Никулин А.В., Крутикова М.В. Решение задач курсового и дипломного проектирования по дисциплине основания и фундаменты

Подождите немного. Документ загружается.

А.В. Никулин

М.В. Крутикова

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

"ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ"

Учебное пособие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно-строительный факультет

Кафедра строительного производства

А.В. Никулин

М.В. Крутикова

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

"ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ"

Рекомендовано Ученым советом

Вятского государственного университета

в качестве учебного пособия

Киров 2005

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Вятского государственного университета

УДК 624.15(07)

Н651

Рецензенты: ООО "Институт "Кировгражданпроект", главный инженер

проекта А.А. Климович, начальник строительного отдела

Т.В. Попова;

кафедра архитектуры ВятГУ, доцент кафедры кандидат

технических наук, доцент М.Н. Крупин.

Никулин, А. В. Решение задач курсового и дипломного проектирования по

дисциплине "Основания и фундаменты": учебное пособие / А.В. Никулин, М.В.

Крутикова. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2005. – 60 с.

Учебное пособие посвящено вопросам расчета и проектирования оснований и

фундаментов зданий и сооружений различного назначения. Предназначено для

студентов инженерно-строительных вузов, также может быть полезно молодым

инженерам-проектировщикам и лицам, интересующимся вопросами расчета и

проектирования оснований и фундаментов.

Редактор Е.Г. Козвонина

Текст напечатан с оригинал-макета

, предоставленного авторами

Тираж 52 экз.

Усл. печ. л. 3,75

Печать матричная

Бесплатно

Подписано в печать

Бумага офсетная

Заказ №

610000, г. Киров, ул. Московская, 36

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение........................................................................................................................... 4

1. Фундамент мелкого заложения.................................................................................. 5

1.1. Определение глубины заложения фундамента .................................................. 5

Пример 1........................................................................................................................ 7

1.2. Определение размеров подошвы фундамента ................................................... 8

1.2.1. Фундамент с подошвой в форме прямоугольника или ленточный............ 8

Пример 2...................................................................................................................... 11

1.2.2. Ленточный фундамент при наличии подвала............................................. 13

1.2.3. Фундамент с подошвой в форме круга или кольца ................................... 15

Пример 3...................................................................................................................... 17

1.3. Проверка давления фундамента на слабый подстилающий слой грунта...... 19

1.4. Определение осадки фундамента ...................................................................... 20

1.4.1. Определение осадки основания с использованием расчетной схемы в

виде линейно-деформируемого полупространства

.............................................. 21

Пример 4...................................................................................................................... 22

1.4.2. Определение осадки основания с использованием расчетной схемы в

виде линейно-деформируемого слоя

..................................................................... 24

Пример 5...................................................................................................................... 26

1.5. Определение крена фундамента ........................................................................ 28

Пример 6...................................................................................................................... 30

2. Свайный фундамент.................................................................................................. 32

Пример 7...................................................................................................................... 32

Пример 8...................................................................................................................... 38

Пример 9...................................................................................................................... 46

Библиографический список.......................................................................................... 54

Приложение А (справочное) ........................................................................................ 55

Приложение Б (справочное)......................................................................................... 56

Приложение В (справочное) ........................................................................................ 58

Введение

Основания и фундаменты являются важнейшими элементами зданий и

сооружений. В общем объеме строительства устройство оснований и

фундаментов имеет значительный удельный вес как по стоимости, так и по

трудоемкости строительных работ. Анализ статистических данных показывает,

что большинство аварий зданий и сооружений происходит вследствие

разрушения оснований и фундаментов. Недостаточная изученность инженерно-

геологических условий на строительной площадке, недоброкачественное

устройство оснований и фундаментов часто вызывают их недопустимые

деформации, которые могут являться причиной повреждений, а иногда и полного

разрушения возведенных зданий. В то же время в некоторых случаях в ходе

строительства устраивают фундаменты больших размеров, чем требуется по

условиям эксплуатации основания. Это приводит к необоснованному

увеличению

трудовых и материальных затрат, недостаточному использованию несущей

способности грунтов основания.

Данное учебное пособие подготовлено в соответствии с рабочими

программами дисциплины "Основания и фундаменты" по специальностям 290300

"Промышленное и гражданское строительство" и 290500 "Городское

строительство и хозяйство", преподаваемым в Вятском государственном

университете. Вопросы и задачи, представленные в пособии, соответствуют

требованиям действующих нормативно

-технических документов в области

строительства, снабжены необходимыми комментариями.

Авторы приносят благодарность рецензентам за ценные замечания,

высказанные в процессе подготовки рукописи к изданию.

1. Фундамент мелкого заложения

1.1. Определение глубины заложения фундамента

При выборе глубины заложения фундамента следует руководствоваться рядом

факторов [4], основными из которых в курсовом и дипломном проектировании

являются:

- инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной

площадки;

- глубина сезонного промерзания грунтов;

- конструктивные особенности возводимого фундамента;

- глубина прокладки подземных коммуникаций, наличие

и глубина

заложения соседних фундаментов.

Глубина заложения фундамента принимается по возможности наименьшей,

что позволяет снизить стоимость фундамента.

Учет инженерно-геологических условий строительной площадки заключается

в выборе несущего слоя грунта с учетом следующих общих правил:

- минимальная глубина заложения фундамента не менее 0,5 м от

планировочной отметки земли;

- глубина заложения фундамента в

несущий слой грунта не менее

10 – 15 см;

- по возможности фундамент закладываются выше уровня подземных вод;

- на слоистых основаниях все фундаменты сооружения по возможности

возводятся на одном грунте или на грунтах с близкими деформационными и

прочностными характеристиками.

Глубина сезонного промерзания грунтов учитывается по условию

недопущения морозного пучения грунтов основания [1]. Глубина

заложения

внутренних фундаментов отапливаемого сооружения может назначаться

независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов d

принимается по

данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет), при отсутствии таких данных

принимается для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, по

формуле

tfn

Mdd ⋅=

, (1)

где d

– величина, принимаемая по [1], в зависимости от вида грунта;

– безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных значений

среднемесячных отрицательных температур за холодный период года в данном

районе, принимаемых по [2].

Расчетная глубина сезонного промерзания d

определяется по формуле

fnhf

dkd

⋅

, (2)

где k

– коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения,

принимаемый по [1].

Конструктивные особенности возводимого фундамента учитываются путем

определения минимальной конструктивной высоты фундамента и назначением

глубины заложения фундамента не менее данного значения.

В сооружении с подвалом или полуподвалом, а также при наличии приямков

или каналов, примыкающих к фундаменту, глубина заложения фундамента

принимается на 0,2 м

ниже отметки пола подвала, полуподвала, приямка или

канала (запас на высоту фундаментного блока или конструкции приямка). При

наличии коммуникаций (трубы водопровода, канализации, каналы и т.д.) подошва

фундамента закладывается ниже их ввода в здание на 0,2 м.

Фундаменты сооружения или его отсека, как правило, располагаются на одном

уровне. Разность отметок заложения расположенных

рядом отдельных

фундаментов (или отдельного и ленточного) при расстоянии в свету а между

наиболее близкими точками не должна превышать величину

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+⋅≤∆

tgah

, (3)

где φ

– расчетное значение угла внутреннего трения; с

– расчетное удельное

сцепление грунта; р – среднее давление под подошвой вышерасположенного

фундамента.

Это же условие распространяется и на случай определения допустимой

разности отметок заложения фундамента и расположенных рядом каналов,

тоннелей, трубопроводов и др.

Переход от одной отметки заложения ленточного фундамента к другой

осуществляется ступенями. Высота уступа в случае сборного фундамента

принимается

равной высоте стенового блока, длина уступа – не менее длины

стенового блока. При устройстве монолитного ленточного фундамента

соотношение между высотой и длиной уступа в связных грунтах принимается

равным 1:2, а в несвязных – 1:3, при высоте уступа, не превышающей

0,5 – 0,6 м.

Пример 1

Определить глубину заложения отдельного фундамента под колонну

одноэтажного производственного здания. Сечение колонны 400х600

мм.

Строительная площадка расположена в г. Екатеринбурге. Инженерно-

геологические условия соответствуют приложению А. Физико-механические

характеристики грунтов соответствуют приложению Б. Пол в здании по

грунту. Здание отапливаемое, расчетная среднесуточная температура воздуха

15 °С.

Нормативную глубину промерзания определяли по формуле (1)

1,29,5528,0

=⋅=⋅=

tfn

Mdd

м.

Расчетную глубину промерзания определяли по формуле (2)

26,11,26,0

⋅

fnhf

dkd

м.

Глубину заложения с учетом инженерно-геологических условий строительной

площадки принимали d

= 1,3 м (с учетом заложения фундамента в несущий слой

грунта на 10 см).

Глубину заделки колонны в стакан фундамента принимали равной 900 мм.

Глубина заложения фундамента с учетом конструктивных особенностей

(с учетом расстояния для обеспечения возможности рихтовки и минимальной

толщины дна стакана) d

равна

15,12,005,09,0

м.

Окончательно принимали глубину заложения фундамента d как

максимальную из значений d

и d

, равную 1,3 м.

1.2. Определение размеров подошвы фундамента

При расчете фундамента мелкого заложения по второму предельному

состоянию (по деформациям) площадь его подошвы может быть определена из

условия

≤

, (4)

где p

– среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания

расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R – расчетное сопротивление

грунта основания, определяемое по [1].

При назначении размеров и площади подошвы сборного фундамента также

учитываются размеры составных элементов и блоков, монолитного – модульные

размеры.

1.2.1. Фундамент с подошвой в форме прямоугольника или ленточный

Для случая

центрально нагруженного фундамента, у которого

равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади подошвы,

предварительное значение площади подошвы А определяется по формуле

⋅−

, (5)

где N

0II

– расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; R –

расчетное сопротивления грунта основания; γ

– среднее значение удельного веса

фундамента и грунта на его уступах, допускается принимать равным 2 т/м

; d –

глубина заложения фундамента.

Поскольку значение R изначально неизвестно, величину А можно определить

графическим методом (методом Лалетина), где ширина подошвы фундамента b

определяется путем совместного решения уравнений

(

)

[

]

IIcIIbqIIqIIz

cMdMdMbkM

R ⋅+⋅⋅−+⋅⋅+⋅⋅⋅⋅

⋅

= '1'

γγγ

и (6)

⋅+=

(7)

как точка пересечения графиков p

= f

(b) и R = f

(b).

После вычисления значения b аналитическим или графическим методом

принимаются окончательные размеры подошвы фундамента с учетом

модульности и унификации конструкций и определяется давление по подошве

фундамента по формуле

GGN

gIIfIIII

где G

fII

– расчетное значение веса фундамента; G

gII

– расчетное значение веса

грунта на уступах фундамента.

Найденная величина p

должна не только удовлетворять условию (4), но и по

возможности быть ближе к значению R. Наиболее экономичное решение будет в

случае

Для случая внецентренно нагруженного фундамента, у которого

равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр площади его

подошвы, предварительное значение площади подошвы определяется по формуле