Расчет котлована 15х15м из ЖБ свай

Министерство образования  и науки Украины

ПГАСиА

 

КАФЕДРА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

 

 

 

 

 

Расчетно – графическая работа по спецкурсу

на тему: «Расчет котлована 15х15м из ЖБ свай»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил :                                                                                                     студент гр.       №903  Юлгушев Руслан                                                                                                                           

Проверил                                                                                                 Мельник А.М.

                     

 

 

 

 г. Днепропетровск  2012

Вихідні дані

№ Вар.	Назва грунту,  УГВ	Потужн. шару, м	ρ, гр/	, гр/	Вологість			потужність		, кПа
					W
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
21	Рослинний шар	1,0	1,62	-	-	-	-	-	-	50
	Лес і лесовидний суглинок	18	1,63	2,65	10,00	26	15	2,0 4,0 4,0 4,0 4,0	0,048 0,036 0,038 0,020 0,010
	Пісок середньозернистий	3,8	1,98	2,65	20	-	-	-	-
	РГВ – 16 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За основними фізичними  характеристиками і класифікаційними показниками ґрунтів майданчика визначаються фізико-механічні  характеристики ґрунтів , що забезпечують можливість  визначення розрахункового опору деформації

Визначення фізико-механічних характеристик лесовидних суглинків:

1. Питома вага :

γ = ρ · g = 1,63 · 10 = 16,3 кН/

де  ρ – щільність ґрунту

2. Щільність сухого ґрунту   :

 = = = 1,48 г/

де  W – природна вологість;

3. Питома вага сухого ґрунту :

= · g = 1,48 · 10 = 14,8 кН/

4. Коефіцієнт пористості:

e =    =    = 0,79

де  – щільність мінеральних часток;

5. Ступінь вологості :

= = = 0,335

де  – щільність мінеральних часток;

- щільність водонасичених часток;

6. Вологість ґрунту при повному водонасиченні :

=    =    = 0,298

7. Число пластичності :

= -  = 0,26 – 0,15 = 0,11

  - вологість на межі текучості;

- вологість на межі  розкатування 

8. Число текучості:

= = = - 0,45

9. Показник текучості водонасиченого лесового суглинку:

= = = 1,35

10. Щільність ґрунту  при повному водонасиченню :

  = ∙ ( 1 + ) = 1,48 ( 1 + 0,298 ) = 1,92 г/

11. Питома вага  ґрунту  при повному водонасиченню :

= · g = 1,92 · 10 = 19,2 кН/

Лесовий грунт являє собою суглинок ( = 0,11 )

За консистенцією суглинок твердий ( = - 0,45 );

Визначення фізико-механічних характеристик піска середньозернистого:

1. Питома вага :

γ = ρ · g = 1,98 · 10 = 19,8 кН/

де  ρ – щільність ґрунту

2. Щільність сухого ґрунту   :

 = = = 1,65 г/

де  W – природна вологість;

3. Коефіцієнт пористості:

e =    =     = 0,61

4. Ступінь вологості :

= = = 0,87 (грунт насичений водою )

де  – щільність мінеральних часток;

- щільність водонасичених часток;

5. Вологість ґрунту при повному водонасиченні :

=    =    = 0,23

 
 

 

6. Щільність ґрунту  при повному водонасиченню :

  = ∙ ( 1 + ) = 1,65 ( 1 + 0,23 ) = 2,03 г/

7. Питома вага  ґрунту  при повному водонасиченню :

= · g = 2,03 · 10 = 20,3 кН/

 

 

	γ кН/	кН/	W						e				c кПа		φ°		Е
Раст.слой	16,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Лес. суглинок	16,3	26,5	0,1	0,26	0,15	0,11	0,45	1,48	0,79	0,298	1,345	0,335	29	11	25	17	16	6
Пісок сер.	19,8	26,5	0,2	-	-	-	-	1,65	0,61	0,23	-	0,87

    Усі визначені  фізико-механічні  характеристики  ґрунтів заносяться до звідної   таблиці фізико-механічних характеристик  ґрунтів майданчика.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Встановлення величини навантажень і згинального моменту

Навантаження від ваги водонапірної башти  або вертикальне навантаження визначається за формулою:

N = + = 60 000 + 60100 = 120 100 кН

де   – вага  башти ( по завданню );

  – вага води в резервуарі

= ∙ = 10 ∙ = 60100 кН

де  – об’єм  води в резервуарі;

 – питома вага води ( 10 кН/ )

= ∙ H = ∙ 49 = 6010 

де  D – діаметр башти;

Н – висота башти;

Величина згинального моменту визначається від дії вітрового навантаження :

М = Т ∙ У = 220 ∙ 25 = 5500 кНм

де  Т – горизонтальне  навантаження на стовбур башти ;

У – плече ;

 

Вариант № 0

Розрахунок і  проектування водонапірної башти на обводненому  суглинисто - лесовому ґрунті

 

Визначимо можливу  величину просідання просідаючої товщі при повному замочуванні лесових ґрунтів водою.

= ∙ ∙

де  - відносна просадковість шару ґрунту;

- коефіцієнт умов роботи ґрунтів просадкової товщі, приймається умовно для середнього тиску грунту під підошвою фундаменту  = 200 кПа.

= + 0,5 = + 0,5 = 2

= ( 0,3 ∙ 0,048 + 4 ∙ 0,036 + 4 ∙ 0,038 + 4 ∙ 0,020 + 4 ∙ 0,010 ) ∙ 2 = 0,8608 м = 86,08 см

Повинна виконуватись умова   .

Гранично допустима осадка для даної споруди становить = 20 см

20 см  86,08 см - умова не виконується

Потрібно закласти комплекс  протипросадкових заходів які знизять величину осідання просідаючої товщі і забезпечить виконання умови  .

 

1. Визначення розмірів підошви фундаменту

 

Розміри фундаменту у плані  визначаються з розрахунковим опором:

= ( · · + · +( - 1 ) · · + · ) = ( 0,39 · 1 19,2 · 12,5 + 2,57  · 2,7 ∙ 18,1 + 5,15 · 11 ) = 275,9 кПа

де     – коефіцієнти умов роботи, що приймають за таблицею Е.7 ДБН В.2.1-10-2009;

k - коефіцієнт, що приймають 1, якщо (φ°, c) прийняті безпосередньо випробуваннями ;

- коефіцієнт, що приймають  при  b < 10 -  = 1, при   b ≥ 10 м :   =   + 0,2 (тут = 8 м )

= 1

    -  коефіцієнти,  що приймають за таблицею Е.8;

b – ширина підошви фундаменту, м;

 – усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту, кН/;

- те саме, що залягають вище підошви;

= = = 18,1 кН/

 – розрахункове значення  питомого зчеплення ґрунту , що  залягає безпосередньо під підошвою  фундаменту, кПа; 

 – приведена  глибина закладання  зовнішніх  і внутрішніх фундаментів від  підлоги підвалу,  = 2,7 м , так як споруда не має підвалу;

- глибина підвалу. Виходячи з конструктивних особливостей водонапірної башти   = 0 (відсутність підвалу)

Визначимо площу  фундаменту(методом послідовних наближень) у першому наближенні :

= =   = 541

де усереднене значення питомої ваги матеріалу фундаменту і грунту на його ступенях, рівне  20 кН/;

Діаметр фундаменту = 2 ∙   = 2 ∙ = 26,3 м

Визначимо розрахунковий опір ґрунту основи з урахуванням примірних розмірів підошви фундаменту

  = ( 0,39 · 1 19,2 · 26,3 + 2,57  · 2,7 ∙ 18,1 + 5,15 · 11 ) = 379,2 кПа

Визначимо площу  фундаменту у другому наближенні :

= =   = 369,3

= 2 ∙   = 2 ∙ = 21,7 м

Перевіримо  збіжність  розмірів фундаменту першого та другого  наближень:

η = · 100 % < 5 %

η = · 100  % = 17,5 % > 5 %

Умова не виконується, тому замість приймаємо .

=( 0,39 · 1 19,2 · 21,7 + 2,57  · 2,7 ∙ 18,1 + 5,15 · 11 ) = 344,7 кПа

Визначимо площу фундаменту у третьому наближенні:

= =   = 413

= 2 ∙   = 2 ∙ = 22,9 м

Перевіримо  збіжність  розмірів фундаменту першого та другого  наближень:

η = · 100 % < 5 %

η = · 100  % = 5,5 % > 5 %

Умова не виконується, тому замість приймаємо .

=( 0,39 · 1 19,2 · 22,9 + 2,57  · 2,7 ∙ 18,1 + 5,15 · 11 ) = 354 кПа

Визначимо площу фундаменту у третьому наближенні:

= =   = 401

= 2 ∙   = 2 ∙ = 22,6 м

Перевіримо  збіжність  розмірів фундаменту першого та другого  наближень:

η = · 100 % < 5 %

η = · 100  % = 1 % < 5 %

Умова виконується.

Остаточно приймаємо d = 22,6 м , А = 401 , R = 354 кПа.

Перевіряються контактні  напруги по підоші фундаменту за умовою:

= + 20d    1,2R

Момент опору підошви фундаменту :

W = 0,1 ∙ = 0,1 ∙ = 1154

де  d – діаметр фундаменту ;

= + 20 ∙ 2,7  +  359 кПа 1,2 ∙ 354 = 425 кПа

= + 20 ∙ 2,7  -  350 кПа 1,2 ∙ 354 = 425 кПа

Умова виконується.

2. Конструювання фундаменту

Тип фундаменту призначають  з умов жорсткості:

  + 2 ∙ – фундамент гнучкий

  + 2 ∙ – фундамент жорсткий

де  та  – діаметр фундаменту та водонапірної башти

 – висота фундаменту : 2,7 – 0,2 = 2,5 м , так як приймаємо  конструктивно 0,2 м  грунту  над фундаментом.

22,6 м 12,5 + 2 ∙ 2,5 = 17,5 м – фундамент гнучкий

Визначимо продавлююче навантаження :

= ( А - ) ∙ = ( 401 – 240,4 ) ∙ 353,5 =56 772,1 кПа

  + = 6,25 + 2,5 = 8,75 м

де  – радіус башти

=π ∙   =3,14 ∙ = 240,4

Середній тиск під  підошвою фундаменту:

= + 20 ∙ d = + 20 ∙ 2,7 = 353,5 кПа

Для вибраного типу фундаментів  визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:

= = = 1,4 м

- розрахунковий опір бетону розтяганню . Приймаємо за табл. СНИП 2.02.03-84. = 750 кПа для бетону класу В15.

Основа піраміди продавлювання :

= 2 ∙  + 2 ∙ = 2 ∙ 12,5 + 2 ∙ 17,5 = 60 м

  + 2 ∙ = 12,5 + 2 ∙ 2,5 = 17,5 м

 

3. Армування конструкцій фундаменту

Зусилля в конструкції фундаменту обчислюються за трапецієподібним перерізом.