МПС РОССИИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ростовский государственный бюджетный университет путей сообщения

Министерства путей сообщения Российской Федерации

(РГУПС)

________________________________________________________________

Л.В. Моргун

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ СТАКАННОГО ТИПА ПОД КОЛОННЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Методические указания

к выполнению курсового (и дипломного) проекта по дисциплине

«Основания и фундаменты»

Ростов-на-Дону

2011

УДК 624.15

Моргун Л.В.

Проектирование фундаментов стаканного типа под колонны промышленных зданий : Методические указания к курсовому и дипломному проекту по дисциплине «Основания и фундаменты». – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2011. – 36 с.

Даны рекомендации по выбору и расчету фундаментов стаканного типа под колонны промышленных зданий и необходимый табличный материал из соответствующих СНиПов. Приведен перечень литературы. Указания предна­значены для студентов специальности «СПГ».

Табл. 15. Ил. 5. Библиогр.: 9 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Е.Н. Зубков (РГУПС).

Ростовский государственный университет путей сообщения, 2011

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания разработаны в соответствии с действующими нормативно-справочными документами [l,2,3,4,5,6,7] и основными учебниками [8,9].

Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.

В методических указаниях введены индексы, связанные с расчетами по группам предельных состояний. Например, индекс "1" у расчет­ной величины N₁ означает, что она используется для расчетов по первой группе предельных состояний. Индекс «II» - величина N_II используется для расчетов, по второй группе предельных состояний.

1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Необходимо запроектировать фундаменты для двухпролетного одноэтажного промышленного здания II класса ответственности, в котором технологическое оборудование и заглубленные помещения не оказывают влияния на расположение фундаментов. Нагрузки на полы цеха вблизи колонн крайнего ряда отсутствуют. Режим работы кранов 7, круглосуточный.

Проектируемое промышленное здание должно иметь железобетонный каркас. Поэтому по прил.4 СНиП 2.02.01-83* предельная осадка такого здания S_u = 8 см, предельный крен не нормируется.

1.1. Важнейшие требования к проектированию фундаментов

При проектировании необходимо обеспечивать:

· прочность и эксплуатационную надежность фундамента (деформации его конструктивных элементов не должны превышать предельно допустимых величин);

· максимальное использование механических свойств грунтов и материала фундамента;

· устойчивость на опрокидывание и сдвиг в плоскости подошвы;

· соблюдение нормативных величин абсолютных и неравномерных осадок;

· соответствие технико-экономическим требованиям и современным способам производства работ.

1.2. Правила выполнения проекта

Работа состоит из пояснительной записки, которая выполняется на стандартной бумаге формата «А4» и листа чертежей, выполняемого на бумаге формата «А1».

Текст пояснительной записки набирается на компьютере шрифтом «Times New Roman» №14 через полтора интервала. Нумерация страниц внизу справа. Поля: левое 30 мм, правое 15 мм, верхнее и нижнее по 20 мм. Пояснительная записка кроме расчетов должна содержать письменное обоснование принимаемых решений, схемы напластований грунтов, эпюры напряжений, выводы по каждому разделу расчетов, общие выводы по работе и список использованной литературы, ссылки на которую обязательно даются в тексте.

На листе «А1» следует представить план и поперечный разрез двухпролетного каркасного промышленного здания в масштабе 1:100, схемы анализа инженерно-геологических условий, запроектированного фундамента, эпюры напряжений под его подошвой, сводные данные о свойствах и количестве материалов, необходимых для устройства фундаментов стаканного типа под крайние и средний ряды колонн. На листе необходимо указать числовые значения представленных параметров, соответствующие варианту задания и результатам расчета.

Вариант задания назначается в виде двузначной цифры, соответствующей последним цифрам номера зачетной книжки. Исходные данные для расчета выбираются по таблицам 1.1, 1.2 и ГОСТ 25628.

Величину М_t руководитель проекта задает индивидуально.

До начала выполнения данной работы следует усвоить:

- методику анализа инженерно-геологических условий места строительства;

- конструктивные особенности фундаментов различных типов;

- методику расчета по определению площади подошвы фундаментов;

- методики проверки напряжений под подошвой фундамента и расчета осадки фундамента;

- правила построения эпюр от действия на фундамент вертикальных нагрузок и собственного веса грунта.

Для этого необходимо ознакомиться с рекомендуемой ли­тературой.

2. АНАЛИЗ МЕСТНЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА

Информация о местных условиях строительства относится к исходным данным для проектирования оснований и фундаментов. Эти сведения оказывают на содержание проектирования важное влияние. Основными факторами, подлежащими анализу в ходе проектирования фундаментов, являются следующие:

1) инженерно-геологические, гидрогеологические и геодезические условия (номенклатура грунтов, слагающих толщу; их физические и механические свойства; толщина слоев; наличие грунтов со специфическими свойствами; возможность проявления опасных инженерно-геологических процессов; расположение и состав подземных вод; возможность изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий в процессе эксплуатации проектируемого сооружения; рельеф строительной площадки и т.д.). Эти сведения содержатся в отчетах по инженерным изысканиям;

2) инженерно-гидрометеорологические условия (отражают температурный режим грунтов, который предопределяется глубиной промерзания, ветровым и снеговым районами и т.д.);

3) технико-экономические условия, отражающие уровень технической оснащенности строительной организации, расположение строительной площадки относительно транспортных магистралей (авто, ж/д), наличие необходимых местных строительных материалов и т.д.;

4) опыт строительства в данной местности;

5) расположение строительной площадки относительно существующих сооружений и инженерных коммуникаций.

При проектировании студент должен получить сведения о районе строительства, структуре и свойствах геологического разреза и физико-механических свойствах напластований грунтов. На основе полученной информации в пояснительной записке проекта необходимо описать:

- место строительства с указанием района по ветровым и снеговым нагрузкам, найти сумму абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур (М_t);

- выполнить анализ инженерно-геологических условий площадки строительства, который должен включать классификацию напластований грунтов по ГОСТ 25100, определение модуля деформаций (Е) по таблицам СНиП 2.02.01 – «Основания зданий и сооружений», установление табличной величины условного сопротивления сжатию (R₀) каждого слоя грунта.

Согласно номеру разреза, выбранному по таблице 1.2, необходимо в соответствии с выбранным масштабом построить инженерно-геологическую ко­лонку. На лист нанести отметки напластований грунтов. Опираясь на нормы проектирования, изложенные в СНиП 2.02.01-83*, назначить предварительную минимально возможную глубину заложения подошвы фундамента.

2.1. Расчет физико-механических свойств наслоений грунта

Опираясь на исходные данные таблицы 1.2, следует выполнить расчеты физико-механических свойств наслоений грунта с точностью до второго десятичного знака, и представить их в тексте пояснительной записки в табличной форме (табл.2.1).

Таблица 2.1 - Физико-механические свойства грунтов на площадке строительства

№	Наименование свойств	Расчетные уравнения	Наименование слоя грунта
1	2	3	4	5	6	7
1	Удельный вес твердых частиц грунта (γs)	γs
2	Удельный вес скелета грунта в состоянии естественной влажности (γd)	γd = γ:(1+W)
3	Коэффициент пористости (e)	е = (γs /γd)-1
4	Степень влажности (Sr)
5	Число пластичности (Jр)
6	Показатель текучести (JL)
	Условное сопротивление грунта сжатию (R0)	R0

Примечания: γ_w – удельный вес воды, 10 кН/м³;

γ – удельный вес сухого грунта в состоянии естественной пористости.

Таблица 2.2 - Коэффициенты пористости песчаных грунтов

Вид песка	Классификация песка по плотности сложения
	Плотный	Средний	Рыхлый
Значения коэффициента пористости (e)
Гравелистый, крупный и средний	е<0,55	0,55≤ е<0,70	е>0,70
Мелкий	е<0,6	0,60≤ е<0,75	е>0,75
Пылеватый	e<0,6	0,60≤ е<0,80	е>0,80

Таблица 2.3 - Водосодержание песчаных грунтов по степени влажности

Наименование грунта	Степень влажности (Sr)
Маловлажный	0 < Sr ≤ 0,5
Влажный	0,5 < Sr ≤0,8
Водонасыщенный	0,8 < Sr ≤ 1,0

Таблица 2.4 - Классификация глинистых грунтов по числу пластичности

Наименование грунта	Интервал числа пластичности (Jр)
Супесь	0,01 < Jр ≤ 0,07
Суглинок	0,07 < Jр ≤ 0,17
Глина	Jр > 0,17

Таблица 2.5 - Классификация глинистых грунтов по показателю текучести

Наименование грунта	Показатель текучести (JL)
Супесь: твердая пластичная текучая	JL< 0 0 < JL≤ 1,0 JL > 1,0
Суглинок и глина: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	JL< 0 0 < JL≤ 0,25 0,25 < JL≤ 0,50 0,50 < JL≤ 0,75 0,75 < JL≤ 1,0 JL > 1,0

Таблица 2.6 - Условное сопротивление сжатию глинистых грунтов

Наименование грунта	Коэфф. пористости (e)	Сопротивление сжатию (R0) глинистых грунтов в зависимости от показателя текучести (JL), МПа
		JL=0	JL=0,1	JL=0,2	JL=0,3	JL=0,4	JL=0,5	JL=0,6
Супеси при Jр≤0,05	0,5 0,7	0,35 0,30	0,30 0,25	0,25 0,20	0,20 0,15	0,15 0,10	0,10 -	- -
Суглинки при 0,1 < Jр ≤ 0,15	0,5 0,7 1,0	0,40 0,35 0,30	0,35 0,30 0,25	0,30 0,25 0,20	0,25 0,20 0,15	0,20 0,15 0,10	0,15 0,10 -	0,10 - -
Глины при Jр >0,20	0,5 0,6 0,8 1,1	0,60 0,50 0,40 0,30	0,45 0,35 0,30 0,25	0,35 0,30 0,25 0,20	0,30 0,25 0,20 0,15	0,25 0,20 0,15 0,10	0,20 0,15 0,10 -	0,15 0,10 - -

Примечния:

1. Для промежуточных значений показателя текучести (J_L) и коэффициента пористости (e) условное сопротивление сжатию (R¹) определяют интерполяцией.

2. В том случае, когда число пластичности находится в диапазоне значений 0,05 < J_р ≤ 0,10, то величина условного сопротивления сжатию принимается средней между супесями и суглинками, имеющими соответствующий коэффициент пористости.

3. В том случае, когда число пластичности находится в диапазоне значений 0,15 < J_р ≤ 0,20, то величина условного сопротивления сжатию принимается средней между суглинками и глинами, имеющими соответствующий коэффициент пористости.

Таблица 2.7 - Условное сопротивление сжатию (R_o) песчаных грунтов

Песчаные грунты и их влажность	Условное сопротивление R0 песча­ных грунтов средней плотности
	МПа	кг/см2	т/м2
Гравелистые и крупные любой влажности	0,35	3,5	35
Средней крупности маловлажные	0,30	3,0	30
Средней крупности влажные и водонасыщенные	0,25	2,5	25
Мелкие маловлажные	0,20	2,0	20
Мелкие влажные и водонасыщенные	0,15	1,5	15
Пылеватые маловлажные	0,20	2,0	20
Пылеватые влажные	0,15	1,5	15
Пылеватые водонасыщенные	0,10	1,0	10

Для расчета физико-механических свойств наслоений грунтов пользуются справочными данными из СНиП 2.02.01-83*, приведенными в таблицах 2.2-2.6. Для всех грунтов рассчитывают:

Удельный вес скелета грунта в состоянии естественной влажности

γ_d = γ:(1+W), (2.1)

где γ – удельный вес грунта в сухом состоянии;

W – естественная влажность.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии

, (2.2)

где – удельный вес твердых частиц грунта;

– удельный вес воды, равный 10 кН/м³;

е – коэффициент пористости.

Коэффициент пористости: е = (γ_s /γ_d)-1 (2.3)