|
МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫСтр 1 из 4Следующая ⇒ МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Методические указания к выполнению курсового проекта на тему «Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного или гражданского здания или сооружения» и к практическим занятиям студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство»
Часть 3 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
Могилев 2012
УДК 69.059 ББК 38.7 М 51 Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» Одобрено кафедрой «Строительные конструкции, здания и сооружения» «13» декабря 2011 г., протокол № 5
Составители: канд. техн. наук, доц. Е. Е. Корбут; ст. преподаватель Р. З. Шутов
Рецензент канд. техн. наук, доц. С. Н. Березовский
В методических указаниях изложены основные положения проектирования свайных фундаментов. Приведены примеры расчета свайного фундамента в разрезе курсового проекта, части дипломного проекта и практических занятий. Методические указания дополнены таблицами и справочными данными, необходимыми для выполнения курсового проекта и проведения практических занятий.
Учебное издание
МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Ответственный за выпуск С. Д. Семенюк
Технический редактор А. А. Подошевко
Компьютерная верстка Н. П. Полевничая
Подписано в печать. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл.-печ. л.. Уч.-изд. л.. Тираж 99 экз. Заказ №
Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г. 212000, г. Могилев, пр. Мира, 43
ã ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2012
Содержание
Введение Свайные фундаменты нашли широкое применение во всех видах строительства, в том числе в промышленном и гражданском. Выбор конструкции фундамента (свайного, на естественном или искусственном основании), а также вида свай и свайного фундамента (например, свайных кустов, лент, полей) следует производить исходя из: - конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий; - расчетных нагрузок, действующих на фундамент и обеспечивающих наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов; - физико-механических свойств материалов фундаментов, на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов (с оценкой по приведенным затратам), выполненного с учетом требований по экономному расходованию основных строительных материалов и трудозатрат. В зависимости от грунтовых условий могут быть применены различные типы свайных фундаментов. В строительстве имеется большое количество типоразмеров свай. Для фундаментов зданий и сооружений обычно применяют сваи сплошного сечения размерами 20х20, 30х30, 35х35 и 40х40 см. Свайные фундаменты следует проектировать: – на основе результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрометеорологических изысканий строительной площадки; – на основе данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности проектируемых зданий и сооружений, условия их эксплуатации; – с учетом нагрузок, действующих на фундаменты; – с учетом местных условий строительства. Проектирование свайных фундаментов без инженерно-геологических изысканий не допускается. Нагрузки на сваи назначают исходя из условия предельного использования прочностных свойств материалов, если только позволяет несущая способность грунтов. В данных методических указаниях наиболее подробно рассмотрены вопросы проектирования фундаментов с призматическими железобетонными забивными сваями. Но это не исключает применение в курсовом проекте других типов свай.
Общие положения
Во второй части курсового проекта и на практических занятиях следует рассмотреть вопросы проектирования свайных фундаментов. Методические указания предлагают принять к расчёту железобетонные призматические сваи квадратного поперечного сечения с ненапрягаемой стержневой арматурой. Но могут быть разработаны и другие варианты фундаментов, например: набивные, буронабивные или винтовые сваи. Расчёты свайных фундаментов следует производить по двум группам предельных состояний. Расчёты по первой группе предельных состояний должны дать решение о количестве и глубине погружения свай на основе определения их несущей способности по грунту и материалу на основании проверки несущей способности грунта условного фундамента. Расчёты по второй группе предельных состояний позволяют определить различные виды деформаций свайного фундамента. Основными нормативными документами при проектированиисвайных фундаментов являются СНБ 5.01.01-99. «Основания и фундаменты зданий и сооружений» [3] и П4–2000 к СНБ 5.01.01-99 «Проектирование забивных свай» [7]. Проектирование свайного фундамента рекомендуется выполнять в следующей последовательности: – определяют нагрузки, передаваемые на свайный фундамент; – выбирают тип ростверка и назначают предварительные размеры плиты свайного ростверка, глубину её заложения в грунт при проектировании низких свайных ростверков; – выбирают тип и материал свай; – устанавливают расчётные нагрузки на уровне подошвы плиты ростверка; – определяют количество свай и размещают их в плане; – корректируют длину свай с учётом восприятия истинной нагрузки и размерами свай, выпускаемых промышленностью. Назначают способ объединения свай с плитой ростверка; – проводят проверку несущей способности по грунту фундамента; – рассчитывают основание свайного фундамента по второй группе предельных состояний; – приводят краткие выводы по технологии возведения свайного фундамента.
Расчет свайного фундамента
Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям: – первой группы: а) по прочности материала свай и свайных ростверков, [7, п. 5.6]; б) по несущей способности грунта основания свай, [7, п. 5.9]; в) по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций) или если основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта, [7, п. 5.12]; – второй группы: а) по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок, [7, п. 5.14, раздел 8]; б) по перемещениям свай (горизонтальным up, углам поворота головы сваи yp) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; в) по образованию и раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов, [7, п. 5.6].
Рисунок 3.2 – Расположение свай в ростверке
Расстояние aр между осями забивных висячих свай на уровне острия должно быть не менее 3d, а для свай–стоек – 1,5d (d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи). Если шаг свай получится меньше, то несущая способность сваи недостаточна. Необходимо увеличить ее длину и площадь поперечного сечения и вновь рассчитать несущую способность. При конструировании ростверка расстояние от его края до внешней стороны вертикально нагруженной сваи при свободной заделке ее в ростверк принимается: – при однорядном размещении свай – 0,2d + 5 см; – при двухрядном размещении свай – 0,3d + 5 см; – при большем количестве рядов – 0,4d + 5 см, но не менее 25 см. В результате размещения свай по ростверку могут быть уточнены количество свай и размеры в плане (обычно в сторону увеличения). После размещения свай и конструирования ростверка находят фактический вес ростверка и грунта, определяют фактическую нагрузку на каждую сваю NР и проверяют условия: – для центрально загруженного фундамента
NР = , (3.7) – для внецентренно центрально загруженного фундамента
Nmin/max = , (3.8)
где Nd – расчетное сжимающее усилие, передаваемое на сваи, включая нагрузку по обрезу фундамента FVOI, вес ростверка Gр и грунта на его уступах Gгр, кН, Nd = FVOI + Gр + Gгр ; n – число свай в фундаменте, шт.; Мх, Мy – расчетные изгибающие моменты относительно главных (центральных) осей свайного поля в плоскости подошвы ростверка, кН·м; xi, yi – расстояние от главных осей до оси каждой сваи, м; x, y – расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м. Если условия (3.7) или (3.8) не выполняются, то изменяют число свай, производят корректировку конструкции свайного ростверка. Пример 3 (в соответствии с примерами 1 и 2) - Определить количество железобетонных призматических свай марки С10-30 для свайного фундамента под наружную колонну сечением 40х40 см, разместить их в ростверке. Нагрузки по обрезу ростверка FVOI = 636,8 кН; MOI = 84,7 кН∙м; TOI = 21,6 кН. Требуемое количество свай
Примем симметричное расположение свай, то есть n = 4 шт.
Определим размеры ростверка в плане, расстояние от края ростверка до боковой грани сваи (свесы) – по 0,1 м; расстояние между сваями – (3-6)d = 0,9-1,8 м, примем минимальный размер – 0,9 м (рисунок 3.3). Тогда размеры ростверка в плане будут равны 0,9 + 2∙0,15 + 2∙0,1 = 1,4 м.
Рисунок 3.3 – Конструирование ростверка
Нагрузку, приходящую на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте определяем по формуле
P (3.9)
где = 4∙0,452 = 0,81м2; х = 0,45 м; = FVOI + n∙(Gр + Gгр).
Объем ростверка
Vр = 1,4∙1,4∙0,5 + 0,9∙0,9∙0,9 = 0,98 + 0,729 = 1,709 м3.
Вес ростверка
Gр = Vр∙gб = 1,709∙24 = 41,02 кН.
Вес грунта на уступах
Gгр = Vгр ∙ gгр; Vгр = Vо – Vр. Общий объем
Vо = 1,4∙1,4∙1,4 =2,744 м3; Vгр = 2,744 – 1,709 = 1,035 м3.
Средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте
Тогда Gгр = 15,8∙1,035 = 16,4 кН. NI = 636,8 + 1,2·(41,02 + 16,4) = 705,7 кН, MI = MOI + FhOI ∙hp = 84,7 + 21,6∙1,4 = 114,94 кН∙м.
Рmах = 176,4 + 63,9 = 240,3 кН < 1,2·Рсв = 1,2∙ 197,2 = 236,64 кН;
Pmin = 176,4 – 63,9= 112,5 кН >0. Условие выполняется, свайный фундамент запроектирован рационально.
Пример 4 – Определить количество железобетонных призматических свай марки С10-30 для свайного фундамента под наружную стену, разместить их в ростверке толщиной 50 см. Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, Рсв = 307 кН. Определим требуемое количество свай на 1 п.м фундамента по формуле где α – коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для ленточного фундамента под стену α = 0,75, для отдельно стоящего фундамента (под колонну) α = 9,0. Определим расчетное расстояние между осями свай на 1 п.м стены:
ар = Так как n = 1,65 < 2 и 0,6 < 3d, принимаем двухрядное шахматное расположение свай – расстояние между рядами (рисунок 3.4):
ср =
Ширина ростверка определяется по формуле
b = d + (m – 1) cp + 2 c0,
где cp – расстояние между рядами свай (см. рисунок 3.4); c0 – расстояние от края ростверка до боковой грани свай; m – число рядов (в нашем случае m = 2). Тогда b = 0,3 + (2 – 1) 0,67 + 2 ∙ 0,1 = 1,17 м. Принимаем ширину монолитного ростверка b = 1,2 м. Рисунок 3.4 – План расположения свай
Нагрузку, приходящую на одну сваю, определяем по формуле
Nсв = ≤ Pсв, где Qр – объем ростверка: Qр = 0,5 1,2 1 24 = 14,4 кН.
Nсв = < Pсв = 307 кН.
Условие выполняется, свайный фундамент запроектирован рационально. Cписок литературы 1 СТБ 943-2007 Грунты. Классификация. 2 СТБ 1075-97 Сваи железобетонные. Общие технические условия. 3 СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений. – Минск: М-во. архитектуры и стр-ва Респ. Беларусь, 1999. – 36 с. 4 П14-01 к СНБ 5.01.01-99 Проектирование и устройство свайных и траншейных стен. 5 П18-04 к СНБ 5.01.01-99 Проектирование и устройство буроинъекционных анкеров и свай. 6 П19-04 к СНБ 5.01.01-99 Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием. 7 П4-2000 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование забивных свай. – Минск: М-во архитектуры и стр-ва Респ. Беларусь, 2001. – 68 с.
Приложение А (справочное) Таблица А.1 – Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой
Таблица А.2 – Коэффициенты условий работы грунта
Таблица А.3 – Расчётные сопротивления грунта под нижним концом свай
Таблица А.4 – Расчётные сопротивления грунта на боковой поверхности забивных свай и свай-оболочек
Таблица А.5 – Предельные деформации основания
Таблица А.6 – Параметры типовых свайных кустов из забивных свай для одноэтажных промышленных зданий
Окончание таблицы А.6
Таблица А.7 – Параметры типовых свайных кустов из забивных свай для многоэтажных промышленных зданий
Окончание таблицы А.7
Приложение Б (рекомендуемое)
Рисунок Б.1 МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Методические указания к выполнению курсового проекта на тему «Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного или гражданского здания или сооружения» и к практическим занятиям студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство»
Часть 3 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
Могилев 2012
УДК 69.059 ББК 38.7 М 51 Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» Одобрено кафедрой «Строительные конструкции, здания и сооружения» «13» декабря 2011 г., протокол № 5
Составители: канд. техн. наук, доц. Е. Е. Корбут; ст. преподаватель Р. З. Шутов
Рецензент канд. техн. наук, доц. С. Н. Березовский
В методических указаниях изложены основные положения проектирования свайных фундаментов. Приведены примеры расчета свайного фундамента в разрезе курсового проекта, части дипломного проекта и практических занятий. Методические указания дополнены таблицами и справочными данными, необходимыми для выполнения курсового проекта и проведения практических занятий.
Учебное издание
МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Ответственный за выпуск С. Д. Семенюк
Технический редактор А. А. Подошевко
Компьютерная верстка Н. П. Полевничая
Подписано в печать. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл.-печ. л.. Уч.-изд. л.. Тираж 99 экз. Заказ №
Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г. 212000, г. Могилев, пр. Мира, 43
ã ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2012
Содержание
©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.
|