VI. Розрахунок основ фундаментів мілкого закладання на

штучній основі. 53

VI.1 Вибір і обґрунтування типу штучної основи. 53

VI.2 Визначення фізико-механічних характеристик штучної

основи, отриманої шляхом пошарового ущільнення ґрунту

або глибинного ущільнення слабкого ґрунту на всю його глибину. 54

VI.3 Назначення глибини закладання підошви фундаменту

на штучній основі. 55

VI.4 Навантаження на фундаменти. 55

VI.5 Розрахунок і конструювання окремо стоячого

фундаменту під колону на штучній основі. 56

VI.6 Визначення внутрішніх зусиль в конструкції

фундаменту на штучній основі. 58

VI.7 Армування підошви фундаменту 59

VI.8 Розрахунок конструкцій підколонника і його стаканної частини 59

VI.9 Розрахунок конструкції дна стакану на зминання

(місцеве стиснення) 59

VI.10 Розрахунок і конструювання фундаментів під металеві колони. 59

VII. Розрахунок осадки фундаменту на штучній основі. 59

Використана література 62

ВСТУП

Для виконання курсового проекту студенту надаються вихідні дані для проектування, в які входять:

1. Інженерно-геологічні умови будівельного майданчику.

2. Основні конструктивні особливості будівлі: вид будівлі, конструктивна схема будівлі, для каркасних будівель - ширина, довжина будівлі, кількість прогонів, ширина кожного прогону; для безкаркасних будівель – відстань між несучими стіновими конструкціями.

3. Розрахункова схема будівлі: окремо для каркасних і безкаркасних будівель.

4. Навантаження на несучі конструкції будівлі (в даному випадку по рішенню керівника проекту студент повинен зібрати діючи навантаження на колони каркасу чи на несучі стінки за правилами будівельної механіки, або прийняти за рекомендаціями керівника проекту готові значення, одержані при розрахунку поперечної рами будівлі (для житлових будівель, адміністративних будівель і т.д.).

5. Район будівництва.

При розрахунку і проектуванні основ та фундаментів під несучі конструкції будівлі студент (проектувальник) використовує СНиП 2.01.01-82, ДБН В.1.2-2-2006 «Навантаження і впливи», ДБН В.2.1-10-2009 «Основи та фундаменти споруд», а також підручники та навчальні посібники за профільним призначенням.

I. Аналіз інженерно-геологічних умов будівельного майданчику.

В заданих, для проектування основ та фундаментів будівлі, інженерно-геологічних умовах будівельного майданчику для виділених геологічних шарів ґрунту приводяться основні фізичні властивості ґрунту: ρ_s, ρ, W, W_L, W_P, а для особливих шарів, які не відповідають вимогам регіональних таблиць додаються додатково матеріали по випробування ґрунту статичним навантаженням – випробування ґрунтів штампом і дані за випробуванням ґрунту на зріз по заданій площині С (кПа) і φ°. Необхідно визначити всі можливі показники ґрунтів, котрі будуть приймати участь у розрахунках можливих варіантів основ та фундаментів.

Для заданих в вихідних даних нашарувань осадових подрібнених гірських порід складених алювіальними, делювіальними, еоловими і іншими відкладеннями необхідно додатково визначити:

Піщані відкладення:

1. Визначається щільність сухого ґрунту, ρ_d (кН/м³).

(1.1)

де: ρ – природна щільність ґрунту, кН/м³ (за завданням);

W – природна вологість (за завданням).

2. Розраховується коефіцієнт пористості ґрунту «е» за формулою:

(1.2)

3. За заданим зерновим складом піщаного ґрунту (крупнозернисті, середньозернисті, мілкі, пилуваті) та за визначним коефіцієнтом пористості піщаного ґрунту, додаток В табл. В.1 ДБН В.2.1-10-2009 визначаються деформативні характеристики та характеристики міцності піщаних ґрунтів С (кПа), φ°, Е (МПа), Е_е,і. Для пухкого піщаного ґрунту згідно з таблицею ДСТУ в таблиці В.1 додаток В ДБН В.2.1-10-2009 дані деформативних показників та показників міцності не приводяться, тому в завданні, де вказані основні фізичні властивості ґрунту, додатково приводяться показники міцності одержані при випробуванні ґрунту на зрізному приладі і деформаційні показники – за результатами випробування ґрунту штампом. Наведені в таблиці характеристики ґрунту за даними випробувань приймаються в розрахунках основ фундаментів, якщо даний грунт є основою проектного фундаменту.

4. Визначається ступінь водонасиченості ґрунту за формулою:

(1.3)

де: W –вологість ґрунту;

ρ_s – щільність мінеральних частинок грунту;

е – коефіцієнт пористості ґрунту;

ρ_w –щільність води, що приймається ρ_w =1т/м³.

5. Визначається вологість грунту при повному водонасиченні - W_sat.

W_sat= (д.о.) (1.4)

6. Визначається модуль деформації ґрунту за даними його випробувань штампом за формулою:

(МПа) за гілкою первинного навантаження (1.5)

де: μ – коефіцієнт поперечної деформації ґрунту – коефіцієнт Пуасона;

S – осадка штампу від заданого навантаження на штамп;

А – площа стандартного штампу, що дорівнює 5000 см²

d – діаметр круглого штампу, площа якого дорівнює (А=5000 см²), d=79,8см.

Р – навантаження на штамп (МПа).

7. Розраховується модуль деформації за гілкою вторинного навантаження (модуль пружності) за формулою Е_е,і.=5·Е_і.

Рис. 1. Осадка ґрунту основи за даними випробувань стандартним штампом.

Якщо ненормований піщаний грунт служить основою фундаментів, то за визначеними показниками γ, С, φ, Е, Е_і ведеться розрахунок основ згідно з ДБН В.2.1-10-2009.

За вказаною схемою визначаються показники всіх нашарувань піщаних ґрунтів, що виділені в інженерно-геологічному перерізі.

Глинисті ґрунти, що входять в нашарування будівельного майданчику.

Для глинистих ґрунтів, що складають геологічний переріз будівельного майданчику розраховують і визначають наступні показники:

1. Число пластичності I_P за формулою:

(1.6)

Класифікують глинистий грунт за числом пластичності

0,01 < I_P < 0,07 – супісок;

0,07  I_P  0,17 – суглинок;

I_P > 0,17 – глина

2. Визначають показник консистенції глинистого ґрунту за формулою:

(1.7)

Класифікують глинистий грунт за показником консистенції:

Таблиця 1.

для супісків
IL<0	тверді
0<IL≤1	пластичні
1<IL	текучі
для суглинків і глин
IL<0	тверді
0<IL≤0,25	напівтверді
0,25<IL≤0,5	тугопластичні
0,5<IL≤0,75	м’якопластичні
0,75<IL≤1,0	текучепластичні

3. Розраховують щільність сухого глинистого ґрунту за формулою:

(1.1`)

4. Визначається коефіцієнт пористості ґрунту за формулою:

(1.2`)

5. За таблицями В.2, В.3 додатка «В» ДБН В.2.1-10-2009 за визначеним видом глинистого ґрунту (супісок, суглинок, глина), показнику консистенції I_L і коефіцієнтом пористості ґрунту «е» визначаються показники міцності ґрунту «С» (кПа), φ° (таблиця В.2) і модуль деформації ґрунту Е (таблиця В.3), а за визначеним Е розраховується значення модуля пружності Е_е, відповідно другій гілці вторинного навантаження Е_е,і.=5·Е_і.

Для глинистого ґрунту, який за визначенням коефіцієнту пористості «е» не входить в таблицю В.2 (ненормований грунт) показники міцності «С» (кПа) і φ° приймаються згідно завданню, а модуль деформації Е розраховується за даними статичного випробування ґрунту штампом за формулою:

(1.5`)

де μ, S, А, d, Р показники, що відповідають формулі (5).

6. Розраховується модуль деформації за гілкою вторинного навантаження (модуль пружності) за формулою Е_е=5·Е_.

7. Визначається вологість водонасиченого ґрунту W_sat за формулою:

W_sat= (1.4`)

8. Визначається показник текучості водонасиченого глинистого ґрунту

(1.8)

За вказаною схемою визначаються показники усіх глинистих ґрунтів, що виділені в інженерно-геологічному перерізі.

За даними розрахунків формується зведена таблиця фізико-механічних властивостей ґрунтів, що виділені в інженерно-геологічному перерізі в послідовності їх залягання.

Зведена таблиця фізико-механічних характеристик ґрунтів.

Таблиця 2.

Вид грунту

Потуж- ність

ρs

ρ

W

WL

WP

IP

IL

ρd

e

Sr

Wsat

IL,sat

C

φ

Ee

Піски

+

+ +

+ +

+ +

- -

- -

- -

- -

+ +

+ +

+ +

+ +

- -

+ +

+ +

+ +

Глинисті грунти

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Приклад 1. Заданий будівельний майданчик з наступними інженерно-геологічними умовами:

№ п/п	Вид ґрунту	Потуж- ність,м	ρs, т/м3	ρ, т/м3	W	WL	WP	µ	C	φ	Pi	Si	Ee
1.	Рослинний шар	0,6-0,5	-	1,47	0,12	-	-	-	-	-	-	-	-
2.	Супісок делювіальний	5,2-4,8	2,68	1,58	0,14	0,25	0,18	0,35	16	19	0,1 0,2 0,3 0,4	0,95 1,90 2,85 4,80
3.	Суглинок коричневий	4,8-6,2	2,69	1,87	0,15	0,33	0,16	0,36	3	+	-	-
4.	Пісок крупнозернист.	безмеж- но	2,63	2,05	0,18	-	-	0,25				--
5.	Рівень підземних вод	11,0

Визначити необхідні похідні показники ґрунтових відкладень.

Згідно з зазначеною літологією будівельного майданчику в геологічному перерізі виділені нашарування з глинистих і піщаних ґрунтів.

Глинисті ґрунти

1. Супісок делювіальний.

   1. Визначається число пластичності ґрунту I_P.

=0,25 -0,18=0,07 (грунт супісок)

2. Розраховується показник текучості (консистенції) I_L.

(супісок твердий)

3. Розраховується щільність сухого ґрунту ρ_d

т/м³

4. Визначається коефіцієнт пористості «е»

Рис. 1`. Графік осадки штампу від

5. Визначається модуль деформації ґрунту «Е»: навантаження.

МПа

Е_е=Е·5=29 МПа

6. Показники міцності ґрунту С і φ приймаються за лабораторними даними випробування ґрунту на зрізних приладах С=16 кПа, φ=19°.

7. Визначається вологість ґрунту при повному водонасиченні W_sat.

W_sat=

8. Визначається показник консистенції (текучості) водонасиченого ґрунту.

(супісок текучий)

2. Суглинок коричневий.

1. Визначається число пластичності ґрунту I_P.

=0,33-0,16=0,17 (грунт суглинок)

2. Розраховується показник текучості (консистенції) I_L.

(суглинок твердий)

3. Розраховується щільність ґрунту ρ_d

т/м³

4. Визначається коефіцієнт пористості «е»

5. За таблицею В.2 додаток В ДБН В.2.1-10-2009 в залежності I_P та I_L і коефіцієнту пористості «е» визначаються показники міцності С, φ, а за таблицею В.3 модуль деформації ґрунту «Е».

Для суглинку з показником I_L=-0,06 і коефіцієнтом пористості е=0,66, одержимо С=31 кПа, φ=24°, Е=22 МПа.

6. Розраховується модуль деформації ґрунту за гілкою вторинного навантаження

Е_е=Е·5=5·22=110 МПа

7. Визначається вологість ґрунту при повному водонасиченні W_sat.

W_sat=

8. Визначається показник консистенції (текучості) водонасиченого ґрунту.

3. Пісок крупнозернистий.

1. Розраховується щільність сухого ґрунту ρ_d

т/м³

2. Визначається коефіцієнт пористості «е»

3. За таблицею В.1 додаток В ДБН В.2.1-10-2009 в залежності I_P та I_L і коефіцієнту пористості «е» визначаються показники міцності С, φ, Е.

С=2 кПа, φ=40°, Е=40 МПа.

4. Розраховується модуль деформації ґрунту за гілкою вторинного навантаження

Е_е=Е·5=5·40=110 МПа

5. Визначається ступінь водонасиченості ґрунту S_r

(грунт водонасичений)

Результати визначних показників ґрунтів будівельного майданчику в порядку їх залягання зверху вниз зводяться в таблицю.

Зведена таблиця фізико-механічних характеристик ґрунтів.

№ п/п	Вид ґрунту	Потуж- ність	ρs	ρ	W	WL	WP	IP	IL	ρd	e	Sr	Wsat	IL,sat	C	φ	Е	Ee
1.	Рослинний шар	0,6-0,5	-	1,47	0,12	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2.	Супісок делювіальний	5,2-4,8	2,68	1,58	0,14	0,25	0,18	0,07	<0	1,38	0,98	-	0,36	2,5	16	19	5,8	29
3.	Суглинок коричневий	4,8-6,2	2,69	1,87	0,15	0,33	0,16	0,17	<0	1,62	0,66	-	0,24	0,47	31	24	22	119
4.	Пісок крупнозернист.	безмеж- но	2,63	2,05	0,18	-	-	-	-	1,73	0,52	0,91	-	-	2	40	40	200