Геотехника 3 курсовая работа. Бейбит Абзал КП. Министерство образования и науки республики казахстан международная образовательная корпорация факультет общего строительства

• Название: Министерство образования и науки республики казахстан международная образовательная корпорация факультет общего строительства
• Анкор: Геотехника 3 курсовая работа
• Дата: 10.12.2022
• Размер: 1.45 Mb.
• Имя файла: Бейбит Абзал КП.docx
• Тип: Документы; #837634
• страница: 5 из 7

Фундамент на искусственном основании


Анализируя геологический разрез ранее мы пришли к выводу, что у нас имеются слабые подстилающие слои. Было принято решение улучшить характеристики данного грунта инъекционным закреплением цементом.
Основным технологическим процессом струйной цементации является разрушение (размыв) грунта и его перемешивание с помощью энергии высоконапорной струи цементного раствора или воды. Разрушение и перемешивание грунта с раствором происходит в процессе подъема монитора. Сущность технологии заключается в следующем: в предварительно пробуренную скважину, диаметром 100-150 мм, опус- кается специальный монитор, который имеет одно или несколько сопел, затем произ- водится подача раствора или жидкости для размыва грунта. При этом одновременно производят подъем монитора.
Для получения элементов типа «сваи» при подъеме монитора одновременно производят его вращение вокруг вертикальной оси. Размеры элементов конструкций зависят от технологических параметров и режимов технологии, а также от грунтовых условий. В результате преобразования грунтов получается новый материал–грунтоцемент или грунтобетон, обладающий характеристиками близкими к бетону.

1. 
   Определим диаметр грунтоцементных свай (колонн). Диаметр свай или колонн, получаемых с помощью технологий струйной цементации первоначально назначается исходя из опыта проектирования. При предварительном назначении диа- метра грунтоцементных свай руководствуемся таблицей 4.1. СП 291.1325800.2017
   

При глинистых грунтах диаметр грунтоцементных элементов для однокомпонентной технологии составляет 500-600 мм. Принимаем 600 мм. Длину грунтоцементных элементов примем равной мощности слабого грунта, то есть 3000 мм.
Армирование грунтоцементных сооружений будем производить профильной трубой круглого сечения.

2. 
   Определим следующие прочностные и деформационные характеристики грунтоцементных элементов:
   

-прочность на одноосное сжатие R_stb;

-угол внутреннего трения закрепленного массива _stb;

-сцепление закреплённого массива с_stb;

-модуль деформации Е_stb, МПа;

1. 
   Нормативное значение прочности на одноосное сжатие R_stb определяет- ся по формуле:
   

𝑅_𝑠𝑡𝑏 = 𝑘_𝑡 ∗ 𝑅₂₈ ,

где 𝑅₂₈ – это прочность бетона при сжатии, определяющаяся на 28 сутки; 𝑘_𝑡- переходный коэффициент, который для глинистых грунтов определяется по формуле:
𝑘_𝑡 = 0,187 ∗ ln(t/2) + 0,375,

где 𝑡– это количество суток
𝑘_𝑡 = 0,187 ∗ ln(28/2) + 0,375 = 0,869

𝑅_𝑠𝑡𝑏 = 0,869 ∗ 2,95 = 2,562 МПа

Расчётное значение прочности на одноосное сжатие R_sb определяется по фор-

муле:




где 𝛾_𝑠𝑏– это коэффициент надежности для грунтоцемента при сжатии при рас- чете по первому предельному состоянию следует принимать равным 1,75 - для грун- тоцементных элементов, выполненных по методу струйной цементации. При расчете по второму предельному состоянию следует принимать равным 1.

2. 
   Модуль деформации грунтоцементных элементов определяется по фор-
   

муле:
𝐸 = 𝑘_𝑠 ∗ 𝑅_𝑠𝑡𝑏,

где 𝑘_𝑠- переходный коэффициент, который для глинистых грунтов принимается равным 70-100 для глинистых грунтов. Примем 𝑘_𝑠 = 100, тогда:

𝐸 = 100 ∗ 2,562 = 256,25 МПа

3. 
   Значение сцепления закрепленного массива зависит от прочности на сжатие грунтоцементного элемента:
   

с_{𝑠𝑡𝑏,𝐼} = 𝑅_𝑠𝑡𝑏 ∗ 0.35 = 2,562 ∗ 0,35 = 0.2967 МПа = 29,67 Кпа

с_{𝑠𝑡𝑏,𝐼𝐼} = 𝑅_𝑠𝑡𝑏 ∗ 0.4 = 2,562 ∗ 0,4 = 1.0248 МПа = 102,48 КПа
3.4.2.4.Значение угла внутреннего трения принимает в диапазоне от 24 до 33° в соответствии с таблицей 5.2 СП 291.1325800.2017. Интерполируя получаем, что
𝜑_{𝑠𝑡𝑏,𝐼} = 24.3905°

𝜑_{𝑠𝑡𝑏,𝐼𝐼} = 26,628°
3.4.2.5. Удельный вес грунтоцементного элемента по первому и второму предельному состоянию посчитаем как среднее значение между удельным весом грунта (глины пылеватой) и удельным весом бетона.


Таким образом, мы улучшили физики-механические показатели пылеватой глины, располагающейся во втором слое. Изменения этих показателей отражены в таблице.
Таблица 9-Сравнение характеристик грунта до и после цементизации.

ИГЭ	кН/м3	φI, град	cI, кПа	кН/м3	φII, град	cII, кПа	E, МПа
ИГЭ-14	17,1	19	7	18,8	22	10	10
Грунтоцементный элемент	20,5	24,4	29,7	21,3	26,6	102,5	256,25

Определим расчетные сопротивления для каждого слоя грунта. Результаты расчётов для наглядного отображения представлены в табличном виде (табл. 10).
Таблица 10-Результаты расчёта расчётных сопротивлений грунтов

№ точки	№ ИГЭ	,м	R, кПа
1	12	0.8	242.06
2	12	1.2	271.85
3	12	1.8	316.55
4	12	2.2	346.35
5	2	2.8	767.14
6	2	5.2	891.61
7	4	5.8	1156.09
8	4	11.2	1721.59

3.4.3. Определение глубины заложения фундаментов
Глубина заложения фундаментов сварочного цеха определяется исходя

из климатических и инженерно-геологических условий площадки строительства, а также в зависимости от конструктивных особенностей здания.
Глубина заложения исходя из климатических условий:



где d_f – глубина заложения фундамента;

d_fn – нормативная глубина промерзания грунтов, определяемая по схематической карте промерзания глин и суглинков, рис. 3.4;

k_h – коэффициент теплового влияния здания, определяемый по табл. 5.2

СП 22.13330.2011.

Для г. Туркестан нормативное значение глубины промерзания составляет 0,75 м
Расчетная среднесуточная температура воздуха внутри помещения

принимается равной 22⁰ С. Полы в сварочном цехе устраиваются по грунту.

В соответствии с таблицей 5.2; k_h=0,5.
d_f 0,75* 0,5 = 0,37 м
Глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки при

учёте подвала:

d = d_b + h_f + h_cf

где d_b – расстояние от уровня планировки до пола подвала;

h_cf – толщина плиты пола подвала;

h_f – ориентировочная высота фундамента.

Толщина конструкции пола подвала принимается равной 0,3 м, высота

фундамента – 1,2 м.
d 3 +0,9+0,3 = 4,2 м
Окончательно принимается глубина заложения d_f=4,2 м.
3.4.4 Конструирование фундамента
Расчётное сопротивление грунтов основания в уровне глубины заложе ния фундамента:

R₁= ^[0.32 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 18.1 + 2,3∗ 1.61 ∗ 20,5 + ⁽2,3 − 1⁾2 ∗ 20,5 + 4,84 ∗ 18^] = 244,33кПа

Требуемая площадь подошвы фундамента:
_Aтр_ ^N_II

R   d

m f
где N_II– продольное усилие в уровне обреза фундамента;

R– расчётное сопротивление грунтов основания;

γ_m– средневзвешенное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое равным 20 кН/м³;

d_f– глубина заложения подошвы фундамента.

𝑁𝐼𝐼 = 𝑁𝐼𝐼 ∗ 𝛾𝑓 = 790 ∗ 1.2 = 948

A^тр= = =5,91м²

Коэффициент соотношения ширины и длины подошвы фундамента принимается равным 1,5, тогда ширина подошвы фундамента равна:

B= = =1,98 м²

С учётом рекомендуемого модуля 0,3 м размеры подошвы фундамента принимаются равными 2,4х3,6 м.

Расчётное сопротивление грунтов основания:

R₁= ^[0.32 ∗ 1 ∗ 2,4 ∗ 18.1 + 2,3∗ 1.61 ∗ 20,5 + ⁽2,3 − 1⁾2 ∗ 20,5 + 4,84 ∗ 18^] = 253,25кПа
7. Сбор нагрузок:
Вертикальные нагрузки:
а) Вес фундамента:
𝑁_𝑓𝐼𝐼 = 𝑉_𝑓 ∗ 𝛾_𝑓 ∗ 𝛾_𝑏 = 5,45 ∗ 1.2 ∗ 25 = 163,5 кН

𝑉_𝑓 = ⁽2,4∗ 3.6 ∗ 0.3⁾ + ⁽2.1 ∗ 3.3 ∗ 0.3⁾ + ⁽0,9 ∗ 0,9 ∗ 1,2 ⁾ − ⁽0.8 ∗ 0.6 ∗ 0.4⁾ = 5,45 м³

где _f– коэффициент надежности по нагрузке; V_f– объем фундамента;_b– удельный вес железобетона.
Так как объем фундаментных балок и опорных столбиков невелик по сравнению с объемом фундамента, то возникающими от них нагрузками N и M пренебрегаем.


б) Вес песка на ступенях фундамента:
𝑁_𝑠𝐼𝐼 = (𝐴𝑑 − 𝑉_𝑓)𝛾^′ = ⁽10.53 ∗ 4,2 – 5,45⁾ ∗ 20,5 = 794,9 кН

𝐼𝐼
в) Вес стены фундамента:
𝑁_𝑤𝐼𝐼 = 𝑉_𝑤 ∗ 𝛾_𝑓 ∗ 𝛾_𝑏 = 6.0 ∗ 0.3 ∗ 1.5 ∗ 1,2 ∗ 25 = 81 кН
г) Суммарная вертикальна нагрузка:
𝑁_𝐼𝐼 = 𝑁_0𝐼𝐼 + 𝑁_𝑠𝐼𝐼 + 𝑁_𝑤𝐼𝐼 + 𝑁_𝑓𝐼𝐼 = 948+ 794,9 + 163,5 + 81 = 1986,07кН

8. 
   Определяем среднее давление на основание:
   

𝑝= = =188,61кПа 𝑅 = 253,25 кПа
9.Вычисляем суммарный изгибающий момент, возникающий в уровне подошвы фундамента:
𝑀_𝐼𝐼 = 𝑀_0𝐼𝐼 + 𝑄_0𝐼𝐼 ∗ ℎ_𝑓 = ⁽290 ∗ 1.2⁾ + ⁽24 ∗ 0,9⁾ = 369,6 кН ∗ м

где M_0II– значение изгибающего момента в уровне обреза фундамента для рас- чета по второму предельному состоянию; Q_0II -поперечная сила, приложенная в уровне обреза фундамента; h_f– высота фундамента;

Максимальное и минимальное давление по подошве фундамента:



P_max= + =258,08кПа< 1.2 ∗ 𝑅 =303,9кПа

W– момент сопротивления подошвы фундамента;

W= =5,32м³

P_min= - =119,13кПа< 𝑅 =253,25

Поскольку p_minбольше нуля, можно сделать вывод о том, что отрыва подошвы фундамента от грунта не произойдет.

В соответствии с п. 5.6.27 СП 22.13330.2011 для фундаментов колонн зданий с мостовыми кранами грузоподъёмностью более 75 т соотношение краевых давлений должно превышать 0,25:

= =0,46 0,25 - условие выполнено.

Сопряжение железобетонной колонны принимается сборным стаканного типа. Обрез фундамента принимается на отметке -3,0 м. Фундамент проектируется монолитным из бетона класса В20W4F100.

Исходя из конструктивных соображений, размер подколонника, в мм, определяется следующим образом:

b_п b_col 2  (50  200)  400  2  (50  200)  900 мм

l_п l_col 2  (50  200)  600  2  (50  200)  1100 мм

С учётом конструктивных требований принимается подколонник раз- мером 1200х900 мм.

С учётом размеров подошвы фундамента принимается две ступени по- дошвы толщиной 300 мм. Конструктивные размеры фундаменты представлены на рис. 3.2.



Рисунок 6. Конструкция фундамента