Водних шляхів ті їх технічної експлуатації

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

 

 

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

 

КАФЕДРА ОСНОВ І ФУНДАМЕНТІВ

 

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до розрахунково-графічної робіти і практичних занять з дисципліни «Ефективні конструкції фундаментів» для студентів освітньо-кваліфікаційного рівня «Спеціаліст»

спеціальності 7.06010101 «Промислове і цивільне будівництво»

 

ОДЕСА - 2012

УДК.624.155. УДК 624.155.

 

«ЗАТВЕРДЖЕНО»

Вченою радою факультету ГТБ ОДАБА

Протокол № 3 от 1.11. 2012 г

 

 

Укладачі: к.т.н. п.- проф. Новський О.В.

к.т.н. доц. Барчукова Т.М.

к.т.н. доц. Суходоєв Ю.Ф.

ст. виклад. Єресько О.Г.

 

 

Рецензенти:

к.т.н. , доцент кафедри архітектурних конструкцій

Одеської державної академії будівництва та

архітектури Плахотний Г.Н.

 

к.т.н. , доцент кафедри морських, річкових портів ,

водних шляхів ті їх технічної експлуатації

Одеського національного морського університету Бугаєва С.В.

 

 

Відповідальний за випуск: завідуючий кафедрою основ

і фундаментів, к.т.н. п.- проф. Новський О.В.

 

Вступ..........................................................................................................
1. Склад, об`єм і оформлення розрахунково-графічної роботи......
2. Практична робота № 1. Розрахунок пальового фундаменту з пірамідальних паль Метод ДБН В.2.1.-10-2009 Заміна № 1......
3. Практична робота № 2. Розрахунок пальового фундаменту з пірамідальних паль. Метод Одеського інженерно-будівельного інституту (ОИСИ)..................................................
4. Практична робота № 3. Проектування фундаментів на піщаній подушці...........................................................................................
5. Практична робота № 4. Проектування фундаменту у витрамбованому котловані............................................................
Додаток 1. Показники фізико-механічних властивостей ґрунтів будівельного майданчика та геологічний розріз..........................
Додаток 2. Розрахункова схема споруди та навантаження на фундаменти.......................................................................................
Додаток 3. Бібліографія............................................................................

ЗМІСТ

 

 

 

Вступ

Мета виконання розрахунково-графічної і практичних робіт – розширення і поглиблення знань студентів при підготовці спеціалістів, закріплення теоретичного матеріалу, який вивчається у курсі лекцій з дисципліни «Ефективні конструкції фундаментів», а також аналіз досліджень, проведених в останні роки в галузі фундаментобудування, у тому числі на кафедрі основ і фундаментів ОДАБА, і практичне їх застосування.

Методичні вказівки включають в себе дані для виконання розрахунково-графічної роботи і чотирьох практичних робіт. У практичних роботах виконують: розрахунок пальових фундаментів із пірамідальних паль, фундаментів у витрам-бованому котловані, а такожпроектування фундаментів на піщаній подушці.

 

Склад, об'єм і оформлення розрахунково - графічної роботи

 

Для виконання розрахунково - графічної роботи (РГР) студенту видається завдання у вигляді вихідних даних, в яких мають бути висвітлені наступні відомості:

а) дані про будівельний майданчик (інженерно-геологічний розріз в межах поперечного або поздовжнього розрізу будівлі чи споруди, показники основних фізико-механічних характеристик ґрунтів, відомості про підземні води) - додаток 1;

б) розрахункова схема споруди та навантаження на фундаменти - у додат-

ку 2.

РГР повинна вміщувати пояснювальну записку з усіма розрахунками і розрахунковими схемами об'ємом 10 – 18 стандартних сторінок формату А-4 (210x297 мм);

Склад розрахунково-пояснювальної записки:

– вступ;

– розрахунок одного з пальових фундаментів (з практичної роботи №1; 2; або 4);

– розрахунок піщаної подушки (практична робота №3).

– список використаної літератури.

Оформлення пояснювальної записки.

Записка ілюструється необхідними кресленнями, графіками і схемами, виконаними в зручному масштабі з усіма розмірами, абсолютними або відносними… В пояснювальній записці спочатку наводять розрахункові формули, а потім…  

Практична робота № 1.

Розрахунок пальового фундаменту з пірамідальних паль.

Метод ДБН В.2.1-10-2009 Зміна №1

Несуча здатність Fd, кН пірамідальної палі з нахилом бічних граней ір ≤ 0,025 визначається за формулою:  

Практична робота № 2.

Розрахунок пальового фундаменту з пірамідальних паль.

Метод Одеського інженерно-будівельного інституту

 

Пірамідальні палі рекомендується застосовувати в піщаних грунтах незалежно від їх крупності, що залягають вище або нижче за рівень грунтових вод; у пилуватих пісках; у шаруватих відкладеннях грунтів, що складаються з комплексу піщаних, супіщаних, суглинистих і глинистих шарів різного генезису; у шарах насипних грунтів з ρ_d = 1,5 г/см³; у просадочних лесовидних супісках і суглинках (s_sl < 5 см) ρ_d ≥ 1,36 г/см³; у глинах, суглинках, супісках будь-якого генезису.

Пірамідальні палі можуть бути різного виду і мати різні геометричні розміри залежно від конструктивної схеми будівлі, грунтових умов і навантаження, що діє. Номенклатура пірамідальних паль ущільнення приведена в таблиці 3.1. Розрахункова схема для визначення несучої здатності пірамідальної палі – рис. 3.1.

Несуча здатність фундаменту з пірамідальних паль складається із суми опору грунту по бічній поверхні палі та по підошві ростверку і визначається за формулою:

=R_гр,_у.· V_а,п / s + R_гр·V_р / s, (3.1)

де: s – для палі і ростверку приймається рівним 0,5 s_u, але не більше 0,08 м;

R_гр,у – внутрішній реактивний опір ущільненого грунту по бічній поверхні палі, кПа. Визначається за графіком рис. 3.2,б в залежності від середньої щільності скелету грунту r_d,у в межах зони ущільнення V_у;

r_d,у – визначається за графіком 3.2,а в залежності від об¢єму палі та середньозваженого значення природної щільності скелету грунту r_d,ср.

Якщо паля перетинає два шари, то r_d,ср = (r_d,₂· h₂+ r_d,3·h₃) / h₂+h₃ (див. рис. 3.1,а);

V_а,п – об¢єм зони деформації навколо бічних граней палі, м³, визначається за графіком рис. 3.3,а, в залежності від об¢ємного осідання палі: V_s,п=А_п · s =

D²·s;

R_гр – внутрішній реактивний опір природного грунту по підошві ростверку, кПа, визначається за графіком рис. 3.3,б, в залежності від щільності скелету природного грунту r_d,ср;

V_a,р – об¢єм зони деформації в основі ростверку, м³, визначається за графіком рис. 3.3,б, в залежності від об¢ємного осідання ростверку V_s,р = А_р·s= 3D² ·s.

 

Рис. 3.1. Розрахункова схема для визначення несучої здатності пірамідальної палі.

а) без ростверка; б) з ростверком.

Ескіз палі	Конструкції палі	Марка палі	Клас бетону	Повздовжна арматура	Кут коніч- ності   α	Витрати на палю	Довідко-ва маса палі,   т	Відстань до петлі	Площа бічної поверхні палі , м²
Бетону,   м³	арма- тури, кг	,   мм	,   мм
		СП 2-70	В 15	4ø10А-I	8°32’	0.380	14.0	0.95			3.23
СП 2,5-70	В 15	-	6°51’	0.475	16.2	1.20			4.04
СП 3-70	В 15	-	5°43’	0.570	18.0	1.43			4.83
СП 3,5-70	В 15	-	4°55’	0.665	19.6	1.66			5.63
СП 2,5-80	В 15	-	7°59’	0.608	19.3	1.52			4.55
СП 3-80	В 15	-	6°39’	0.730	20.7	1.825			5.43
СП 3,5-80	В 15	-	5°43’	0.851	22.8	2.13			6.34
СП 4-80	В 15	-	5°00’	0.972	24.7	2.43			7.23
СП 5-80	В 20	4ø10А-I	4°00’	1.220	26.4	3.05			9.02
СП4-40-20	В 15	4ø10А-I	1°90’	0,5	18.0	1,6			6,23
Примітки: Марка паль розшифровується таким чином: СП-паля пірамідальна. Перша цифра означає довжину пірамідальної палі L, м; друга – розмір поперечного перетину палі у голові D, см. Розмір сторони поперечного перерізу всіх паль в підошві – 100 мм, крім палі СП 4-40-20, розмір сторони поперечного перерізу якої в підошві – 200 мм.

Таблиця 3.1. Палі пірамідальні квадратного перетину з поперечним армуванням

Приклад 3.1. Визначити несучу здатність пірамідальної палі з низьким ростверком під колону одноповерхової промислової будівлі. Інженерно - геологічні умови будівельного майданчика характеризуються даними, приведеними в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2.

Показники фізико-механічних властивостей грунтів.

№ п/п	Опис інженерно-геологічних злементів	Ідекс геолог. віку.	rs, г/см3	r, г/см3	w	wL	wp	Е, МПа	j, град	с, кПа
	Насипний шар (давність від-сипання 20 років)	Q1y	2,64	1,8	0,20	0,28	0,19	2,9
	Лес	Qеоl	2,65	1,84	0,30	0,25	0,19	2,65
	Глина	Qео	2,74	2,08	0,23	-	-	24,5

 

Рис.3.2. Графіки залежності: а) середньої щільності скелету грунту в межах зони ущільнення від щільності природного грунту і об`єму палі;

б) залежність внутрішного реактивного опору ущільненого грунту від щільності скелету грунту в зоні ущільнення.

 

Рис. 3.3. Графіки залежності об`ємів зони деформації в основі палі (а) і ростверку (б) від об`ємного осідання.

 

Навантаження на фундамент: N = 640 кН; F = 1,2·640 = 768 кН

Розрахункова схема наведена на рисунку 3.4. Приймаємо палю довжиною

3 м з розмірами зверху 0,7 х 0,7 м і знизу 0,1 х 0,1 м. Паля заглиблена в один шар, 0,1 м залишається для з`єднання з ростверком.

 

 

 

Рис. 3.4. Розрахункова схема до визначення величини опору пірамідальної палі з низьким ростверком.

 

Несуча здатність визначається за формулою 3.1 де: для палі R_гр,_у = f(r_d,_у), а r_d,_у = f(V_п; r_d,ср); V_п = 0,57м³; r_d = 1,5 г/см³.

Тоді за графіком рис. 3.2,а r_d,у = 1,69 г/см³, за графіком рис. 3.2,б R_гр,у = 20,5кПа; V_а,п = f(V_s,п); V_s,п = D²·s = 0,7² · 0,06 =0,029 м³, за графіком рис. 3.3,а V_а,п =1,31 м³. Для ростверку R_гр = f(r_d); r_d = 1,5 г/см³; тоді за графіком рис. 3.2,б R_гр = 8,7 кПа; V_а,р = f(V_s,p); V_s,_p = 3D²· s = 3 · 0,7² · 0,06 = 0,09 м³; за графіком рис. 3.3,б V_а,р = 1,6 м³.

Підставивши в формулу 3.1 визначені параметри,одержимо несучу здатність пірамідальної палі з фрагментом низького ростверку:

= (20,5·1,31 + 8,7·1,6)/0,06 = 680 кН.

Розрахункове навантаження, що допускається на палю:

Р=

Кількість паль у фундаменті:

n = (768+768·0,1) / 485,7 = 1,74; приймаєм дві пірамідальні палі.

Розміщуємо палі в плані, виходячи з мінімальної відстані між ними, яка дорівнює 2D (D-розмір пірамідальної палі в голові), і призначаємо конструкцію і площу ростверка А_р (рис.3.5). Схеми розміщення паль в плані в стовпчатих пальових фундаментах див. рис. 3.6.

 

 

Рис. 3.5. Розміщення паль в пальовому фундаменті.

 

 

 

Рис. 3.6. Схеми розміщення паль в плані в стовпчатих пальових фундаментах.

 

Вага ростверку: =31.7 кН

Фактичне навантаження на палю складає:

 

Умова розрахунку пальового фундаменту за несучою здатністю грунту основи виконана.

Контрольні питання до роботи №2.

1. Написати формулу для визначення несучої здатності пірамідальної палі (F_d) методом Одеського інженерно-будівельного інституту.

2. Розрахункова схема для визначення несучої здатності пірамідальної палі.

3. Як визначається кількості паль у кущі?

 

Практична робота № 3.

Проектування фундаментів на піщаній подушці

Для піщаних подушок застосовуються намивні або пошарово укладені з ущільненням (rd = 1,65 г/см3) в котловані або траншеї пилуваті, дрібні,… Розрахунковий опір грунту піщаної подушки призначається для пилуватих пісків… Визначаємо площу стовпчатого фундаменту і його розміри за формулою:

Контрольні питання до роботи №3.

1. Написати формулу для визначення площі та розмірів стовпчастого фундаменту.

2. За якою формулою визначається середній тиск під підошвою фундаменту?

3. Визначення розмірів зони деформації під стовпчастим фундаментом.

4. За якою формулою розраховується осідання фундаменту на піщаній подушці?

 

Практична робота № 4.

Проектування фундаменту у витрамбованому котловані

  повторює форму трамбовки. Уширення основи робиться з допомогою жорсткого… Приклад 5.1. Визначити несучу здатність фундаментів у витрамбованому котловані. Грунтові умови: Шар 1: Рослиний шар…

Контрольні питання до роботи №4.

1. Формули для визначення несучої здатності фундаменту у витрамбованому котловані.

2. При якій природній вологості уширення має форму еліпсоїда?

3. Матеріал, що застосовується при втрамбовуванні в дно котловану.

4. Формула для визначення розрахункового опру ґрунту при розрахунку фундаменту у витрамбованому котловані.

5. Умова, при якій розрахунок несучої здатності фундаменту у витрамбованому котловані можна вважати задовільним?

 

 

Додаток 1

Показники фізико-механічних властивостей грунтів

Будівельної ділянки та геологічний розріз

Рис.1. Інженерно-геологічний розріз (Одеса). Таблиця 1 Показники фізико-механічних властивостей грунтів № п/п   Опис інженерно-геологічних…

Додаток 2

Розрахункова схема споруди та навантаження на фундаменти

 

15,7

 

Рис.1. Підприємство по ремонту взуття.

Таблиця 1

Навантаження на фундамент

Вісь	N, кН	M, кНм	Q, кН
А-3			1,2
Б-3			2,9

 

 

Рис.2. Архів.

 

Таблиця 2

Навантаження на фундамент

Вісь	N, кН	M, кНм	Q, кН
А-3			7,2
Б-3

 

 

 

 

Рис.3. Будівля АТС.

Таблиця 3

Навантаження на фундамент

Вісь	N, кН	M, кНм	Q, кН
А-7			6,1
Б-7			2,6

 

 

Рис.4. Цех ремонту будівельних машин.

 

Таблиця 4

Навантаження на фундамент

Вісь	N, кН	M, кНм	Q, кН
А-6
Г-6
Б-2		-	-
Ж-2		-	-

 

 

Рис.5. Учбово-лабораторний корпус.

Таблиця 5

Навантаження на фундамент

Вісь	N, кН	M, кНм	Q, кН
А-2
Б-2

 

 

Рис.6. Головний корпус механічного заводу.

 

Таблиця 6

Навантаження на фундамент

Вісь	N, кН	M, кНм	Q, кН
А-3
Б-3

 

 

Додаток 3

Бібліографія

1. ДСТУ Б.В.2 1-2-96. Грунти. Класифікація. – Укрархбудінформ – Київ 1997. – 42 с.

2. ДБН В.1.2-2:2006. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. Минстрой Украины, – Киев. 2006. – 80 с.

3. ДБН В.2.1-10-2009 Основи та фундаменти споруд «Основні положення проектування» – Київ.: Минрегіонбуд України, 2009. – 102 с.

4. ДБН В.2.1-10-2009 Зміна №1. Київ.: Минрегіонбуд України, 20011. – 54 с.

5. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Герсеванова. – М.: Стройиздат, 1980. – 151 с.