Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Саратовский Государственный Технический Университет
Основания и фундаменты
Методические указания
к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Основания и фундаменты»
Одобрено
Редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
Технического университета
Саратов 2006
1. Общие указания
Данные методические указания посвящены вопросу проектирования фундамента мелкого заложения и свайного фундамента из висячих забивных призматических железобетонных свай.
При выполнении курсовой работы рассматриваются 3 варианта фундаментов. Из них обязательными являются вариант фундамента мелкого заложения и вариант фундамента из забивных призматических свай. Третий вариант выбирается в зависимости инженерно-геологических условий площадки, конструктивных особенностей здания и фундаментов, величины нагрузок на фундаменты. В качестве варианта может быть рассмотрен фундамент из буровых, буронабивных или набивных свай, фундамент на искусственном основании и т.д. Варианты явно нецелесообразные рассматривать не следует.
После расчёта вариантов фундаментов по грунту (определения размеров подошвы, расчёта осадок, при необходимости несущей способности основания) и разработки конструкций фундамента выполняется экономическое сравнение технически полноценных фундаментов по укрупнённым показателям. За основной вариант принимается наиболее экономичный. По этому варианту полностью рассчитывается все фундаменты, занумерованные в задании.
В пояснительной записке приводятся все необходимые обоснования решений и расчёт в соответствии с заданием и в той же последовательности. В записке приводятся эскизы, расчётные схемы с необходимыми размерами и привязками. Расчёты приводятся с минимальными текстовыми пояснениями, но обязательно сопровождаются формулами. Не следует переписывать задание на проект (текст, схему задания и др.). Записка пишется на стандартных листах бумаги формата А4 с оставлением полей. Страницы нумеруются. Приводится список использованной литературы. Записка снабжается оглавлением.
Графическая часть работы выполняется карандашом на листе ватмана формата А1. На листе должны быть представлены: разрез здания, схема расположения фундаментов (если основной вариант не свайный), Схемы расположения свай и ростверков, геологический разрез с вариантами фундаментов, запроектированные фундаменты, узел опирания фундаментных балок на фундамент в трёх проекциях, спецификация монолитных и сборных элементов к схемам расположения фундаментов (ростверков и свай). Если основным вариантом является не свайный фундамент, то в учебных целях на листе дополнительно вычерчивается просчитанный свайный вариант фундамента. Армирование фундаментов условно не показывается.
Допускается оформление пояснительной записки и графической части курсовой работы на компьютере с использованием текстовых и графических редакторов (Microsoft Word, Microsoft Excel, AutoCAD и др.)
2. Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента.
В
задании приведены расчётные нагрузки
по обрезу фундамента для расчёта по
второй группе предельных состояний -
и
.
Расчётные нагрузки для расчёта по первой
группе предельных состояний
,
,
определяются
путём умножения заданной нагрузки на
осреднённый коэффициент перегрузки
.
В работе необходимо оценить нагрузки – абсолютные значения, возможные эксцентриситеты.
Конструктивные особенности фундамента оцениваются по принадлежности к зданию, конструктивные особенности которого в свою очередь оцениваются по чувствительности к осадкам и возможным последствиям при неравномерных осадках. К конструктивным особенностям фундамента относятся также способ сопряжения фундамента с колонной, отметка обреза фундамента. Наличие стакана или анкерных болтов, влияющих на высоту фундамента.
3. Оценка инженерно-геологических условий.
При оценке инженерно-геологических условий студент должен:
Свести все заданные характеристики грунтов в таблицу.
Вычислить и свести в таблицу недостающие характеристики грунтов.
Удельный вес грунта
и удельный вес твёрдых частиц грунта
.
Эти характеристики в соответствии с
СН 528-80 определяются умножением
соответственно
и
не величину ускорения свободного
падения g=9,80665
м/с2 с
последующим округлением до такого
числа значащих цифр, которое обеспечило
бы точность, соответствующую точности
исходного значения величин.
Число пластичности
(1)
вычисляется только для глинистых грунтов с целью определения наименования грунта (супесь, суглинок, глина).
Показатель текучести
(2)
используется для определения состояния глинистого грунта.
Коэффициент пористости
. (3)
По коэффициенту пористости оценивается плотность сложения песков.
Степень влажности
, (4)
где
- удельный вес воды.
По степени влажности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются на маловлажные, влажные и насыщенные водой.
Модуль деформации
, (5)
Где
-
коэффициент относительной сжимаемости
1/МПа;
-
коэффициент сжимаемости, 1/МПа;
- коэффициент, определяемый по формуле:
, (6)
где
-
коэффициент Пуассона, принимаемый для
песков и супесей равным 0,3; для суглинков
0,35; для глин, илов и торфов 0,42.
Грунт
считается сильносжимаемым, если
5
МПа; малосжимаемым, если
> 20 МПа.
Удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды
,
(7)
Построить инженерно-геологический разрез в месте расположения проектируемого фундамента с указанием отметки природного рельефа и отметки уровня подземных вод, мощности слоёв грунта, в том числе и почвенного, необходимых характеристик каждого слоя грунта. В курсовой работе следует условно принять ровный рельеф местности и одинаковую мощность слоёв в любой точке строительной площадки.
На основании анализа геологического разреза, а также полученных и вычисленных физико-технических характеристик грунтов, делается заключение о строительной площадке и её пригодности грунтов в качестве основания фундаментов.
ПРИМЕР 1
Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки. Район строительства – г. Нижний Новгород: Mt=42,0. Отметка природного рельефа (NL) – 141,400 м. Уровень подземных вод на отметке 136,000 м. Мощность почвенного слоя – 0,4 м, слоя №1 – 0,8 м, слоя №2 – 2,7 м. Мощность третьего слоя бурением скважин на глубину 15 м от отметки природного рельефа не вскрыта. Исходные данные о грунтах приведены в табл.1.
Рассмотрим слои грунтов основания сверху вниз.
Почвенный слой. При разработке котлована подлежит срезке и использованию для рекультивации земель.
Слой №1 - суглинок.
;
;
;
;
Для
суглинка
=0,35;
;
1/МПа;
=0,623/0,048=13
МПа.
По показателю текучести грунт относится к тугопластичным, по модулю деформации – к среднесжимаемым.
Слой №2 – супесь.
;
;
;
;
Для
супесей
=0,30;
;
1/МПа;
=0,743/0,124=6
МПа.
Таблица 1 Физико-механические характеристики грунтов по данным лабораторных исследований .
№ слоя |
Наименование грунта |
, т/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
С, МПа |
|
Почвенный слой |
1,63 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
Суглинок |
1,93 |
2,73 |
0,29 |
0,37 |
0,21 |
0,088 |
2,3·10-7 |
19 |
0,024 |
2 |
Супесь |
1,83 |
2,72 |
0,24 |
0,26 |
0,20 |
0,217 |
7,2·10-4 |
17 |
0.005 |
3 |
Глина |
1,94 |
2.75 |
0,27 |
0,44 |
0.23 |
0,44 |
1,0·10-7 |
20 |
0,030 |
,
т/м3
,
д.е.
,
д.е.
,
д.е.
,
1/МПа
,
м/с
,
град
Таблица 2 Физико-механические характеристики грунтов, полученные расчётом.
№ слоя |
Наименование грунта |
|
|
|
|
|
е, д.е. |
|
|
Е, МПа |
|
Почвенный слой |
16.0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
Суглинок |
18,9 |
26,7 |
9,1 |
0,16 |
0,50 |
0,83 |
0,94 |
0,048 |
13 |
2 |
Супесь |
17,0 |
26.6 |
9,0 |
0,06 |
0,67 |
0,85 |
0,75 |
0,124 |
6 |
3 |
Глина |
19.0 |
27,0 |
9,4 |
0,21 |
0,19 |
0,80 |
0,91 |
0.024 |
16 |
,
кН/м3
,
кН/м3
,
кН/м3
,
д.е.
,
д.е.
,
д.е.
,
1/МПа
По показателю текучести супесь находится в пластичном состоянии, по модулю деформации грунт близок к сильно сжимаемым.
Слой №3 – глина.
;
;
;
;
Для
глин
=0,42;
;
1/МПа;
=0,892/0,024=16
МПа.
По показателю текучести глина находится в полутвёрдом состоянии, по модулю деформации относится к средне сжимаемым.
Характеристики грунтов, полученные расчётом, сведены табл.2.
По исходным данным построим инженерно-геологический разрез в месте расположения проектируемого фундамента.
Рис.2 Инженерно-геологический разрез площадки