h — мощность сжимаемого слоя, z- расстояние от середины сжим. слоя до конца распространения осадки.
м
Что гораздо меньше предельной 8 см таб.5.26[1].
Проверяем прочность подстилающего слоя.
кПа кПа кПа
м
кН/м 3
кН/м 3
кПа
м
кПа
условие выполняется
Расчет второго сечения под колонну крайнего ряда.
Первая комбинация
Предварительно определяем размеры фундамента условно считая его центрально нагруженным квадратной формы.
кН кПа кН/м3 м
м
Учтем прямоугольность фундамента
м
принимаем ФД11-3 м м м3
Учитываем что фундамент внецентренно нагружен и определяем эксцентриситет.
кНм кН кН/м3
кН
м3
кНм
кН/м 3
кН
кН
м
Вторая комбинация
кНм кН
кНм
м
Определяем вид эпюры контактных давлений.
кПа
кПа
Проверка под углом подошвы фундамента
кПа
м
кПа
кПа
Следовательно проверка прочности основания выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.
Расчет осадки основания методом эквивалентного слоя.
Построим э zp и эzg
кПа
кПа
м
м
м м м
м м м
кПа кПа кПа
м
Что гораздо меньше предельной 8 см таб.5.26[1].
Проверяем прочность подстилающего слоя.
кПа кПа
кПа
м
кН/м 3 кН/м3
кПа
м
кПа
Условие выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.
6. Расчет фундамента глубокого заложения.
Расчет фундамента под первое сечение.
Проектируем свайный фундамент с забивными железобетонными сваями и монолитным ростверком. Глубину заложения верха ростверка принимаем из конструктивных соображений 1.8 м. Высоту ростверка принимаем равной 0.6 м. Величина заделки сваи в ростверк принимаем 0.3 м. В качестве естественного основания принимаем глину тугопластичную.
Предварительно принимаем сваю С10 — 30 длиной 10 м квадратного сечения 0.3х0.3 м. Определим несущую способность одной сваи
кН кНм кН кНм кН
кН/м3 м
длина сваи
длина сваи без учета защемления в ростверке
несущая способность одной сваи
м м м м м м
м м м м м м
кПа кПа кПа кПа кПа
кПа
м 2
м
кПа м
кН
h i — мощность итого слоя.
z i — глубина заложения итого слоя с поверхности до середины слоя.
По т. 9.1 [2] R кПа.
По т. 9.2 [2] f i кПа
По т. 9.3 [2] c = 1, с R = 1, cf = 1,
u — периметр одной сваи.
А — площадь поперечного сечения.
Определяем допустимую расчетную нагрузку на одну сваю
P CB =766.105 кН g =1 — коэф. надежности по грунту.
Определяем необходимое число свай
n=3.508 шт.
принимаем шт.
Определим нагрузку приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте.
кН — вес подколонника;
- кН — вес ростверка;
- коэф. надежности по нагрузке;
м 3
м 3
м 3
м 3
кН/м 3
кН
кН
кНм
кНм
м м -расстояния от центра сваи до осей соответственно.
кН
кН
1.2P CB =919.326 кН > Pmax
Неравенства выполняются, следовательно проверка условий работы крайних свай показала, что свайный фундамент запроектирован рационально.
Свайный фундамент с висячими сваями условно принимают за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен размерами ростверка, свай и некоторым объемом грунта.
град.
кН
м
м
м 3
м 3
кН/м 3
кН
кН
кНм
кНм
кПа
кПа
кН/м 3 кН/м3
кПа
кПа
Неравенства выполняются, значит размеры фундамента подобраны верно.
Расчет осадки основания
кПа
кПа
кПа
м
м
Определим модуль деформации.
4 слой-глина
кПа; кПа; кПа; кПа
; м;
кПа
кПа
м; м
кПа
5 слой-песок
; м;
- кПа;
- кПа;
- кПа;
- кПа
кПа
кПа
м; м
кПа
м; м; м; м
; ; кПа; кПа
;
м
Что гораздо меньше предельной 8 см таб.5.26[1].
Расчет фундамента под второе сечение.
Проектируем свайный фундамент с забивными железобетонными сваями и монолитным ростверком. Глубину заложения верха ростверка принимаем из конструктивных соображений 1.8 м. Высоту ростверка принимаем равной 0.6 м. Величина заделки сваи в ростверк принимаем 0.3 м. В качестве естественного основания принимаем глину тугопластичную.
Предварительно принимаем сваю С8 — 30 длиной 8 м квадратного сечения 0.3х0.3 м. Определим несущую способность одной сваи.
кН; кНм; кН; кНм; кН; кН/м3
м
м
м; м; м; м;
- м;
- м;
- м;
- м;
- м;
- кПа;
- кПа;
- кПа;
- кПа;
- кПа
; ; ;
м 2
м
кПа
м
кН
Определяем допустимую расчетную нагрузку на одну сваю
P CB =617.696 кН
Определяем необходимое число свай.
n=2.3 шт.
принимаем шт.
Определим нагрузку приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте.
кН
кН
; ;
м 3
м 3
м 3
м 3
кН/м 3
кН
кН
кНм
кНм
м м
кН
кН
; 1.2P CB =741.24 кН > Pmax
Неравенства выполняются, следовательно проверка условий работы крайних свай показала, что свайный фундамент запроектирован рационально.
Свайный фундамент с висячими сваями условно принимают за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен размерами ростверка, свай и некоторым объемом грунта.
град.
кН
м
м
м 3
м 3
кН/м 3
кН
кН
кНм
кНм
кПа
кПа
кН/м 3
кН/м 3
; кПа; ; ;
; ;
кПа
кПа
Расчет осадки основания
м
м
м м
м м
кПа кПа
м
Что гораздо меньше предельной 8 см таб.5.26[1].
7. Выбор оборудования для забивки свай.
Определяем минимальную энергию удара по формуле 8.21 [1].
Дж
а=25 Дж/кН — коэф.;
F v — расчетная нагрузка, допускаемая на одну сваю.
Из т. 9.5 [5] выбираем дизель молот С — 995 с энергией удара 33 кДж.
Расчет отказа сваи.
формула 9.12 [5]
= 1500 кН/м 2 стр. 207 [5], M = 1 стр. 207 [5],
A = 0.09 м 2 , площадь поперечного сечения сваи
m 1 = 2600 кг, масса молота
m 2 = 2250 кг, масса сваи
m 3 = 1250 кг, масса ударной части
E 2 = 0.2 коэффициент восстановления удара
м
Что больше допустимого 0.002 м, т.е. сваебойное оборудование подобрано верно.
8. Устройство котлована.
Глубина котлована 2.4 м. При устройстве котлована запроектированы естественные откосы с уклоном 1:1. Размеры котлована понизу — 100.2х123.6 м 2 , по верху — 105х128.4 м2 . На основании стр.26[10] и гл.7 [6] подобрана следующая землеройная машина:
Экскаватор с гидравлическим приводом при работе обратной лопатой ЭО-4121 мощностью 95 кВт, объемом ковша 1 м 3 .
9. Защита котлована от подземных вод.
Водопонижение осуществляем с помощью открытого водоотлива и производим в течение всего времени устройства фундаментов и других подземных частей здания, расположенных ниже уровня подземных вод, до тех пор, пока нагрузки от конструкции не превысят возникающее гидростатическое давление и не обеспечат устойчивость подземных сооружений от всплывания.
Открытый водоотлив осуществляется прямо из котлована насосами. Для сохранения природного сложения грунтов оно должно вестись с опережением земляных работ в определенной последовательности. Вода откачивается из приямков, куда она поступает из канавок глубиной 0.3-0.5 м, расположенных по периметру котлована с уклоном i=0.01-0.02 в сторону приямков. Приямки устраивают не ближе 1 метра от граней фундамента. По мере разработки котлована приямки заглубляются вместе с канавками. Приямки заглубляются не менее чем на 0.7-1 м, и уровень воды в них поддерживается на 0.3-0.5 м ниже дна вырытого котлована.
10. Список используемой литературы.
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/fundamentyi-melkogo-zalojeniya/
1. Справочник проектировщика «Основания,фундаменты и подземные сооружения ». Под редакцией Е.А. Сорочана, Ю.Г. Трофименкова. М.,1985.
нова, М., Стройиздат, 1984.
2. СНиП 2.02.01 — 83 «Основания зданий и сооружений», М., 1985.
3. СНиП 2.02.03 — 85 «Свайные фундаменты», М., 1986.
4. СНиП 2.01.07 — 85 «Нагрузки и воздействия», М., 1988.
5. Н.А. Цытович «Механика грунтов. Краткий курс», М., 1983.
6. В.А. Веселов «Проектирование оснований и фундаментов» М.,1990.
7. Руководство по выбору проектных решений фундаментов НИИОСП им. Н.М. Герсева
8. Е.Г. Кутухтин «Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений», М., 1995.
9. Примакина Е. И. «Методические указания на расчет оснований под ФМЗ и свайные»
10. Цыбакин С.В. «Методические указания на производство земляных работ»