Решение задач по фундаментом. Занятие 1 по теме Посадка здания на местности

• Название: Занятие 1 по теме Посадка здания на местности
• Анкор: Решение задач по фундаментом
• Дата: 28.01.2022
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: Primery_resheniya_prakticheskih_zadach_1.docx
• Тип: Занятие; #344658

Работа выполнена авторами сайта ДЦО.РФ

Помощь с дистанционным обучением:

тесты, экзамены, сессия.

Почта для заявок: INFO@ДЦО.РФ

Практическое занятие 1

по теме «Посадка здания на местности»
Постановка задачи: выполнить проектную посадку здания на местности.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Привязка здания на местности.
   
2. 
   Изучение рельефа местности и выполнение геологического профиля в разрезе по створу скважин.
   
3. 
   Дополнительные расчетные сведения о грунтах основания.
   
4. 
   Общая оценка строительной площадки.
   

Примеры решения задачи:

1. Привязка здания на местности

Главный фасад здания размещается по линии застройки с привязкой углов к строительной геодезической сети разбивочного плана. М 1:500 (рис. 1)



Рис.1. План строительной площадки

Высотная привязка осуществляется из условий нулевого баланса земляных работ при планировке территории строительной площадки



где: h_i – высотные отметки поверхности рельефа для углов здания,

n – количество углов здания в плане.

Величина максимального уклона местности:



где: ∆h – превышение отметок горизонталей, м;

l_min – минимальное расстояние между горизонталями, м.

Вывод: естественный рельеф местности пригоден для организации строительства с незначительной планировкой.
2. Изучение рельефа местности и выполнение геологического профиля в разрезе по створу скважин

Геологический профиль основания оформляется по створу скважин №1 и №2.



Рис. 2. Геолого-литологический разрез по створу скважины 1-2

Условные обозначения:



Рис. 2. Геологический профиль строительной площадки №2: 1 – растительный слой; 2 – песок мелкий, средней плотности; 3 – суглинок легкий, плотный, полутвердый с галькой

3. Дополнительные расчетные сведения о грунтах основания

Слой 1. Почва каштановая, суглинистая.

Слой 2. Песок мелкий, средней плотности.

Удельный вес сухого грунта



Коэффициент пористости



Степень влажности



Относительный коэффициент сжимаемости



Расчетное сопротивление: R_о = 200 кПа – принимается по приложению В СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты».

Слой 3. Глина пылеватая, полутвердая.

Объемный вес сухого грунта



Коэффициент пористости



Число пластичности



Показатель консистенции грунта



Коэффициент относительной сжимаемости:

ν= 0,12; ;

m_υIII=β_III/ E= 0,967/27= 0,036 МПа^-1 .

Глина малосжимаемая.

Расчетное сопротивление: – принимается по приложению В СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты».
4. Общая оценка строительной площадки

Судя по плану горизонталей и геологическому профилю, площадка имеет спокойной рельеф ( ), подземные коммуникации и выработки отсутствуют, подземные воды на глубине 4,2 м от уровня планировки, грунты слоистые, с выдержанным залеганием пластов, малосжимаемы ( ), незначительно различаются по сжимаемости и прочности, достаточно прочные ( ) и могут служить естественным основанием здания.

Практическое занятие 2

по теме «Определение глубины заложения фундаментов»
Постановка задачи: определить проектную глубину заложения подошвы фундамента.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Глубина заложения по конструктивным требованиям.
   
2. 
   Глубина заложения по условиям промерзания.
   
3. 
   Выбор вариантов конструкций фундаментов.
   

Примеры решения задачи:

1. Глубина заложения по конструктивным требованиям

Глубина подвала

Принимаем конструктивно высоту фундаментной плиты

По конструктивным требованиям глубина заложения


2. Глубина заложения по условиям промерзания

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта из мелкого песка в районе г. Уфа составляет: м,

где: (СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

м,

где: k_h = 0,5 – для здания с подвалом при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении 15 С (СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

Глубина расположения уровня подземных вод м.

d_ƒ+ 2 = 1,08 + 2 = 3,08 м;

d_w > d_ƒ + 2м.

Согласно табл. 5.3 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты» глубина заложения фундамента d не зависит от и принимается по конструктивным требованиям.

Принимаем м по конструктивным требованиям.
3. Выбор вариантов конструкций фундаментов

Для сравнения задаемся вариантами ленточных фундаментов мелкого заложения со сборной или монолитной железобетонной плитой, столбчатых монолитных абсолютно жёстких и жёстких с гибкой плитой и вариантами свайных фундаментов с монолитным ростверком при однорядном и двухрядном размещении сваи (см. рис. 1). Во всех вариантах фундаментов принимаем бетонные стеновые блоки подвала марки ФБС 24.5.6 (по табл. 1, 2 ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»)



Рис. 1. Варианты конструкций ленточных, столбчатых свайных фундаментов
На рис. 1 обозначено: а – сборные железобетонные плиты и бетонные стеновые блоки ленточного фундамента; б – монолитная железобетонная плита и бетонные стеновые блоки ленточного фундамента; в – абсолютно жёсткий монолитный железобетонный столбчатый фундамент; г – жёсткий монолитный железобетонный столбчатый фундамент с гибкой плитой; д – однорядный свайный фундамент с монолитным железобетонным ростверком и бетонными стеновыми блоками; е – двухрядный свайный фундамент с монолитным железобетонным ростверком и бетонными стеновыми блоками.

Практическое занятие 3

по теме «Проектирование ленточных фундаментов»
Постановка задачи: рассчитать и законструировать ленточный фундамент.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Определение размеров подошвы фундамента.
   
2. 
   Конструирование ленточных фундаментов.
   

Примеры решения задачи:

1. Определение размеров подошвы фундамента

Ориентировочная требуемая ширина подошвы ленточного фундамента мелкого заложения:



В расчете приняты:

коэффициент надежности по грунту ; для второго слоя грунта выше подошвы фундамента для грунта ниже подошвы фундамента осредненное расчетное значение удельного веса



где



– для песка мелкого (табл. 5.4 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты»);

– для песка мелкого и сооружения с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения к его высоте L/H = 36/15 = 2,34 м;

, т.к. прочностные характеристики грунта (φ и с) определены непосредственными испытаниями и заданы в исходных данных;

M_r = 1,06, M_g = 5,25, M_c = 7,67 для слоя песка с φ_n = 29 (табл. 5.5 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты»);

, т.к.

, для песка слоя №2 (см. грунтовые условия);

,0 м по заданию.



Рис. 1. Схема расположения фундамента мелкого заложения

в грунтовом массиве

Расчетное сопротивление грунта R под подошвой фундамента при b = b₁ = 2,91 м:



м; м.

При м

кПа;

м;

м.

При м

кПа;

м;

м.

При м

кПа;

м;

м.

Вывод: условие выполняется.

м

Принимаем м.
2. Конструирование ленточных фундаментов

Сборный фундамент

Принимается сборный фундамент, состоящий из фундаментной плиты ФЛ 24.12 размером м и весом кН (табл. 1 ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов») и двух рядов стеновых бетонных блоков ФБС 24.5.6 размером м и весом (по табл. 1, 2 ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»).

Расчетная схема сборного фундамента показана на рис. 2.

Расчетное сопротивление грунта Rпод подошвой фундамента шириной м будет равно кПа.

Суммарная нормативная нагрузка на 1м фундамента от собственного веса составляет кН/м.

Суммарная нормативная нагрузка на 1м фундамента от веса грунта, лежащего на фундаментной плите: кН/м,

где: м³.



Рис. 2. Расчетная схема сборного фундамента

Среднее давление под подошвой фундамента составляет:

кПа,

так как при м кПа.

Сборно-монолитный фундамент

Принимается сборно-монолитный фундамент, состоящий из монолитной железобетонной фундаментной плиты шириной м и высотой м и двух рядов стеновых бетонных блоков ФБС 24.5.6 размером м и весом кН (по табл. 1, 2 ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»).

Нормативная нагрузка от собственного веса на 1м фундаментной плиты: кН/м,

где: м²;

– площадь поперечного сечения фундаментной плиты;

– расчетная длина подошвы ленточного фундамента, принята равной 1;

– нормативный удельный вес железобетона,

кН/м.



Рис. 3. Расчетная схема сборно-монолитного фундамента

Суммарная нормативная нагрузка от собственного веса на 1м фундамента кН/м.

Суммарная нормативная нагрузка от веса грунта на 1м фундаментной плиты кН/м.

где: м³.

Среднее давление под подошвой фундамента

кПа,

так как при м кПа.

Практическое занятие 4

по теме «Расчет осадки ленточного фундамента»
Постановка задачи: определить конечную осадку ленточного фундамента методом послойного суммирования.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Определение напряжений от собственного веса грунта.
   
2. 
   Расчет дополнительных напряжений от действия внешних нагрузок.
   
3. 
   Определение конечной осадки фундамента методом послойного суммирования.
   

Примеры решения задачи:

Исходные данные:

грунты оснований: 1 слой – почва, м;

2 слой – песок мелкий, м, кН/м³ МПа;

3 слой – глина пылеватая, м, кН/м³ МПа;

ширина подошвы фундамента м;

глубина заложения подошвы фундамента м;

среднее давление под подошвой кПа;

грунтовые воды на глубине 4,2 м.
1. Вертикальное напряжение от веса грунта на уровне

подошвы фундамента кПа;

подземных вод кПа;

подошвы 2 слоя кПа;

кровли 3 слоя кПа;

подошвы 3 слоя кПа.
2. Принимаем толщину элементарного слоя

м.

3. Дополнительное давление под подошвой фундамента

кПа.

Расчет осадки приведен в форме таблицы, где коэффициент α определяется по табл. 5.8 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты».

Таблица 1 – Расчет осадки сборно-монолитного фундамента

Толщина слоя, м	Расстояние от подошвы до слоя R	ζ =	α	Давление на слой σzp= α‧Pа, кПа	Среднее давление σzр,i, кПа	Еi, кПа	Осадка элементарного слоя, мм Si=β
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0	0	1	213,8		28 ‧ 103
0,92	0,92	0,80	0,871	188,4	201,1		5,29
0,92	1,84	1,60	0,642	137,3	162,9		4,28
0,92	2,76	2,40	0,477	102,0	119,7		3,15
0,92	3,68	3,20	0,374	80,0	91,0		2,39
0,42	4,10	3,57	0,340	72,7	76,4		1,09
0,50	4,60	4,00	0,306	65,4	69,1	27 ‧ 103	1,02
0,92	5,52	4,80	0,258	55,2	60,3		1,64
0,92	6,44	5,60	0,223	47,7	51,5		1,40
0,92	7,36	6,40	0,196	41,9	44,8		1,22
0,92	8,28	7,20	0,175	37,4	39,7		1,08
0,92	9,20	8,00	0,158	33,8	35,6		0,97
0,92	10,12	8,80	0,143	30,6	32,2		ΣSi = 23,53
0,92	11,04	9,60	0,132	28,2

ΣS_i = 23,5‧10^-3м = 23,5 мм S = ΣS_i < S_u = 100 мм



Масштаб: размеров - 1 см = 1 м; давлений - 1 см = 50 кПа.

Рис. 1. Расчетная схема осадки ленточного фундамента
Практическое занятие 5

по теме «Проектирование столбчатых фундаментов»
Постановка задачи: разработать конструкцию столбчатого фундамента.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Определение размера подошвы столбчатого фундамента.
   
2. 
   Конструирование столбчатого фундамента.
   

Примеры решения задачи:

1. Определение размера подошвы столбчатого фундамента

Грунт несущего слоя – песок мелкий, средней плотности с удельным весом  = 18,7 кН/м³ и коэффициентом пористости е = 0,778.

Условное расчетное сопротивление основания, сложенного песком, R_о = 0,2 МПа.

Глубина заложения подошвы фундамента от планировочной поверхности площадки с учетом глубины подвала d_b, толщины пола подвала h_рр и высоты столбчатого фундамента h_f определяется как d = d_b+ h_рр + h_f м.

Высота фундамента h_f,определяется глубиной стакана h_sравной (1…1,5)h_к, толщиной днища стакана, определяемой из условия продавливания и принимаемой не менее 200 мм и фундаментной плиты, состоящей из одной, двух или трех ступеней высотой не более 0,5 м.

При h_к = 400 мм принимаем h_s= 0,6 м, толщина подстаканника 0,3 м, фундаментную плиту из двух ступеней по 0,5 м каждая.

h_f = 0,6 +0,3 +1,0 = 1,9 м.

Следовательно, глубина заложения подошвы фундамента

d = d_b+ h_рр + h_f = 1,0 + 0,15 + 1,9 = 3,05м.

Предварительная площадь подошвы фундамента

A = N / (R - _md) = 2,160/ (0,20 – 0,02  3,05) = 16,00 м²;

Размеры фундамента A = b ℓ = 4  4 = 16,0 м².

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 4 м.



Принимаем R= 400 кПа.

Площадь подошвы фундамента

A = N / (R - _md) = 2,160/ (0,40 – 0,02  3,05) = 6,37 м²;

Принимаем монолитную плиту A = b ℓ = 2,53  2,53 = 6,36 м².

4 – 2,53 = 1,47, что больше 10%.

Расчетное сопротивление грунта основания

R = 1,565 ∙ (18,02 ∙ 2,53 + 195,321) = 377,0 кПа.

A = N / (R - _md) = 2,160/ (0,377 – 0,02  3,05) = 6,82 м²;

A = b ℓ = 2,6  2,6 = 6,76 м².

2,6 – 2,53 = 0,07, что менее 10%

Расчетное сопротивление грунта основания

R = 1,565 ∙ (18,02 ∙ 2,6 + 195,321) = 379,0 кПа.

Вес фундаментной плиты

G_f= Ah_p_ = (6,76+3,24) ∙ 0,5∙ 0,024 = 0,12 мН.

Вес стакана под колонну

G_s = 1,0  1,0  0,9  0,024 = 0,021 мН

Вес грунта на обрезах фундамента

G_q1 = (A - A_s) h_q _q = (6,76 – 1,0)  0,9  0,018 = 0,093 мН.

G_q2 = (A – A₁) h_q _q = (6,76 – 3,24)  0,5  0,018 = 0,031 мН.

G_q = 0,093 + 0,031=0,124 мН.

Среднее давление под подошвой фундамента



Р = 357 кПа < R= 379 кПа – условие удовлетворяется. Превышение расчетного сопротивления составляет 5,8% < 10%, следовательно, фундамент запроектирован рационально.

Окончательно принимаем для фундамента под колонну монолитную плиту размером 2,6 х 2,6 м с высотой h_п = 0,5 м.

Расчетная нагрузка на уровне пола подвала составляет N= 2,490 мН.

От веса фундамента G_f = 1,1∙(0,12+0,021) = 0,160 мН,

От грунта на уступах фундамента G_q = 1,15 ∙ 0,124 = 0,143 мН.

Давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок

.
2. Конструирование столбчатого фундамента

Конструирование жесткого столбчатого фундамента производится на основании результатов расчёта с соблюдением нормативных требований.

Схема монолитного железобетонного столбчатого жесткого фундамента стаканного типа приведена на рис. 1.





Рис. 1. Схема монолитного железобетонного столбчатого жёсткого фундамента стаканного типа
Практическое занятие 6

по теме «Расчет осадки столбчатого фундамента методом эквивалентного слоя»
Постановка задачи: определить конечную осадку столбчатого фундамента методом эквивалентного слоя.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Расчет напряжений от природного давления грунтов.
   
2. 
   Определение дополнительных напряжений от действия внешних нагрузок.
   
3. 
   Расчет конечной осадки фундамента методом эквивалентного слоя.
   

Примеры решения задачи:

Определить методом эквивалентного слоя осадку столбчатого фундамента, рассчитанного в п.п. 6.1 и 6.2,

Р _о = Р - d= 433 - 18.7  3.05 =375кПа,

b= 2,6 м,

Грунтовые условия – по заданию.

II слой – песок мелкий, средней плотности с коэффициентом Пуассона ν = 0,2.

При глубине заложения фундамента 3,05 м

h = 5,5 – 3,05 = 2,45 м

Определяем коэффициент эквивалентного слоя Аω_m=1,01 (табл. 3, 4 учебно-методического пособия «Расчет и проектирование фундаментов»).

Толщина эквивалентного слоя h_э= Аω_mb=1,01·2,6=2,63 м.

Мощность сжимаемой толщи Н_с=2 h_э=2·2,63=5,26 м.

При глубине заложения подошвы фундамента d= 3,05 м в сжимаемую толщу входит II и III слои грунтов с модулями деформаций Е_II = 28 МПа, E_III= 27 МПа.



Рис. 1. Расчётная схема осадки фундамента методом эквивалентного слоя

Относительные коэффициенты сжимаемости для:

- второго слоя при ν_II = 0,2; ;

m_υII= β_II/ E_II =0,9/28 = 0,032 МПа^-1 ;

- третьего слоя (глина пылеватая, комковая, полутвердая)

ν_III = 0,12; ;

m_υIII=β_III/ E_III =0,96/27 = 0,035 мПа^-1 ;

- средний относительный коэффициент сжимаемости



Конечная осадка фундамента

=375·2,63·3,5·10^-5 = 0,0325м = 3,25 см

Проверка условия

S= 3,25 см < S_u =10 см – условие удовлетворяется.

Практическое занятие 7

по теме «Определение конечных осадок отдельных фундаментов с учетом их взаимного влияния»
Постановка задачи: определить полную осадку фундаментов с учетом их взаимного влияния.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Расчет собственной осадки фундамента методом эквивалентного слоя.
   
2. 
   Определение дополнительной осадки фундамента методом угловых точек от загружения соседнего.
   
3. 
   Полная осадка фундаментов с учетом их взаимного влияния.
   

Примеры решения задачи:

Исходные данные:

1. Фундаменты сборные железобетонные под колонны квадратной формы размером 2,1х2,1 м; глубина заложения подошвы d = 19 м.

2. Дополнительное давление по подошвам фундаментов p_o = 289 кПа.

3. Грунт основания – мощный слой песка (v = 0,2), относительный коэффициент сжимаемости m_v = 4,8*10^-5 кПа.

Определить осадку фундаментов с учетом их взаимного влияния согласно расчетной схеме на рис. 1.

Мощность эквивалентного слоя по формуле

где: при v = 0,2, n = l/b = 1 по таблице 4.

Собственная осадка фундамента по формуле



Дополнительная осадка фундамента S_д от загружения соседнего определяется по методу угловых точек. Центральная точка F рассматриваемого фундамента 2 является угловой для прямоугольников загрузки ACFD-I и ACFD-II, прямоугольник BCFE загружен фиктивно.


Рис. 1. Расчетная схема к определению осадки фундаментов с учетом их взаимного влияния

Дополнительная осадка в точке F фундамента 2 от загружения фундамента 1.



где: – соответственно осадки угловой точки F прямоугольников I и II.

Для прямоугольников I: n = l/b = 4,05/1,05 = 3,9; коэффициент эквивалентного слоя для угловой точки при v = 0,2 по табл. 4 по формуле



Мощность эквивалентного слоя



Для прямоугольников II: n = l/b = 1,95/1,05 = 1,9;





Полная осадка фундаментов под колонны с учетом их взаимного влияния

S = S_S + S_д = 2,9 + 0,7 = 3,6 см.

Практическое занятие 8

по теме «Проектирование котлованов зданий»
Постановка задачи: разработать рабочие чертежи котлована здания.

Алгоритм выполнения задания:

1. 
   Определение размеров котлована здания.
   
2. 
   Разработка рабочих чертежей котлована здания.
   

Примеры решения задачи:

Исходные данные:

1. Размеры здания в плане LхB = 40х15 м.

2. Глубина заложения подошвы фундамента d = 3,0 м.

3. Грунт основания тугопластичный суглинок.

4. Ширина сборного ленточного фундамента b = 2,4.

Требуется разработать рабочие чертежи котлована здания.

Ширина прохода между основанием откоса и фундаментом a принимается 0,8 м.

Размеры дна котлована в плане:

- длина

L_д = L + 2(a+b/2) = 42 + 2(0,8 + 1,2) = 46 м;

- ширина

B_д = B + 2(a+b/2) = 15 + 2(0,8 + 1,2) = 19 м;

Глубина котлована в точках 1, 2, 3, 4:

h₁ = 99,90 - 97,25 = 2,65 м;

h₂ = 99,97 - 97,25 = 2,65 м;

h₃ = 100,85 - 97,25 = 2,65 м;

h₄ = 100,77 - 97,25 = 2,65 м.

Размеры котлована поверху:

- длина по оси А

L_vА = L_d + Z₁ + Z₄ = 46 + 1,32 + 1,76 = 49,08 м.

где: заложения Z определяются по крутизне естественного откоса h/Z = 1/0,5 по табл. 5 учебно-методического пособия «Расчет и проектирование фундаментов»:

Z₁ = 0,5h₁ = 0,5 · 2,65 = 1,32 м;

Z₂ = 0,5h₂ = 0,5 · 2,72 = 1,36 м;

Z₃ = 0,5h₃ = 0,5 · 3,6 = 1,80 м;

Z₄ = 0,5h₄ = 0,5 · 3,52 = 1,76 м;

- длина по оси Г

L_vГ = L_d + Z₂ + Z₃ = 46 + 1,36 + 1,8 = 49,16 м.

- ширина по оси 1

В_v1 = В_d + Z₁ + Z₂ = 19 + 1,32 + 1,36 = 21,68 м.

- ширина по оси 8

В_v8 = В_d + Z₃ + Z₄ = 19 + 1,80 + 1,76 = 22,56 м.

Рабочие чертежи плана и разреза котлована показаны на рис. 1.



Рис. 1. Оформление рабочего чертежа котлована