ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. Л. Ю. Артемова проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений учебное пособие
 Скачать 0.9 Mb.
|
|
5.2.3. Определение высоты и армирования фундаментов Ленточные фундаменты Толщина подушки (рис. 5.10) определяется из условия 3 0 , b bt Q p c b R b h = ⋅ ⋅ ≤ ϕ ⋅ ⋅ ⋅ (5.13) где Q – поперечная сила в сечении I–I по грани стены p – среднее реактивное давление по подошве фундамента (см. формулу 5.2); c – 74 вылет консоли b = 1 м – длина подушки h 0 = (h f – a) – рабочая высота сечения a – толщина защитного слоя ϕ b3 – коэффициент условий работы прочность бетона на растяжение. Армирование подушки определяют из расчета нормальных сечений на действие изгибающего момента (M) в сечении I–I: 2 0,5 , M p c b = ⋅ ⋅ (5.14) 0 , 0,9 s s M A h R = ⋅ ⋅ (5.15) где R s – расчетное сопротивление арматуры растяжению. Рис. 5.10. Схема ленточного фундамента 1 – стена, 2 – подушка I–I – расчетное сечение Отдельные фундаменты Рабочая высота фундамента (h 0 ) рис. 5.11) вычисляется по формуле 0 1 , 2 2 0,75 k k bt b h N h R p + = − + + (5.16) где b k и h k – размеры сечения колонны R bt и p – см. формулу (5.13); N – равнодействующая в сечении колонны по обрезу фундамента. После определения высоты фундамента (с учетом защитного слоя) назначают количество ступеней. При h f ≤ 400 мм проектируют одноступенчатый фундамент, при 400 < h f ≤ 900 мм – двухступенчатый и при h f > 900 мм – трехступенчатый фундамент. Общая высота фундамента и его уступов должны быть такими, чтобы не требовалось по расчету его армирование поперечными стержнями (хомутами) и отгибами. Рис. 5.11. Схема к расчету отдельного фундамента пирамида (1) и основание продавливания (2) Расчетная продавливающая сила P для фундаментов с квадратной подошвой , P N A p = − ⋅ (5.17) и средний периметр пирамиды продавливания 0 2( 2 ), m k k U b h h = + + (5.18) где A = (h k + 2h 0 )(b k + 2h 0 ) – площадь основания пирамиды продавливания. Тоже, для фундаментов с прямоугольной подошвой , 0,5( ), m k H P p A U b b = ⋅ ⎫ ⎬ = + ⎭ (5.19) где A = 0,5b(l – h k – 2h 0 ) – заштрихованная часть подошвы на рис. 5.11. Величины изгибающих моментов в сечениях I–I и II–II (см. рис. 5.11) и площадь рабочей арматуры A s определяют по формулам 2 I 2 II 1 0,125 ( ) , 0,125 ( ) , k M p l l b M p l l b ⎫ = − ⎪ ⎬ = − ⎪⎭ (5.20) 0 h′ a 45° N h k h 0 c I I II II l i 1 p 1-1 b k н 1 l 1 l 2 76 I II I 0 II 0 (0,9 , (0,9 ). s s s s A M h R A M h R = ⎫ ⎬ ′ = ⎭ (5.21) Определение поперечных сил Q и изгибающих моментов M для внецентренно нагруженных фундаментов проводят по формулам max (0,5 ) , 2 i i i p p Q b l l + = − (5.22) 2 max 2 (0,5 ) , 6 i i i p p M b l l + = − (5.23) где 0,5 i i l N M p A W l = + ⋅ – напряжения в м сечении подошвы фундамента максимальное напряжение в основании под подошвой фундамента от расчетных нагрузок W – момент сопротивления подошвы фундамента. Проверку фундамента по наклонному сечению и на продавливание проводят по СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции. СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ 6.1. Общие сведения Свайные фундаменты предназначены для передачи нагрузки на плотные грунты, расположенные (иногда) на значительной глубине [6, 7]. Свайный фундамент состоит из свай, объединенных сверху системой плит или балок, называемых ростверком (рис. 6.1). Различают низкий, повышенный и высокий ростверк (см. рис. 6.1), которые в плане могут быть в виде лент, кустов или свайного поля (рис. 6.2). Рис. 6.1. Типы свайных ростверков: а – низкий б – повышенный в – высокий. 1 – сваи 2 – ростверк Рис. 6.2. Виды свайных ростверков (в плане а – ленточный б – свайный куст в – сплошное свайное поле. 1 – сваи 2 – ростверк 1 2 1 2 2 а) б) в) 1 2 1 1 2 2 1 а) б) в) 78 Сваи различают по материалу, по методу изготовления и погружения в грунт и по характеру работе в грунте. По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные и стальные по методу изготовления и погружения в грунт – забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготавливаемые непосредственно в грунте. В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай сваи-стойки и висячие сваи (сваи трения. Сваи-стойки (риса) передают нагрузку на несжимаемые горные породы, которые практически исключают вертикальное перемещение свай, обуславливая тем самым отсутствие сил трения по боковой поверхности свай. Поэтому их несущая способность зависит только от несущей способности грунта R s под острием сваи d s F R = (6.1) Рис. 6.3. Схема передачи нагрузки а – свая-стойка; б – висячая свая. 1 – слабый грунт 2 – прочный грунт Висячие сваи находятся со всех сторон в сжимаемом грунте, поэтому нагрузка на основание передается за счет сил трения по боковой поверхности сваи R f и за счет сопротивления грунта под концом сваи R s , то есть их несущая способность определяется выражением d f s F R R = + (6.2) 6.2. Основы расчета свай Расчет свайных фундаментов и их оснований выполняют по двум группам предельных состояний. N 1 2 R s N 1 R s R f а) б) 79 По первой группе расчет проводят из условия обеспечения несущей способности ростверка, свай и грунта свайного фундамента. Несущую способность грунта проверяют по формуле , d k F N ≤ γ (6.3) где N – расчетная нагрузка на сваю γ k – коэффициент надежности F d – расчетная несущая способность сваи по грунту. Величину F d определяют следующим образом. Сваи-стойки: , d c F R A = γ ⋅ ⋅ (6.4) где γ c = 1 – коэффициент условий работы R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи A – площадь опирания сваи на грунт. Висячие сваи 1 ( ), n d c CR cf i i i F R A u f h = = γ γ ⋅ ⋅ + γ ⋅ ⋅ ∑ (6.5) где γ CR и γ cf – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности соответственно u – периметр сечения сваи f i – расчетное сопротивление грунта го слоя по боковой поверхности сваи h i – мощность го слоя грунта, прорезываемого сваей. Несущая способность свай по материалу определяется по формуле ( ), c b b s s N R A R A = γ ⋅ ϕ γ ⋅ ⋅ + ⋅ (6.6) где γ c – коэффициент условий работы, принимается в зависимости от вида свай и их поперечного сечения от 0,6 до 1,0; ϕ – коэффициент продольного изгиба γ b – коэффициент условий работы бетона R b – призменная прочность бетона R s – расчетное сопротивление арматуры сжатию A s – площадь сечения продольной арматуры. По второй группе расчет выполняют только для фундаментов из висячих свай по условию (3.2). 80 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Используя материалы пособия, студенты имеют возможность ознакомиться с относительно широким диапазоном вопросов, решаемых при разработке реальных проектов оснований и фундаментов зданий и сооружений различного назначения. Несколько взаимосвязанных друг с другом разделов включают специфические сведения по изучаемой дисциплине, которые базируются на знаниях учащихся, полученных при изучении сопротивления материалов, строительной механики, строительных материалов, а также архитектуры. Для сокращения трудоемкости выполнения расчетно-графичес- ких работ в пособии приведен необходимый справочный материал. 81 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Основные физико-механические свойства грунтов. 2. Что называется основанием и фундаментом и как они классифицируются. Какие фазы напряженного состояния испытывает грунт при действии внешней нагрузки 4. Как определить вертикальные напряжения в основании при действии внешних нагрузок 5. Как классифицируются здания и сооружения по жесткости 6. Какие основные виды деформаций зданий могут возникнуть при неравномерных осадках 7. Что входит в состав инженерно-геологических изысканий 8. Виды деформаций оснований. 9. Группы предельных состояний. В чем состоит цель расчета оснований по этим группам 10. Какие условия необходимо учитывать при назначении глубины заложения фундаментов. 11. Общая расчетная схема фундамента, возводимого в открытом котловане. 12. Как классифицируются фундаменты, возводимые в открытых котлованах 13. Как назначают размеры подошвы жесткого фундамента при центральном и внецентренном приложении нагрузки 14. Какие существуют методы определения осадок фундаментов 15. Как определить осадку фундамента методом послойного суммирования 16. Что входит в состав свайного фундамента 17. Виды свайных ростверков. 18. Что такое свайный куст 19. Расчет свай по материалу. 20. Несущая способность свай по грунту. 82 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М ФГУП ЦПП, 2004. 2. СНиП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – М ФГУП ЦПП, 2004. 3. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. – М ФГУП ЦПП, 2000. 4. МГСН 2.07-97. Основания, фундаменты и подземные сооружения М ГУП «НИИАЦ» Москомархитектуры, 1998. 5. Рекомендации по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции гражданских зданий и исторической застройки. – М ГУП «НИИАЦ» Москомар- хитектуры, 1998. 6. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. – М ФГУП ЦПП, 1995. 7. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений. – М ЦИТП, 1985. 8. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М ФГУП ЦПП, 1996. 9. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. – М ФГУП ЦПП, 2005. 10. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М ФГУП ЦПП, 1987. 11. ГОСТ 19804-91. Сваи железобетонные. Технические условия. – М, 1992. 12. ГОСТ 13579-78. Фундаментные блоки стеновые. Технические условия. – М, 1978. 13. ГОСТ 13580-85. Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия. – М, 1985. 14. ГОСТ 24476-80*. Фундаменты железобетонные сборные под колонны каркаса межвидового применения для многоэтажных зданий. Технические условия. – М, 1982. 15. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. – М, 1995. 16. ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. – М, 1996. 17. Берлинов, МВ. Основания и фундаменты / МВ. Берлинов. – М Высшая школа, 1999. 18. Далматов, Б.И. Основания и фундаменты. Ч. 2 / Б.И. Далма- тов и др. – СПб.: АСВ, 2000. 19. Цытович, НА. Механика грунтов / НА. Цытович. – М Высшая школа, 1979. 83 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................. 3 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБОСНОВАНИЯХ И ФУНДАМЕНТАХ ............. 4 1.1. Основные понятия и определения ................................................ 4 1.2. Свойства грунтов основания .......................................................... 7 1.3. Нормативные и расчетные характеристики грунтов основания ......................................................................... 12 2. РАБОТА ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ ......................... 16 2.1. Деформации в грунтах оснований ............................................... 16 2.2. Контактные давления .................................................................... 18 2.3. Напряжения в грунтах оснований ................................................ 19 2.3.1. Напряжения от природного давления грунтов ................. 19 2.3.2. Напряжения от действия внешних нагрузок ..................... 23 3. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ................................................... 29 3.1. Расчет оснований по первой группе предельных состояний .................................................................. 30 3.2. Расчет оснований по второй группе предельных состояний .................................................................. 31 3.2.1. Определение расчетного сопротивления грунта основания ................................................................. 33 3.2.2. Расчет осадок оснований ................................................... 41 3.2.3. Проверка прочности слабого подстилающего слоя основания .................................................................... 46 4. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ................................................................................ 48 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ В ОТКРЫТЫХ КОТЛОВАНАХ ....................................................................................... 59 5.1. Виды фундаментов ....................................................................... 59 84 5.2. Расчет фундаментов ..................................................................... 65 5.2.1. Определение размеров подошвы центрально нагруженного фундамента ................................................ 65 5.2.2. Определение размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента ................................................ 68 5.2.3. Определение высоты и армирования фундаментов ............................................ 73 6. СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ .................................................................. 77 6.1. Общие сведения ............................................................................ 77 6.2. Основы расчета свай .................................................................... 78 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 80 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ .................................................................... 81 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................... 82 Учебное издание ФЕДУЛОВ Владимир Куприянович АРТЕМОВА Людмила Юрьевна ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Редактор И.А. Короткова Подписано в печать 15.09.2015 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 5,25. Тираж 300 экз. Заказ . Цена 175 руб. МАДИ, 125319, Москва, Ленинградский пр-т, 64. |