Проектирование свайных и ленточных фундаментов (144365)

Посмотреть архив целиком

Содержание


1. Исходные данные на проектирование

2. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки

3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

3.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента

3.2. Определение размеров подошвы фундамента

3.3. Определение расчетного сопротивления грунта основания

3.4. Конструирование фундамента

3.5. Расчет осадки фундаментов

3.6. Проверка прочности подстилающего слоя грунта основания

3.7. Расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг

3.8. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта

4. Проектирование свайных ленточных и кустовых фундаментов

4.1. Определение расчетных нагрузок

4.2. Назначение размеров ростверка и глубины его заложения

4.3. Выбор типа свай и их предварительных размеров

4.4. Определение несущей способности свай по грунту

4.5. Определение несущей способности сваи по материалу

4.6. Определение количества свай в ростверке

4.7. Конструирование свайных фундаментов

4.8. Определение фактической нагрузки на сваи

4.9. Расчет свай на горизонтальные нагрузки

4.10. Проверка давлений в основании свайного фундамента как условно массивного

4.11. Расчет осадки основания свайного фундамента как условно массивного

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

5.1 Подготовительные работы

5.2 Геодезические работы

5.3 Разработка грунта

5.4 Подготовка основания

5.5 Засыпка пазух котлованов

5.6 Техника безопасности при возведении фундаментов



1. Исходные данные на проектирование


В соответствие с заданием в курсовом проекте необходимо запроектировать фундаменты для ремонтного цеха в двух вариантах:

1)Фундамент мелкого заложения на естественном основании

2)Свайный фундамент

Схема здания представлена на рисунке 1.1.

Нагрузки, действующие в уровне обреза фундамента, приведены в таблице 1.1.


Таблица 1.1.

Нормативные нагрузки на обрезах фундамента

Варианты схем зданий и их назначение

Номер фундамента

Нагрузки

N11, кН

M11,

Fh11, кН

5. Ремонтный цех



1

2

5

1090

750

1560

42

-

-200

-

-

-12


Вариант геологического разреза приведен в таблице 1.2.


Таблица 1.2.

Варианты геологических разрезов

Номер геологического разреза

Номера грунтов

Отметка подошвы слоя

Отметка У.П.В.


9

9

0,4

35

4,4

25

12,4

39


-6,400

Нормативные характеристики грунтов даны в таблице 1.3.



Таблица 1.3.

Нормативные характеристики грунтов

Номер грунта

Наиме-нование грунта

Удель-ный

вес ,


Удельный вес час-

тиц грун-

та

Влаж-

ность

W, доли

единиц

Влаж-

ность на границе

текучес-ти Wl, %

Влаж-

ность на грани-це раска-тыва-ния WP, %

Удель-

ное сцеп-ление с, кПа

Угол

внут-

рен-

него

тре-

ния ,

град

Мо-дуль

общей

де-фор-

мации

E, кПа

9

Супесь

17,2

26,7

0,19

22

16

2

18

4000

35


Глинис-тый грунт

19,1

27,2

0,18

30

18

25

21

19000

25

Песок

17,3

26,0

0,10

-

-

4

30

10000

39

Глинис-

тый грунт

20,0

27,3

0,21

35

19

38

20

30000


Таблица 1.4.

Гранулометрический состав песчаных грунтов

№№ грунтов

Размер частиц, мм

>10

10-5

5-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

<0,1

25

-

-

5

10

11

11

33

30


Фундаменты проектируются в Завитинске. Геологический разрез строительной площадки представлен на рисунке 1.2.

Нормативная глубина промерзания составляет 232 см.

Уровень подземных вод – 6,4 м.


Рисунок 1.2. – Геологический разрез



2. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки


На основе исходных данных о грунтах определяются недостающие (вычисляемые) характеристики грунтов каждого слоя основания и результаты вычисления записываются в таблицу 2.1, где даны все необходимые для расчета формулы.


Таблица 2.1.

Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

Показатель

Обозначение и единица измерения

Номер геологического

слоя

Формула для

расчета

1-й

2-й

3-й

4-й

Удельный вес твердых частиц

Удельный вес грунта

Влажность

Удельный вес скелета грунта

Коэффициент пористости

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии


Степень влажности

Граница текучести

Граница раскатывания

Число пластичности

Показатель текучести

Модуль общей деформации

Угол внутреннего трения грунта

Удельное сцепление

W, д.е.

е


Sr

Wl, %

WP, %

IP, %

Il, %

E, кПа

, град

с, кПа

26,7

17,2

0,19

14,45

0,85

9,03


0,60

22

16

6

0,50

4000

18

2

27,2

19,1

0,18

16,19

0,68

10,24


0,72

30

18

12

0

19000


21

25

26,0

17,3

0,10

15,73

0,65

9,70


0,40

-

-

-

-

10000


30

4

27,3

20,0

0,21

16,53

0,65

10,49


0,88

35

19

16

0,13

30000


20

38

Из задания

То же

То же

Из задания

Из задания

IP=Wl-WP

Из задания

То же

То же

Показатель

Обозначение и единица измерения

Номер геологического

слоя

Формула для

расчета

1-й

2-й

3-й

4-й

Наименование песчаных грунтов по e и Sr

наименование глинистых грунтов по Ip и Il

Расчетное сопротивление грунтов

R0, кПа

Супесь пластичная


Не нормируется

Су-глинок полу-твердый

255

Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный

250

Су-глинок полутвердый

257,3




Суглинок полутвердый:



Суглинок полутвердый:



Строим геологическую колонку и эпюру расчетных давлений.

Рисунок 2.1. – Геологическая колонка и эпюра R0


Во всех последующих расчетах используются расчетные характеристики грунтов X


,


где Хn – нормативное значение данной характеристики грунта; - коэффициент надежности по грунту.



Таблица 2.2.

Расчетные характеристики грунтов

Номер

слоя

грунта

Наименова-

ние грунта


Норм.

1,3

1,1

Норм.

1,1

1,05

Норм.

1,1

1,05

1,0

СН

СI

CII

EII

1

Супесь

пластичная

2

1,54

1,82

15

16,36

17,14

17,2

15,64

16,38

4000

2

Суглинок

полутвердый

25

19,23

22,73

21

19,09

20,00

19,1

17,36

18,19

19000

3

Песок пыле-

ватый, сред-

ней плотности, маловлажный

4

3,08

3,64

30

27,27

28,57

17,3

15,73

16,48

10000

4

Суглинок

полутвердый

38

29,23

34,55

20

18,18

19,05

20,0

18,18

19,05

30000



3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании


3.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента


Глубина заложения подошвы фундамента должна приниматься с учетом следующих факторов:

назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;

глубины 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 др.);

гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации;

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

глубины сезонного промерзания грунта.

Конструктивными особенностями возводимых сооружений являются:

величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты;

наличие подземных этажей, подвалов, подполий, приямков и других устройств, заглубленных в грунт;

характер конструкций, через которые нагрузка передается на фундаменты (колонна каркаса, инженерные болты, несущие стены, распорные конструкции);

чувствительность надземных конструкций к возможному развитию неравномерных осадок.


Определяем глубину заложения под колонну 1 сечением 600x400 мм:


d1=0,15+НФ=0,15+0,6+0,05+0,2=1м=1,05 м


d2 не рассчитывается, так как фундамент закладывается в грунте, обладающем несущей способностью.

- данная величина в расчет не принимается, так как глубина заложения фундамента ниже глубины промерзания грунта.

Сравнивая данные глубины заложения фундамента по конструктивным соображениям принимаем глубину заложения d1=1,05 м, hФ=0,9 м.

Определяем глубину заложения фундамента под колонну 2 сечением 400х400 мм:


d1=0,15+НФ=0,15+0,4+0,05+0,2=0,8м=0,9 м


d2=h1+0,5=0,4+0,5=0,9 м – в расчете не учитывается, так как фундамент закладывается в грунте, обладающем несущей способностью.

d3 – не рассчитывается, так как глубина заложения фундамента ниже глубины промерзания грунта.

Сравнивая данные глубины заложения фундамента по конструктивным соображениям принимаем глубину заложения d1=0,9 м, hФ=0,75 м.

Определяем глубину заложения фундамента под колонну 5 сечением 400х400 мм:


d1=0,15+НФ=0,15+0,4+0,05+0,2=0,8м=0,9 м


d2=h1+0,5 – в расчете не учитывается, так как фундамент закладывается в грунте, обладающем несущей способностью.

d3 – не рассчитывается, так как глубина заложения фундамента ниже глубины промерзания грунта.

Сравнивая данные глубины заложения фундамента по конструктивным соображениям принимаем глубину заложения d1=0,9 м, hФ=0,75 м.


3.2. Определение размеров подошвы фундамента


Определим площадь подошвы фундамента под колонну 1 в первом приближении:



где N0II – рассчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН; R0 – расчетное сопротивление грунта основания, кПа; - средний удельный вес грунта и материала при наличии подвала; d1 – глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.



Определим коэффициент соотношения сторон Кn:




Определим площадь подошвы фундамента под колонну 2 в первом приближении:



Определим коэффициент соотношения сторон Кn:



Определим площадь подошвы фундамента под колонну 5 сечением 400х400 мм в первом приближении:



Определим коэффициент соотношения сторон Кn:



3.3. Определение расчетного сопротивления грунта основания


Сечение №1

По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа:


; ; k=1; ; ; ; kZ=1; b=1,8 м;


Для среднего давления по подошве PCP<R


< R (382,618 кПа)


Для максимального краевого давления Pmax1,2R

Для минимального краевого давления Pmin 0


PMAX=274,087 кПа < 1,2R (459,142 кПа)

PMIN=216,473 кПа >0


Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 1,5х2,1 м


PMAX=420,362 кПа < 1,2R (454,542 кПа)


Недогруз составляет

PMIN=313,702 кПа >0


Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 1: 1,5х2,1 м

Эксцентриситет е0:



Относительный эксцентриситет е1:


-


краевые давления допускается не проверять.

Сечение №2

По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа:


; ; k=1; ; ; ; kZ=1; b=1,8 м;


Для среднего давления по подошве PCP<R


< R (373,391 кПа)

Недогруз составляет


Следовательно необходимо уменьшить размеры до 1,5х1,5 м


<R =369,564 кПа

Недогруз составляет


Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 1: 1,5х1,5 м

Сечение №5

По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа:


; ; k=1; ; ; ; kZ=1; b=2,7 м;


Для среднего давления по подошве PCP<R


< R (382,637 кПа)

Для максимального краевого давления Pmax1,2R

Для минимального краевого давления Pmin 0

PMAX=292,958 кПа < 1,2R (459,164 кПа)

Недогруз составляет

PMIN=216,473 кПа >0


Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 2,4х2,4 м


378,8 кПа

PMAX=375,639 кПа < 1,2R (454,56 кПа)


Недогруз составляет

PMIN=202,027 кПа >0


Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 2,1х2,4 м


374,984 кПа

PMAX=440,903 кПа < 1,2R (449,981 кПа)


Недогруз составляет

PMIN=214,143 кПа >0


Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 5: 2,1х2,4 м


Рисунок 3.1. – Расчетная схема здания


3.4. Конструирование фундамента


Сечение №1

Рисунок 3.2. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 1


Сечение №2

Рисунок 3.3. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 2

Сечение №5

Рисунок 3.3. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 5


3.5. Расчет осадки фундаментов


Для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м рекомендуется метод послойного суммирования деформаций слоев грунта, на которые разбивается сжимаемая толща основания.


Расчет осадки фундамента под колонну 1:

Рисунок 3.4. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 1


PMAX=420,362 кПа











слоя

Zi, м

hi, м








Ei

Si












0

0

0

-

-

19,1

0

1

401,262

-

-

-

1

0,35

0,35

18,19

6,367

25,4665

0,46667

0,9513

381,734

391,498

19000

0,5769

2

0,95

0,6

16,48

9,888

35,3545

1,26667

0,657

263,629

322,681

10000

1,5489

3

1,55

0,6

16,48

9,888

45,2425

2,06667

0,3992

160,172

211,9

10000

1,0171

4

2,15

0,6

16,48

9,888

55,1305

2,86667

0,2517

100,986

130,579

10000

0,6268

5

2,35

0,2

16,48

3,296

58,4265

3,13333

0,2183

87,6075

94,2966

10000

0,1509

6

2,95

0,6

9,7

5,82

64,2465

3,93333

0,1497

60,0569

73,8322

10000

0,3544

7

3,55

0,6

9,7

5,82

70,0665

4,73333

0,108

43,3363

51,6966

10000

0,2481

8

4,15

0,6

9,7

5,82

75,8865

5,53333

0,081

32,5022

37,9193

10000

0,182

9

4,75

0,6

9,7

5,82

81,7065

6,33333

0,0633

25,4119

28,9571

10000

0,139

10

5,35

0,6

9,7

5,82

87,5265

7,13333

0,05

20,0631

22,7375

10000

0,1091











S=

4,9533 см


Расчетная осадка фундамента под колонну 1 меньше предельной, следовательно перепроектирование фундамента не требуется.


Расчет осадки фундамента под колонну 2:

Рисунок 3.5. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 2


PMAX=333,333 кПа


слоя

Zi, м


hi






Ei

Si

























0

0

0

-

-

16,371

0

1

316,962

-

-

-

1

0,5

0,5

18,19

9,095

25,466

0,66667

0,8203

260,013

288,488

19000

0,6073

2

1,1

0,6

16,48

9,888

35,354

1,46667

0,4423

140,202

200,108

10000

0,9605

3

1,7

0,6

16,48

9,888

45,242

2,26667

0,2377

75,3324

107,767

10000

0,5173

4

2,3

0,6

16,48

9,888

55,13

3,06667

0,1417

44,904

60,1182

10000

0,2886

5

2,5

0,2

16,48

3,296

58,426

3,33333

0,122

38,6694

41,7867

10000

0,0669

6

3,1

0,6

9,7

5,82

64,246

4,13333

0,0824

26,1018

32,3856

10000

0,1555

7

3,7

0,6

9,7

5,82

70,066

4,93333

0,059

18,7008

22,4013

10000

0,1075











S=

2,7035


Расчетная осадка фундамента под колонну 1 меньше предельной, следовательно перепроектирование фундамента не требуется.


Расчет осадки фундамента под колонну 5:

Рисунок 3.6. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 5


PMAX=440,903 кПа


слоя


Zi


hi








Ei

Si

























0

0

0

-

-

16,371

0

1

424,523

-

-

-

1

0,5

0,5

18,19

9,095

25,466

0,47619

0,9252

392,752

408,637

19000

0,8603

2

1,34

0,84

16,48

13,84

39,3092

1,27619

0,5658

240,212

316,482

10000

2,1268

3

2,18

0,84

16,48

13,84

53,1524

2,07619

0,3164

134,306

187,259

10000

1,2584

4

2,5

0,32

16,48

5,274

58,426

2,38095

0,2574

109,259

121,783

10000

0,3118

5

2,82

0,32

9,7

3,104

61,53

2,68571

0,2146

91,1026

100,181

10000

0,2565

6

3,66

0,84

9,7

8,148

69,678

3,48571

0,1381

58,6436

74,8731

10000

0,5031

7

4,5

0,84

9,7

8,148

77,826

4,28571

0,0957

40,6226

49,6331

10000

0,3335

8

5,34

0,84

9,7

8,148

85,974

5,08571

0,0697

29,5765

35,0996

10000

0,2359

9

6,18

0,84

9,7

8,148

94,122

5,88571

0,0527

22,3893

25,9829

10000

0,1746











S=

6,0608


Расчетная осадка фундамента под колонну 5 меньше предельной, следовательно перепроектирование фундамента не требуется.


3.6. Проверка прочности подстилающего слоя грунта основания


Так как в пределах сжимаемой толщи основания грунт с малым модулем деформации отсутствует, то проверку прочности слабого слоя грунта производить не требуется.


3.7. Расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг


Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве производится при действии больших горизонтальных нагрузок, действующих на фундамент (горизонтальные силы и боковое давление грунта засыпки на фундаментную стенку в подвальных помещениях).

Так как горизонтальная сила FhII=12 кН невелика, а стенка из фундаментных блоков отсутствует, то расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг не требуется.


3.8. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта


Так как здание ремонтного цеха проектируется с подвалом и все проектируемые фундаменты находятся в подвале на глубине, где отсутствует промерзание, то проверку устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта можно не производить.


4. Проектирование свайных ленточных и кустовых фундаментов


4.1. Определение расчетных нагрузок


Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по предельным состояниям двух групп:

1) по первой группе – по прочности конструкций свай, свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом при горизонтальных нагрузках или основаниях, ограниченных нисходящими откосами;

2) по второй группе – по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций.

При выполнении расчетов по первой группе предельных состояний принимают расчетные нагрузки, которые вычисляют по формулам:


; ,


где NI , MI –соответственно расчетные значения нагрузки и момента, действующих на сваи; - коэффициент надежности по нагрузке (); Nn , Mn – соответственно нормативные значения нагрузки и момента.

Для фундамента 1:




Для фундамента 2:



Для фундамента 5:



4.2. Назначение размеров ростверка и глубины его заложения


Расчет свайного варианта фундаментов начинается с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез с основными характеристиками грунтов. В дальнейшем по указанному разрезу выбирается опорный слой для свай и длина свай.

При проектировании свайного фундамента под его минимальные размеры в плане определяются количеством свай в кусте. Принимаем минимальные размеры ростверка в плане 1,5х1,5 м. Размеры ростверков по высоте принимаются кратными 15 см. Отметка обреза принимается на 15-20 см ниже планировочной отметки или отметки пола помещения.

Глубина заложения подошвы ростверка зависит от факторов, указанных для фундаментов мелкого заложения, но в первую очередь от конструктивных особенностей здания и сооружения и от пучиноопасности верхнего слоя грунта, в котором будет располагаться ростверк.


4.3. Выбор типа свай и их предварительных размеров


Выбор типа свай зависит от инженерно-геологических условий стройплощадки, величины и характера нагрузок, действующих на фундаменты, наличия в строительных организациях необходимого сваебойного оборудования, стесненности условий строительства.

Сваи по характеру работы разделяют на сваи-стойки и висячие (сваи трения). Свая-стойка работает как сжатая стойка. Она передает нагрузку только нижним концом на крупнообломочные, скальные или малосжимаемые пылевато-глинистые грунты. Когда под нижним концом сваи залегают сжимаемые грунты, нагрузка передается на грунты основания и боковой поверхностью, и свая является висячей или сваей трения. Такие сваи более экономичны при малом поперечном сечении и большой длине. Выбор типа свай производят на основании данных инженерно-геологических изысканий.

В проекте используем сваи С 6 30 – сваи квадратного поперечного сечения диаметром 30 см и длиной 6м.


Рисунок 4.1. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 1


Рисунок 4.2. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 2


4.4. Определение несущей способности свай по грунту


Допускаемая нагрузка на сваю определяется из условия ее несущей способности по грунту и материалу. При определении числа свай на фундамент используется меньшее значение допускаемой нагрузки на сваю.

Свайные фундаменты и отдельные сваи по несущей способности грунтов основания (несущая способность свай по грунту) рассчитываются по формуле:


,


где N – полная расчетная вертикальная нагрузка на сваю, которая складывается из расчетных нагрузок: N01 – приложенной в уровне обреза фундамента; NP1 – веса ростверка; NГР1 – веса грунта на консолях ростверка.

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 5, к обрезу которого прикладывается наибольшая нагрузка.

В проекте N находится по формуле:


=1872 кН+50,625 кН=1922,625 кН


Рисунок 4.3. – Расчетная схема к оценке несущей способности висячей забивной сваи по грунту


Несущая способность висячих свай определяется как сумма сопротивлений грунтов оснований под нижними концами свай и по их боковой поверхности по формуле:


,


где , , - наружный периметр поперечного сечения сваи.



Таблица 4.1

Определение

Характеристика грунта

zi, м

hi, м

fi

1,15

0,5

32,9

16,45

Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный

2,4

2

22,6

45,2

4,4

2

27,4

54,8

6

1,2

31

37,2


Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:


R=


4.5. Определение несущей способности сваи по материалу


Несущая способность сваи по материалу на сжатие для железобетонных свай определяется по формуле:



где Fm – несущая способность сваи по материалу, кПа; - коэффициент условий работы сваи =1 (при размере поперечного сечения сваи более 200 мм); - коэффициент, учитывающий условия загружения, гибкость и другое (для свай, полностью находящихся в грунте, =1); Rb – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), кПа; А – площадь поперечного сечения сваи, м2; Rst – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; AS – площадь всех продольных стержней арматуры.


Rb=14500 кПа

RАРМ=280000 кПа

SАРМ=

Sb=0,09м2


Для дальнейшего расчета принимаем несущую способность сваи по грунту Fd=383,1 кПа


4.6. Определение количества свай в ростверке


Требуемое количество свай определяется по формуле:


,


где N1 – полная расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, приведенная к подошве плиты ростверка, кН; Fd – несущая способность сваи по грунту; - коэффициент надежности (=1,4); - коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1 – 1,2.



Необходимо увеличить длину свай до 12 м для уменьшения их количества в ростверке.


Рисунок 4.4 – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту для колонны 5


Таблица 4.2

Определение

Характеристика грунта

zi, м

hi, м

fi

1,15

0,5

36,05

18,025

Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный

2,4

2

44,4

88,8

4,4

2

54,2

108,4

6,4

2

58,8

117,6

8,4

2

62,6

125,2

Суглинок полутвердый

IL=0,30

10

1,2

46,0

55,2


Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:


R=


сваи длиной по 10 м

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 2:

В проекте N находится по формуле:


=900 кН+50,625 кН=950,625 кН


Таблица 4.3.

Определение

Характеристика грунта

zi, м

hi, м

fi

1,15

0,5

36,05

18,025

Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный

2,4

2

44,4

88,8

4,4

2

54,2

108,4

6,4

2

58,8

117,6

8,4

2

62,6

125,2

Суглинок полутвердый

IL=0,30

10,1

1,4

46,1

92,2


Рисунок 4.5. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 2



Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:


R=


сваи длиной по 10м


Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 1:

В проекте N находится по формуле:


=1308 кН+50,625 кН=1358,625 кН


Таблица 4.4.

Определение

Характеристика грунта

zi, м

hi, м

fi

1,225

0,35

36,575

18,2875

Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный

2,4

2

44,4

88,8

4,4

2

54,2

108,4

6,4

2

58,8

117,6

8,4

2

62,6

125,2

Суглинок полутвердый

IL=0,30

10,4

2

46,1

92,2

12,075

1,35

48,075

64,90125


Рисунок 4.6. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 1


Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:


R=


сваи длиной по 12 м


4.7. Конструирование свайных фундаментов


Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде:

а) одиночных свай – под отдельно стоящие опоры;

б) свайных лент – под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в два ряда и более;

в) свайных кустов – под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной и других форм;

г) сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва котого опирается на грунт.


Рисунок 4.7. – Конструирование свайного фундамента под колонну 1


Рисунок 4.8. – Конструирование свайного фундамента под колонну 2


Рисунок 4.9. – Конструирование свайного фундамента под колонну 5


4.8. Определение фактической нагрузки на сваи


Расчет заключается в определении фактических нагрузок, действующих на сваи свайного фундамента, и сравнении их с расчетной нагрузкой, допускаемой на сваю (по грунту). Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяется условие



Для внецентренно нагруженного свайного фундамента:


,


где NI, MxI, MyI - соответственно расчетная вертикальная нагрузка, моменты относительно центральных осей X и Y плана свайного фундамента в плоскости подошвы ростверка; X и Y – расстояния от центральных осей до наиболее удаленной свай, для которой вычисляется фактическая нагрузка; XI и YI – расстояния от центральных осей до оси каждой оси сваи фундамента.

Необходимо соблюдать условие:

Если , необходимо увеличить число свай или их длину с целью повышения несущей способности свай по грунту.

Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более чем на 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %.

При NФ < 0 следует рассчитать сваи на выдергивающую нагрузку (при этом необходимо, чтобы NФMIN < Nb).

Расчет свайного фундамента № 1



704,4 < 765,82 кН , условие выполняется с 8 % недоиспользованием несущей способности сваи.

Расчет свайного фундамента № 2



450 < 697,26 кН , условие выполняется с 35,5 % недоиспользованием несущей способности сваи. Уменьшение количества свай до 1 не производится из конструктивных соображений.

Расчет свайного фундамента № 5



588 < 664, 9, условие выполняется с 11,6 % недоиспользованием несущей способности свай.


4.9. Расчет свай на горизонтальные нагрузки


Расчет свай на совместное действие вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов должен включать:

а) расчет деформаций свай, который сводится к проверке соблюдения условий:



где UP и - расчетные величины горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота; UU и - предельно допустимые величины указанных деформаций;

б) расчет устойчивости грунта основания, окружающего сваю;

в) проверку сечений свай на прочность (трещиностойкость).

Строгое решение указанных задач дается в СНиП 2.02.03 – 85 и руководстве к нему.

В данном курсовом проекте расчет свай на горизонтальные нагрузки не производится.



4.10. Проверка давлений в основании свайного фундамента как условно массивного


Расчет кустовых свайных фундаментов под промышленные и гражданские здания по деформациям производится как для условно массивного фундамента на естественном основании. Перед расчетом осадки проверяют прочность основания фундамента в уровне острия свай.

Границы условного фундамента определяются снизу – плоскостью АД, проходящей через нижние концы свай; с боков – вертикальными плоскостями АБ и ДВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии сверху - поверхностью планировки грунта БВ. Здесь - рабочая длина сваи, равная сумме толщин слоев грунта, прорезаемых висячими сваями:



где - расчетные значения угла внутреннего трения грунта в

пределах соответствующих участков сваи h1, h2, …,hn.


Рисунок 4.10. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 1



Расчетом проверяется условие:



где NII – сумма расчетных нагрузок в плоскости подошвы свайного фундамента, кН;

R – расчетные сопротивления грунта основания условного массива в уровне острия сваи;


NII=N0II+NPII+NCBII+NГРII,


где N0II – заданная нагрузка, приложенная к обрезу ростверка, кН; NPII – вес ростверка, кН;

NCBII – вес свай, кН; NГРII - вес грунта в объеме условного массива, кН;



где bP, lP, dP - соответственно ширина, длина и высота ростверка, м; - удельный вес бетона, принимаемый равным 24 кН/м3 .



Вес сваи определяется по формуле:



где nC – число свай в ростверке; d – размер поперечного сечения сваи, м; l – длина сваи, м; - удельный вес железобетона, принимаемый равным 25 кН/м3 .



Вес грунтового массива определяется по формуле:



где h1, h2, …hn – мощность слоев грунта в пределах от подошвы ростверка до острия сваи, м; - удельный вес соответствующих слоев грунта в пределах рабочей длины сваи, кН/м3, с учетом взвешивающего действия воды.


NII=N0II+NPII+NCBII+NГРII=

проверка выполняется.


Расчет свайного фундамента № 2

Рисунок 4.11. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 2


NII=N0II+NPII+NCBII+NГРII=

проверка выполняется.


Расчет свайного фундамента №5

Рисунок 4.12. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 5


NII=N0II+NPII+NCBII+NГРII=

проверка выполняется.


4.11. Расчет осадки основания свайного фундамента как условно массивного


Расчет осадки кустового свайного фундамента условно массивного производится так же, как фундамента мелкого заложения.

Расчет осадки свайного фундамента 1 методом послойного суммирования деформаций:

PII= 268 кПа – фактическое среднее давление;


- природное давление в уровне подошвы;

- дополнительное давление;

h1=0,4by= - толщина элементарных слоев.

Соотношение сторон подошвы



S=0,506 см < SU = 8 см - условие выполняется.


Расчет осадки свайного фундамента 2 методом послойного суммирования деформаций:


PII= 212,67 кПа – фактическое среднее давление;

- природное давление в уровне подошвы;

- дополнительное давление;

h1=0,4by= - толщина элементарных слоев.

Соотношение сторон подошвы