2. Пісок середньої крупності, потужністю 5,2...5,8 м

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 6

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Вступ

Район будівництва – м. Горлівка, розташований у Донецькій області.

Об'єктом будівництва є шестиповерховий цивільний будинок –

хірургічний корпус на 180 ліжок, що має наступні розміри в плані: 23,8х43,8 м

Несучими конструкціями є залізобетонні колони суцільного перетину 400х400 мм , розташовані з кроком 7,2 м, прольотом 4,2 м

Колони суцільного перетину опираються на окремо стоячи стовпчасті фундаменти з відміткою низу підошви –4,605 м і розміром у плані м.

Відповідно до розрахунку поперечної рами будинку, на фундаменти діють навантаження наступних величин і характеристик:

, ,

Тому що фундаментна плита навантажена внецентрово фундаментними блоками, то діють додаткові вертикальне навантаження і згинальний момент, у результаті яких навантаження на фундамент складають:

, ,

Згідно даним аналізу інженерно-геологічних обстежень, геологічний розріз площадки будівництва має наступні шари ґрунту:

1. Насипний, потужністю 0,5...0,6 м

2. Пісок середньої крупності, потужністю 5,2...5,8 м

3. Пісок дрібний, потужністю 2,5...3,0 м

4. Пилевато-глинистий, потужністю до 18,0 м

При інженерних вишукуваннях ґрунтові води знаходяться на глибині 6,5 м від денної поверхні по шпарі 4.

Основні характеристики фізико-механічних властивостей ґрунтів

№ шаруючи	Найменування	Міцн. шару	, кН/м3	, кН/м3				, МПа	, град	, кПа
1	Грунтово-рослинний	0,5	26,2	12,0	0,14	–	–	–	–	–
2	Пісок середньої крупності	5,5	26,5	17,8	0,10	–	–	30	35	1,0
3	Пісок дрібний	2,7	26,8	19,2	0,12	–	–	38	36	4,0
4	Суглинки	18,0	27,2	19,8	0,18	0,26	0,11	27	22	31

1. Аналіз інженерно-геологічних умов

Виконуємо аналіз інженерно-геологічних умов площадки шляхом визначення похідних і класифікаційних характеристик ґрунтів. При цьому виконується аналіз установлених характеристик ґрунту на предмет використання його як підставу фундаментів.

ИГЭ-1 – грунтово-рослинний ґрунт, питома вага якого (кН/м³): ґрунт не може використовуватися як підставу в зв'язку зі своєю неоднорідністю і великим змістом органічних включень. Ґрунт підлягає зрізанню.

ИГЭ-2 – пісок середньої крупности. Для піщаних ґрунтів похідні і класифікаційні характеристики визначаються в наступному обсязі:

а) питома вага сухого ґрунту:

(кН/м³)

б) коефіцієнт пористості:

в) питома вага ґрунту в зваженому у воді стані:

(кН/м³)

(кН/м³) – питома вага води

г) ступінь вологості:

Пісок є маловологим по т.7 [1]

Тому що коефіцієнт пористості , ступінь вологості , а питома вага , то ґрунт може використовуватися як природну основу фундаментів.

ИГЭ‑ 3 – пісок дрібний. Для піщаних ґрунтів похідні і класифікаційні характеристики визначаються в наступному обсязі:

а) питома вага сухого ґрунту:

(кН/м³)

б) коефіцієнт пористості:

в) питома вага ґрунту в зваженому у воді стані:

(кН/м³)

г) ступінь вологості:

Пісок є вологим по т.7 [ДСТУ Б В.2.1-2-96]

По сукупності основних і похідних характеристик піщаного ґрунту, а саме коефіцієнта пористості і ступені вологості ґрунт також може використовуватися як природну основу фундаментів.

ИГЭ‑ 4 – суглинки, потужністю шаруючи до 18 м:

а) питома вага сухого ґрунту:

(кН/м³)

б) коефіцієнта пористості:

в) питома вага ґрунту в зваженому у воді стані:

(кН/м³)

(кН/м³) – питома вага води

г) ступінь вологості:

д) число пластичності:

е) показник плинності:

ж) повна вологоємність:

з) показник плинності цілком вологонасиченого ґрунту:

Оскільки коефіцієнт пористості , але ступінь вологості , то

ґрунт допускається використовувати як природну основу.

Висновок: за результатами дослідження похідних характеристик ґрунтів основи і з умови ощадливого використання будівельних матеріалів і робіт, приймаємо як основу ґрунт другого інженерно-геологічного елемента ИГЭ-2 – пісок середньої крупності.

Геологічний розріз по шпарах 1 – 4 і вертикальна прив'язка будинку

2. Вибір глибини закладення підошви стовпчастого фундаменту

Глибина закладення підошви фундаментів призначається відповідно до вимог ДБН В.2.1-10-2009 з урахуванням конструктивних особливостей будинку, рельєфу поверхні ділянки, геологічних і гідрогеологічних умов площадки будівництва, глибини сезонного промерзання ґрунтів. В усіх випадках мінімальна глибина закладення фундаменту повинна бути не менш 0,5 м.

Глибина закладення фундаменту від рівня планування з урахуванням інженерно-геологічних умов площадки призначається таким чином, щоб підошва фундаменту була заглублена в несущий шар не менш чим на 0,3 м, а потужність несущого шару під підошвою була б не менше 0,5 м. Для визначення потужностей шарів ґрунту по осі фундаменту виробляється прив'язка будинку або спорудження до геологічного розрізу.

Глибина закладення підошви фундаменту не залежить від глибини сезонного промерзання, якщо під підошвою фундаменту залягають піски гравелистые, великі і середньої крупности, піски дрібної і пилуваті, а також якщо УГВ нижче підошви фундаменту більш ніж на 2 м.

З огляду на конструктивні особливості возводимого спорудження, глибина закладення підошви фундаменту повинна бути не менш:

(м)

(м) – товщина конструкції статі

(м) – глибина закладання колони у фундамент

(м) – товщина статі в підвальному приміщенні
(м) – висота підвалу

У нашому випадку глибина підошви фундаменту не залежить від глибини сезонного промерзання ґрунту, тому що під підошвою залягають піски середньої крупности і рівень ґрунтових вод нижче підошви більш ніж на 2 м. Тому відповідно до конструктивних вимог, умовам СНиПа, а також особливостям нашого фундаменту, остаточно приймаємо глибину закладення підошви стовпчастого фундаменту 4,605 м.

3. Визначення розмірів фундаменту в плані

Критерії вибору розмірів підошви фундаменту ґрунтуються на вимогах розрахунку основ по граничних станах. Згідно СНиП [2] розрахунок фундаментів по другій групі граничних станів (деформаціям) ведеться в припущенні лінійної деформируємості основи, що реалізується при виконанні наступних умов:

Середній тиск під підошвою фундаменту знаходимо по формулі:

(кН) – результуюча вертикальна сила на обріз фундаменту
(м) – відповідно ширина і довжина підошви фундаменту:

довжина підошви фундаменту (у зави-мости від співвідношення вертикального навантаження і згинаючого моменту, що діють на обріз фундаменту, для внецентренно навантажених рекомендується приймати в діапазоні 1,2...1,8), у нашому випадку приймається 1,2. Значить довжина підошви фундаменту .
(кН/м³) – середня питома вага фундаменту і ґрунту на його уступах приймається в діапазоні 20...22 (кН/м³)
(м) – глибина закладення підошви фундаменту від поверхні планування

(кН/м²) – пригруз на поверхні основи

Крайові тиски під підошвою фундаменту знаходять по формулі:

(кН) – результуюча горизонтальна сила на обріз фундаменту
– момент опору підошви фундаменту

(м) – висота фундаменту

(кН*м) – згинальний момент

Розрахунковий опір ґрунту характеризує рівень напруг у ґрунті, при якому основа ще можна вважати лінійно деформируемой середовищем. Відповідно до вимог ДБН В 2.1-10-2009 ,,Основи та фундаменти споруд» [2] його знаходять по формулі:

– коефіцієнти умов роботи табл.Е.7 [2]

k – коефіцієнт, прийнятий рівним якщо прочностні характеристики ґрунту визначені по таблицях прил.додаток Е [2]

– коефіцієнти ґрунту, що залежать від значення 35°, що залягає під підошвою фундаменту табл.Е.8 [2]

– коефіцієнт, прийнятий рівним при b < 10 м

(кН/м³) – осредненные розрахункові значення питомої ваги ґрунтів, що залягають відповідно нижче і вище підошви фундаменту

(кПа) – значення питомого зчеплення ґрунту під підошвою фундаменту

(м) – відстань від рівня планування до статі підвалу при ширині підвалу В > 20 м

(м) – значення глибини закладення фундаменту від статі підвалу

Розрахункові значення знаходяться для шару ґрунту товщиною z нижче підошви фундаменту (м) при b < 10 м.

Визначення ширини підошви фундаменту виконуємо графоаналітичним методом, що полягає в наступному:

У системі координат (по осі абсцис b у метрах, по осі ординат P, R у кПа)

будуються графіки рівнянь . Формула (2) є рівнянням прямій , формули (3) і (4) є рівняннями гіперболи . Щоб побудувати графік залежності необхідно визначити величини R при двох значеннях b (наприклад при b =0 і b =5 м). Щоб побудувати графіки залежності залежності необхідно визначити їхньої величини при декількох значеннях b (наприклад при b =2 м, b =3 м и b =4 м). Результати розрахунків рекомендується приводити в табличній формі. Перетинання графіків дадуть два значення b, при яких будуть виконуватися умови . Як остаточну ширину підошви фундаменту приймається більше значення, округлене з точністю до десятих. При цьому, з огляду на погрішності побудови графіків, необхідно виконати перевірки умов із прийнятим значенням ширини підошви фундаменту. У випадку невиконання умов більш ніж на 5% потрібна коректування розмірів фундаменту убік їхнього збільшення.

Характерні крапки графіків напруженого стану основи для

визначення ширини підошви фундаменту

Напруга, кПа	Ширина підошви фундаменту, м
	0	1	1,25	1,5	1,7	2	2,5	3
		650,6	449	339,5	284,37	230,6	180,2	152,8
		718	483,45	359,45	298,08	239,02	184,5	155,3
	234,7							371,8
	281,64							446,2

Як остаточну ширину підошви фундаменту приймається більше значення, округлене з точністю до десятих, тобто (м), а довжина (м). При цьому, з огляду на погрішності побудови графіків, необхідно виконати перевірки умови (1) із прийнятим значенням ширини підошви фундаменту:

У випадку невиконання умов (1) більш ніж на 5 % потрібна коректування розмірів фундаменту убік їхнього збільшення.

З урахуванням конструктивних вимог до проектування фундаментів, остаточно приймаємо розміри підошви фундаментів у плані .

4. Розрахунок деформацій основи фундаменту

Розрахунок опади підстави виконується з метою установлення відповідності вимогам, при яких кінцеве осідання підстави і відносна різниця осад не повинні перевищувати гранично припустимих значень, прийнятих по табл. И.1 [2] у залежності від типу спорудження:

Вертикальна напруга від власної ваги ґрунту на рівні закладення підошви фундаменту:

(кПа)

– питома вага ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту
(м) – глибина закладення фундаменту від поверхні планування

Додатковий вертикальний тиск на основу:

(кПа)

Додаткові вертикальні напруги в i-тім елементарному шарі ґрунту на глибині z від підошви фундаменту по вертикалі, що проходить через центр підошви фундаменту, визначаються по формулі:

(кПа)

– коефіцієнт, що враховує розподіл додаткових напруг по глибині, обумовлений по прил.2 [2] у залежності від співвідношення сторін підошви фундаменту і відносної глибини , що обчислюється для кожного і-того елементарного шару стисливої товщі

Кінцеве осідання підстави з використанням розрахункової схеми у виді линейно-деформируемого півпростору з умовним обмеженням стисливої товщі визначаються методом пошарового підсумовування по формулі:

(м)

– безрозмірний коефіцієнт
– відповідно товщина і модуль деформації i-того елементарного шару ґрунту
n – число шарів, на яке розбита стислива товща ґрунту

Вертикальна напруга від власної ваги ґрунту на глибині z від підошви фундаменту, визначається по формулі:

– відповідно питома вага і товщина i-того елементарного шару
m – кількість елементарних шарів, розташованих вище глибини z

Розбивка стисливої товщі ґрунту виробляється на однорідні елементарні шари товщиною, що не перевищує 0,4 ширини підошви фундаменту, тобто (м).

Для шарів водопроникного ґрунту, розташованих нижче рівня ґрунтових вод, але вище водоупора, питома вага ґрунту визначається з урахуванням взвешивающего дії води. При визначенні у водотривкому шарі варто враховувати тиск стовпа води, розташованого вище водоупора. Цей тиск складає , де (кН/м³) – питома вага води; (м) – потужність шаруючи ґрунтових вод. У якості водоупора, рекомендується приймати глини або суглинки, що мають .

Нижня границя стисливої товщі основи (НГСТ) приймається на глибині , де виконується умова:

Як правило, нижню границю стисливої товщі визначають графічно. Для цього на розрахунковій схемі будують епюри напруг в однаковому масштабі. Ліворуч від осі фундаменту наносять епюрові напруг від власної ваги ґрунту, праворуч – епюрові додаткових напруг. Потім праворуч роблять побудова допоміжної (зменшеної в п'ять разів) епюри напруг від власної ваги ґрунту. У крапці перетинання допоміжної епюри з эпюрой додаткових тисків знаходиться НГСТ.

Розрахунок параметрів до визначення опади основи

№ шару	, м	z, м			, кПа	, кПа	, кПа	, кПа	, м
НПФ	0	0	0	1	64,08	220,29
2	0,68	1,36	0,8	0,800	76,18		176,23	30000	0,00324
	0,68		1,6	0,449	88,29	98,91		30000	0,0018
	0,68	2,72	2,4	0,257	100,39		56,61	30000	0,00103
3	0,68		3,2	0,160	116,304	35,24		38000	0,0005
	0,68	4,08	4,0	0,108	129,36		23,79	38000	0,0003
	0,68		4,8	0,077	142,42	16,96		38000	0,0002
4	0,68	5,44	5,6	0,058	158,33		12,78	27000	0,00025
	0,68		6,4	0,045	171,79	9,91			0,007

Розрахункова схема до визначення опади фундаменту

методом пошарового підсумовування

Повне осідання фундаменту визначається підсумовуванням осад елементарних шарів у межах стисливої товщі. У нашому випадку підсумовування осад виконувалося для 4-х елементарних шарів.

Виконуємо перевірку прийнятих розмірів підошви фундаменту в плані за умовою (4) з обліком, що граничне значення опади для будинку з з\б каркасом відповідно до прил.4 [2] складає (див), а нерівномірне осідання фундаментів 0,002.

– умова виконується

Оскільки розрахункова величина опади фундаменту від навантаження, що викликає напругу в підставі, складає 9,15 % розрахункового опору , що менше 40 % від гранично припустимої величини , розміри підошви фундаменту допускається коректувати, виходячи з більш високого значення розрахункового тиску на ґрунт.