I. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.

Для песчаных грунтов устанавливаются наименования:

1) крупность по гранулометрическому составу;

2. плотность сложения – определяется по величине коэффициента пористости

(1)

3) степень влажности – определяется по величине коэффициента водонасыщения

Для установления наименования глинистых грунтов определяют:

1) число пластичности

2) консистенцию глинистого грунта, которая определяется по величине показателя текучести

Для определения условного расчетного давления на глинистые грунты вычисляется также коэффициент пористости по формуле (1)

II. Определение нагрузок на фундаменты.

Перед началом проектирования необходимо изучить конструктивное решение здания: габариты, его назначение, характер передачи нагрузки (несущие стены или каркас), материал стен и перекрытий, их размеры, количество этажей, назначение первого этажа, наличие подвала.

Расчет оснований и фундаментов производится по расчетным нагрузкам. При расчете по деформациям (II предельное состояние) коэффициент перегрузки равен 1.

Определение нагрузок действующих на фундамент производится до уровня планировочной отметки. Перед сбором нагрузок необходимо установить какие, элементы конструкций являются несущими и какие самонесущими, как проходит передача нагрузок от перекрытий.

Сбор нагрузок от веса конструкций и временной нагрузки производится на грузовую площадь, которая принимается в соответствии со статической схемой сооружения. Для ленточных фундаментов под нагруженные несущие стены длина грузовой площадки принимается между осями оконных проемов, ширина – до середины пролета между наружной и внутренней стеной, под внутренние стены длина грузовой площади принимается равной 1 пог.м, а ширина – равной расстоянию между серединами пролетов. Для колонн длина и ширина грузовой площади принимается равной расстоянию между серединами пролетов.

К постоянным нагрузкам относится вес конструкций (стен, перекрытия, кровли и др.), к временным – полезная нагрузка на перекрытия, снеговая и ветровая нагрузка. Нормативные нагрузки от веса конструкций определяются по проектным размерам и удельным весам материалов, коэффициенты перегрузки принимаются по СНиПу 2.01.07-85 (п.3.1-3.4). Величины нормативных временных нагрузок определяются по СНиПу 2.01.07-85 (п. 3.5-3.9).

Определение размеров в плане фундаментов мелкого заложения на естественном основании

Выбор глубины заложения фундаментов производится в соответствии со СНиП 2.02.01.83 [3, с. 100-108]; [9, с. 37-40].

Размеры в плане фундаментов мелкого заложения на естественном основании определяются:

– для ленточного фундамента по формуле

(1)

где b – ширина подошвы фундамента, м;

N – расчетная нагрузка от веса сооружения, кН;

– среднее значение объемного веса материала фундамента и грунта на его обрезах, кН/м ; = 20 кH/м

– условное расчетное давление грунта под подошвой фундамента, определяемое по СНиП 2.02.01.838*,кПа; d – глубина заложения подошвы фундамента, м;

– для отдельно стоящего (столбчатого) квадратного фундамента

по формуле:

(2)

где d – высоты фундамента, квадратного в плане, м.

Если основанием фундамента служит слабый грунт, для которого не дано расчетное давление в СНиП 2.02.01.83*, то размеры фундамента в плане определяются подбором.

После определения размера фундамента в плане производится его конструирование, т.е. принимается вид фундамента (сборный или монолитный). Для сборного фундамента по каталогам подбираются типовые блоки. При этом не допускается вылет консоли подушки больше того, что указан в таблице для соответствующего напряжения под подошвой фундамента. После уточнения в плане размеров фундамента, которые могут измениться в большую сторону, производится проверка несущего слоя грунта по формуле

(3)

где N^р – расчетная нагрузка на уровне верхнего обреза, кН;

G – вес фундамента (вес стеновых и фундаментных блоков) для отдельных фундаментов, кН;

для ленточных фундаментов, кН/м²;

G_гр – вес грунта на его обрезах, кН.

А – площадь подошвы фундамента, м²

R_p – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле (7) СНиПа 2.09.01-83*.

1) разница между составляет меньше 10% от R. В этом случае размеры блока оставляют без изменения;

2) разница между более 10%. Это значит, что фундамент запроектирован не экономично. Размер фундамента в плане следует уменьшить;

3) может вызвать увеличение осадки грунта основания за счет распространения пластических деформаций на большую глубину. В этом случае необходимо увеличить подошвы фундамента;

4) для внецентренно загруженных фундаментов допускается увеличивать расчетное сопротивление на 20%;

М – момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по

подошве фундамента;

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента. При наличии в пределах сжимающей толщи подстилающего слоя

меньшей прочности, чем прочность вышележащих слоев, необходимо сделать проверку влияния этого слоя на развитие пластических деформаций. Проверку подстилающего слоя производят в соответствии с П2.48 (СНиП 2.02.01-83*). Если проверка подстилающего слоя не удовлетворяет требованиям П. 2.48, то необходимо увеличить размер подошвы фундамента и провести повторную проверку прочности слоя ([2], с.51).

Ленточные сборные фундаменты под стены, как правило, целесообразно устаивать прерывистыми, так как получается более экономичное решение, за счет учета влияния распределительной способности грунтов и арочного эффекта, возникающего между блоками ([3], с. 139).

Конструирование фундаментов производится в соответствии с П. 2.42 – 2.47 (7) и изложенного материала в работе ([3] с.131).

При устройстве гидроизоляции подвала необходимо учитывать высоту подъема уровня грунтовых вод в осенний и весенний периоды. В связи с этим необходимо установить расчетный уровень грунтовых вод, который принимается как фактический, если бурение производилось весной или осенью, и увеличивается на 1 метр, если бурение было летом или зимой.

Схема устройства гидроизоляции подвалов дана в работе [3] .

Расчет оснований по предельным состояниям

Расчет оснований производится по двум предельным состояниям:

по первому предельному состоянию – по несущей способности грунта, по второму предельному состоянию – по деформациям.

Расчет оснований по несущей способности производится в случаях, если:

1) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки

2) фундамент расположен на откосе;

3) основание сложено слабыми водонасыщенными глинистыми и за-торфованными грунтами;

4) основание сложено скальными грунтами. В соответствии со СНиП 2.02.01.83* расчет оснований по несущей способности производится исходя из условий (пп. 2.57-2.62)

где F – расчетная нагрузка на основание, кПа;

F_v – несущая способность основания, кПа;

– коэффициент надежности;

– коэффициент условий работы.

В соответствии со СНиП 2.02.01.83* (П.2.34-2.55) расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:

S S_пред, S_отн S_{отн.пред.} (5)

где S – величина совместной деформации основания и здания, определяемая расчетом, см;

S_пред – предельно-допустимая величина совместной деформации основания и здания, которая устанавливается по СНиП 2.02.01.83*, см.табл.4 стр. 38 – 8 – Виды деформации фундаментов:

1) абсолютная осадка S, см;

2) относительная осадка S/L

где S – разность осадок двух фундаментов, см;

L – расстояние между этими фундаментами, см;

3) относительный прогиб или выгиб f;

4) крен фундамента tg .

В данном курсовой работе необходимо произвести расчет по деформации 3^х фундаментов, отличающихся размером в плане и глубиной заложения.

Согласно П. 2.40 [7] расчет деформаций основания производится по двум схемам:

– линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Н_с.

– линейно-деформируемого слоя.

В работе для определения осадок принимается схема, удовлетворяющая условиям П. 2.40 [7]. В проекте, как правило, определение осадки производится по схеме линейно-деформируемого полупространства с использованием метода послойного элементарного суммирования.

Порядок расчета осадки методом элементарного послойного суммирования

1. На геологический профиль наносится сечение фундамента.

2. Слева от оси фундамента строится эпюра природных давлений. При наличии грунтовой воды учитывается ее взвешивающее действие на грунты.

3. Каждый геологический сдой грунта разбивается на элементарные слои hi, см. мощность каждого элементарного слоя h_i 0,4b, где b – меньшая сторона фундамента в плане.

Порядок расчета дан в работах: ([9], с.117-130; [3], с. 225-243.)

При несоблюдении условий (5) необходимо увеличить размеры фундаментов (ширину иди глубину заложения) или перейти на другой тип фундамента, либо разработать мероприятия по улучшению свойств грунтов основания.

Такими мерами являются:

1. Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками.

2. Устройство грунтовых подушек.

3. Уплотнение грунта грунтовыми сваями.

4. Прорезка просадочной толщи и др. меры.

Проектирование котлованов

В проект устройства котлованов входит горизонтальная и вертикальная привязка котлована к местности, план и разрезы поверху и понизу, значение абсолютных отметок дна и всех заглублений, привязка заглублений к основным осям, размеры откосов или конструкций крепления его стенок.

В проекте предусматриваются мероприятия, направленные против затопления подземными водами, нарушения природного сложения грунтов основания, возможного промерзания грунтов и т.д. [3] с.163.