СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗДАНИЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЯ

И СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

 

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Омск – 2018

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

(СибАДИ)»

 


Кафедра «Мосты и тоннели»

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЯ

И СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

 

 

Методические указания

к курсовой работе

 

 

 

 

 

Нестеров А.С, Гриценко В.А.

 

 
Омск-2018

 


УДК 624.15

ББК  38.582

П 79

 

 

   Рецензент  к.т.н. доцент Александрова Наталья Павловна (СибАДИ)

  Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний.

  

П 79 Проектирование основания и свайного фундамента промышленного здания» [Электронный ресурс] : методические указания к курсовой работе / А.С. Нестеров, В.А. Гриценко.– Электрон. дан.– Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа: свободный.– Загл. с экрана.

Изложены методики определения расчетного сопротивления грунта, проектирования свайного фундамента на естественном основании промышленного здания, определение длины и несущей способности сваи по сопротивлению грунта, определения осадки свайного куста, свайного поля.

Предназначены для использования студентами при выполнении курсовой работы по основаниям и фундаментам.

Рекомендуются для обучающихся по направлению бакалавриата «Строительство», профиль «Промышленное и гражданское строительство».

Подготовлены на кафедре «Мосты и тоннели».

 

                 

 

 

 
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

Введение

 

Цель курсового проектирования состоит в приобретении студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты сооружений» на примере проектирования свайных фундаментов промышленного здания.

Настоящие методические указания призваны облегчить выполнение кур­сового работы, научить студентов пользоваться нормативной литературой по вопросам про­ектирования фундаментов зданий и сооружений, приме­нять ЭВМ.

Исходные данные для курсовой работы приведены в задании.

При выполнении курсовой работы студент должен: оценить грунтовые условия строительной площадки, определить глубину заложения ростверка и выбрать длину сваи, определить несущую способность и количество свай для фундаментов под среднюю и крайнюю колонны промышленного здания, а также рассчитать осадку фундамента.

Проектирование фундаментов рекомендуется вести в такой последовательности, в которой изложены разделы методических указаний.

ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ

Варианты отметок основания площадки строительства

 

№ варианта Подошва первого слоя основания Подошва второго слоя основания Уровень подземных вод  
1 -2,4 -7,5 -1,5
2 -2,7 -7,1 -1,8
3 -2,5 -6,7 -1,3
4 -2,9 -6,3 -1,7
5 -2,7 -8,1 -1,6
6 -3,4 -6,8 -2,6
7 -2,5 -8,1 -2,2
8 -3,0 -6,6 -3,2
9 -2,8 -8,3 -1,9
10 -3,1 -8,2 -3,3
11 -2,9 -8,8 -1,5
12 -2,3 -6,2 -1,9

Примечание. За нулевую отметку принята отметка кровли первого слоя.

По исходным данным для грунта каждого слоя основания вычисляются:

 

 удельный вес грунта:

 

                                             ,                                                    (1)

 

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

  ρ – плотность грунта, т/м3, по табл.2.

 

  плотность грунта во взвешенном состоянии:

                                 ,                                         (2)

 

где  – плотность воды ( = 1,0 т/м3);

    – плотность частиц грунта, т/м3 по табл.2;

        е  – коэффициент пористости, д.е, по табл.2.

 

 удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

                                          .                                                       (3)

 

Таблица 2

Варианты физических характеристик грунтов основания

 

№ варианта

Номера слоев основания и

разновидность

грунта

Плотность грунта по группам предельных состояний, т/м3

Плотность

частиц

грунта

, т/м3

 

Коэффициент 

пористости

е ,д.е

Показатель

текучести

IL, д.е.

  группе  
1     1.Суглинок 2.Песок мелкий 3.Песок пылев. 1,98 2,03 1,99 2,71 2,67 2,65 0,77 0,67 0,72 0,29 - -
2     1.Суглинок 2.Песок мелкий 3.Глина 1,98 2,07 1,95 2,73 2,66 2,75 0,82 0,67 0,69 0,73 - 0,00
3 1.Суглинок 2.Песок мелкий 3.Песок ср. кр. 1,88 1,98 2,00 2,71 2,65 2,66 0,80 0,61 0,54 0,25 - -
4 1.Супесь 2.Суглинок 3.Глина 2,05 1,87 2,00 2,68 2,72 2,78 0,50 0,88 0,74 1,00 0,27 0,11
5 1.Супесь 2.Суглинок 3.Глина 1,98 1,97 2,05 2,72 2,71 2,75 0,61 0,79 0,77 0,33 0,60 0,21
6 1.Суглинок 2.Песок мелкий 3.Глина 1,98 1,96 1,99 2,72 2,67 2,77 0,75 0,83 0,67 0,30 - 0,00
7 1.Суглинок 2.Супесь 3.Глина 1,99 2,05 1,98 2,70 2,68 2,73 0,71 0,52 0,72 0,57 0,20 0,17
8 1.Супесь 2.Песок пылев. 3.Глина 2,05 2,09 2,03 2,68 2,66 2,72 0,52 0,57 0,66 0,20 - 0,15
9 1.Суглинок 2.Песок пылев. 3.Песок ср. кр. 2,00 1,98 1,78 2,69 2,67 2,66 0,69 0,66 0,82 0,57 - -
10 1.Супесь 2.Песок пылев. 3.Глина 1,95 2,09 2,01 2,68 2,66 2,72 0,65 0,57 0,64 0,50 - 0,00
11 1.Суглинок 2.Глина 3.Супесь 1,96 1,93 2,07 2,71 2,72 2,71 0,73 0,78 0,60 0,44 0,21 0,35
12 1.Супесь 2.Суглинок 3.Глина 1,95 1,96 1,88 2,71 2,69 2,73 0,75 0,65 0,82 0,50 0,50 0,25

 

Таблица 3

Варианты конструктивных характеристик здания

№ варианта

Пролет L, м

Отметка низа строитель ной фермы, м

Грузоподъемность крана, т

Вес покрытия с кровлей,

кН/м2

Шаг

колон, м

Сечение колон, мм

Сечение сваи, мм

Район строительства

По крайней оси По средней оси Крайнее Среднее
1 24   14,4 10 7 6 12 400х400 1000х400 300х300 Барнаул
2 30   18,0 10 7 6 12 600х400 1200х400 350х350 Бийск
3 18   12,6 10 7 6 12 500х400 1000х400 350х350 Благовещенск
4 30   16,2 10 7 6 12 400х400 1200х400 300х300 Брянск
5 30   12,6 10 7 6 12 800х400 1000х400 300х300 Владимир
6 24   14,4 10 7 6 12 400х400 1200х400 350х350 Волгоград
7 24   14,4 10 7 6 12 600х400 1000х400 300х300 Воронеж
8 24   12,6 10 7 6 12 500х400 1200х400 350х350 Иркутск
9 24   12,6 10 7 6 12 400х400 1000х400 300х300 Кемерово
10 24   14,4 10 7 6 12 800х400 1200х400 350х350 Кострома
11 24   14,4 10 7 6 12 400х400 1000х400 350х350 Курган
12 24   10,8 10 7 6 12 600х400 1200х400 300х300 Курск
13 18   14,4 10 7 6 12 500х400 1000х400 300х300 Липецк
14 30   16,2 10 7 6 12 400х400 1200х400 350х350 Санкт-Петербург
15 30   12,6 10 7 6 12 800х400 1000х400 300х300 Москва
16 18   12,6 10 7 6 12 400х400 1200х400 350х350 Н-Новгород
17 18   14,4 10 7 6 12 600х400 1000х400 350х350 Новгород
18 18   14,4 10 7 6 12 500х400 1200х400 300х300 Новосибирск
19 24   12,6 10 7 6 12 400х400 1000х400 300х300 Омск
20 18   10,8 10 7 6 12 800х400 1200х400 350х350 Оренбург

Оценка грунтов основания

Оценку грунтов основания необходимо выполнять послойно сверху вниз, используя инженерно-геологический разрез основания, построенный по скважинам С-1 и С-2  проектируемого фундамента.

Разновидность грунтов для глинистых грунтов уточняют по показателю текучести IL по табл.4, песчаных по табл.5.

Таблица 4

Классификация глинистых грунтов по показателю текучести IL

(Извлечение из ГОСТ 25100–2011 [2])

 

Разновидность глинистых грунтов Показатель текучести IL
Супесь:  твердая  пластичная  текучая   IL < 0 0 ≤IL ≤1,00 IL > 1,00
Суглинки и глины:  твердые  полутвердые  тугопластичные  мягкопластичные  текучепластичные  текучие    IL < 0 0≤IL ≤0,25 0,25 < IL ≤0,50 0,50 < IL ≤0,75 0,75 < IL ≤1,00 IL > 1,00

 

Таблица 5

Классификация песков по коэффициенту пористости е

(Извлечение из ГОСТ 25100–2011 [2])

 

 

Разновидность

песков

Коэффициент пористости е

Пески гравелистые, крупные и средней крупности Пески мелкие Пески пылеватые
Плотный е ≤ 0,55 е ≤ 0,60 е ≤ 0,60
Средней плотности 0,55 < е ≤ 0,70 0,60 < е ≤ 0,75 0,60 < е ≤ 0,80
Рыхлый е > 0,70 е > 0,75 е > 0,80

 

 

  По разновидности грунта: значению е (коэффициент пористости) и IL (показатель текучести) по табл.6;7 и 8 определяют для каждого инженерно-геологического элемента (ИГЭ) основания, нормативные значения с n (удельное сцепление, кПа), j n (угол внутреннего трения, град.) и модуль деформации Е, МПа.

При определении значений угла внутреннего трения φI,II, удельного сцепления cI,II  и модуля деформации Е, расчетные значения характеристик требуется принимать при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

      в расчетах оснований по деформациям

    (II группа предельных состояний,

    доверительная вероятность 0,85):                                          gg=1,0;

 

    в расчетах оснований по несущей способности

 (I группа предельных состояний,

 доверительная вероятность 0,95):

     для удельного сцепления                                                 gg(с)=1,5;

   

    для угла внутреннего трения песчаных грунтов           gg(φ)=1,1;

 

    то же, глинистых грунтов                                              gg(φ)=1,15.   

 

 

       

Таблица 6

Нормативные значения удельного сцепления с n , кПа, угла внутреннего

трения j n град., и модуля деформации Е, Мпа, песков четвертичных

отложений (Извлечение из ГОСТ 22.13330–2016 [3])

 

 

Пески

 

Обозначения характеристик грунтов

Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном

0,45 0,55 0,65 0,75

Гравелистые

и крупные

c 2 1
j 43 40 38
E 50 40 30

Средней

крупности

c 3 2 1
j 40 38 35
E 50 40 30

Мелкие

 

c 6 4 2
j 38 36 32 28
E 48 38 28 18

Пылеватые

 

c 8 6 4 2
j 36 34 30 26
E 39 28 18 11

Примечание. Для промежуточных значений е: cn , j n , E определяется по интерполяции

 

 

Таблица 7

Нормативные значения удельного сцепления сп, кПа, угла внутреннего   трения j п , град., глинистых не лессовых грунтов четвертичных отложений

(Извлечение из ГОСТ 22.13330–2016 [3])

 

Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести IL

Обозначения характеристик грунтов

Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном

 

0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05

Супеси

 

0≤IL≤0,25

c 21 17 15 13
j 30 29 27 24

0,25≤IL≤0,75

c 19 15 13 11 9
j 28 26 24 21 18

Суглинки

 

0≤IL≤0,25

с 47 37 31 25 22 19
j 26 25 24 23 22 20

0,25≤IL≤0,50

c 39 34 28 23 18 15
j 24 23 22 21 19 17

0,50≤IL≤0,75

c 25 20 16 14 12
j 19 18 16 14 12

 Глины

 

0≤IL≤0,25

c 81 68 54 47 41 36
j 21 20 19 18 16 14

0,25≤IL≤0,50

c 57 50 43 37 32
j 18 17 16 14 11

0,50≤IL≤0,75

c 45 41 36 33 29
j 15 14 12 10 7

Примечание. Для промежуточных значений IL и  е: cn , j n определяется

                      по интерполяции.

Таблица 8

Нормативные значения модуля деформации Е, МПа, глинистых

Варианты нагрузок на уровне обреза фундамента

варианта

Колонна

Основное сочетание I

Дополнительное сочетание II

NI, кН MI, кН∙м QI, кН NII, кН MII, кН∙м QII, кН
1 средняя крайняя 5187,3 3338,0 90,0 234,7 13,6 21,8 2474,0 1981,4 485,0 604,4 33,4 64,3
2 средняя крайняя 5969,6 2155,1 61,0 436,5 8,6 26,4 1880,1 1261,5 461,8 488,65 53,9 39,2
3 средняя крайняя 2907,2 2518,7 63,9 40,3 10,6 27,9 1716,0 1626,1 365,0 474,8 28,7 50,0
4 средняя крайняя 3478,0 2214,3 124,0 140,7 16,3 16,3 1311,6 1209,0 621,0 381,7 37,9 34,8
5 средняя крайняя 5063,6 1795,9 499,2 184,4 21,2 21,4 3026,0 1070,6 491,0 304,8 38,5 38,7
 6 средняя крайняя 3515,7 2887,0 36,9 187,0 37,2 30,2 2474 1981,4 819,7 952,1 56,5 101,4
7 средняя крайняя 4285,0 1555,2 69,0 220,1 10,1 13,1 2575,0 1053,7 585,0 169,0 40,2 15,1
8 средняя крайняя 4834,0 3085,1 103,0 343,2 17,5 5,6 2424,0 1880,1 396,0 135,9 31,0 34,4
9 средняя крайняя 1932,8 1549,8 464,0 154,2 54,7 17,2 633,0 945,6 460,0 116,2 36,2 12,9
10 средняя крайняя 5288,3 1980,9 141,3 246,6 66,1 15,8 2575,0 993,5 585,0 166,5 40,2 12,7
11 средняя крайняя 3844,9 2667,0 33,3 209,5 4,5 7,3 2474,0 1981,4 485,0 638,8 33,4 64,3
12 средняя крайняя 3444,3 2567,9 145,8 110,6 18,5 11,5 2405,0 1791,8 312,0 76,6 28,5 4,9
13 средняя крайняя 3597 1458,7 69,0 216,5 10,2 25,7 2067,0 867,2 538,0 347,6 37,0 33,4
14 средняя крайняя 7267,8 4375,9 788,0 306,3 54,5 36,8 3115,0 2397,9 795,0 657,9 43,5 68,4

ВЫБОР ДЛИНЫ СВАИ

 

   Длина сваи L св должна быть достаточной для того, что­бы прорезать слабые грунты основания с заглублением на минимальную ве­личину ∆ h в несущий слой и определяется по формуле (рис. 9).

                       L св = h 1 + h 2 + D h +0,05- d                                    (13)

где L св – длина сваи; hi – мощности слоев грунтового основания; 0,05м – заделка сваи в ростверк; d – глубина заложения ростверка, м; значение ∆ h  принимается с учетом заделки сваи в несущий слой грунта.

Рис.9. Схема к определению несущей способности сваи

Величина ∆ h зависит от показателя текучести пылевато-глинистых грунтов IL: при IL < 0,1 –  ∆ hmin =0,5 м;

           при IL > 0,1 – ∆hmin = 1...1,5 м.

Для песчаных грунтов:

     – плотных – ∆ h > 0,5 м;

     – песков средней плотности – ∆ h > 1 м.

    При назначении длины сваи следует ориентироваться на типовые сваи. Длина свай должна быть кратной 1,0 м.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СВАЙ

     Число свай в фундаменте и схему их размещения устанавливают расчетами по первой группе предельных состояний. Рекомендуется коли-чество свай определять из условия несущей способности свай по грунту

Nicг',

где N icсреднее усилие в свае, кН;

     При этом следует обеспечить условие N с max <1,2P г ', где Nc max – продольное усилие в голове наиболее нагруженной сваи от не­выгодного сочетания нагрузок, кН.

     Число свай определяется методом последовательных приближений.

 

Предварительное определение количества свай в фундаменте и их размещение при центральной нагрузке

    В первом приближении число свай определяется как для центрально нагруженного фундамента без учета действующего момента. При центральной нагрузке усилия между сваями фундамента рас­пределяются равномерно.

     Количество свай п под ростверк средних и крайних колонн определяется с последующим округлением до це­лого числа в большую сторону:

,                             (18)

где Nmax ср, кр – максимальное расчетное усилие, кН, из табл.3, графа 19 для средних и крайних колонн;

  tmin – минимальное расстояние между осями свай, принимаемое

          равным 3dc ;

  dc – сторона сечения сваи (по заданию), м;

Hp ср, кр глубины заложения ростверков, м;

 g ср – осредненный объемный вес бетона ростверка со стаканом и

          грунтом на уступах ростверка, 20 кН/м3;

    g f – 1,1 – коэффи­циент надежности по нагрузке.

Рис.10. Схема к определению           количества рядов свай  
 

   После определения количества свай, выполняется их размещение (рис. 10).


Проверка усилий в сваях

Усилие в свае средней и крайней колоны от основного и дополнительного сочетаний нагрузок в плоскости действия момента Му находится по формуле

,                               (23)

 

 – расстояние от оси сваи до оси у;

n  – число свай, формула (18);

J у о – момент инерции свайного поля определяем по формуле:

                                            ;                                     (24)

Gp ср,крвес ростверка, определяется по формуле

                                           Gp = apbpHp .                                      (25)

ap – расчетная длина ростверка;

bp – расчетная ширина ростверка;

Hp – глубина заложения ростверка, от дневной поверхности;

– усредненный удельный вес бетона – 20 кН/м2;

– коэффициент надежности –1,1.

  Усилие в максимально (минимально) нагруженной свае

 

= ,            (26)

– расстояние от ЦТ (центр тяжести) свайного поля до оси крайней сваи в направлении действия момента (см. рис.16).

NI ср,кр – усилие в свае средней и крайней колоннах от I (основного) сочетания нагрузок (графа 19, табл.3);

NII ср,кр – усилие в свае средней и крайней колоннах от II (дополнительного) сочетания нагрузок (графа 22, табл.3);

    В случае, если расчет свайных фундаментов проводится с учетом ветровых и крановых нагрузок, нагрузку на крайние сваи допускается повышать на 20%.

 

В принятой при проектировании схеме размещения свай усилия в сваях должны отвечать следующим условиям:

1) Nic £ P ' г ;                                                                                  (27)

где Nic усилие в свае, кН.

2) ;                                                                              (28)

3) ,                                                                               (29)

Для центрально-нагруженных фундаментов

 

;                                  (30)

для отрицательных значений  х  должно выполняться условие Ni > 0 или условие (30).

 

Таблица39

Трудоемкость выполнения курсовой работы   

 

№ эта­па Этап выполнения % выполнения
1 Оценка грунтов основания Определение глубины заложения ростверка и длины сваи Определение несущей способности сваи по сопротивлению грунта Определение количества свай 15 15 20   15
2 Расчет конечной осадки свайного фундамента 25
3 Оформление проекта 10

Библиографический список

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЯ

И СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

 

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Омск – 2018

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

(СибАДИ)»

 


Кафедра «Мосты и тоннели»

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЯ

И СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

 

 

Методические указания

к курсовой работе

 

 

 

 

 

Нестеров А.С, Гриценко В.А.

 

 
Омск-2018

 


УДК 624.15

ББК  38.582

П 79

 

 

   Рецензент  к.т.н. доцент Александрова Наталья Павловна (СибАДИ)

  Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний.

  

П 79 Проектирование основания и свайного фундамента промышленного здания» [Электронный ресурс] : методические указания к курсовой работе / А.С. Нестеров, В.А. Гриценко.– Электрон. дан.– Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа: свободный.– Загл. с экрана.

Изложены методики определения расчетного сопротивления грунта, проектирования свайного фундамента на естественном основании промышленного здания, определение длины и несущей способности сваи по сопротивлению грунта, определения осадки свайного куста, свайного поля.

Предназначены для использования студентами при выполнении курсовой работы по основаниям и фундаментам.

Рекомендуются для обучающихся по направлению бакалавриата «Строительство», профиль «Промышленное и гражданское строительство».

Подготовлены на кафедре «Мосты и тоннели».

 

                 

 

 

 
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

Введение

 

Цель курсового проектирования состоит в приобретении студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты сооружений» на примере проектирования свайных фундаментов промышленного здания.

Настоящие методические указания призваны облегчить выполнение кур­сового работы, научить студентов пользоваться нормативной литературой по вопросам про­ектирования фундаментов зданий и сооружений, приме­нять ЭВМ.

Исходные данные для курсовой работы приведены в задании.

При выполнении курсовой работы студент должен: оценить грунтовые условия строительной площадки, определить глубину заложения ростверка и выбрать длину сваи, определить несущую способность и количество свай для фундаментов под среднюю и крайнюю колонны промышленного здания, а также рассчитать осадку фундамента.

Проектирование фундаментов рекомендуется вести в такой последовательности, в которой изложены разделы методических указаний.

ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ

СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗДАНИЯ



Дата: 2018-12-28, просмотров: 38.