Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки - Дипломная работа

В данной курсовой работе мы делаем сбор нагрузок, действующих на фундаменты, анализируем инженерно - геологические условия площадки строительства, рассчитываем и конструируем фундаменты двух видов: мелкого заложения и свайные. Вертикальная сосредоточенная нагрузка NII, передающаяся от колонны на фундамент, подсчитывается как произведение заданной единичной нагрузки соответствующего пролета на грузовую площадь покрытия или перекрытия, приходящуюся на рассматриваемую колонну. Кроме вертикальной нагрузки от колонн, на которые опираются элементы покрытия или перекрытий, на фундаменты передаются моменты и горизонтальные силы, действующие в плоскости поперечника здания. Расчетная глубина промерзания грунтов определяется по формуле 5.4 [3]: df = kh * dfh, (4.3) kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по таблице 5.2 [3]; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной годовой температурой. -b - ширина подошвы фундамента, м, для определения условного расчетного сопротивления грунта принимаем ширину подошвы фундамента равной ее минимально возможному значению, т.е. b = 1,2 м.

Основания и фундаменты являются важнейшими элементами зданий и сооружений. В общем объеме строительства устройство оснований и фундаментов имеет значительный удельный вес, как по стоимости, так и по трудоемкости строительных работ. Анализ статистических данных показывает, что большинство аварий зданий и сооружений было вызвано разрушением оснований и фундаментов. Недостаточная изученность инженерно-геологических условий на строительной площадке, недоброкачественное устройство оснований и фундаментов часто вызывают их недопустимые деформации, которые могут быть причиной повреждения, а иногда и полного разрушения возведенных зданий.

В данной курсовой работе мы делаем сбор нагрузок, действующих на фундаменты, анализируем инженерно - геологические условия площадки строительства, рассчитываем и конструируем фундаменты двух видов: мелкого заложения и свайные.

1. Исходные данные для проектирования оснований и фундаментов.

1.1 Инженерно - геологические условия строительной площадки.

Место строительства - г. Барнаул

Грунтовые условия: ИГЭ-1: песок мелкий (22)

ИГЭ-2: песок пылеватый (27)

ИГЭ-3: песок крупный (6)

Уровень грунтовых вод WK: 25,50 м

За относительную отметку 0.000 принята отметка уровня пола первого этажа, соответствующая абсолютной отметке 28.50.

Свойства грунтов определим по приложению 1[1]

Таблица 1

Физико-механические свойства грунта

№ грунта по варианту ИГЭ-1(22) ИГЭ-2(27) ИГЭ-3(6)

Наименование грунта Суглинок Суглинок Песок мелкий

Плотность частиц, т/м3,ps 2,71 2,72 2,67

Плотность грунта, т/м3,р 1,959 1,881 1,971

Природная влажность, д.е. w 0,272 0,321 0,270

Влажность на границе раскатывания, д.е., wp 0,221 0,218 - Влажность на границе текучести, д.е., WL 0,333 0,516 - Угол внутреннего трения, град. ?2 18 15 29

?1 16 11 26

Удельная сила сцепления, КПА С2 20,0 39,0 2.6

С1 11 20 0

Модуль деформации, Мпа, Е 11,0 13,2 21,0

Грунтовые условия показаны на рис. 1

Расстояние между скважинами: 1-2 - 40,0 м; 2-3 - 60,0; 2-5 - 60,0 м

Рисунок 1. Грунтовые условия

Рисунок 2. Объемно-планировочное решение здания

Примечание: 1. Отметки H1, H2, H3 относятся к меньшим пролетам, H4, H5, H6 - к большим.

2. Стены здания из панелей s=300мм.

3. Температура внутри производственного корпуса 16 С; в бытовых помещениях 19 С.

4. В бытовых помещениях нагрузки 6 КН/м.кв.

Исходные данные

Пролеты, м Отметки, м Нагрузки, КН/м2

L1 L2 L3 H1 H2 H3 H4 I II III

18 24 24 8.40 10.20 10.80 12.60 10 10 10

1.2 Сбор нагрузок, действующих на фундаменты

Вертикальная сосредоточенная нагрузка NII, передающаяся от колонны на фундамент, подсчитывается как произведение заданной единичной нагрузки соответствующего пролета на грузовую площадь покрытия или перекрытия, приходящуюся на рассматриваемую колонну.

N = A*q (1.1)

Где А - грузовая площадь покрытия (перекрытия), приходящаяся на рассматриваемую колонну;

q- заданная единичная нагрузка соответствующего пролета.

В единичные значения нагрузок включены: собственный вес конструкции покрытия (перекрытия), собственный вес колонны, снеговая, крановая и другие виды нагрузок.

Вертикальная сосредоточенная нагрузка от колонны считается приложенной в центре тяжести поперечного сечения колонны.

Кроме вертикальной нагрузки от колонн, на которые опираются элементы покрытия или перекрытий, на фундаменты передаются моменты и горизонтальные силы, действующие в плоскости поперечника здания.

Нагрузки от собственного веса стен подсчитываются как произведение одного квадратного метра вертикальной поверхности на грузовую площадь, приходящуюся на рассматриваемый фундамент.

Рсм = Всм * Hcm * qcm * k, (1.2) где Всм - ширина стенового пояса, приходящаяся на рассматриваемый фундамент;

Hcm - высота стены;

qcm- вес стеновых панелей, qcm - 3КН/м2;

k - коэффициент, учитывающий уменьшение веса стен за счет оконных и дверных проемов: - для наружных стен цехов промышленных зданий k = 0,6;

- для наружных стен бытовых помещений k = 0,8.

- для торцевых стен цехов промышленных зданий k = 1,0.

Численные значения этих моментов (Мк) и горизонтальных сил (Qk) вычисляются по формулам таблицы 3[1].

Усилия Промышленные здания Бытовые помещения

Одноэтажные Многоэтажные

Внутренние колонны Наружные колонны Внутренние колонны Наружные колонны Внутренние колонны Наружные колонны

MII 0,05*NII 0,08*NII 0,02*NII 0,05*NII 0 0,03*NII

QII 0,006*NII 0,01*NII 0,006*NII 0,008*NII 0 0,005*NII

Таблица 3

Фундамент № 1: Nk= 10 • 126 = 1260 КН;

Мк= 0,08 • 1260 = 100,8 КН • м;

Qk= 0,01 • 1260 = 12,6 КН;

Фундамент № 3: Nk= 10 • 27= 270 КН;

Мк= 0,08 • 270 = 21,6 КН • м;

Qk= 0,01 • 270 = 2,7 КН;

Рст1= 10,8 • 3 • 3 • 0,6 = 58,32 КН.

Рст1= 10,8 • 3 • 3 • 1,0 =97,2 КН.

Фундамент № 9: Nk= 6 • 48= 288 КН;

Мк= 0,03 • 288 = 8,64 КН•м;

Qk= 0,005 • 288 = 1,44 КН;

Рст1= 10,8• 6 • 3 • 0,8 = 155,52 КН.

Фундамент № 71: Nk= 10 •72 = 720 КН;

Мк= 0,08 • 720 = 57,6 КН•м;

Qk= 0,01 • 720 = 7,2 КН;

Рст1= 10,8 • 8 • 3 • 0,6 = 155,52 КН.

Фундамент № 72: Nk= 6 • 48= 288 КН;

Мк= 0,03 • 288 = 8,64 КН•м;

Qk= 0,005 • 288 = 1,44 КН;

Рст1= 14,4 • 8 • 3 • 0,8 = 276,48 КН.

№ фундамента Нагрузки от колонн Нагрузки от стен колонна Грузовая площадь Единичная нагрузка Nk, КН Мк, КН Qk, КН Грузовая площадь Единичная нагрузка кпр Рст1 КН

1 1 126 10 1260 100,8 12,6 - - - -

2 3 27 10 270 21,6 2,7 32.4 3 0,6 58,32

32.4 1,0 97,2

3 9 48 6 288 8,64 1,44 64.8 3 0,8 155,52

4 71 72 10 720 57,6 7,2 86,4 3 0,6 155,52

5 72 48 6 288 8,64 1,44 115,2 3 0,8 276,48

2. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки

По имеющимся физико-механическим свойствам грунтов следует в соответствии с нормами установить описание каждого из пластов грунта.

Для глинистых (связных) грунтов уточнить их наименование по числу пластичности и показателю консистенции проверить, обладают ли эти грунты свойствами просадочности и набухания при их замачивании.

Для песчаных (несвязных) грунтов уточнить их вид и наименование в зависимости от плотности и степени водонасыщения.

Кроме того, для просадочных при замачивании грунтов следует установить тип грунтовых условий по просадочности. Для пучинистых при замерзании грунтов следует установить их наименование по степени морозной пучинистости.

1) Определение степени влажности

S = ?s * w / ?w * e, e = ?s - ?d / ?d, ?d = ? / 1 w, ? = ?*g, ?s = ?s*g, где ?w - удельный вес воды, 10 КН/м3;

?, ?d, ?s - удельный вес соответственно грунта, скелета грунта, твердых частиц, КН/м3;

?, ?d, ?s - плотность соответственно грунта, скелета грунта, твердых частиц, КН/м3;

g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с2;

e - коэффициент пористости грунта.

Затем по таблице 1.6 [2] определяем степень влажности грунта. По степени влажности грунт подразделяется на маловлажный, влажный и насыщенный водой.

Если слой грунта находится ниже УГВ, то Sr = 1.

2) Определение степени сжимаемости

E ? 5 Мпа - грунт сильно-сжимаемый;

Е = 5?20 Мпа - грунт средне-сжимаемый;

E ? 20 Мпа - грунт мало-сжимаемый;

3) Определение удельного веса грунта с учетом взвешивающего действия воды: ?sd = ?s - ?w / 1 e

Определять если в слое грунта присутствует грунтовые воды.

2.1 Первый слой суглинок (грунт №22)

Таблица

Физико - механические характеристики первого слоя грунта ?s, т/м3 ?, т/м3 W д.е. wp д.е. WL д.е. ?ll ?l cll cl КПА

2,71 1,959 0,272 0,221 0,333 18 16 20,0 11

1) Определение степени влажности ? = ?*g = 1,959 * 9,81 = 19,22 КН/м3;

?s = ?s*g = 2,71 * 9,81 = 26,59 КН/м3;

?d = ? / 1 w = 19,22 / (1 0,272) = 15,11 КН/м3;

e = ?s - ?d / ?d = (26,59 - 15,11)/ 15,11 = 0.76;

Sr = (?s * w) / (?w * e) = (26,59 * 0,272) / (10 * 0.76) = 0. 95;

В соответствии с табл. 1.6 [2] грунт насыщенный водой.

2) Определение степени сжимаемости

Т.к. Е = 11 Мпа, то грунт средне-сжимаемый.

3) Определение удельного веса с учетом взвешивающего действия воды. ?sd = (?s - ?w) / (1 e) = (26,59 - 10)/ (1 1,73) = 5,71 КН/м3.

Вывод: грунт насыщенный водой, средне-сжимаемый.

2.2 Второй слой суглинок (грунт №27) ?s, т/м3 ?, т/м3 W д.е. wp д.е. WL д.е. ?ll ?l cll cl КПА

2,72 1,881 0,321 0,218 0,516 15 11 39,0 20

1) Определение степени влажности ? = ?*g = 1,881 * 9,81 = 18,45 КН/м3;

?s = ?s*g = 2,72* 9,81 = 26,68 КН/м3;

?d = ? / 1 w = 18,45 / (1 0,321) = 13,97 КН/м3;

e = ?s - ?d / ?d = (26,68 - 13,97)/13,97 = 0.91;

S = (?s * w) / (?w * e) = (26,68 * 0,321) / (10 * 0.91) = 0.94;

В соответствии с табл. 1.6 [2] грунт насыщенный водой.

2) Определение степени сжимаемости

Т.к. Е = 13,2 Мпа, то грунт средне-сжимаемый.

3) Определение удельного веса с учетом взвешивающего действия воды. ?sd = (?s - ?w) / (1 e) = (26,68 - 10)/ (1 0.91) = 8,73 КН/м3.

Вывод: грунт насыщенный водой, средне-сжимаемый.

2.3 Третий слой песок мелкий (грунт №6) ?s, т/м3 ?, т/м3 W д.е. wp д.е. WL д.е. ?ll ?l cll cl КПА

2,67 1,971 0,270 - - 29 26 2,6 0

1) Определение степени влажности ? = ?*g = 1,971* 9,81 = 19,34 КН/м3;

?s = ?s*g = 2,67* 9,81 = 26,19 КН/м3;

?d = ? / 1 w = 19,34 / (1 0,270) = 15,23КН/м3;

e = ?s - ?d / ?d = (26,19- 15,23)/ 15,23= 0.72;

S = (?s * w) / (?w * e) = (26,19* 0,270) / (10 * 0.72) = 0.98;

В соответствии с табл. 1.6 [2] грунт насыщенный водой.

2) Определение степени сжимаемости

Т.к. Е = 21,0 Мпа, то грунт средне-сжимаемый.

3) Определение удельного веса с учетом взвешивающего действия воды. ?sd = (?s - ?w) / (1 e) = (26,19- 10)/ (1 0.72) = 9,41 КН/м3.

Вывод: грунт насыщенный водой, слабо-сжимаемый.

3. Выбор колонн

Конструкцию и вид колонн принимаем в зависимости от ширины пролета, шага и отметки верха колонны. Ширина пролета производственного здания составляет 24 м, шаг колонн 6 м отметка верха колонны производственного здания 14,40 м, бытового помещения 10,80 м. В соответствии с приложением 2 [1] подбираем требуемые по характеристикам колонны.

Для фундаментов Ф1 и Ф71принимаем несущую колонну, изображенную на рисунке 3а. Для фундамента Ф3 принимаем несущую колонну, изображенную на рисунке 3б. Для фундамента Ф9 принимаем несущую колонну, изображенную на рисунке 4а. Для фундамента Ф72 принимаем несущую колонну, изображенную на рисунке 4б.

Рисунок 3. Конструкция и привязка колонн для фундаментов промышленного помещения

Рисунок 4. Конструкция и привязка колонн для фундаментов бытового помещения

4. Определение глубины заложения подошвы фундамента

4.1 Определение конструктивной глубины заложения подошвы фундаментов

Глубина заложения должна приниматься с учетом: •назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;

•глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;

•существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

•инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.);

•гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения (пп. 2.17-2.24);

•возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т.п.);

•глубины сезонного промерзания.

Рисунок 5. Схема для определения конструктивной глубины подошвы фундаментов

NL - отметка природного рельефа;

DL - отметка планировки, принимается -0.150;

FL - отметка подошвы фундамента;

H.K. - отметка низа колонны;

b - расстояние, которое должно быть более 250 мм;

dk - отм. Н.К. - DL b 0,05 (4.1)

Определим конструктивную глубину заложения подошвы фундаментов для: а) колонн производственного цеха (фундаменты Ф1,Ф71,Ф3)

DL = -0.150 м;

отм. H.K.= 1.350 м;

b = 0.25м;

dk = 1,35 - 0,15 0,25 0,05 = 1,5 м;

б) колонн бытового помещения (фундаменты Ф9,Ф72)

DL = -0.150 м;

отм. H.K.=0.900 м;

b = 0.25м;

dk = 0,9 - 0,15 0,25 0,05 = 1,05 м;

Полученный размер округляем кратно 0,3 м (для устройства унифицированной опалубки), в данном случае принимаем dk = 1,2 м.

Рисунок 6. Конструктивная глубина заложения подошвы фундаментов а) для фундаментов Ф1,Ф71,Ф3 б) для фундаментов Ф9,Ф72

4.2 Определение глубины сезонного промерзания грунта

4.2.1 Определение нормативной глубины промерзания грунта

Нормативная глубина промерзания грунта определяется согласно п. 5.5 [3]: dfn = d0 * vMt, (4.2)

Где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по [6. Таблица 3];

d0 - величина, принимаемая равной для суглинков и глин - 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30 м; крупнообломочных грунтов - 0,34 м.

Для г. Барнаул: Mt = |-17,5 - 16,1 - 9,1 -7,9 -15,0| = 65,6 КН*м;

Первый слой грунта суглинок, следовательно, d0 = 0,23 м, тогда: dfn = 0,28 * v65,6 = 2.27 м.

4.2.2 Определение расчетной глубины промерзания грунтов

Расчетная глубина промерзания грунтов определяется по формуле 5.4 [3]: df = kh * dfh, (4.3) kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по таблице 5.2 [3]; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной годовой температурой.

Так как сооружение устраивается без подвала с полами по грунту и расчетной температурой воздуха для производственного цеха 16С, а бытового помещения 19С принимаем по таблице 5.2[3] kh1 = 0,6 м и kh1 = 0,6 м.

Тогда, Для фундаментов Ф1,Ф71,Ф3 df1 = 0,6*2,27 = 1,36 м.

Для фундаментов Ф9,Ф72 df2 = 0,6*2,27 = 1,36 м.

4.3 Выбор окончательной глубины заложения подошвы фундаментов

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться: - для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 5.3[3], - для внутренних фундаментов - независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания df, соответствующие грунты, указанные в таблице 5.3[3], должны залегать до глубины не менее номативной глубины промерзания dfn, которая в данной работе равна 2,27 м, а минимальная глубина залегания первого слоя грунта 1,5 м.

Минимальную глубину расположения уровня подземных вод определим по инженерно-геологическому разрезу (рисунок 1) и она составляет dw = 2,30 м.

Так как df1 2 = 1,36 2 = 3,36 » dw и df2 2 = 1,36 2 = 3,36 » dw, следовательно, согласно данным таблицы 5.3[3] глубина заложения фундаментов (суглинок) в зависимости от расположения уровня подземных вод должна быть не менее df.

Окончательно назначаем глубину заложения подошвы фундаментов по конструктивным соображениям, она составляет 1,5 и 1,5 м соответственно для бытового помещения и для цеха, а расчетная глубина составляет 1,36?1,5 и 1,36?1,5 м, что больше конструктивных величин.

5. Проектирование фундаментов мелкого заложения

5.1 Определение размеров обреза фундаментов

Минимальные размеры обреза фундамента определяются по формулам: lобр.min = 2*200 2*75 lk (5.1) bобр.min = 2*200 2*75 bk (5.2)

Полученные размеры должны быть округлены кратно 300 мм для устройства опалубки.

Фундамент Ф1,Ф71 lобр.min = 2*200 4*75 1000*2 300 = 3000 мм;

bобр.min = 2*200 2*75 400 = 950 мм;

Округляем полученные размеры кратно300 м, получим: lобр. = 3000 мм;

bобр. = 1200 мм.

Рисунок 7. Обрез фундамента Ф1, Ф71.

Фундамент Ф3 lобр.min = 2*200 2*75 1000 = 1550 мм;

bобр.min = 2*200 2*75 400 = 950 мм;

Округляем полученные размеры кратно300 м, получим: lобр. = 1800 мм;

bобр. = 1200 мм.

Рисунок 7. Обрез фундамента Ф3

Фундамент Ф9 lобр.min = 2*200 2*75 400 600= 1550 мм;

bобр.min = 2*200 2*75 400 = 950 мм;

Округляем полученные размеры кратно300 м, получим: lобр. = 1800 мм;

bобр. = 1200 мм.

Рисунок 7. Обрез фундамента Ф9

Фундамент Ф72 lобр.min = 2*200 2*75 400 = 950 мм;

bобр.min = 2*200 2*75 400 = 950 мм;

Округляем полученные размеры кратно300 м, получим: lобр. = 1200 мм;

bобр. = 1200 мм.

Рисунок 7. Обрез фундамента Ф72

5.2 Приведение нагрузок к центру подошвы фундаментов

Усилия в центре подошвы фундамента

Фундамент Ф1

Рисунок 11. Нагрузки фундамента Ф1

Глубина заложения подошвы фундамента Ф1,Ф71, составляет 1,5 м.

Определим усилия в центре подошвы фундамента Ф1

No = Nk = 1260 КН.

Мох = Mk Qk * d = 100,8 12,6 * 1,5 = 119,7 КН*м.

Moy = 0 КН*м.

Фундамент Ф71

Рисунок 11. Нагрузки фундамента Ф71

Глубина заложения подошвы фундамента Ф1,Ф71, составляет 1,5 м.

Определим усилия в центре подошвы фундамента Ф71

No = Nk Pct = 720 155,51 = 875,51 КН

Мох = Mk Qk * d = 57,6 7,2 * 1,5 = 66,3 КН*м.

Moy = Pct * 0,475 = 155,51 * 0,475 = 73,87 КН*м.

Фундамент Ф3

Рисунок 12. Нагрузки фундамента Ф3

Глубина заложения подошвы фундамента Ф3, составляет 1,5 м.

Определим усилия в центре подошвы фундамента Ф3

No = Nk Pct1 Pct2 = 270 58,32 97,2 = 425,52КН.

Мох = Mk Qk * d = 21,6 2,6 * 1,5 = 25,5 КН*м.

Moy = Pct * 0,425 = 58,32 * 0,425 = 24,786 КН*м.

Фундамент Ф9

Рисунок 12. Нагрузки фундамента Ф9

Глубина заложения подошвы фундамента Ф9, составляет 1,5 м.

Определим усилия в центре подошвы фундамента Ф9

No = Nk Pct = 288 155,52 = 443,52 КН.

Мох = Mk Qk * d = 8,64 1,44 * 1,5 = 10,8 КН*м.

Moy = Pct * 0,225 = 155,52 * 0,225 = 34,992 КН*м.

Фундамент Ф72

Глубина заложения подошвы фундамента Ф72, составляет 1,5 м.

Определим усилия в центре подошвы фундамента Ф72

No = Nk Pct = 288 276,48 = 564,48 КН.

Мох = Mk Qk * d = 8,64 1,44 * 1,5 = 10,8 КН*м.

Moy = Pct * 0,225 = 276,48 * 0,225 = 62,208 КН*м.

Рисунок 12. Нагрузки фундамента Ф72

Фундамент No,КН Мох,КН*м Moy,КН*м

Ф1 1260 119,7 0

Ф71 875,51 66,3 73,87

Ф3 425,52 25,5 24,79

Ф9 443,52 10,8 34,99

Ф72 564,48 10,8 62,208

5.3 Определение размеров подошвы фундаментов

5.3.1 Определение условного расчетного сопротивления грунта(для фундамента Ф1)

При расчете деформаций основания среднее давление под подошвой фундамента Рср не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, КПА определяемого по формуле п.5.6.7.[3]: (5.3)

- и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл.5.4[3];

Для глинистых - 1,25 и 1.

- - коэффициент, принимаемый равным: , т.к. прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственно испытаниями;

- - коэффициенты, принимаемые по табл.5.5[3]; ?ll = 18; коэффициенты равны соответственно 0,43; 2,73; 5,31.

- - коэффициент, принимаемый равным 1 при ;

-b - ширина подошвы фундамента, м, для определения условного расчетного сопротивления грунта принимаем ширину подошвы фундамента равной ее минимально возможному значению, т.е. b = 1,2 м.

- - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), 19,22 ;

- - то же, залегающих выше подошвы; 19,22 ;

- - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, 20 КПА;

- - глубина заложения подошвы фундаментов, 1,5 м.

-db- глубина подвала, 0м.

Rусл. = 1,25 *1/1 * [0,43*1*1,2*19,22 2,73*1,5*19,22 5,31* 20] = 243,53 КПА.

5.3.2 Определение требуемой площади подошвы фундамента.

Атр. = No/Rусл. - d*?ср. (5.4)

Где No - сумма вертикальных нагрузок, действующих на фундамент;

Rусл. - расчетное условное сопротивление грунта; 193,58 КПА. ?ср. - осредненный удельный вес фундамента и грунта (19,22?22) = 20,61 КН/м3.

Атр. = 1260/ 243,53 - 1,5 * 20,61 = 5,93 м2.

5.3.3 Определение размеров подошвы фундамента Ф1

Для внецентренно-сжатых загруженных фундаментов: Система уравнений: b/1 = 0,7;

Atp. = b*1, Решим систему уравнений: b*1 = 5,93; b = 5,93/1; b = 5,93/1; b = 5,93/1; b = 5,93/1;

b/1 = 0,7, b/1 = 0,7, b/1 = 5,93/1/1 = 0,7, b/1 = 5,93/12 = 0,7, 0,7*12 = 5,93, b = 5,93/1; b = 5,93/1; b = 5,93/2,91; b = 2,04;

12 = 8,47, 1 = 2,91, 1 = 2,91, 1 = 2,91.

Округляем полученные значения кратно 300 мм и получаем окончательные размеры подошвы фундамента Ф5;

b = 2100 мм = 2,1 м;

1 = 3000 мм = 3,0 м;

Фактическая площадь подошвы фундамента составит: Аф = 2,1*3,0 = 6,3.

5.3.5 Уточнение расчетного сопротивления грунта

Rусл. = 1,25 *1/1 * [0,43*1*2,1*19,22 2,73*1,5*19,22 5,31* 20] = 252,83 КПА.

5.3.5 Определение фактических давлений под подошвой фундамента

Рисунок 15. К определению давлений

Для внецентренно-загруженных фундаментов: (5.6)

Gф,гр b*l*d* ?ср., (5.7)

- вес фундамента и грунта на его уступах: Gф,гр = 2,1*3*1,5*20,61 = 194,76 КН.

(5.8)

< R = 252,83 КПА.

5.3.6 Проверка выполнения условий

Для внецентренно-загруженных фундаментов (Mox?0; Moy=0;): Pcp. ? R, Pmax. ? 1,2R, (5.9)

Pmin. ?0

230,91 КПА ? 252,83 КПА, 285,20 КПА ? 1,2* 252,83 = 303,4 КПА, 176,63 КПА ? 0. l=3,0;

b= 2,1.

5.3.7 Определение размеров фундаментов Ф71,Ф3,Ф9,Ф72

Остальные фундаменты рассчитываем в программе Excel, получаем такие размеры: Ф1 = l=3,3, b= 2,1;

Ф71 = l=3,3, b= 3,3;

Ф3 = l=2,1, b= 1,5;

Ф9 = l=1,8, b= 1,5;

Ф72 = l=2,1, b= 1,5.

5.4 Определение осадок фундаментов.

5.4.1 «Посадка здания на инженерно-геологический разрез

Осадка определяется по формуле 5.16 [3]: S = ? * ?ni=1 * ((?ср.zpi - ?ср.zyi)*hi/Ei ? * ?ni=1 * (?ср.zyi*hi)/Eei (5.10)

Где n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания;

?ср.zp - среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки в i-ом слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, КПА;

?ср.zy - среднее значение вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрыве котлована грунта, КПА;

hi - толщина i-ого слоя грунта, принимаемая не болеем 0,4 ширины фундамента, м;

? - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

Ei - модуль деформации i-ого слоя грунта по ветви первичного загружения, Мпа;

Eei - модуль деформации i-ого слоя грунта по ветви вторичного загружения, Мпа;

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента: ?zg = y*z d, (5.11) где y - удельный вес грунта, КН/м3;

z - глубина расположения рассматриваемой точки, м.

Вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубину z от подошвы фундамента определяется по формуле 5.17[3]: ?zp = ? * Рср, (5.12) где ? - коэффициент рассеивания, определяется по таблице 5.8[3] в зависимости от относительной глубины ?.

Рср - среднее давление под подошвой фундамента, 230,92 КПА.

Относительная глубина определяется, согласно рекомендациям п. 5.6.32 [3]: ?=(2*z)/b (5.13) где z - расстояние от подошвы фундамента до рассматриваемой точки, м;

b - ширина подошвы фундамента, 2,1 м.

Соотношение сторон фундамента Ф1: ? = 1/ b = 3,3 /2,1 = 1,57.

Вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i-ого слоя на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле 5.18[3]: ?zy = ?1 * ?zg,0, (5.14) где ?zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, КПА;

?1 - коэффициент рассеивания, определяется по таблице 5.8[3] в зависимости от относительной глубины фундамента ?1.

Относительная глубина определяется, согласно рекомендациям п 5.6.32[3]: ?1=(2*z)/b1 (5.15) где b1 - ширина котлована - 24,5

Соотношение сторон котлована: ?1 = 11/ b1 = 72,5/66,5= 1,09.

При планировке срезкой: ?zg,0 = ?1 * d, (5.16)

При отсутствии планировки и планировке подсыпкой: ?zg,0 = ?1 * dn, (5.17) где ? - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, КН/м3;

d - глубина заложения фундамента при планировке срезкой, м. d0 - глубина заложения фундамента при отсутствии планировки и планировке подсыпкой, м.

Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают согласно рекомендациям п. 5.6.41[3] на глубине z = Hc, где выполняется условие: ?zp = 0,5 * ?zg, (5.18)

При этом глубина заложения сжимаемой толщи Нс, не должна быть меньше Hmin, равной половине ширины фундамента, когда b ? 10 м. Так как, в нашем случае, b = 2,1 м, то Hmin = 1,65м.

Рисунок 18. Схема для расчета осадки фундамента Ф1

Толщину слоя, но которое разбивается грунтовая толща, под подошвой фундамента, определим из условия п.5.6.31[3]: ^h1 ? 0,4*b , (5.18)

^h1 ? 0,4*2,1 = 0,84 м.

Определение нижней границы сжимаемой толщи

Таблица 9

N z,m ?=(2*z)/b ?1 ? ?1 ?zg КПА ?zy КПА ?zp КПА

1 0,675 0,643 0,020 0,9652 0,998 41,80 28,77 222,88

2 1,350 1,286 0,041 0,6724 0,9959 54,78 28,71 155,27

3 1,52 1,448 0,046 0,6144 0,9954 55,72 28,70 141,87

4 2,516 2,396 0,076 0,3262 0,9929 74,10 28,63 75,32

5 3,516 3,349 0,106 0,2200 0,9901 92,55 28,55 50,80

6 4,516 4,301 0,136 0,1455 0,9873 111 28,46 33,60

7 5,452 5,192 0,164 0,1047 0,9847 128,26 28,39 24,18

8 6,452 6,145 0,194 0,077 0,9819 153,79 28,31 17,78

9 6,850 6,524 0,206 0,076 0,9808 161,49 28,28 17,55

Согласно результатам расчета и условию 5.18, Нс = 6,850м м, что больше значения

Hmin = 1,65м. Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине 6,850м, с модулем деформации грунта более 7 МПА.

Определим осадку фундамента Ф1: по формуле 5.10: S = 0,8*[(226,9-28,83)*0,65 (189,07-28,74)*0,65 (148,57-28,71)*0,17

11000 11000 11000

(108,6-28,67)*1,0 (63,06-28,59)*1,0 (42,20-28,51)*1,0

13200 13200 13200

(28,89-28,43)*0,94 (20,98-28,35)*1,0 (17,66-28,30)*1,0=

13200 21000 21000

=0,0256 м = 2,6 см;

5.4.3 Определение осадки фундаментов Ф71,Ф3; Ф9; Ф72.

Осадки остальных фундаментов находим с помощью программы Excel: Ф1, S = 0,026м = 2,6 см.

Ф71, S = 0,01045м = 1,05 см, Ф3, S = 0,013м = 1,3 см, Ф9, S = 0,00997м = 1,0 см, Ф72, S = 0,0143м = 1,4 см.

5.4.4 Проверка выполнения условия S ? [Su]

Для производственного здания с полным железобетонным каркасом, максимальная осадка согласно приложению Д [3], равна 10 см. Используя результаты расчета сравним полученную осадку с допустимой.

Для Ф1, = 2,6 см ? 10

Ф71, S = 1,05 см ? 10

Ф3, S = 1,3 см ? 10

Ф9, S = 1,0 см ? 10

Ф72, S = 1,4 см ? 10

Как видно из выше приведенных данных все полученные осадки фундаментов меньше предельно допустимых, следовательно, размеры подошвы фундамента достаточны и изменений не требуют.

По результатам расчетов конструируем фундаменты мелкого заложения, схемы фундаментов Ф1, Ф71, Ф3, Ф9, Ф72 с привязкой к осям показаны на рисунке 19.

5.5. Конструирование фундаментов мелкого заложения (ФМЗ)

6. Проектирование свайных фундаментов (вариант - II)

6.1 Корректировка приведенных нагрузок

Расчетные нагрузки для проектирования свайных фундаментов получим путем перемножения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке (?f), который принимается равным 1,2. Нормативные нагрузки посчитаны ранее в таблице 8.

Npo = No * ?f (6.1)

Мpoх= Мох * ?f (6.2)

Mpoy = Moy * ?f (6.3)

Таблица 10

Усилия в центре подошвы свайных ростверков

Фундамент No,КН Мох,КН*м Moy,КН*м

Ф1 1260*1,2 = 1512 119,7*1,2 =143,64 0

Ф71 875,51*1,2 =1051 66,3*1,2 = 79,56 73,87*1,2 =88,64

Ф3 425,52*1,2 =510,62 25,5*1,2 = 30,6 24,79*1,2 =29,75

Ф9 443,52*1,2 =532,22 10,8*1,2 = 12,96 34,99*1,2 = 41,99

Ф72 564,48*1,2 =677,38 10,8*1,2 = 12,96 62,208 *1,2 = 74,65

6.2 Выбор типа, длины и марки сваи

Принимаем висячие сваи, сечением 300*300. Заглубляем сваи в третий пласт на 0,5 м.

Рабочая длина свай, согласно данным рисунка 20: Для РС1: l = 300 5483 500 = 6283 мм.

Для РС71: l = 300 5783 500 = 6583 мм.

Для РС3: l = 300 4843 500 = 5643 мм.

Для РС9: l = 300 5021 500 = 5821 мм.

Для РС72: l = 300 5012 500 = 5812 мм.

Проектную длину свай принимаем равную 8м. Марка свай: С9-30

Рисунок 20.Рабочая длина свай

6.3 Определение несущей способности свай

Несущую способность Fd, КН, висячих свай, погружаемых без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле 7.8 [4]: Fd = ?с * (?СR * R *А u * ? ?сf *fi*hi), (6.4) где: ?с - коэффициент условия работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, КПА, принимаемое по таблице 7.2[4];

А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;

u - наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

fi = расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, КПА, принимаемое по таблице 7.3[4];

hi - толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

?СR - коэффициент условия работы грунта под нижним концом сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта и принимаемый по таблице 7.4[4];

?сf - коэффициент условия работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта и принимаемый по таблице 7.4[4];

Расчетное сопротивление под нижнем концом забивных свай, погружаемых без выемки грунта, R, КПА, принимаем по таблице 7.2[4] равным 9966,67 КПА для свай РС1, РС3,РС71,РС9,РС72, с помощью интерполяции при глубине погружения свай 8,0 м соответственно и числе текучести IL = 0. Площадь поперечного сечения сваи А = 0,09м2. Наружный периметр принятых свай u = 1,2 м. Коэффициенты условия работы грунта под нижним концом сваи и на боковой поверхности (?СR, ?сf), согласно таблице 7.4[4], равны 1, так как сваи сплошного сечения и забиваемые дизельным молотком.

Таблица 11

К расчету несущей способности сваи для РС1 li hi fi fi * hi, КН/м

1 2,255 1,51 43,53 65,7303

2 4000 1,98 53 104,94

3 5982 1,98 57,964 114,77

4 7228 0,51 60,456 30,83

Итого 316,27

Определение несущей способности свай для РС1: Fd = 1*(1*9966,67*0,09 1,2*1*316,27) = 1276,52 КН.

Свая для РС 1 Свая для РС 3

Свая для РС 71 Свая для РС 9

Свая для РС72

Таблица 12

К расчету несущей способности сваи для РС3 li hi fi fi * hi, КН/м

1 2,366 1,73 44,196 76,46

2 4,244 2,03 53,732 109,46

3 6,27 2,03 58,54 118,84

4 7,533 0,50 61,066 30,53

Итого 335,29

Определение несущей способности свай для РС3: Fd = 1*(1*9966,67*0,09 1,2*1*335,29) = 1299,35 КН.

Таблица 13

К расчету несущей способности сваи для РС71 li hi fi fi * hi, КН/м

1 1,732 0,46 40,124 18,46

2 2,691 1,456 46,146 67,19

3 4,147 1,456 53,441 77,81

4 5,604 1,456 57,208 83,29

5 6,581 0,50 59,162 29,58

Итого 276,33

Определение несущей способности свай для РС71: Fd = 1*(1*9966,67*0,09 1,2*1*276,33) = 1228,60 КН.

Таблица 14

К расчету несущей способности сваи для РС9 li hi fi fi * hi, КН/м

1 1,931 0,862 41,517 35,79

2 3,053 1,382 48,265 66,70

3 4,435 1,382 54,305 75,05

4 5,817 1,382 57,634 79,65

5 6,761 0,5 59,522 29,76

Итого 286,95

Определение несущей способности свай для РС9: Fd = 1*(1*9966,67*0,09 1,2*1*286,95) = 1241,34 КН.

Таблица 15

К расчету несущей способности сваи для РС72 li hi fi fi * hi, КН/м

1 1,931 0,871 41,517 36,16

2 3,058 1,38 48,29 66,64

3 4,436 1,38 54,308 74,95

4 5,819 1,38 57,638 79,54

5 6,671 0,5 59,342 29,67

Итого 286,96

Определение несущей способности свай для РС72: Fd = 1*(1*9966,67*0,09 1,2*1*286,96) = 1241,35 КН.

6.4 Определение количества свай в кусте

Количество свай в кусте определяем исходя из условия 7.2[4]: N = Npo * ?k * ?n * 1,15, (6.5)

Fd * ?o где: Npo - расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, КН; Npo = No *1,2 ?k - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4 - если несущая способность сваи определена расчетом. ?n - коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,15 для класса ответственности;

?o - коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным 1,15 при кустовом расположении свай;

Fd - несущая способность свай, КН.

Количество свай в кусте РС1: N = 1512 * 1,4 * 1,15 * 1,15 = 1,91;

1276,52 * 1,15

Конструктивно принимаем 8 сваи.

Количество свай в кусте РС3: N = 1051 * 1,4 * 1,15 * 1,15 = 1,30;

1299,35 * 1,15

Конструктивно принимаем 13 сваи.

Количество свай в кусте РС71: N = 510,62 * 1,4 * 1,15 * 1,15 = 0,63;

1228,60 * 1,15

Конструктивно принимаем 5 сваи.

Количество свай в кусте РС9: N = 532,224 * 1,4 * 1,15 * 1,15 = 0,69

1241,34 * 1,15

Конструктивно принимаем 4 сваи.

Количество свай в кусте РС72: N = 677,38 * 1,4 * 1,15 * 1,15 = 0,87

1241,35 * 1,15

Конструктивно принимаем 4 сваи.

6.5 Компоновка свайных кустов

По полученным выше результатам формируем свайные кусты, учитываю направления действия внутренних усилий. Расстояние между осями свай должно составлять (3-6)d, где d - ширина сваи, м. Расстояние между наружной гранью сваи и гранью ростверка должно составлять 50-100мм. Минимальное расстояние свай 3d между осями свай обусловлено необходимостью обеспечить более равномерное распределение напряжений под нижним концом свай и не допустить концентрации тех же напряжений от взаимного влияния свай.

Ростверк свайный РС1

Ростверк свайный РС71 Ростверк свайный РС3

Ростверк свайный РС9 Ростверк свайный РС72

6.6 Определение максимально и минимально нагруженных свай

NPMAX = Npo Gp,гр ± Мрох * ?max ± Mpoy * xmax , (6.6) min n ?( ? i 2) ?( x i 2) где

Npo - расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, КН; Npo = No *1,2

Gpp,гр - расчетная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах, КН;

n - количество свай, шт.;

?max., xmax - расстояние от главных осей до осей наиболее (наименование) нагруженной сваи, м;

? i, x i - расстояния от главных осей до осей каждой сваи, м;

Gpp,гр = bp * lp * dp * ?ср * ?f , (6.7)

Все усилия в центре ростверкам берем из таблицы 10, а геометрические параметры определяем с помощью рисунков 2 и 22.

Для свайного фундамента РС1

Рисунок 23. Максимально и минимально нагруженные сваи РС1

Npo = 1512 КН; Mpox = 143,64 КН; Mpoy = 0 КН; Fd = 1276,52 КН; n = 8

Gpp,гр = 2,1* 3,3 *1,5* 20,61 * 1,2 = 257,09 КН;

NPMAX = 1512 257,09 143,64 * 1,4 = 239,79 (6.6)

8 (1,42*4 0,72*2)

NPMIN = 1512 257,09 - 143,64 * 1,4 = 202,48 (6.6)

8 (1,42*5 0,72*2)

Для свайного фундамента РС71

Рисунок 24. Максимально и минимально нагруженные сваи РС71

Npo = 1051 КН; Mpox = 79,56 КН; Mpoy = 88,64 КН; Fd = 1228,60 КН; n = 13

Gpp,гр = 3,3 * 3,3 *1,5* 20,61 * 1,2 = 404,00 КН;

NPMAX = 1051 404,00 79,56 * 1,4 88,64 * 1,4 = 128,56 (6.6)

13 (1,42*6 0,72*4) (1,42*6 0,72*4)

NPMIN = 1051 404,00 - 79,56 * 1,4 - 88,64 * 1,4 = 95,28 (6.6)

13 (1,42*6 0,72*4) (1,42*6 0,72*4)

Для свайного фундамента РС3

Рисунок 24. Максимально и минимально нагруженные сваи РС3

Npo = 510,62 КН; Mpox = 30,6 КН; Mpoy = 29,75 КН; Fd = 1299,35 КН; n = 5

Gpp,гр = 2,1 * 1,0 *1,5* 20,61 * 1,2 = 77,91 КН;

NPMAX = 510,62 77,91 30,6 * 0,8 29,75 * 0,5 = 133,54 (6.6)

5 (0,82*4 02) (0,52*4 02)

NPMIN = 510,62 77,91 - 30,6 * 0,8 - 29,75 * 0,5 = 101,87 (6.6)

5 (0,82*4 02) (0,52*4 02)

Для свайного фундамента РС9

Рисунок 24. Максимально и минимально нагруженные сваи РС9

Npo = 532,22 КН; Mpox = 12,96 КН; Mpoy = 41,99 КН; Fd = 1241,34 КН; n = 4

Gpp,гр = 1,5 * 1,8 *1,5* 20,61 * 1,2 = 100,16 КН;

NPMAX = 532,22 100,16 12,96 * 0,65 41,99 * 0,5 = 184,07 (6.6)

4 (0,652*4) (0,52*4)

NPMIN = 532,22 100,16 - 12,96 * 0,65 - 41,99 * 0,5 = 132,12 (6.6)

4 (0,652*4) (0,52*4)

Для свайного фундамента РС72

Рисунок 24. Максимально и минимально нагруженные сваи РС72

Npo = 677,38 КН; Mpox = 12,96 КН; Mpoy = 74,65 КН; Fd = 1241,35 КН; n = 4

Gpp,гр = 1,5 * 2,1 *1,5* 20,61 * 1,2 = 116,86 КН;

NPMAX = 677,38 116,86 12,96 * 0,8 41,99 * 0,5 = 732,64 (6.6)

4 (0,82*4) (0,52*4)

NPMIN = 677,38 116,86 - 12,96 * 0,8 - 41,99 * 0,5 = 681,55 (6.6)

4 (0,82*4) (0,52*4)

6.7 Проверка выполнения условий

NPMAX ? Fd*?0/?n?k

NPMIN ? 0 (6.8)

Для свайного фундамента РС1

239,79 ? 1276,52 *1,15/1,15*1,4 = 911,8, 202,48 ? 0

Условия выполнены. Недонапряжение составляет 280,24%

Для свайного фундамента РС3

133,54 ? 1299,35 *1,15/1,15*1,4 = 928,11

101,87 ? 0

Условия выполнены. Недонапряжение составляет 595 %

Для свайного фундамента РС71

128,56 ? 1228,60 *1,15/1,15*1,4 = 877,57, 95,28 ? 0

Условия выполнены. Недонапряжение составляет 582,62%.

Для свайного фундамента РС9

184,07 ? 1241,34 *1,15/1,15*1,4 = 886,67, 132,12 ? 0

Условия выполнены. Недонапряжение составляет 381,70%

Для свайного фундамента РС72

732,64 ? 1241,35 *1,15/1,15*1,4 = 886,68, 681,55 ? 0, строительный фундамент нагрузка конструктивный

Условия выполнены. Недонапряжение составляет 21,03%

В связи с тем, что запас прочности составляет

Для свайного фундамента РС1 - 280,24%

Для свайного фундамента РС3 - 595 %

Для свайного фундамента РС71 - 582,62%.

Для свайного фундамента РС9 - 381,70%

Для свайного фундамента РС72 - 21,03%

При реальном проектировании вызывает необходимость уменьшения подошвы фундамента.

6.8 Определение осадки свайного фундамента №1

Расчет осадки i-й сваи в грунте из n свай при известном распределении нагрузок между сваями производится по формуле 7.40 [4]: Si = s(Ni) ?j?i ?ji * (6.9) где s(N) - осадка одиночной сваи;

?ji - коэффициенты, определяемые в зависимости от расстояния между i-й и j-й сваями;

Nj - нагрузка на j-ю сваю.

Расчет осадки одиночных свай, перерезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПА, коэффициентом Пуассона ?1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона ?2, допускается определять при выполнении подраздела 7.2 [4] и при условии: > > l, (6.10) где l - длина сваи,м;

d - наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Согласно п. 7.4.3 [4] характеристики G1 и ?1 принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, а G2 и ?2 - в пределах 0,5l. Модуль сдвига грунта G допускается принимать равным 0,4E0, а коэффициент kv равным 2,0 (где E0 = модуль общей деформации).

Расчетный диаметр d для свай некруглого сечения вычисляется по формуле 7.37 [4]: d = , (6.11) где А - площадь поперечного сечения, м2;

Расчет осадки одиночной сваи без уширения пяты осуществляется по формуле 7.32[4]: s = ? * *1, (6.12) где N - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю МН;

? - коэффициент, определяемый по формуле 7.33[4]: ?= , (6.13) здесь = 0,17*ln ) - коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (ЕА = ?);

= 0,17*ln ) тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками ;

? = - относительная жесткость сваи;

ЕА - жесткость ствола сваи на сжатие;

?1 - параметр, характеризующий увелечение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле 7.34[4]: ?1 = , (6.14) kv, kv1 - коэффициенты, определяемые по формуле 7.35[4]: kv = 2,82 - 3,78 * ? 2,18 * ?2 (6.15)

Соответственно при v = и при v = v1;

В соответствии с п. 7. 4.4 [4] при расчете осадок группы свай необходимо учитывать их влияние. Дополнительная осадка сваи, находящийся на расстоянии а (расстояние измеряется между осями свай) от свай, к которой приложена нагрузка N, равна: sad = ? * , (6.16)

где: ? = (6.17)

Ростверк свайный РС1

Рисунок 30. Ростверк РС1

Рассчитываем свайный фундамент №1, с характеристиками: Npo = 1,512 МН; Mpox = 143,64 МН;

= = = 15,42 МПА;

G1 = 0,4* = 0,4*15,42 = 6,17 МПА;

= = = 2,89;

kv1 = 2,82 - 3,78 * 0,35 2,18 * 0,35 2 = 1,76;

d = = 0,11 м;

= 0,17 * ln ) =0,76;

= 0,17*ln ) = 0,80;

Принимаем бетон класса В30 с начальным модулем упругости при растяжении Eb = 32,5 * 103 МПА.

EA = 32,5 * 103 * 0,09 = 2925 МН;

? = = 9,68;

?1 = = 0,998;

?= = 0,77;

Вычисляем осадку одиночной сваи: s = 0,76 * = 0,0042;

Вычисляем дополнительную осадку свай, находящихся на расстоянии - а = 1,04 м от сваи, к которой приложена нагрузка N. Следовательно = = 4,94 > 1, следовательно: ? = 0,17 * ln = 2,27;

Вычисляем дополнительную осадку свай, находящихся на расстоянии а = 1,4 м от сваи, к которой приложена нагрузка N. Следовательно = = 3,67 > 1, следовательно: ? = 0,17 * ln = 2,22;

Nmax = MH;

Nmin = 20248 МН;

Общая осадка составит: Si = 2 * 0,0042 2* 0,27 * 2 * 0,27 * 2 * 0,22 * = 0,01632;

Для производственного здания с полной железобетонным каркасом максимальная осадка, согласно приложению Д [3], равна 10 см. Используя результаты расчета сравним полученную осадку с допустимой.

Проверка выполнения условия S ? [Su]: S = 0,01632м = 1,6см ? 10см, что допустимо.

Осадка фундаментов № 71, №3, №9, №72 посчитана в программе Excel. Условие S ? [Su] выполняется для всех фундаментов.

РС3: S = 0,01077м = 1,1см ? 10см, что допустимо.

РС71: S = 0,00848м = 0,8см ? 10см, что допустимо.

РС9: S = 0,000624м = 0,06см ? 10см, что допустимо.

РС72: S = 0,02921м = 2,9см ? 10см, что допустимо.

Принятые размеры свайных ростверков: РС1: b = 2,1, l = 3,3;

РС3: b = 1,5, l = 2,1;

РС71: b = 3,3, l = 3,3;

РС9: b = 1,5, l = 1,8;

РС72: b = 1,5, l = 2,1;

6.9 Конструирование свайных ростверков

Рисунок 31. Компоновка свайных ростверков

6.10 Расчет тела ростверка по прочности

\

1. Методические указания и здания по выполнению курсового проекта для студентов по направлению 270100 «Строительство» всех специальностей. Расчет оснований и фундаментов промышленного здания. В.С. Миронов, А.О.Колесников, В.К. Федоров. НГАСУ (Сибстрин), 2008.

2. Основания, фундаменты и подземные сооружения/М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, В.И. Крутов и др.; Под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. - Интеграл, 2007. - 480 с, ил. - (Справочник проектировщика).

3. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНИП 2.02.01-38*. М., Минрегион России, 2011.

4. СП 24.13330 . 2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНИП 2.02.03-85. М., Минрегион России 2010.

5. Сортамент арматуры.

6. СНИП 23-01-99*. Строительная климатология. М: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.

7. Методические указания для студентов специальности 290300 всех форм обучения.

Размещено на .ru