Определение глубины заложения фундаментов

Практические Методы расчетов

Свайных и столбчатых фундаментов

Москва

Российский университет дружбы народов

2010

М.И. Абу Махади

Практические Методы расчетов

Свайных и столбчатых фундаментов

Учебное пособие

для студентов, обучающихся по направлению «Строительство»

Москва

Российский университет дружбы народов

ББК 38.7 Утверждено

РИС Ученого совета

Российского университета дружбы народов

Рецензент-

Кандидат технических наук, доцент С.М.Халаби

Абу Махади М.И.

Практические методы расчетов свайных и столбчатых фундаментов: Учеб.пособие.-М.: РУДН,2010.-78с.:ил.

Методическое пособие содержат материалы, необходимые для работы при проектировании оснований и фундаментов наиболее распространенных типов зданий и сооружений. Материалы подобраны в соответствии с действующими нормативными документами по строительству (СНиП). Основное внимание уделено двум видам фундаментов: фундаментам мелкого заложения на естественном основании и свайным фундаментам.

Подготовлено на кафедре строительных конструкций и сооружений.

©М.И. Абу Махади

Задача: Запроектировать основание и

фундаменты двух колонн здания.

Порядок выполнения

1. Построение геологического разреза площадки строительства.

2. Обработка данных лабораторных и полевых испытаний грунтов.

3. Анализ грунтовых условий и выбор типа основания и фундаментов (основной вариант).

4. Определение размеров фундаментов.

5. Расчет фундаментов на продавливание.

6. Расчет осадок фундаментов.

7. Разработка конструкций фундаментов.

Примечание: по основному варианту выполняются все пункты для обоих фундаментов; для дополнительного варианта выполняются пункты 4, 5, 6, 7.

8. Оформление работы на листе формата А1 () с расчетно-пояснительной запиской в 25 страниц.

1. ПОСТРОЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Построение геологического разреза производится на основании приведенных в задании данных бурения скважин и проходки шурфов.

В левой части чертежа строится шкала абсолютных отметок. Вертикальный масштаб 1:100, горизонтальный масштаб 1:500.

По осям выработок отмечаются высотное положение кровли и подошвы каждого слоя грунта, а также получается уровень грунтовых вод; соответствующие пометки соединяются плавными линиями.

Предполагается, что приведенные показатели физических свойств грунтов характеризуют в целом весь слой грунта, из которого был взят образец.

2. Обработка данных лабораторных и полевых испытаний грунтов

Рекомендуемый порядок выполнения работы

1. В зависимости от величины числа пластичности , устанавливается, является ли данный грунт песчаным () или глинистым ().

2. Подсчитывается коэффициент пористости грунта:

Последующий анализ различается в зависимости от того, является ли грунт песчаным или глинистым.

Для песчаного грунта

3. Строится кривая гранулометрического состава.

4. Определяется наименование грунта по крупности (Таблица 1).

Таблица 1

Наименование видов крупнообломочных и песчаных грунтов

Наименование видов крупнообломочных и песчаных грунтов	Распределение частиц по крупности в % от веса сухого грунта

Крупнообломочные
Грунт галечниковый (при преобладании неокатанных частиц - щебенистый)	Вес частиц крупнее 10 мм составляет более 50%
Грунт гравийный (при преобладании неокатанных частиц - дресвяный)	Вес частиц крупнее 2 мм составляет более 50%
Песчаные
Песок гравелистый	Вес частиц крупнее 2 мм составляет более 25%
Песок крупный	Вес частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%
Песок средней крупности	Вес частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%
Песок мелкий	Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет более 75%
Песок пылеватый	Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%
Примечание. Для установления наименования грунта по Таблице 1 последовательно суммируют проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм, далее крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворительному показателю в порядке расположения наименований в таблице.

5. По кривой гранулометрического состава определяется степень неоднородности зернового состава:

где d₆₀ − диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится 60% частиц;

d₁₀ − диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится 10% частиц.

Песок считается однородным, если степень неоднородности U < 3. При U ≥ 3 песок считается неоднородным.

6. Определяется плотность сложения грунта (Таблица 2).

Таблица 2

Плотность сложения песчаного грунта

Наименование песчаных грунтов	Плотность сложения песчаных грунтов
плотные	средней плотности	рыхлые
Пески гравелистые крупные и средней крупности	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,70	e > 0,70
Пески мелкие	e < 0,60	0,60 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,70
Пески пылеватые	e < 0,60	0,55 ≤ e ≤ 0,80	e > 0,70

7. Определяется степень влажности:

где − удельный вес воды.

В зависимости от песчаный грунт является:

― маловлажным: ,

― влажным: ,

― насыщенным: .

8. Записывается полное наименование грунта

9. Определяется расчетные сопротивления R₀ песчаного грунта (Таблица 3).

Таблица 3

Расчетные сопротивления песчаных грунтов

Пески	Значения R₀, кПа (кгс/см²), в зависимости от плотности сложения песков
плотные	средней плотности
Крупные	600 (6)	500 (5)
Средней крупности	500 (5)	400 (4)
Мелкие
маловлажные	400 (4)	300 (3)
влажные и насыщенные водой	300 (3)	200 (2,0)
Пылеватые
маловлажные	300 (3)	250 (2,5)
влажные	200 (2)	150 (1,5)
Насыщенные водой	150(1,5)	100(1)

Для глинистого грунта

3. Устанавливается наименование пылевато-глинистого грунта в зависимости от числа пластичности I_p (Таблица 4).

Таблица 4

Наименование пылевато-глинистого грунта

Наименование пылевато-глинистого грунта	Число пластичности
Супесь	0,01 ≤ I_р≤ 0,07
Суглинок	0,07 <I_р≤ 0,17
Глина	I_p>0,17

4. Устанавливается наименование пылевато-глинистого грунта по консистенции в зависимости от показателя текучести I_L (Таблица 5):

Таблица 5

Наименование пылевато-глинистого грунта по консистенции

Наименование пылевато-глинистого грунта	Показатель текучести
Супесь	Твердые	I_L < 0
Пластичные	0 ≤ I_L ≤ 1
Текучие	I_L > 1
Суглинок	Твердые	I_L < 0
Полутвердые	0 < I_L≤ 0,25
Тугопластичные	0,25 < I_L≤ 0,5
мягкопластичные	0,5 < I_L≤ 0,75
Тугопластичные	0,75 < I_L≤ 1
Текучие	I_L > 1

5. Записывается полное наименование грунта.

6. Определяется расчетные сопротивления R₀ пылевато-глинистого грунта (Таблица 6).

Таблица 6

Расчетные сопротивления пылевато-глинистых грунтов

Пылевато-глинистые грунты	Коэффициент пористости е	Значения R₀, кПа (кг/см²), при показателе текучести грунта
I_L = 0	I_L = 1
Супеси	0,5	300 (3)	300 (3)
0,7	250 (2,5)	200 (2)
Суглинки	0,5	300 (3)	250 (2,5)
0,7	250 (2,5)	180 (1,8)
1,0	200 (2)	100 (1)
Глины	0,5	600 (6)	400 (4)
0,6	500 (5)	300 (3)
0,8	300 (3)	200 (2)
1,1	250 (2,5)	100 (1)
насыщенные водой	150 (1,5)	100 (1)
Примечание. При промежуточном значении коэффициента пористости e, величина расчетного сопротивления пылевато-глинистого грунта R₀ определяются интерполяцией.

3. Анализ грунтовых условий и выбор типа основания и фундаментов

Выбор типа основания и фундаментов проектируемого сооружения производится на основе анализа грунтовых условий строительной площадки с учетом величины и характера нагрузок действующих на фундаменты.

Если грунты основания на значительную глубину характеризуются значениями R₀, большими , целесообразно рассмотреть вариант фундаментов на естественном основании. Для зданий с несущими стенами в этом случае обычно проектируются ленточные фундаменты, как правило, сборные.

Если на поверхности площадки имеется слой насыпного или слабого грунта () небольшой мощности, целесообразна прорезка этого слоя фундаментом или устройство песчаной подушки. При значительной мощности слабых грунтов, залегающих с поверхности или на небольшой глубине, следует рассмотреть вариант свайных фундаментов, устройства искусственных оснований, а в ряде случаев и фундаментов глубокого заложения в виде свай-оболочек, опускных колодцев и т.п.

Свайные фундаменты могут оказаться целесообразными в случаях высокого уровня грунтовых вод, когда затруднены работы в открытом котловане, а также для зданий с минимальной допустимой осадкой.

4. Определение размеров фундаментов

Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов d_f исчисляется от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента, при наличии бетонной подготовки − до её низа.

Выбор глубины заложения фундаментов рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов фундаментов. Глубина их заложения должна определяться с учетом:

1) назначения, а также конструктивных особенностей сооружения (наличия и размеров подвалов, фундаментов под оборудование и т.д.);

2) размера и характер нагрузок на фундаменты;

3) глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, фундаментов под оборудование, глубины прокладки коммуникаций;

4) существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

5) инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривования, пустот, образовавшихся вследствие растворения солей и пр.);

6) гидрологических условий площадки (уровней подземных вод и верховодки, а также возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения, агрессивности подземных вод и т.п.);

7) глубины сезонного промерзания грунтов.

При выборе глубины заложения фундаментов в необходимых случаях при соответствующем обосновании следует учитывать возможность дальнейшей реконструкции проектируемого сооружения (устройство новых коммуникаций, подвальных помещений, фундаментов под оборудование и пр.).

Фундаменты сооружения или его отсека, как правило, должны закладываться на одном уровне. При заложении ленточных фундаментов смежных отсеков на разных отметках переход от более заглубленной части к менее заглубленной должен выполняться уступами. Уступы должны быть не круче 1:2, а высота уступа − не более 60 см. Ленточные фундаменты примыкающих частей отсеков должны иметь одинаковое заглубление на протяжении не менее 1 м от шва.

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

― предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта на 10- 15 см;

― избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;

― закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ. При необходимости заложения фундаментов ниже уровня подземных вод следует предусматривать методы производства работ, сохраняющие структуру грунта.

Если глубина заложения фундаментов по условиям несущей способности и деформируемости грунтов основания оказывается чрезмерно большой, рекомендуется рассмотреть применение мероприятий по улучшению строительных свойств грунтов основания или переход на свайные фундаменты.

Минимальную глубину заложения фундаментов не рекомендуется принимать менее 0,7 − 1,0 м.

При выполнении проекта необходимо нанести на геологический разрез оси здания и затем решать вопрос о глубине заложения фундаментов.