Практическое задание по строительству

Вид работы: Задание

Предмет: Строительство

Тема: Основания и фундаменты

ВУЗ: Тольяттинский государственный университет (ТГУ)

Кафедра « Промышленное и гражданское строительство»

Учебно – методическое пособие предназначено для выполнения курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты», студентами очной и заочной формы, обучающими по направлению подготовки 270800.62 (08.03.01) «Строительство», профилей «Промышленное и гражданское строительство» и «Городское  строительство и хозяйство».

Учебно – методическое пособие может быть использовано студентами при выполнении соответствующих разделов дипломного проекта.

Учебно – методическое пособие содержит алгоритм расчета, примеры расчета, нормативные и справочные материалы, необходимые для выполнения курсовой работы.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..……….5

1. Посадка здания на местности …………………………………………..……9

1.1. Привязка здания и оценка рельефа………………………..………………9

1.2. Геологический профиль основания ……..…………………………………11

2. Дополнительные сведения о грунтах основания ..………….……..………13

2.1. Определение дополнительных значений физико-механических характеристик грунтов основания …………13

2.2.Общая оценка строительной площадки…………………………..………..15

3. Определение глубины заложения фундаментов…………………………….16

3.1. Глубина заложения по конструктивным требованиям………………..….16

3.2. Глубина заложения по условиям промерзания …..………………………..16

4. Выбор вариантов конструкций фундаментов.………………………………19
5. Расчет ленточных фундаментов мелкого заложения …….…………………21

5.1. Определение размеров подошвы фундамента………….………….………21

5.2. Конструирование ленточного фундамента..……………………….………26

5.2.1. Сборный фундамент..…………………………………………………….. 27

5.2.2. Сборно-монолитный фундамент …………..…………………………….  28

5.3. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования….………29

6. Расчет столбчатых фундаментов мелкого заложения …….…………………33

6.1. Определение размеров подошвы фундамента………………………………33

6.2. Конструирование столбчатого фундамента…………………………………35

6.3. Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя…………………39

7. Расчет свайных фундаментов….………………………………………….….45

7.1. Расчет несущей способности одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки………………………………………….45

7.2. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи-фундамента

на действие вертикальной нагрузки….……………………………………..….48

7.3. Проектирование свайного кустового фундамента….……………….…..…51

7.3.1. Выбор конструкции свайного кустового фундамента………………..… 51

7.3.2. Определение числа свай и размещение их в плане..…………………… 51

7.4. Расчет осадки свайного фундамента ..………………………………………54

8. Проектирование свайных ленточных фундаментов.…..…………………….58

8.1. Конструирование свайного ленточного фундамента……………….………58

8.2. Определение числа свай и размещение их в плане…………………………59

8.3. Расчет осадки свайного ленточного фундамента……………………………61

Приложение 1. Исходные данные .…………….…………………….…….. 66

Приложение 2. Таблицы справочных данных…………………………..……70

Библиографический список……………….….……………………..….….…82

Введение

Учебно-методическое пособие написано в соответствии с программой курса « Основания и фундаменты».

Цель выполнения курсовой проектной работы — закрепление теоретических знаний, приобретение практических навыков расчета фундаментов на естественном основании, получение навыков самостоятельной  работы с нормативной и справочной литературой, умений проектирования оснований и фундаментов и оформления рабочих чертежей.

При выполнении работы  рекомендуется использовать учебник  [2], материал лекций по соответствующим темам, СП50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. – М., 2005; СП50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. – М., 2004.

Проектная работа выполняется в составе расчетно-пояснительной записки и графической части, оформленных в соответствии с требованиями ЕСКД.

Расчетно-пояснительная записка объемом 20…25 страниц  оформляется на стандартных листах белой писчей бумаги формата А4.

Графическая часть оформляется на листе формата А1.

Пояснительная записка должна содержать:

— титульный лист;

— содержание;

— задание на проектирование и исходные данные;

— схему посадки здания на местности;

— геологический профиль строительной площадки;

— дополнительные сведения о грунтах основания;

— общую оценку строительной площадки;

— определение глубины заложения фундаментов;

— выбор вариантов конструкций ленточных фундаментов мелкого заложения в сборном  и сборно-монолитном исполнении, столбчатых монолитных абсолютно жёстких и жёстких с гибкой плитой и свайных фундаментов с размещением свай в один или несколько рядов;

— расчет по I и II группам предельных состояний и конструирование фундаментов мелкого заложения;

— расчет по I и II группам предельных состояний и конструирование свайных фундаментов;

— список используемой литературы.

Чертежи должны включать:

— разбивочный план здания;

— геологический профиль строительной площадки по скважинам  №1 и №2;

— поперечные сечения столбчатых и ленточных фундаментов мелкого заложения в монолитном, сборном  и сборно-монолитном вариантах;

— план размещения свай в ленточном и столбчатом фундаменте;

— поперечный разрез свайного и столбчатого фундамента;

— расчетную схему определения осадки ленточного фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования;

— расчетную схему определения осадки столбчатого фундамента методом эквивалентного слоя;

— расчетную схему определения осадки ленточного свайного фундамента методом послойного суммирования;

— таблицу расходов материалов на 100  кН несущей способности фундаментов мелкого заложения и свайного фундамента;

— условные обозначения на чертежах.

Исходные данные принимаются по таблицам 1-3 и рисунку 1 прилож. 1, в соответствии с порядковым номером студента в журнале.

Конструктивная схема проектируемого здания, размеры в плане, высота здания и поперечное сечение колонн выдается преподавателем для каждого студента индивидуально.

Бланк задания предъявляется преподавателю вместе с выполненной и оформленной работой.

Задание для примера

выполнения курсовой работы на тему «Проектирование фундаментов на естественном основании »

Произвести вариантное проектирование ленточных и столбчатых фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов под наружные стены административного здания с неполным каркасом,  размерами L x B x H =  36 х 15 х 15 м, железобетонными колоннами 400 х 400 мм и жесткой конструктивной схемой

Рис.1 Схема здания

Исходные данные:

1. Район строительства — гор. Уфа
2. Нормативная нагрузка на фундамент стен — 500 кН/м
3. Нормативная нагрузка на столбчатый фундамент 2160 кН
4. Вариант свай

Рис.2 Поперечное сечение сваи

Размеры поперечного сечения: 40х40, 27,8 см

Количество стержней, диаметр и класс арматуры: 8 Ø 18 A300

Класс бетона: B15

Способ погружения свай: вибровдавливание

5. Глубина подвала — 1,0 м
6. Толщина стен — 0,51 м
7. Расчетная среднесуточная температура в помещениях 1-го этажа- 15⁰ С
8. План строительной площадки задан в масштабе 1: 2000

 

Рис.3 Схема строительной площадки

9. Грунтовые условия строительной площадки – вариант 8 (табл.2 приложение I)

Грунты:     1 – почва каштановая, суглинистая;

3 – песок мелкий, средней плотности;

6 – глина пылеватая, комковая, полутвердая;

1. Посадка здания на местности

Цель:

1) Привязать углы здания к линии застройки и строительной геодезической сетке. Определить отметку планировки.

2) Оценить пригодность рельефа местности для организации строительства.

3) Вычертить геологический профиль основания по створу скважин №1 и №2

4) Оценить пригодность грунтов в качестве основания.

1.1. Привязка здания и оценка рельефа

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

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.

Высотные отметки h_i поверхности рельефа для углов здания и по осям скважин № 1 и № 2 определяются по горизонталям плана строительной площадки из представления длины заложения между горизонталями в плане  ℓ =33 м   и    превышения, равного   разности   отметок между  ними, например, 93,00 – 92,75 = 0,25 м в виде треугольника по разрезу, проходящему через точку угла здания 4. Замерив по плану длину заложения между горизонталью 92,75 и точкой 4, равной ℓ_t = 14 м, откладываем его на катете треугольника. Восстановлением перпендикуляра из точки 4 до пересечения с гипотенузой треугольника получаем точку 4 на поверхности площадки.

Из подобия треугольников составляется пропорция и рассчитывается Δh₄, то есть превышение точки 4 над горизонталью 92,75 м.

= ;           Δh₄ =    =  = 0,11 м.

Абсолютная отметка точки 4

92,75 + 0,11 = 92,86 м.

Аналогично и для остальных отметок.

По плану горизонталей определяют направление уклона местности и величину максимального уклона.

i_{max =} ∆h/l_min = 0,25/33 = 0,00758 = 7,6 % о,

где: ∆h – превышение отметок горизонталей, м;

l_min – минимальное расстояние между горизонталями, м.

Вывод: Естественный рельеф местности пригоден для организации строительства с незначительной планировкой

1.2. Геологический профиль основания

Геологический профиль составляется по вертикальному разрезу в створе скважин 1–2.

По геологическому разрезу устанавливаются гидрогеологические условия основания при проектировании фундаментов и расчете их осадки.

Построение начинается с топографического разреза, включающего сетку профиля с указанием отметок и расстояния в масштабе 1:1000, показом осей  скважин 1 и 2, шкалы отметок в вертикальном масштабе 1:200.

При этом шкала должна вмещать размер глубины скважины по заданию грунтовых условий площадки строительства. Затем по границам глубин каждого слоя грунта, взятых также по заданию, рассчитываются их абсолютные отметки и по шкале отметок наносятся точки по осям скважин.

Проводятся линии границ каждого слоя от руки, вычерчивается литологическая колонка и уровень грунтовых вод, если он имеется по заданию. На этом геологический разрез считается выполненным с обязательным указанием условных обозначений. ( Рис.6)

Условные обозначения:

2. Дополнительные сведения о грунтах основания

2.1. Определение дополнительных значений физико-механических характеристик грунтов основания

Для оценки сжимаемости и прочности грунтов в каждом слое грунта вычисляют присущие ему физические и механические характеристики: .

Пригодность грунтов в качестве основания здания оценивают по значениям расчетного сопротивления грунтов основания  под подошвой фундаментов и относительных коэффициентов их сжимаемости m_v.

При  грунт малосжимаем и является хорошим основанием.

При  грунт средней сжимаемости и может использоваться в качестве естественного основания.

При  грунт сильносжимаемый и не может быть использован в качестве естественного основания, требует искусственного укрепления.

Пример:

1 Слой. Почва каштановая, суглинистая — не рассматривается.

2 Слой. Песок мелкий, средней плотности

Объемный вес сухого грунта: .       (2.1)

Коэффициент пористости:

.                               (2.2)

Согласно ГОСТ 25100-2011 — песок средней плотности.

Степень влажности:

(2.3)

где: — удельный вес воды, кН/м³.

Вывод: т.к. S _r =0,855>0,8 , то согласно ГОСТ 25100-2011- песок насыщен водой.

Относительный коэффициент сжимаемости:

;

m_{υI I} =β_{I I} / E_{I I} =0,937/28=0,0346 мПа^-1 ;                                         (2.4)

Расчетное сопротивление: R_о = 200 кПа – принимается по таблице 4, приложения 2.

 

3 Слой. Глина пылеватая, полутвердая

Объемный вес сухого грунта: .

Коэффициент пористости: .

Число пластичности:                (2.5)

Согласно ГОСТ 25100-2011– глина легкая пылеватая

Показатель консистенции:

Согласно ГОСТ 25100 – 2011  – глина полутвердая.

Коэффициент относительной сжимаемости:

ν = 0,12;                  ;

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

Расчетное сопротивление:

— принимается  по табл. 5 прил.2

2.2 Общая оценка строительной площадки

На основе анализа плана горизонталей, уклонов рельефа, геологического профиля, глубины залегания подземных вод, наличия подземных коммуникаций и выработок, механических характеристик слоев грунта и других сведений делают вывод: о пригодности или непригодности грунтов в качестве естественного основания здания; трудностях строительства, вызванных большими уклонами рельефа, высоким уровнем подземных вод, наличием подземных коммуникаций, выработок или другими препятствиями для строительства;   о возможных  инженерных мероприятиях по их устранению.

Пример анализа:

Судя по плану горизонталей и геологическому профилю, площадка имеет спокойный рельеф (i  = 7,6  ⁰/₀₀ ), подземные коммуникации и выработки отсутствуют, подземные воды на глубине 4,2 м от уровня планировки, грунты слоистые, с выдержанным залеганием пластов, мало сжимаемы ( мПа^-1), незначительно различаются по сжимаемости и прочности, достаточно прочные ( кПа) и могут служить естественным основанием здания.

3. Определение глубины заложения фундамента

Цель: Определить минимальную глубину заложения подошвы фундамента по конструктивным требованиям и по условию недопущения морозного пучения грунтов основания.

3.1. Глубина заложения по конструктивным требованиям

По конструктивным требованиям глубина заложения ленточных и столбчатых фундаментов определяется по формуле:
где

— глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной м и глубиной свыше 2м принимается  =2м, при ширине подвала м — =0);

— высота фундаментной плиты ( м).

• – толщина пола (м).

Пример расчета:

Глубина подвала  = 1,0 м.

Принимаем конструктивно высоту фундаментной плиты м.

По конструктивным требованиям глубина заложения:

м.

3.2. Глубина заложения по условиям промерзания

По условиям промерзания глубина заложения фундамента назначается  с учетом района строительства, теплового режима здания и гидрогеологических условий строительной площадки, для чего определяется:

а) нормативная глубина сезонного промерзания грунта

где    — величина принимаемая равной:

— для суглинков и глин – 0,23м;

— для супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28м;

— для песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30м;

— крупнообломочных грунтов – 0,34м.

Значение  для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

— безразмерный коэффициент, численно равный сумме    абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимается по приложению 2 табл.1;

б) расчетная глубина сезонного промерзания

где:  — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых зданий — по

приложению 2 табл.2; для наружных и внутренних фундаментов, не отапливаемых зданий — , кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой;

в) влияние вида грунта под подошвой фундамента и глубины расположения уровня подземных вод на глубину заложения фундамента принимаются по приложению 2 табл.3.

Фундаменты здания должны закладываться на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отсеках здания их допустимая разность определяется из условия

где:  — расстояние между фундаментами в свету;

— расчетные значения соответственно угла внутреннего трения  и удельного сцепления грунта;

— среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности).

Пример расчета:

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

м,

где:  (приложение 2 табл.1)

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

м,

где: — для здания с подвалом при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении 15 С (приложение 2 табл.2).

Глубина расположения уровня подземных вод м.

d_ƒ + 2 = 1,08 + 2 = 3,08 м;

d_w > d_ƒ + 2м.

Согласно табл.3 приложения 2 глубина заложения фундамента d не зависит от и принимается по конструктивным требованиям.

Принимаем м по конструктивным требованиям.

4. Выбор вариантов конструкций фундаментов

В работе необходимо рассмотреть  2-3 различных варианта ленточных и столбчатых фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов, вычертить их поперечные разрезы, как показано на рисунке 7. При этом рекомендуется задаться длиной сваи, исходя  из грунтовых условий или конструктивно от 6 до 10м. Соединение сваи с ростверком может быть шарнирным и жестким.

Пример выбора:

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.7). Во всех вариантах фундаментов принимаем бетонные стеновые блоки подвала марки  ФБС 24.5.6 (по приложению 2 табл.10)

Рис.7. Варианты конструкций ленточных, столбчатых  свайных фундаментов:

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.

 

5. Расчет ленточных фундаментов мелкого заложения

Цель:

1. Рассчитать и принять размеры подошвы фундамента, показать его расчётную схему, совмещенную с инженерно-геологическим разрезом.
2. Спроектировать ленточные фундаменты, изобразить расчётно-монтажные схемы.
3. Определить конечную осадку фундамента методом послойного суммирования.

5.1. Определение размеров подошвы фундаментов

Ориентировочно требуемая ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле

где:  — нормативная нагрузка на 1 м.п. фундамента, принимаемая по таблице исходных данных, кН/м;

— глубина заложения подошвы фундамента, м;

— средний удельный вес материала фундамента и грунта на его ступенях (  кН/м³);

— расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента шириной м и глубиной заложения м служит для предварительного определения размеров фундамента, кПа. Принимается по приложению 2  табл.4.

Вычисленная по формуле (5.1) ширина подошвы фундамента требует уточнения по величине расчетного сопротивления грунта R, соответствующего принятой ширине подошвы b и глубине заложения фундамента d,

где:  — коэффициенты условий работы, принимаемые по приложению 2 табл.6;

— коэффициент, принимаемый равным: , если прочностные характеристики грунта (  и ) определены непосредственными испытаниями;    , если они приняты по таблицам приложения  [ 3]

В работе  принять ;

— коэффициенты, принимаемые по приложению 2 табл.7;

— коэффициент, принимаемый равным: при b < 10м     ,

при b ≥ 10м     (здесь м);

b — ширина подошвы фундамента, м;

— осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

— то же, залегающих выше подошвы;

— расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (по исходным данным);

— глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных  и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

где:  — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

— толщина конструкции пола подвала, м.  Удельный вес конструкции пола  принимаем  к Н/м³;

d_b — глубина подвала, м.

После определения  уточняются размеры подошвы фундамента по формуле:

Значения b, вычисленные по формуле (5.4), должны отличаться не более чем на 10%. Если они  отличаются более чем на 10%, то вновь определяют значение R по формуле (5.2) для b, вычисленного  по формуле (5.4).

Такое уточнение  повторяют до достижения отличия двух последних значений b не более чем на 10%. Затем среднее значение двух b округляют в большую сторону кратно 0,1м и принимают в качестве расчетной ширины фундамента. По ней подбирают фундаментные блоки или назначают ширину плиты монолитного фундамента.

Пример расчёта:

Ориентировочная требуемая ширина подошвы ленточного фундамента мелкого заложения:

м.

Определяем расчетное сопротивление грунта при   ширине подошвы фундамента равной 2,91м по формуле

В расчете приняты:

коэффициент надежности по грунту γ_g = 1;

для второго слоя грунта выше подошвы фундамента γ^′_II = γ₂ = 18,7 кН/м³;

для грунта ниже подошвы фундамента осредненное расчетное значение удельного веса

где  кН/м³;

м,

-для песка мелкого (приложение 2 табл.6);

Рис.8. Схема расположения фундамента мелкого заложения в грунтовом массиве

— для песка мелкого и сооружения с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения к его высоте  (приложение 2 табл.6);

, так как прочностные характеристики грунта (  и ) определены непосредственными испытаниями и заданы в исходных данных;

для слоя песка с  (приложение 2 табл.7);

, т.к м;

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

по заданию.

Расчетное сопротивление грунта R под подошвой фундамента при м:
5.2.  Конструирование ленточного фундамента

При конструировании ленточного фундамента необходимо подобрать фундаментную подушку, фундаментные стеновые блоки или панели и вычертить поперечное сечение фундамента.

Марка фундаментной плиты назначается по приложению 2 табл.9, исходя из требуемой ширины подошвы фундамента b.

Размеры сечения монолитной фундаментной плиты принимаются конструктивно: ширина b  — по расчету п.5.1; высота м при м, м при м,  при м.

В дальнейшем высота плиты проверяется по условию прочности.

Марка стеновых блоков и их количество по высоте назначается по приложению 2 табл.10, исходя из толщины стен, глубины заложения фундамента d и принятой высоты фундаментной плиты.

После определения конструкции поперечного сечения фундамента, необходимо определить величину среднего давления под подошвой фундамента  ,                                                                    (5.5)

где: — нормативная нагрузка на 1 м фундамента, кН/м, принимается по заданию;

— суммарная нормативная нагрузка на 1 м фундамента от собственного веса фундаментной плиты, стеновых блоков или стеновых панелей, кН/м.

,                                                                                   (5.6)

где:  — суммарный объем грунта на уступах 1м фундаментной плиты, м³. Определяется расчетом;

— нормативный удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³.

5.2.1. Сборный фундамент

Принимается  сборный фундамент, состоящий  из фундаментной плиты ФЛ 24.12 размером м и весом кН (приложение 2 табл.9) и двух рядов стеновых бетонных блоков ФБС 24.5.6 размером  м и весом (приложение 2 табл.10).

Расчетная схема сборного фундамента показана на рисунке 9.

Расчетное сопротивление грунта R под подошвой фундамента шириной  м будет равно кПа.

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

Рис.9. Расчетная схема сборного фундамента

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

где: м³.

Среднее давление под подошвой фундамента составляет:

кПа,

так как при м кПа.

 

5. 2. 2. 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 (приложение 2 табл. 10).

Рис.10. Расчетная схема сборно-монолитного фундамента

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/м³.

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.

 

5.3. Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

Цель расчета: определить осадку фундамента  и сравнить ее с предельно допустимой .

Осадку фундамента определяют методом послойного суммирования.

Пример расчета:

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 4,2м.

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  определяется по приложению 2 табл.11.
Таблица 1

Расчет осадки сборно-монолитного фундамента

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.

6. Расчет столбчатых фундаментов мелкого заложения

Определить основные размеры и спроектировать столбчатый центрально нагруженный фундамент под колонну.

Здание коридорного типа 36х15х15м  с неполным поперечным каркасом, с подвалом.

Нормативная и расчетная нагрузки на фундамент колонны (суммарные с учетом надежности и сочетания от грузовой площади), принимаются по табл.2

Таблица 2

Варианты нагрузок на фундамент колонны

Поперечное сечение сборной колонны каркаса 400х400 мм.

6.1. Определение размеров подошвы фундамента

Грунт несущего слоя – песок мелкий, средней плотности с удельным весом

g = 18,7 кН/м³ и коэффициентом пористости е=0,778 (по расчету см. п.2.1).

Условное расчетное сопротивление основания, сложенного песком,

R_о = 0,2 мПа (по расчету см. п. 2.1).

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_s) равной (1…1,5)h_к,толщиной днища стакана, определяемой из условия продавливания  и принимаемой не менее 200мм и фундаментной плиты, состоящей из одной, двух или трех  ступеней  высотой не более 0,5 метра.

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

              h_f  = 0,6 +0,3 +1,0 = 1,9м

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 — g_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  = 4м

Принимаем  R = 400 кПа.

Площадь подошвы фундамента

A = N / (R — g_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 — g_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_pg_d  = (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 g_q = (6,76 – 1,0) × 0,9 × 0,018 = 0,093 мН.

G_q2 = (A – A₁) h_q g_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

6.2. Конструирование столбчатого фундамента

Столбчатые фундаменты применяются для передачи на грунт сосредоточенных нагрузок от колонн и самонесущих стен здания. Они выполняются в монолитном или сборном вариантах. Конструирование монолитных железобетонных жёстких и гибких фундаментов, показанных на рис.12.

Рис. 12 Монолитные железобетонные столбчатые фундаменты стаканного типа:

а – жёсткий; б – жёсткий с нижней гибкой ступенью – плитой;

1 – фундамент; 2 – бетонная подготовка; 3 – арматурная сетка.

Монолитные столбчатые железобетонные фундаменты мелкого заложения выполняются как правило ступенчатой формы.

Для сопряжения со сборными колоннами применяются фундаменты стаканного типа.

Глубина стакана  равна нормативной глубине заделки колонны и толщине подливки раствора, равной 50 мм.

Толщина днища стакана определяется из условия продавливания  и принимается не менее 200мм. Зазор между колонной и стенками стакана должен быть по низу 50мм, а по верху 75мм.

Толщина стенки стакана предусматривается не менее 200мм.

Высота и количество ступеней принимается без учета высоты стакана и подколонника кратной 150мм. Обрез стакана принимается на относительной отметке — 0,150 м.

В жестких фундаментах недопущение растягивающих напряжений в их теле обеспечивается ограничением отношения высоты уступов к их ширине значениями углов жёсткости в пределах 35^о…40^о.

Для гибких железобетонных ступеней  h_р / ℓ_р ≤  l :2.

Сечения и  арматура таких фундаментов подбираются с соблюдением требований, предъявляемых к железобетонным конструкциям.

Данные фундаменты армируются по низу нижней ступени сварными сетками из сталей классов А300 или А400  диаметром не менее 10мм с  расстоянием между  осями  от  100 до 200мм.

Защитный слой для нижней арматуры должен быть не менее 70мм при отсутствии бетонной подготовки и 35мм при ее наличии.

Размеры в плане подошвы, ступеней и подколонника принимаются кратными 300мм.

Пример конструирования жесткого фундамента:

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

Схема монолитного железобетонного столбчатого жесткого фундамента стаканного типа приведена на рисунке 13.

Рис.13. Схема монолитного железобетонного столбчатого жёсткого фундамента стаканного типа.

6.3. Расчёт конечной осадки фундамента методом эквивалентного слоя

Эквивалентным называется слой грунта мощностью h_э, осадка которого при сплошной нагрузке на поверхности p_о будет равна осадке грунтового полупространства под воздействием местной нагрузки интенсивностью р_о.

Осадка слоя грунта из условия одномерного сжатия без возможности бокового расширения ,                                                      (6.1)

где Е – модуль деформации грунта; v – коэффициент Пуассона.

Значение v принимаются в зависимости от вида и состояния грунтов:

— глины и суглинки твёрдой и полутвёрдой консистенции v = 0,1…0,15;

— то же тугопластичной v = 0,2…0,25;

— то же мягко пластичной и текучепластичной v = 0,3…0,4;

— то же текучей v = 0,45…0,5;

— супеси v = 0,15…0,3;

— пески v = 0,2…0,25.

С учётом относительного коэффициента сжимаемости грунтов m_v

S=P_oh_эm_v                                                                                                             (6.2)

где: m_v=β/E;                                                                                   (6.3)

β – коэффициент, зависящий от коэффициента Пуассона, т.е.

(6.4)

Толщина эквивалентного слоя h_э =Aωb,                                              (6.5)

где: А – площадь подошвы фундамента; ω – коэффициент, зависящий от формы, площади и жёсткости фундамента, значения табулированы в табл. 3.

Таблица 3

Значения коэффициентов ω для полупространства

Примечание:

ω_с – для осадки угловой точки прямоугольника или круга;

ω_о – для максимальной осадки гибкого фундамента под центром загружаемой площади;

ω_m – для средней осадки гибкого фундамента всей площади загружения;

ω_соnst – для осадки абсолютно жёстких фундаментов.

b – ширина подошвы фундамента.

Произведение  Aω называется коэффициентом эквивалентного слоя, значения табулированы в табл. 4.

Таблица 4

Значения коэффициента эквивалентного слоя Aω

 

        

Для однородного основания требуемая осадка при известных E и ν определяется по формуле (6.2).

Для слоистого основания осадка

,                                                      (6.6)

где:   m_v – средневзвешенный относительный коэффициент сжимаемости

 

,                                     (6.7)

который определяется с использованием расчётной эпюры на рис. 14.

 

Рис. 14. Схема к определению осадок методом эквивалентного слоя для многослойного основания:

1 – расчётная нелинейная эпюра дополнительных напряжений;

2 – эквивалентная треугольная эпюра дополнительных напряжений.

Средневзвешенное  значение коэффициента Пуассона

,                                                                                (6.8)

где Н_с – мощность сжимаемой толщи основания

Н_с=2h_э .                                                                                         (6.9)

 

Пример расчёта:

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 =375 кПа,

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

По табл. 4 определяем Аω_m=1,01.

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_{I I} =28 МПа,

 E_{I I I}=27 МПа,

Относительные коэффициенты сжимаемости для:

— второго слоя при ν_{I I}  = 0,2; ;

m_{υI I} =β_{I I} / E_{I I} =0,9/28  =  0,032 МПа^-1 ;

— третьего слоя ( глина пылеватая, комковая, полутвердая)

ν_{I I I} = 0,12; ;

m_{υI I I} =β_{I I I} / E_{I I I} =0,96/27 = 0,035 мПа^-1 ;

— средний относительный коэффициент сжимаемости

Конечная осадка фундамента

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

Проверка условия

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

7. Расчет свайных фундаментов

Цель:

— определить несущую способность одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки;

— определить несущую способность одиночной висячей сваи-фундамента на действие вертикальной нагрузки;

7. 1. Расчёт несущей способности одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки

Расчётная несущая способность сваи определяется как наименьшее из значений: а) сопротивление сваи по материалу; б) сопротивление сваи по грунту под нижним её концом.

Сопротивление сваи по материалу определяется  по формуле для расчета соответствующих строительных конструкций  как для элемента, работающего на сжатие, без учета продольного изгиба. Так, для железобетонной сваи расчетная нагрузка по материалу определяется по формуле

F=R_b×A +R_sc×A_s                                          (7.1)

где: R_b ,  R_sc× — расчетное сопротивление осевому сжатию соответственно бетона и арматуры сваи, кПа.  Определяется по приложению 2 табл.14 в зависимости от класса бетона и арматуры в свае;

A — площадь железобетона в поперечном сечении сваи, м². Определяется расчетом по размерам сваи;

A_s — площадь арматуры в поперечном сечении сваи, м². Определяется по приложению 2 табл.8 в зависимости от диаметра и количества арматурных стержней.

Для сваи-стойки, опирающейся на мало сжимаемый и на скальный грунт

где:  — коэффициент условия работы сваи в грунте;

— расчетное сопротивление грунта под концом сваи, КПа. Для забивных сваи, опирающихся на скальные и мало сжимаемые грунты МПа;

A – площадь поперечного сечения сваи, м².

Сравнивая сопротивление сваи по материалу и по грунту, меньшее из них принимается как расчётная несущая способность сваи F.

strong>Пример расчета:

Исходные данные:

1. Сваи, вибропогружаемые длиной l = 6,0 м, поперечным сечением х =40х40 см с пустотой d=27,8 см изготовлены из бетона класса В15 и армированы  8d18A300.

см²  (приложение 2 табл.8);

=11,0 МПа (приложение 2 табл.14);

=280 МПа (приложение 2 табл.14).

2. Нагрузка на 1м фундамента = 500 кН/м.
3. Грунтовые условия приняты по заданию.
4. В расчете приняты: высота ростверка – 40 см, заделка оголовка сваи в ростверк – 30 см, глубина заложения подошвы ростверка d=1,4 м.

Сопротивление сваи по материалу: где:

Расчётная несущая способность грунта основания под нижним концом сваи      F_d= γ_c·γ_crRA=1·0.7·5.69·10³·0.16=637.3 кН,

где: γ_cr = 0,7 – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;

ɤ_с=1 – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи.

Вывод: За несущую способность сваи принимается несущая способность грунта под нижним концом сваи как меньшее по значению.

7. 2. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи на действие вертикальной нагрузки

Для висячей забивной сваи несущая способность определяется как сумма расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где:  — коэффициент условий работы сваи в грунте;

— расчетное сопротивление грунта под концом сваи, кПа;

— площадь опирания  сваи в грунте, , принимаемая по площади поперечного сечения сваи (брутто);

— наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

— расчетное сопротивление i – го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по приложению 2 табл.13;

g_cr,   g_cf  — коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающее влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунтов и принимаемые по приложению 2 табл.15.

Сопротивление сваи по грунту

где:  — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, кПа;

— коэффициент надежности, зависящий от способа определения несущей способности сваи. Если она определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой, ; по результатам статического зондирования грунта и по результатам динамических испытаний свай, ; расчетом, .

Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности  сваи , каждый пласт грунта под ростверком делится на слои не более 2м и определяется глубина заложения середины каждого слоя от уровня планировки грунта.

Пример расчета:

Исходные данные:

1. Сваи, вибропогружаемые длиной l =6,0 м, поперечным сечением  х =40х40 см с пустотой d=27,8 см изготовлены из бетона класса В15   и армированы  8d18A300.

см²  (приложение 2 табл.8);

=11,0 МПа (приложение 2 табл.14);

=280 МПа (приложение 2 табл.14).

2. Нагрузка на 1м фундамента =500 кН/м.
3. Грунтовые условия приняты по заданию.
4. В расчете приняты: высота ростверка – 40 см, заделка оголовка сваи в ростверк – 30 см, глубина заложения подошвы ростверка d=1,4 м, размещение сваи в грунте дано на рисунке 17.

Расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи:

где:  — коэффициент условий работы сваи в грунте;

— расчетное сопротивление грунта под концом сваи, кПа;

— площадь опирания  сваи в грунте, ;

— наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

— расчетное сопротивление i – го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

g_cr,   g_cf  — коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Сопротивление сваи по грунту по формуле

где:  — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, кПа;

=1,4 — коэффициент надежности при расчётном способе определения несущей способности сваи .

7.3. Проектирование свайного кустового фундамента

Свайным кустом называется фундамент, состоящий из группы свай. Число свай в кусте должно быть не менее трех, но иногда допускается устройство куста из двух свай. Свайные кусты устраивают под колонны сооружений и опоры, передающие значительные вертикальные нагрузки. Куст свай, объединенный поверху распределительной плитой, образует свайный кустовой фундамент. Распределительные плиты выполняются монолитными или сборными железобетонными и называются ростверками. Если подошва ростверка находится на уровне поверхности грунта или ниже ее, то ростверк называется низким свайным. См. схему рис. 18.

7.3.1. Выбор конструкции свайного кустового фундамента

Выбор конструкции данного вида фундаментов заключается в подборе вида свай, типа свайного фундамента и ростверка, производится исходя из конкретных условий строительной площадки, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок путем сравнения вариантов.

Тип, вид и размеры свай выбираются в зависимости от геологических условий площадки, наличия технологического оборудования и уровня расположения подошвы ростверка. В обычных грунтах нижние концы свай должны заглубляться в более прочные грунты на глубину, не менее одного метра, в твердых глинистых, гравелистых и средней крупности песках на глубину, не менее 0,5 м.

Предпочтительным является низкий ростверк, который располагается ниже пола подвала.

7.3.2. Определение числа свай и размещение их в плане

Рассматривается центрально нагруженный свайный кустовой фундамент. При условии, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента при определенной несущей способности сваи F_d, необходимое число свай в кусте

 n = ɤ_kN_oI  / F_d                                                                               (7.5)

где: ɤ_k – коэффициент, см. формулу (7.4);

N_oI – расчетная нагрузка на куст, кН.

Для отдельно стоящего куста свай получаемое по расчету число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте можно располагать в шахматном порядке или на прямоугольной сетке с тем, чтобы ростверк получился компактным. Рекомендуется расстояние между осями свай принимать a = 3d, расстояние от оси крайнего ряда свай до грани ростверка – 1d. Пример размещения свай в плане см. рис. 18.

Ростверки кустовых фундаментов конструируются как обычные фундаменты мелкого заложения и рассчитываются на продавливание колонной или угловой сваей, на поперечную силу в наклонных сечениях и на изгиб. Расчеты производятся с учетом требований для железобетонных конструкций.

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяется нагрузка N на каждую сваю

N =  ≤ F_d/ɤ_k                                                            (7.6)

где: G_f и G_g – расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на образе ростверка, кН.

Пример расчета:

Исходные данные принимаются по п.7.1.

Расчетная нагрузка на кустовой фундамент N₀₁ = 2490 кН.

Расчетная несущая способность сваи по грунту F_d = 996 кН.

Определить  число свай в кусте, распределить их в плане, спроектировать ростверки и свайный кустовой фундамент.

Необходимое число свай в кусте

n = ɤ_kN₀₁ / F_d = 1,4 ‧2490/996 = 3,5 шт.

Принимается n = 4 с округлением значения в большую сторону.

Распределение свай в плане производится в шахматном порядке с расстоянием между осями свай а=3d = 3‧0,4=1,2 м.

Конструктивная схема свайного кустового фундамента показана на рис.19

Размеры ростверка в плане

ℓ_r = b_r = а +d + 2 ‧0,1 = 1,2 +0,4 +0,2 = 1,8 м.

7.4. Расчет осадки свайного кустового фундамента

Значения передаваемых кустовым фундаментом нагрузок на грунт зависят от числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта.

Рис.19 Монтажная схема свайного кустового фундамента:

1 – колонна; 2 – ростверк; 3 – сваи

В большинстве случаев расчет осадок в настоящее время производится по методу условного массивного фундамента, что означает, что сваи, грунт межсвайного  пространства и грунт, примыкающий  к наружным сторонам свай фундамента, рассматривается как единый массив АБВГ (см. рис. 20), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков массивного фундамента – вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

 с = h ‧tg (φ_mt /4),

где: h – глубина погружения сваи в грунт;

φ_mt – осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта

 φ_mt = ∑φ_ih_i / ∑h_i,                                                                     (7.8)

где: φ_i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта мощностью h_i.

Размеры подошвы условного квадратного фундамента

 b_y = a (m-1) + d = 2с,                                                               (7.9)

где: a – расстояние между осями свай;

 m – количество рядов свай по ширине фундамента;

 d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи.

Расчет осадки свайного кустового фундамента, как условного массивного, выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения с соблюдением условия

ρ= N/A_y≤R

где: A_y — площадь подошвы условного фундамента;

 N – расчетная нагрузка по второй группе предельного состояния

N = N_o + N_f + N_q

где: N_o – расчетная нагрузка от веса здания на уровне верхнего обреза фундамента;

 N_f – вес свай и ростверка;

 N_q – вес грунта в объеме условного фундамента.

Расчетное сопротивление грунта основания R определяется как и при расчете фундамента мелкого заложения по формуле (5.2), но с заменой фактической ширины и глубины заложения фундамента на условные.

Осадка кустового фундамента S определяется методом элементарного суммирования. Последовательность расчета та же, что и для фундамента мелкого заложения. Полная осадка фундамента

S = β                                                                            (7.12)

Она не должна превышать ее предельного нормативного значения по условию S ≤ S_u.

8. Проектирование свайных ленточных фундаментов

8.1. Конструирование свайного ленточного фундамента

При конструировании ленточного свайного фундамента необходимо рассмотреть варианты размещения свай в один и в два ряда с монолитными ростверками. Размеры ростверков назначают конструктивно с последующей проверкой их расчета по прочности. Сопряжение свай с ростверком может быть шарнирным и жестким (см. материал лекции).

Основные требования по конструированию ленточных свайных фундаментов приведены на рис.21.

Рис.21. Конструкции свайных ленточных фундаментов

а – однорядное размещение свай с жестким сопряжением;

б – двухрядное размещение свай с шарнирным сопряжением

Пример расчета и конструирования свайного фундамента см. п. 8.2.

 

8. 2. Определение числа свай и размещение их в плане

Пример расчета:

Исходные данные:

— по грунтам, нормативной нагрузке на 1 п.м фундамента, конструкции свай и способа ее погружения – по заданию;

— размеры и несущая способность висячей одиночной сваи принимать по результату расчета на вертикальную нагрузку – см. п.7.2.

Требуется определить минимальное расстояние между сваями и спроектировать однорядный и двухрядный свайные ленточные фундаменты.

Расчетная нагрузка на 1 м фундамента

f = f_n ‧ ɤ_f = 500 ‧ 1,2  = 600 (кН/м),

где:  ɤ_f = 1,2  — коэффициент надежности по нагрузке.

Минимальное расстояние между сваями

ɑ_min = 3d = 3‧0,4 = 1,2 (м),

где: d = 0,4 м – больший размер поперечного сечения сваи.

Максимальное расстояние между сваями в ряду по несущей способности при их размещении:

в один ряд ɑ_mах,1= F/f = 800/600 = 1,33 (м);

в два ряда ɑ_mах,2=2‧ F/f = 2‧ 800/600 = 2,67 (м).

Принимаем ɑ₁ = 1,3 м; ɑ₂ = 2,6 м; высота ростверка h = 0,4 м; глубина заложения подошвы ростверка в = 1,4 м; стены подвала до обреза фундамента – 2 ряда бетонных блоков ФСБ 24.5.6; ростверк железобетонный

Рис. 22 Свайные фундаменты с монолитным ростверком

а – размещение свай в один ряд;  б — размещение свай в два ряда

Проверка фактической нагрузки на сваю:

а) Размещение сваи в один ряд кН, где кН/м, так как грунта на ростверке нет

Вывод. Необходимо уменьшить расстояние между сваями. Принимаем а=1,25 м             кН

б) Размещение сваи в два ряда

где:    (кН/м);

(кН/м).

Необходимо уменьшить расстояние между сваями. Принимаем а=2,4м.

Проверяем соблюдение условия кН.

Условие N < F соблюдается

8. 3. Расчет осадки свайного ленточного фундамента

Цель: определить осадку свайного фундамента S и сравнить ее с предельной S_и.

Осадка определяется для условного (приведенного) фундамента с шириной подошвы b_red и глубиной заложения h_red (см. рис.23).

Рис. 23. Схема определения границ условного фундамента

при расчете осадок свайных фундаментов

Контуры условного свайного фундамента определяют следующим образом: внизу – плоскостью АВ, проходящей через нижние концы свай, с боков – вертикальными плоскостями АС и ВД, проходящими при вертикальных сваях от их граней на расстоянии

b = h_red‧tgφ_II,mt/4,                                                                    (8.1)

где: φ_II,mt – средне взвешенное расчетное (по деформациям) значение угла внутреннего трения толщи грунтов в пределах длины сваи (в градусах):

φ_II,mt = ∑φ_II.i ‧h_i/∑h_i,                                                              (8.2)

здесь: φ_II.i и h_i – принимаются по данным геологического профиля.

Среднее давление на подошву условного фундамента

ρ = (ƒ_n + q_f + q_s  + q_q) / b_red,                                                  (8.3)

где: q_f – нагрузка от ростверка и стен до обреза фундамента, кН/м;

q_s – нагрузка от свай, кН/м;

q_q – нагрузка от грунта в пределах условного фундамента,  кН/м.

Расчетное сопротивление грунта под условным фундаментом определяется по формуле 5.2.

Расчет осадки свайных фундаментов производят методом элементарного суммирования (см. пример 8.3) или методом линейно деформируемого слоя.

Расчетная осадка фундамента S не должна превышать предельной S_и для проектируемого сооружения, которая для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из панелей, крупных блоков или кирпичной кладки без армирования  не должна превышать   S_и = 10 см.

Пример расчета:

Производим расчет фундамента с однорядным размещением сваи, как более экономичного по расходу бетона на изготовление ростверка.

Напряжения от собственного веса грунта определены в пункте 5.3.

Используем их значения при построении эпюры природного давления  и вспомогательной эпюры 0,2  для определения границы сжимаемой толщи. Природное давление  на подошву условного фундамента на отметке — 7.10 составит кПа

Осредненное значение угла внутреннего трения для толщи грунта, пронизываемой сваей

φ_II,mt = ∑φ_II.i ‧h_i/∑h_i,= (29×4,1+14× 2.1)/(4,1+2,1 ) = 23,3^о

Высота  условного фундамента до низа ростверка    м.

Ширина условного фундамента

b_red = d+2h× tg(j _mt /4)= 0.4+2× 5.7× 0.09 =1.4м

Нагрузка от ростверка и стен подвала до обреза фундамента

кН/м (см. п.  7.2).

Нагрузка от свай, приходящихся на 1м фундамента кН/м

Нагрузка от грунта в объеме САВД на 1м фундамента

кН/м

Давление на подошву  условного фундамента

P_{mt =} ( f_n + q_f  + q_q ) / b_red  = (500 +20 +19+125) / 4 = 475 кПа

Дополнительное давление на подошву условного фундамента

кПа

Соотношение сторон ленточного фундамента

Основание под концом сваи разбиваем на слои толщиной

м,  принимаем 0,5 м

Значение коэффициента  определяем по обязательному приложению 2 табл.11.

Осадка фундамента, рассчитанная методом  послойного суммирования (см. рис.24), составляет см

Таблица 10

Расчет осадки ленточного свайного фундамента

ΣS_i = 19,1мм, что меньше допустимой осадки = 100мм

Рис. 24. Расчетная схема осадки свайного фундамента

Масштаб: размеров — 1 см = 1 м; давлений   — 1 см = 50 кПа

Вывод:

Расчет осадки двухрядного свайного фундамента производится по приведенной методологии с учетом в ширине подошвы условного массивного фундамента АВСД минимального расстояния а между сваями.

Прикрепленные файлы:

Metodicheskoe_posobie_OiF

Praktikum

Primery_resheniya_prakticheskih_zadach_1

PZ_FMZ_Var_5_AP_55_%

Zadanie_OiF1