Содержание

Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции
Расчет оснований и фундаментов
Рецензенты:
Предисловие
Оглавление
Практическое занятие № 9 – Расчет осадки фундамента

Расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции

Основания и фундаменты

В условиях реконструкции

(основы теории и примеры расчета)

для курсового и дипломного проектирования

студентов специальности 270105

«Строительство и городское хозяйство»

Рецензент:П.А. Шустов, канд. техн. наук, доцент кафедры строительного производства ИрГТУ.

Основания и фундаменты в условиях реконструкции (основы теории и примеры расчета). Метод. указания для курсового и дипломного проектирования. Составила Квасова З.М. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. – 14 с.

Предназначены для студентов специальности 270105 – «Строительство и городское хозяйство».

Библиогр. 6 наим., 2 табл., 3 рис.

Иркутский государственный технический университет

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Содержание

Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции

Несмотря на все увеличивающийся объем реконструкции зданий и сооружений самого различного назначения, до сегодняшнего дня нет нормативных документов, определяющих порядок расчета оснований и фундаментов в различных вариантах реконструкции. К наиболее распространенным случаям реконструкции можно отнести:

· увеличение нагрузки на существующие фундаменты (надстройки, использование более тяжелых конструкций);

· устройство новых фундаментов на пятне застройки старого, разбираемого при реконструкции;

· пристройку новых зданий и сооружений к старым, существующим;

· усиление либо переустройство оснований и фундаментов.

Несущая способность должна быть достаточной, чтобы не происходила потеря устойчивости основания, а неравномерности осадки оснований не должны превышать предельно допустимых величин для нормальной эксплуатации здания после реконструкции. Проектирование производится по двум предельным состояниям.

Целью расчета по первому предельному состоянию является обеспечение несущей способности и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций в период дальнейшей эксплуатации здания после реконструкции.

Этот расчет производится исходя из общего условия

где F_пр – расчетная нагрузка на основание после реконструкции;

F_и – сила предельного сопротивления основания с учетом изменения свойств грунтов в процессе эксплуатации реконструируемого здания;

g_и – коэффициент условий работы;

g_n – коэффициент надежности по назначению сооружения (I, II и III классов).

Дефицит несущей способности оснований и фундаментов реконструируемого здания устанавливается после анализа результатов обследования. В общем случае

где F_mp_d – требуемая несущая способность основания или свай из условия сопротивления грунта, принятая с учетом возможного увеличения постоянных и временных нагрузок при реконструкции;

F_о_d – несущая способность грунтов основания (свай) с учетом возможного улучшения свойств грунтов в процессе эксплуатации.

Если , то необходимость усиления фундаментов при реконструкции отсутствует. Окончательно решается вопрос об отмене усиления после расчета оснований и фундаментов по второму предельному состоянию.

Для расчета по второму предельному состоянию необходимо соблюсти условие

где – фактическое давление по подошве фундамента после реконструкции;

– расчетное сопротивление грунта с учетом его уплотнения в процессе эксплуатации.

Расчетное сопротивление грунта основания с учетом его уплотнения может быть определено по формуле (7) (СНиП 2.02.01–83). Величины коэффициентов и зависят от угла внутреннего трения ( ), соответствующего уплотненному грунту. Ввиду сложности отбора образцов грунта из- под фундамента, для испытания их в лабораторных условиях значение может быть установлено по методике, изложенной ниже.

В общем случае вопросы о возможности увеличения нагрузки на существующие фундаменты решаются в такой последовательности:

· собирают нагрузку на уровне подошвы существующего фундамента до надстройки N_IIипосле надстройки ;

· устанавливают значение средней интенсивности давления на грунт основания до надстройки Р_о и после надстройки ;

· устанавливают значение расчетного сопротивления грунта основания с учетом уплотнения в процессе эксплуатации здания (сооружения) R_у;

· сопоставляют среднее давление под подошвой фундамента после увеличения нагрузки со значением R_у.

Значение расчетного сопротивления уплотненного грунта основания может быть также получено из выражения

где R – расчетное сопротивление грунта основания, определенное для грунта в естественном его залегании (без уплотнения);

m_p – коэффициент, зависящий от отношения величины давления по подошве фундамента до увеличения нагрузки при реконструкции Р_о к расчетному сопротивлению R; при Р_о/R ³ 0,8 m_p = 1,3; при 0,8 ³ Р_о ³ 0,5 m_p = 1,15; при Р_о/R £ 0,5 = 1,0;

m_s – коэффициент, принимаемый по табл. 1.1. в зависимости от отношения величины осадки S_p при давлении по подошве, равном значению Р_о к предельно допустимой осадке, для данного вида зданий или сооружений S_u по прил. 4 СНиП 2.02.01-83.

Читать еще: Какой гипсокартон лучше использовать для стен в деревянном доме?

Расчет оснований и фундаментов

Расчет оснований и фундаментов:
Учебное пособие. 3-е изд., испр.

Год выпуска 2011
Тираж 1000 экз.
Формат 14 ´ 21 см
Переплет: твердый
Страниц 272

В книге изложены общие сведения о методах расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям. Приведены примеры определения напряжений в основаниях при действии внешней нагрузки. Даны различные варианты расчета и конструирования фундаментов в открытых котлованах, гибких и свайных фундаментов. Рассмотрено проектирование фундаментов реконструируемых зданий.

Учебное пособие предназначено для студентов строительных специальностей средних профессиональных учебных заведений. Может быть использована студентами строительных специальностей высших учебных заведений.

Рецензенты:

— доктор технических наук, профессор Московского государственного открытого университета

Предисловие

Дальнейшее ускорение социально-экономического развития страны предусматривает более эффективное использование капитальных вложений в области строительства, снижение материалоемкости, трудоемкости и стоимости благодаря улучшению планирования и организации строительного производства. Большое внимание уделяется повышению производительности труда, а также качеству и надежности возводимых объектов.

Основания и фундаменты являются важнейшими элементами зданий и сооружений. В общем объеме строительства устройство оснований и фундаментов имеет значительный удельный вес как по стоимости, так и по трудоемкости строительных работ. Анализ статистических данных показывает, что большинство аварий зданий и сооружений было вызвано разрушением оснований и фундаментов. Недостаточная изученность инженерно-геологических условий на строительной площадке, недоброкачественное устройство оснований и фундаментов часто вызывают их недопустимые деформации, которые могут быть причиной повреждения, а иногда и полного разрушения возведенных зданий. В то же время в некоторых случаях при строительстве для перестраховки устраивают фундаменты больших размеров, чем требуется по условиям эксплуатации основания. Это приводит к ненужным дополнительным работам на строительной площадке, недостаточному использованию несущей способности грунтов основания и перерасходу строительных материалов.

Для качественного проектирования оснований и фундаментов необходимо знать особенности их работы под действием внешних нагрузок, учитывать их при выборе типовых унифицированных конструкций фундаментов.

Данный учебник написан в соответствии с разделом «Основания и фундаменты» программы курса «Строительные конструкции» для учащихся строительных техникумов по специальностям «Промышленное и гражданское строительство» и «Сельскохозяйственное строительство». Примеры расчета оснований и фундаментов, вошедшие в книгу, могут быть предложены учащимся на практических занятиях при курсовом и дипломном проектировании. Учащиеся заочной и вечерней форм обучения смогут использовать материал книги для самостоятельного изучения курса и выполнения контрольных работ.

Будущие техники-строители должны не только хорошо знать методы возведения зданий и сооружений, но и в совершенстве владеть расчетными методами, поэтому предлагаемый учебник имеет цель дать в сжатом виде основы современных способов расчета и конструирования оснований и фундаментов. В книге рассмотрены примеры расчетов наиболее широко применяемых в массовом строительстве индустриальных фундаментов.

Приложение II. Предельно допустимые осадки фундаментов зданий и сооружений. Отдельные элементы сборных фундаментов. Типы зданий, для которых не требуется расчет осадок.

Читать еще: Пирог плоской эксплуатируемой кровли

Приложение III. Данные для расчета глубины заложения фундаментов .

Приложение IV. Условные расчетные сопротивления и коэффициенты эквивалентного слоя.

Приложение V Расчетные характеристики бетона и арматуры.

Приложение VI. Данные для расчета свайных фундаментов.

Приложение VII. Виды свай и технические показатели сваебойных молотов.

Практическое занятие № 9 – Расчет осадки фундамента

9.1 Общие сведения

По данным А.А. Луга, радиус круга, в котором возникают напряжения в грунте от нагрузки сваи, равен (47):

R = √ (l d tg α) : 2 , (47)

где l — глубина погружения сваи;

d — диаметр (сторона сечения) сваи;

α — угол распределения напряжений в грунте, принимаемый в среднем около

30 градусов к вертикали.

Следовательно, при частом расположении сваи уменьшают свою несущую способность, и при проектировании свайных фундаментов с достаточно частым расположением свай необходимы дополнительные расчеты, учитывающие действие кустового эффекта.

На практике при расчете свайных фундаментов из висячих свай кустовой эффект не определяют, но ведут расчет свайного фундамента в целом по второму предельному состоянию (по деформациям) грунта основания.

Полная нагрузка F на сваю состоит из расчетной нагрузки на сваю N и нагрузки от веса сваи G:

Для свай, работающих на выдергивание, полная нагрузка:

Полная нагрузка на сваю должна быть меньше несущей способности сваи по материалу или по грунту, значения которых определяют по вышеизложенным формулам:

При расстояниях между сваями меньше 6d сильно уплотненный сваями грунт образует грунтосвайный блок, основанием которого является подстилающий слой грунта в уровне низа свай.

Рисунок 9.1 – Схема проверки несущей способности основания

Размеры условного фундамента принимают в виде прямоугольного параллепипеда, ограниченного зоной уплотнения грунта (Рисунок 9.1), с наклоном граней под углом φ_m / 4 . Среднее значение расчетного угла внутреннего трения грунта φ _m , прорезанного сваями, определяют по формуле:

где φ _i — расчетный угол внутреннего трения i – го слоя грунта, расположенного в пределах глубины погружаемых свай в грунт;

h _i — толщина i – го слоя грунта, м;

d — глубина погружения свай в грунт от его расчетной поверхности, м.

Несущую способность грунта основания под подошвой условного фундамента проверяют по среднему давлению Р :

где N_с — нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, с учетом грунтового массива 1-2-3-4 и заключенными в нем сваями, кН;

γ _n — коэффициент надежности;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.

Пример расчета осадки монолитного фундамента

Вначале вычисляют дополнительное вертикальное напряжение в грунте р_о от фундамента сооружения на уровне его подошвы, р_о , это — давление от сооружения на уровне подошвы фундамента, вызывающее осадку:

где р — величина давления от нормативных нагрузок; давление на основание под подошвой фундамента, 234,88 кПа.

σ _пр — величина природного напряжения (давления) на уровне подошвы фундамента. Ее вычисляют по формуле (54) для заданной толщины слоя грунта:

р_о = 234,88 — 20,0*1,7 = 200,88 кПа.

После проведенных вычислений строят эпюру дополнительного вертикального напряжения (давления) на грунт от сооружения, используя формулу (55):

где α — коэффициент уменьшения давления по глубине (коэффициент рассеивания напряжений по глубине), зависящий от размеров фундамента в плане (принимают по таблице 1 Приложения Б МУ). Этот коэффициент зависит от характера нагрузки, формы подошвы фундамента и координат точки, в которой определяют напряжение. Причем грунт под подошвой фундамента разбивают на элементарные слои толщиной z, поэтому точки по оси z — z , в которых определяют напряжение, отстоят друг от друга (по вертикали) на расстоянии z ≤ 0,4 b(м), b — ширина подошвы фундамента.

Результаты расчета лучше сводить в таблицу 9.1 (специальной формы).

Осадку фундамента s определяют путем суммирования осадок отдельных слоев (56):

где β — безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8;

n — число слоев сжимаемой толщи основания, на которое разделена сжимаемая толща основания;

σ _z _p _i — среднее вертикальное (дополнительное) напряжение от фундамента в пределах i – го слоя, кПа;

h _i — толщина i – го слоя ( м), но не более 0,4 b;

Е _i — модуль общей деформации i – го слоя грунта, кПа.

Граница сжимаемой толщи находится на такой глубине, где дополнительное напряжение (давление) от сооружения составляет 20 % от природного напряжения (давления) в грунте , то есть выполняется условие (57):

Читать еще: Какую нагрузку выдерживает 108 винтовая свая?

Осадку фундамента можно определить и по формуле (42):

где n – число слоев, на которое разделена толщина основания;

h_i – толщина i-го слоя, м;

σ_zpi – среднее вертикальное напряжение, возникающее в i-ом слое, кПа;

m_v – коэффициент относительной сжимаемости грунта, кПа -1 .

Произведем расчеты и сведем их в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 – Сводная таблица расчета осадки

Условие σ _z _p _i = 0,2 σ _zg _i у нас соблюдается уже между 5-ой и 6-ой точками, то есть между 5 и 6 метрами. Для этой толщи рассчитываем осадку, т.к. ниже 6 метра осадка фундамента не происходит.

Осадка свайного фундамента затухает уже во втором слое грунта (глине бурой).

Определяем осадку отдельно для каждого из двух слоев грунта, затем суммируем и сравниваем с допустимой.

Модули деформации грунтов:

1 слой — Е (модуль упругости) суглинка желто бурого — 32000 кПа.

2 слой — Е (модуль упругости) глины бурой — 28000 кПа.

Осадка фундамента в первом грунтовом слое (суглинке желто буром):

s₁ = 0,8 * (200,88*1,7+46*0,3+21,70*1,0+14,36*0,7)/ 32000=

= 0,8(341,5+13.8+21.7+10,05)/32000 = (0,8*387,05)/32000 = 0,0097 м .

Осадка во втором грунтовом слое (глине бурой):

s₂ = 0,8 * (12.45*0,30+ 6,43*1,67) /28000=

=0.8(3,74+10,74)/12000 = (0,8*14,48)/28000 = 0,0004 м .

Суммарная (общая) осадка свайного фундамента:

S _общ = s₁ + s₂ = 0,0097 + 0,0004 = 0,0101 ≈ 0,01 м.

Допустимая осадка равна 0,10 м. Условие соблюдается.

Далее студенты оформляют заключение по выполненной работе и приводят используемую литературу и приложения.

Пример оформления заключения: Заключение

В данной расчетно-графической работе был проведен расчет фундамента мелкого заложения центрально нагруженного и внецентренно нагруженного, произведен расчет основания и свайного фундамента.

Выполняя работу «Проектирование фундамента» по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты» закрепили и расширили теоретические знания, развили способности, позволяющие принимать экономически и технически выгодные инженерные решения. Знания, полученные в ходе выполнения работы, помогут в дальнейшем курсовом и дипломном проектировании.

В данную работу вошло:

— Определение глубины заложения фундамента;

— Расчет фундамента на естественном основании;

— Расчет свайного фундамента;

— Выбор фундамента на основании технико-экономического

сравнения 2-х вариантов;

— Расчет осадки фундамента.

Заключение

Методическое указание поможет студентам при выполнении заданий на практических занятиях и в самостоятельной работе при выполнении курсовой работы.
Список литературы

1 Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. пособие /
С.Б.Ухов, В.В.Семенов, В.В.Знаменский и др.; Под ред.
С.Б.Ухова. — М.: Высш. шк., 2002.

2 Федулов В.К. Основания и фундаменты: Учеб. пособие. — М.: МАДИ (ГТУ), 2005. – 86 с.

3 Голубь Г.Н., Дехтерев Д.С., Тумаков С.А., Шмидт А.А. Основания и фундаменты в дорожном строительстве: Учеб. пособие. – Ярославль: ЯГТУ, 2007. – 124 с.

4 СНИП 3. 06. 03 — 85. Автомобильные дороги / ГОССТРОЙ СССР. –

М. : ЦИТП ГОССТРОЯ СССР, 1986. — 112 С.

5 Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. — М.:
Стройиздат, 1988. – 415 с.

6 Клейп Г.К., Черкасов И.И. Фундаменты городских транспортных
сооружений. -М.: Транспорт, 1985.

7 Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник
проектировщика / Под ред. Е.А.Сорочана, Ю.Г.Трофименкова. —
М., 1985.

8 ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация. М., 1986.

9 СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М., 1985.

10 СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты. М., 1986.

11 Костерин Э.В. Основания и фундаменты. — М: Высш. шк., 1990. – 431 с.

12 Уткин В.А., Пономаренко Ю.Е. Строительство фундаментов мостовых опор на буровых сваях: Учеб. пособие. – Омски : СибАДИ, 2006. – 180 с.

13 Боровиков А.Г. Строительство фундаментов опор мостов: Учеб. пособие. – Томск: ТГАСУ, 2004. – 152 с.

14 Левкович Т.И., Токар Н.И., Егорин А.В. Методические указания к практическим занятиям, самостоятельной работе студентов и выполнению курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты». – Брянск: БГИТА, 2008. 35 с.

15 Основания и фундаменты: Курс лекций для студентов 4 курса

очной и 5 курса заочной форм обучения, обучающихся по направлению 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» / Брянск. гос. технолог. акад. Сост. Т.И. Левкович, Ф.Н. Левкович, Н.И. Токар. – Брянск: БГИТА, 2009. — 110 с.

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Таблица П.1 — Значения коэффициентов М _γ , М _q , М_{с ,} зависящих от угла внутреннего трения φ, используемых при определении расчетных сопротивлений грунтов оснований R_о