Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ивановский Государственный

Архитектурно - Строительный Университет

Кафедра ГИСИИ

РАСЧЁТНО ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений»

Руководитель проекта:

доцент: Мазаник В.Н.

Выполнил: студент ПГС-51З

Бочкарёв С.А.

Иваново 2007 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1 Цель и задачи курсового проекта

1.2 Исходные данные и выбор задания для курсового проекта

2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ПО 2 ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

3.1 Выбор глубины заложения фундаментов

3.2 Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

3.2.1 Для сечения 5 - 5

3.2.2 Для сечения 2 - 2

3.3 Расчет внецентренно нагруженных фундаментов при наличии подвала

3.4 Проверка прочности подстилающего слоя

3.5 Расчет осадки основания методом послойного суммирован

3.5.1 Для сечения 5 - 5

3.5.2 Для сечения 2 -2

4. РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

4.1 Основные положения расчёта

4.2 Выбор глубины заложения и размеров ростверка

4.3 Сечение 5 - 5

4.3.1 Выбор типа, размеров и способа погружения свай

4.3.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

4.3.3 Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка

4.4 Сечение 2 - 2

4.4.1. Выбор типа, размеров и способов погружения свай

4.4.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

4.4.3 Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка

4.5 Сечение 3 - 3

4.5.1 Выбор типа, размеров и способа погружения свай

4.5.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

4.5.3 Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка

4.6 Расчёт свайных фундаментов по 2 группе предельных состояний

5. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Общие сведения

1.1 Цель и задачи курсового проектирования

Целью курсового проекта является:

- закрепление теоретических и практических знаний, получаемых студентами при изучении курса “Основания и фундаменты”, и успешному применению этих знаний в решении инженерных задач;

- изучение современных методов расчёта, проектирования и устройства оснований и фундаментов разных конструкций под здания различного назначения с учётом специфических особенностей инженерно - геологических условий площадки строительства;

- приобретение студентами навыков самостоятельной работы с нормативной и другой литературой по строительному проектированию.

1.2 Исходные данные и выбор задания для курсового проекта

а) данные о строительной площадке:

- план строительной площадки в горизонталях с расположением двух буровых скважин, расстояние между которыми 50м;

- данные физических характеристик грунтов, слагающих строительную площадку, мощности пройденных пластов, их возраст и уровень залегания подземных вод.

Физические свойства грунтов.

№ Задания	Номер	Глубина отбора образца, м	Возраст грунтов	Мощность элемента по сква- жинам, м	У Г В, м	Плотность	Влажность, %	Содержание частиц, % размером, мм
	Скважины	Образца грунта					грунта, с	частиц грунта, сS	природная, W	на границе	крупнее 2.0	2.0 - 0.5	0.5 - 0.25	0.25 - 0.1	менее 0.1
					1	2					текучести, WL	раскатыва- ния, WP
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
19	I I II II	I II III IV	2.2 7.6 10.5 13.0	fQIV fQIV dQIII dQI	4.4 4.8 2.8 2.2	3.7 4.9 3.8 1.2	4.6	1.85 2.02 1.85 2.00	2.72 2.65 2.71 2.74	26.0 22.0 27.0 26.5	30.8 - 33.0 44.0	25.8 - 19.0 24.0	- - - -	- 3.72 - -	- 20.34 - -	- 46.75 - -	- 29.19 - -

-

б) данные о сооружении:

- план типового этажа

- разрез 1-1

Привязка

- план строительной площадки

Гостиница

Конструктивные особенности здания

1. Несущие конструкции: наружные продольные кирпичные стены толщиной 510мм; внутренний каркас из сборных железобетонных колонн с продоьным расположением ригелей: сечение колонн 400 х 400 мм.

2. Здание в осях 7 - 11 имеет подвал. Отметка чистого поа первого этажа + 0.000 на 0.8 м. выше отметки спанированной поверхности земли. Отметка пола подвала - 2.400 м.

Нормативные значения нагрузок на уровне обреза фундамента, кН(кН/м)

Сечения	Нагрузка от одного этажа	Единицы измерения
2-2	Пост.	93	кН
	Врем.	16	кН
3-3	Пост.	35	кН/м
	Врем.	4	кН/м
5-5	Пост.	102	кН
	Врем.	18	кН

2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

ИГЭ №1.

Образец грунта №1 взят из скважины I с глубины 2.2 м по ГОСТ 25100 - 82.

1. Класс - нескальные грунты;

2. Группа - осадочные несцементированные;

3. Подгруппа - обломочные пылеватые и глинистые;

4. Тип - супеси Ip = 5%;

IP = WL - WP = 30.8 - 25.8 = 5%

Так как 1 < IP = 5% < 7, то тип пылевато - глинистого грунта - супеси.

5. Разновидность - супеси пластичные IL = 0,04.

IL = = = 0.04

Так как 0 < IL = 0.04 < 1, то тип пылевато - глинистого грунта по консистенции - супеси пластичные.

6. Вид - неопределяется

e = ( 1 + W ) - 1 = ( 1 + 0.26 ) - 1 = 0.85

Sr = = = 0.832

сs - плотность частиц грунта, г/см3 (т/м 3);

с - плотность грунта, г/см3 (т/м 3);

сw - плотность воды (1 г/см3 );

W - природная влажность песка в долях единицы.

По СНиП 2.02.01-83 данный грунт имеет следующие характеристики:

угол внутреннего трения ц = 24 град.;

удельное сцепление С = 13 кПа;

модуль деформации Е = 7 Мпа;

расчётное сопротивление RО = 248 кПа.

ИГЭ №2.

Образец грунта №2 взят из скважины I с глубины 7.6 м по ГОСТ 25100 - 82.

1. Класс - нескальные грунты;

2. Группа - осадочные несцементированные;

3. Подгруппа - обломочно песчаные;

4. Тип - песок пылеватый;

5. Разновидность - песок пылеватый средней плотности насыщенный водой;

e = ( 1 + W ) - 1 = ( 1 + 0.22 ) - 1 = 0.6

Sr = = = 0.97

6. Вид - песок пылеватый средней плотности;

Так как 0.8 < Sr = 0.97 < 1.0 , разновидность песчаного грунта по степени влажности - насыщенный водой.

По СниП 2.02.01-83 данный грунт имеет следующие характеристики :

угол внутреннего трения ц = 32 град.;

удельное сцепление С = 5 кПа;

модуль деформации Е =23 МПа;

расчётное сопротивление Rо = 100 кПа.

ИГЭ №3.

Образец грунта №3 взят из скважины II с глубины 10.5 м по ГОСТ 25100 - 82.

1. Класс - нескальные грунты;

2. Группа - осадочные несцементированные;

3. Подгруппа - обломочные пылеватые и глинистые;

4. Тип - суглинки Ip = 14%;

IP = WL - WP = 33.0 - 19.0 = 14%

Так как 7 < IP = 14% < 17, то тип пылевато - глинистого грунта - суглинки.

5. Разновидность - суглинки мягкопластичные IL = 0,57.

IL = = = 0.57

Так как 0.5 < IL = 0.57 < 0.75, то тип пылевато - глинистого грунта по консистенции - суглинки мягкопластичные.

6. Вид - неопределяется

e = ( 1 + W ) - 1 = ( 1 + 0.27 ) - 1 = 0.86

Sr = = = 0.85

По СНиП 2.02.01-83 данный грунт имеет следующие характеристики:

угол внутреннего трения ц = 16 град.;

удельное сцепление С = 15.8 кПа;

модуль деформации Е = 7.8 Мпа;

расчётное сопротивление RО = 174 кПа.

ИГЭ №4.

Образец грунта №4 взят из скважины II с глубины 13.0 м по ГОСТ 25100 - 82.

1. Класс - нескальные грунты;

2. Группа - осадочные несцементированные;

3. Подгруппа - обломочные пылеватые и глинистые;

4. Тип - глины Ip = 20%;

IP = WL - WP = 44 - 24 = 20%

Так как IP = 20% > 17, то тип пылевато - глинистого грунта - глины.

5. Разновидность - глины полутвёрдые IL = 0,125.

IL = = = 0.125

Так как 0 < IL = 0.125 < 0.25, то тип пылевато - глинистого грунта по консистенции - глины полутвёрдые.

6. Вид - неопределяется

e = ( 1 + W ) - 1 = ( 1 + 0.265 ) - 1 = 0.733

Sr = = = 0.99

По СНиП 2.02.01-83 данный грунт имеет следующие характеристики:

угол внутреннего трения ц = 19 град.;

удельное сцепление С = 56.38 кПа;

модуль деформации Е = 21.51 Мпа;

расчётное сопротивление RО = 350 кПа.

Сводная таблица свойств грунтов.

№ ИГЭ	Пллотность частиц грунта, сS, т/м3	Пллотность грунта, с, т/м3	Природная влажность, W, %	Степень влажности, Sr	Число пастичности, IP,%	Показатель текучести, IL	Коэффициент пористости, е	Наименование грунта	Угол внутреннего трения, ц, град.	Удельное сцепление, С, кПа	Модуль деформации. Е, МПа	Расчётное сопротивление, R0,кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	2.72	1.85	26	0.832	5	0.04	0.85	супеси пластичные	24	13	7	248
2	2.65	2.02	22	0.97	-	-	0.6	песок пылеватый, насыщенный водой, средней плотности	32	5	23	100
3	2.71	1.85	27	0.85	14	0.57	0.86	суглинки мягкопластичные	16	15.8	7.8	174
4	2.74	2.00	26.5	0.99	20	0.125	0.733	глины полутвёрдые	19	56.38	21.51	350

3. Проектирование фундаментов мелкого заложения

3.1 Выбор глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, сезонного промерзания и пучинистости грунтов, конструктивных и эксплуатационных особенностей здания, величины и характера нагрузки на основание.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:

1. На основе теплотехнического расчёта:

dfn = do ,

где d o - величина, принимаемая равной, м, для

суглинков и глин - 0.23;

супесей, песков мелких и иылеватых - 0.28;

песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0.30;

Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных Значений среднемесячных отрицательных температур за зиму (ноябрь - март) в данном районе строительства, принимаемый по табл. СНиП [1].

Mt = - 4.2 - 6.6 - 6.2 - 1= - 18

d o = 0.28 (супеси)

dfn = 0.28 = 1.188 м

2. По схематической карте глубин промерзания глинистых и суглинистых грунтов (прил.1 рис.3 [1]), на которой даны изолинии нормативных глубин промерзания этих грунтов.

dfn = 1.19

Расчётная глубина сезонного промерзания грунтов:

df = kh* dfn ,

где dfn - нормативная глубина промерзания, м.

kh- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по табл.1 [2]. Расчётную среднесуточную температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, следует принять 15єС (для подвала) и 20єС (без подвала).

Глубина заложения фундамента для части здания без подвала:

df = 0.7*1.19 = 0.83 м

Глубина заложения фундамента для части здания с подвалом:

df = 0.5*1.19 = 0.59 м

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

- принимать минимальную глубину заложения фундамента не менее 0.5 метра от уровня планировки;

- предусматривать заглубление фундамента в несущий слой грунта не менее 10 - -15 см;

- избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;

- при наличии подземных коммуникаций, подвалов и полуподвалов подошва фундаментов закладывается ниже пола подвала или отметки примыкания коммуникаций не менее чем на 0.4 м;

- фундаменты сооружения или его отсека, как правило, должны закладываться на одном уровне. При заложении ленточных сборных фундаментов смежных отсеков на разных отметках переход от одной отметки заложения фундамента к другой осуществляется уступами высотой, равной высоте стенового блока (0.3, 0.6 м.). Уступы располагают на расстоянии не менее двойной высоты уступа.



Сечение 2 - 2 Сечение 5 - 5

d = 1.5 + 0.15 = 1.65 м.

d = 1.5 + 0.1 + 1.6 = 3.2 м.

Сечение 3 - 3

d = 0.3 + 0.1 + 0.1 + 1.6 = 2.1 м.

3.2 Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

3.2.1 Сечение 5 - 5

= 20 = 18.5 = 20.2 = 18.5

Предварительная площадь подошвы

фундамента:

A = где

NOII - нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок , КН ;

RO - условное расчётное сопротив - ление несущего слоя грунта основания, кПа;

d - глубина заложения фундамента, м ;

ср - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м3.

NoII =7*(102+18)=840 кН

d = 1.6 + 0.1 + 1.5 = 3.2 м.

A = = = 4.56 м2

К расчёту принимается фундамент типа:

Ф6.2.1.1. с А = 5.67 м2, b = 2.1 м, Vф = 3.4 м3, Nф = 85 кН.

Расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:

R = *[M*KZ*b*II + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII] где

гc1, г c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3 [2];

k - коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1.1, т.к. прочностные характеристики грунта (ц и С) приняты по таблицам СНиПа [2];

M , Mq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл.4 [2] в зависимости от угла внутреннего трения (ц) грунта;

kz - коэффициент, принимаемый равным при b< 10м kz =1 ;

b - ширина подошвы фундамента, м ;

гII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов (при наличии подземных вод определяются с учётом взвешивающего действия воды - гsb , кН/м3, определяемый по формуле:

II = где

гi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта, залегающего ниже подошвы;

- то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

Для грунтов обратной засыпки = 0.95*,

где - осреднённое значение удельного веса грунтов ненарушенного сложения, залегающих выше подошвы фундамента;

CII - расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения для наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

d1 = hS + hcf*

где hS - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается равной 0.1 м);

гcf - расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала (принимается равным 22 кН/м3);

db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B<20 м и глубиной свыше 2 м принимается

db = 2 м, при ширине подвала B>20 м db = 0).

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа;

гw=10 кН/м3; hS = 1.5 м; db =2 м;

Удельный вес водопроницаемых грунтов, к которым можно отнести все пески, супеси, суглинки, залегающие ниже уровня подземных вод, но выше водоупора - глины, вычисляется с учётом взвешивающего действия воды гsb.

Sb = ,

где гs , гw - удельный вес частиц грунта и воды соответственно;

e - коэффициент пористости.

sb2 = = = 10.31 kH/м3 ,

sb3 = = = 9.19 kH/м3 ,

II = = 12.69 kH/м3

IIo = 0.95*18.5 = 17.575 кН/м3

d1 = 1.5 + 0.1* = 1.641 м

R = *[0.72*1*2.1*12.69 + 3.87*1.641*17.575 + (3.87 - 1)*2*17.575 + 6.45*13] = 394.41 кПа

По вычисленному расчётному сопротивлению грунта уточняются размеры фундамента из условия:

A = ,

A = = 2.54 м2

К расчёту принимается фундамент типа:

Ф2.1.1.1. с А = 2.70 м2, b = 1.5 м, Vф = 1.8 м3, Nф = 45 кН.

R = *[0.72*1*1.5*12.69 + 3.87*1.641*17.575 + (3.87 - 1)*2*17.575 + 6.45*13] = 387.56 кПа

A = = 2.6 м2

К окончательному расчёту принимается фундамент типа Ф2.1.1.1. со следующими параметрами: А = 2.70 м2, b = 1.5 м, Vф = 1.8 м3, Nф = 45 кН.

a1=1.8 м; an=0.9 м; b1=1.5 м; bn=0.9м; Hф=1.5м

Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

PII < R ,

где PII - среднее давление под подошвой фундамента,

кПа, определяемое по формуле:

PII = ,

где NII- суммарная вертикальная нагрузка на основание, кН, включая вес фундамента NфII и грунта на его уступах NгрII:

NII = NoII + NфII + NгрII

А - площадь подошвы проектируемого фундамента, м2

V = d*A - Vф = 3.2*2.7 - 1.8 = 6.84 м3

NгрII = V* = 6.84*17.575 = 120.213 кН

NII= 840 + 45 + 120.213 = 1005.213 кН

PII = = 372.3 кПа

PII = 372.3 кПа < R = 387.56 кПа Условие выполняется

Найденная величина PII должна не только удовлетворять условию, но и быть по возможности близка к значению расчётного сопротивления грунта (допустимое отличие от расчётного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую сторону).

= *100% = *100% = 3.94 %

3.2.2 Сечение 2 - 2

= 20 = 18.5 = 20.2 = 18.5

Предварительная площадь подошвы фундамента:

A = где

NOII - нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок , КН ;

RO - условное расчётное сопротивление несущего слоя грунта основания, кПа;

d - глубина заложения фундамента, м ;

ср - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м3.

NoII = 7*(93+16) = 763 кН

d = 0.15 + 1.5 = 1.65 м.

A = = = 3.55 м2

К расчёту принимается фундамент типа:

Ф4.1.1.1. с А = 3.78 м2, b = 1.8 м, Vф = 2.1 м3, Nф = 52.5 кН.

Расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:

R = *[M*KZ*b*II + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII] где

гc1, г c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3 [2];

k - коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1.1, т.к. прочностные характеристики грунта (ц и С) приняты по таблицам СНиПа [2];

M , Mq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл.4 [2] в зависимости от угла внутреннего трения (ц) грунта;

kz - коэффициент, принимаемый равным при b< 10м kz =1 ;

b - ширина подошвы фундамента, м ;

гII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов (при наличии подземных вод определяются с учётом взвешивающего действия воды - гsb , кН/м3, определяемый по формуле:

II = где

гi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта, залегающего ниже подошвы;

- то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

Для грунтов обратной засыпки = 0.95*,

где - осреднённое значение удельного веса грунтов ненарушенного сложения, залегающих выше подошвы фундамента;

CII - расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения для наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

d1 = hS + hcf*

где hS - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается равной 0.1 м);

гcf - расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала (принимается равным 22 кН/м3);

db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B<20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала B>20 м db = 0).

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа; гw=10 кН/м3; db = 0 м;

Удельный вес водопроницаемых грунтов, к которым можно отнести все пески, супеси, суглинки, залегающие ниже уровня подземных вод, но выше водоупора - глины, вычисляется с учётом взвешивающего действия воды гsb.

Sb = ,

где гs , гw - удельный вес частиц грунта и воды соответственно;

e - коэффициент пористости.

sb2 = = = 10.31 kH/м3 ,

sb3 = = = 9.19 kH/м3 ,

II = = 13.4 kH/м3

IIo = 0.95*18.5 = 17.575 кН/м3

d1 = 1.65 м

R = *[0.72*1*1.8*13.4 + 3.87*1.65*17.575 + (3.87 - 1)*0*17.575 + 6.45*13] = 268.8 кПа

По вычисленному расчётному сопротивлению грунта уточняются размеры фундамента из условия:

A = ,

A = = 3.23 м2

К расчёту принимается фундамент типа:

Ф3.1.1.1. с А = 3.24 м2, b = 1.8 м, Vф = 1.9 м3, Nф = 47.5 кН.

R = *[0.72*1*1.8*13.4 + 3.87*1.65*17.575 + (3.87 - 1)*0*17.575 + 6.45*13] = 268.8 кПа

A = = 3.23 м2

К окончательному расчёту принимается фундамент типа Ф3.1.1.1. со следующими параметрами: А = 3.24 м2, b = 1.8 м, Vф = 1.9 м3, Nф = 47.5 кН.

a1=1.8 м; an=0.9 м; b1=1.8 м; bn=0.9м; Hф=1.5м

Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

PII < R ,

где PII - среднее давление под подошвой фундамента, кПа, определяемое по формуле:

PII = ,

где NII- суммарная вертикальная нагрузка на основание, кН, включая вес фундамента NфII и грунта на его уступах NгрII:

NII = NoII + NфII + NгрII

А - площадь подошвы проектируемого фундамента, м2

V = d*A - Vф = 1.65*3.24 - 1.9 = 3.446 м3

NгрII = V* = 3.446*17.575 = 60.56 кН

NII= 763 + 47.5 + 60.56 = 871.06 кН

PII = = 268.6 кПа

PII = 268.6 кПа < R = 268.8 кПа Условие выполняется

Найденная величина PII должна не только удовлетворять условию, но и быть по возможности близка к значению расчётного сопротивления грунта (допустимое отличие от расчётного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую сторону).

= *100% = *100% = 0.07 %

3.3 Расчёт внецентренно нагруженных фундаментов при наличии подвала

При наличии подвала фундамент наружных стен воспринимает давление от обратной засыпки грунта.

Его определяют по формулам активного давления на подпорные стенки с учётом сцепления. Однако при малой высоте этих стенок (до 4-х м) и выполнении обратной засыпки за пазухи фундамента грунтом нарушенной структуры ограничиваются обычно приближённым расчётом. При вычислении давления грунта на подпорную стенку учитывают временную нагрузку на поверхности грунта q=10 кН/м2.

Размеры подошвы определяют так же, как для центрально нагруженного фундамента.

Расчёт производится для сечения 3 - 3.

= 20 = 18.5 = 20.2 = 18.5

Предварительная площадь подошвы фундамента:

NoII = 7*( 35+4 ) = 273 кН

d = 0.3 + 0.1 + 0.1 + 1.6 = 2.1 м.

A = = = 1.325 м2

К расчёту принимается фундамент типа: ФЛ14.24.

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа;

гw=10 кН/м3; db = 2 м; hS=0.4 м;

Удельный вес водопроницаемых грунтов, к которым можно отнести все пески, супеси, суглинки, залегающие ниже уровня подземных вод, но выше водоупора - глины, вычисляется с учётом взвешивающего действия воды гsb.

sb2 = = = 10.31 kH/м3 ,

sb3 = = = 9.19 kH/м3 ,

II = = 13.207 kH/м3

IIo = 0.95*18.5 = 17.575 кН/м3

d1 = 0.4 + 0.1* = 0.525 м

Ра счётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:

R = *[0.72*1*1.4*13.207 + 3.87*0.525*17.575 + (3.87 - 1)*2*17.575 + 6.45*13] = 292.19 кПа

По вычисленному расчётному сопротивлению грунта уточняются размеры фундамента:

A = ,

A = = 1.09 м2

При проектировании ленточного сборного фундамента требуемая ширина b м, плиты назначается из условия, что расчёт такого фундамента ведётся на 1 м его длины и принимается b = A

A = b , к расчёту принимается фундамент типа: ФЛ12.24

Уточняются размеры фундамента:

R = *[0.72*1*1.2*13.207 + 3.87*0.525*17.575 + (3.87 - 1)*2*17.575 + 6.45*13] = 289.81 кПа

A = ,

A = = 1.1 м2

К окончательному расчёту принимается фундамент типа ФЛ12.24. со следующими параметрами: N = 17.6 кН, V = 0.703 м3

И 3 стеновых блока ФБП24.6.6-Т N = 14 кН, V = 0.58 м3

b = 1200 мм, l = 2380 мм, h = 300 мм b = 600 мм, l = 2380 мм, h = 580 мм.

Вес фундамента на 1м:

ФЛ12.24 N = 7.33 кН, V = 0293 м3

ФБП24.6.6-Т N = 5.83 кН, V = 0.24 м3

Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

PII < R,

Vф = 0.293 + 3*0.24 = 1.013 м3

V = d*A - Vф = 2.1*1.2 - 1.013=1.507 м3

NгрII = *V = 17.575*1.507 =26.48 кН

NФII = 7.33 + 3*5.83 =24.82 кН

NII = 273 + 26.48 + 24.82 = 324.3 кН.

PII = = 270.25 кПа

PII = 270.25 кПа < R = 289.81 кПа Условие выполняется

Найденная величина PII должна не только удовлетворять условию, но и быть по возможности близка к значению расчётного сопротивления грунта (допустимое отличие от расчётного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую сторону).

= *100% = *100% = 6.75 %

Расчётная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала.

Активное давление грунта уII , кПа, на подпорную стенку у подошвы фундамента вычисляют по формуле:

II = *L*tg2(45o - ) ,

при этом L = d + hпр - высота подпорной стенки с учётом приведённой высоты слоя грунта, hпр, м;

hпр = ,

где - расчётный удельный вес грунта обратной засыпки, кН/м3;

цII ср - угол внутреннего трения грунта обратной засыпки, в практических расчётах принимаемый равным 20?.

Приведённая высота слоя грунта:

hпр. = = 0.569 м.

Высота подпорной стенки:

L = 2.1 + 0.569 = 2.669 м.

II = 17.575*2.669*tg2(45o - ) = 23 кПа.

Составляющие усилий, действующих в уровне подошвы фундамента:

- суммарная равнодействующая нагрузка:

NII = NoII + Nф + NгрII,

- момент от равнодействующей активного давления грунта с учётом нагрузки грунта на уступах фундамента:

MII = - Nгр*eI ,

где eI - эксцентриситет действующей нагрузки от грунта, лежащего на уступах фундамента, относительно его центра тяжести.

NII = 273 + 24.82 + 26.48 = 324.3 кН.

eI = 0.15 + 0.3 = 0.45 м.

MII = - 26.48*0.45 = - 0.993 кНм,

Эксцентриситет е, м, равнодействующей суммарной вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента определяется по формуле:

e = = = - 0.003 м.

Максимальное и минимальное давление под краем фундамента при действии момента сил относительно только одной из главных осей инерции площади подошвы фундамента определяются из выражения:

Pmax = (1 + ) ,

Pmin = (1 - ) ,

где NII - суммарная вертикальная нагрузка на основание, кН;

А - площадь подошвы проектируемого фундамента, м2 ;

е - эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м;

l - большая сторона подошвы фундамента.

Pmax = (1 + ) = 266.2 кПа ,

Pmin = (1 - ) = 274.3 кПа ,

Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие условия:

для среднего давления PII :

PII < R ;

для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно одной главной оси инерции подошвы фундамента:

PII max < 1.2 R ;

для минимального краевого давления:

Pmin > 0 .

При выполнении этих условий расчёт внецентренно нагруженного фундамента считается законченным.

Если хотя бы одно условие не выполняется, то необходимо увеличить размеры подошвы фундамента.

PII = 270.25 кПа < R = 289.81 кПа Условие выполняется.

PII max = 266.2 кПа < 1.2*R = 1.2*289.81 = 347.772 кПа Условие выполняется.

PIImin = 274.3 кПа > 0 Условие выполняется.

3.4 Проверка прочности подстилающего слоя

При наличии под несущим слоем на глубине Z слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта несущего слоя, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчётного сопротивления, т.е. обеспечивалось бы условие:

уzp + уzq < Rz ,

где уzp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на основание под подошвой фундамента, определяемое по формуле:

уzp = б * Pо ,

где б - коэффициент рассеивания напряжений с глубиной, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины ж :

б =f (ж = 2z/b , з = l/b ) ,

здесь l - длина; b - ширина подошвы фундамента.

Pо - дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое как разность между средним давлением под подошвой фундамента Р и напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента уzqо .

уzq - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине Z от подошвы фундамента, определяемое по формуле:

уzqi = У гi * hi ,

где гi и h i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Rz - расчётное сопротивление грунта на глубине кровли слабого подстилающего слоя.

Площадь подошвы условного фундамента Az , м2, определяется по формуле:

Az =

где NII = NоII + NФII + NГРII - суммарная вертикальная нагрузка на основание.

Ширина подошвы условного фундамента bz , м, определяется из условия:

- для ленточного фундамента bz = Az/ l

- для прямоугольного фундамента

bz = - a, a = ,

где l и b - соответственно длина и ширина подошвы проектируемого фундамента.

Проверяется выполнение условия:

уzp + уzq < Rz

Выполнение данного условия свидетельствует о том, что в слое слабого подстилающего слоя не будут развиваться пластические деформации.

Если условие не выполняется, то необходимо увеличить размеры подошвы проектируемого фундамента, при которых условие будет удовлетворяться.

Сечение 5 - 5

Z = 0.85 м., = = = 1.133, = = =1.2

Коэффициент рассеивания напряжений: б=0.683

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

уzqо = d*г1 = 3.2 * 17.575 = 56.24 кПа

Дополнительное вертикальное давление:

Pо= P - уzqо = 372.3 - 56.24 = 316.06 кПа

Дополнительное вертикальное напряжение:

уzp = 0.683*316.06 = 215.87 кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта:

уzq = 18.5*0.85 + 17.575*3.2 = 71.965 кПа

Площадь подошвы условного фундамента:

Az =

Az = = 4.656 м2

Ширина подошвы условного фундамента:

a = ,

a = = 0.15 м

bz = - a,

bz = - 0.15 = 2.013 м

Удельный вес грунта подстилающего слоя:

sb2 = = = 10.31 kH/м3 ,

sb3 = = = 9.19 kH/м3 ,

II = ,

II = = 12.159 кН/м3

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа;

гw=10 кН/м3; db =2 м;

Удельный вес грунта выше подошвы фундамента:

=

= = 17.769 кН/м3

Приведённая глубина заложения:

d1 = (1.5 + 0.85) + = 3.6 м

Расчётное сопротивление грунта:

Rz = *[M*KZ*b*II + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII]

Rz = *[0.72*1*2.013*12.159 + 3.87*3.6*17.769 + (3.87 - 1)*2*17.769 + 6.45*13] = 563.78 кПа

уzp + уzq < Rz

215.87 + 71.965 = 287.835 кПа < Rz = 563.78 кПа

Условие выполняется.

Сечение 2 - 2

Z = 2.4 м.

= = 2.667 м.

= = 1

= 0.22

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

уzqо = d*г1 = 1.65 * 17.575 = 29 кПа

Дополнительное вертикальное давление:

Pо= P - уzqо = 268.85 - 29 = 239.85 кПа

Дополнительное вертикальное напряжение:

уzp = 0.22*239.85 = 52.767 кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта:

уzq = 18.5*2.4 + 17.575*1.65 = 73.4 кПа

Площадь подошвы условного фундамента:

Az = = 16.5 м2

Ширина подошвы условного фундамента:

a = = 0 м, bz = - 0 = 4.063 м

Удельный вес грунта подстилающего слоя:

sb2 = 10.31 kH/м3 , sb3 = 9.19 kH/м3 , d1 = 4.05 м.

II = = 12.159 кН/м3

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа;

гw=10 кН/м3; db = 0 м;

Удельный вес грунта выше подошвы фундамента:

= = 18.123 кН/м3

Расчётное сопротивление грунта:

Rz = *[0.72*1*4.063*12.159 + 3.87*4.05*18.123 + (3.87 - 1)*0*18.123 + 6.45*13] = 504.34 кПа

уzp + уzq < Rz 52.767 + 73.44 = 126.17 кПа < Rz = 504.34 кПа

Условие выполняется.

3.5 Расчёт осадки основания методом послойного суммирования

3.5.1 Сечение 5 - 5

Расчёт оснований по деформациям производится из условия:

S < Sи,

где Sи - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, определяемой по табл.4 [2];

S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчётом в соответствии с указаниями приложения 2 [2].

Расчёт осадки основания S, м, в методе послойного суммирования находят простым суммированием осадок всех элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи Hс по формуле:

S = ,

где в - безразмерный коэффициент, равный 0.8;

уzp,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах элементарного слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го элементарного слоя грунта;

n - число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Расчёт начинается с определения природного уzq и дополнительного уzp напряжений и построения их эпюр.

Напряжение от собственного веса грунта уzq определяется по формуле:

уzq,i = У гi * hi ,

где гi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Sb = ,

sb2 = 10.31 kH/м3 , sb3 = 9.19 kH/м3 ,

Дополнительные вертикальные напряжения уzp на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:

уzp = б*Pо ,

где б - коэффициент рассеивания напряжений с глубиной, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины ж:

б = f (ж = 2z/b , з=l/b) ,

здесь l - длина; b - ширина подошвы фундамента.

Pо - дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое как разность между средним давлением под подошвой фундамента P и напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента уzqо .

Pо = Р - уzq , где Р= 372.3 кПа

Расчёт напряжений от собственного веса грунта:

1. На уровне планировки:

уzq = 0 ; 0.2*уzq = 0

2. На уровне подошвы фундамента:

уzq1 = zq +*d = 0 + 18.5*3.2 = 59.2 кПа;

0.2*уzq1 = 0.2*59.2 = 11.84 кПа

3. На границе 1-го и 2-го ИГЭ:

уzq2 = уzq1 + г1* = 59.2 + 18.5*0.85 = 74.925 кПа;

0.2*уzq2 = 0.2*74.925 = 14.985 кПа

4. На уровне грунтовых вод:

уzq3 = уzq2 + г2 * = 74.925 + 20.2*0.55 = 86.035 кПа;

0.2*уzq = 0.2*86.035 = 17.207 кПа

5. На границе 2-го и 3-го ИГЭ:

уzq4 = уzq3 + гsb2* = 86.035 + 10.31*4.3 = 130.368 кПа ;

0.2*уzq4 = 0.2*130.368 = 26.074 кПа

В этом случае к вертикальному напряжению от собственного веса грунта уzq на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление угидр столба воды, определяемое по формуле:

угидр = гw*hw ,

где гw и hw - высота столба воды и удельный вес воды.

hw = 4.3 м ; гw = 10 кН/м3

угидр = 10*4.3 = 43 кПа

уzq4общ = уzq4 + угидр = 130.368 + 43 = 173.368 кПа

0.2*уzq4общ = 0.2*173.368 = 34.68 кПа

6. На границе 3-го и 4-го ИГЭ:

уzq5 = уzq4общ + гsb3*h3 = 173.368 + 9.19*3.3 = 203.7 кПа ;

0.2*уzq = 0.2*203.7 = 40.74 кПа

hw = 3.3 м ; гw = 10 кН/м3

угидр = 10*3.3 = 33 кПа

уzq5общ = уzq3 + угидр = 203.7 + 33 = 236.7 кПа

0.2*уzq5 общ = 0.2*236.7 = 47.34 кПа

7. На границе 4-го ИГЭ:

уzq6 = уzq5общ + г4*h4 = 236.7 + 20.4*1.7 = 271.38 кПа ;

0.2*уzq6 = 0.2*271.38 = 54.276 кПа

Для обеспечения необходимой точности расчёта, сжимаемую толщу основания ниже подошвы фундамента разбивают на элементарные слои, толщина которых h, м, должна удовлетворять условию:

h < 0.4b ,

где b - ширина подошвы фундамента.

b = 2.07 м; h < 0.4*2.07 = 0.828 м

= при = 0.8 Z = = 0.6 м.

Принимается z = h = 0.6 м; 0.6 < 0.828

Вычисляем дополнительное вертикальное давление на основание, Pо , кПа:

Pо = Р - уzq = 372.3 - 56.24 = 316.06 кПа

з = l/b =1.8/1.5 = 1.2

Значение ординат эпюры дополнительных давлений.

Наименование слоёв грунта	Z, м.	=		ZP = *Po, кПа	E, кПА	S, см
Супесь пластичная	0 0.6	0 0.8	1 0.824	316.06 260.43	7000	0 1.98
Песок пылеватый	1.2 1.8 2.4 3 3.6 4.2	1.6 2.4 3.2 4 4.8 5.6	0.49 0.291 0.185 0.126 0.091 0.068	155.03 91.97 58.47 39.98 28.76 21.65	2300	0.43 0.26 0.15 0.13 0.07 0.05

S < SИ ; 3.07 < 8 см

Условие расчёта выполняется, осадка не превышает предельного значения, значит расчёт можно считать законченным.

3.5.2 Сечение 2 - 2

Расчёт оснований по деформациям производится из условия:

S < Sи,

где Sи - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, определяемой по табл.4 [2];

S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчётом в соответствии с указаниями приложения 2 [2].

Расчёт осадки основания S, м, в методе послойного суммирования находят простым суммированием осадок всех элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи Hс по формуле:

S = ,

где в - безразмерный коэффициент, равный 0.8;

уzp,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах элементарного слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го элементарного слоя грунта;

n - число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Расчёт начинается с определения природного уzq и дополнительного уzp напряжений и построения их эпюр.

Напряжение от собственного веса грунта уzq определяется по формуле:

уzq,i = У гi * hi ,

где гi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Sb = ,

sb2 = 10.31 kH/м3 , sb3 = 9.19 kH/м3 ,

Дополнительные вертикальные напряжения уzp на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:

уzp = б*Pо ,

где б - коэффициент рассеивания напряжений с глубиной, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины ж:

б = f (ж = 2z/b , з=l/b) ,

здесь l - длина; b - ширина подошвы фундамента.

Pо - дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое как разность между средним давлением под подошвой фундамента P и напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента уzqо .

Pо = Р - уzq , где Р= 268.85 кПа

Расчёт напряжений от собственного веса грунта:

1. На уровне планировки:

уzq = 0 ; 0.2*уzq = 0

2. На уровне подошвы фундамента:

уzq1 = zq +*d = 0 + 18.5*1.65 = 30.5 кПа;

0.2*уzq1 = 0.2*30.5 = 6.1 кПа

3. На границе 1-го и 2-го ИГЭ:

уzq2 = уzq1 + г1* = 30.5 + 18.5*2.4 = 74.9 кПа;

0.2*уzq2 = 0.2*74.9 = 14.98 кПа

4. На уровне грунтовых вод:

уzq3 = уzq2 + г2 * = 74.9 + 20.2*0.55 = 86.01 кПа;

0.2*уzq = 0.2*86.01 = 17.2 кПа

5. На границе 2-го и 3-го ИГЭ:

уzq4 = уzq3 + гsb2* = 86.01 + 10.31*4.3 = 130.3 кПа ;

0.2*уzq4 = 0.2*130.3 = 26.06 кПа

В этом случае к вертикальному напряжению от собственного веса грунта уzq на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление угидр столба воды, определяемое по формуле:

угидр = гw*hw ,

где гw и hw - высота столба воды и удельный вес воды.

hw = 4.3 м ; гw = 10 кН/м3

угидр = 10*4.3 = 43 кПа

уzq4общ = уzq4 + угидр = 130.3 + 43 = 173.3 кПа

0.2*уzq4общ = 0.2*173.3 = 34.66 кПа

6. На границе 3-го и 4-го ИГЭ:

уzq5 = уzq4общ + гsb3*h3 = 173.3 + 9.19*3.3 = 203.63 кПа ;

0.2*уzq = 0.2*203.63 = 40.73 кПа

hw = 3.3 м ; гw = 10 кН/м3

угидр = 10*3.3 = 33 кПа

фундамент нагрузка свая грунт

уzq5общ = уzq5 + угидр = 203.63 + 40.73 = 244.36 кПа

0.2*уzq5 общ = 0.2*244.36 = 48.87 кПа

7. На границе 4-го ИГЭ:

уzq6 = уzq5общ + г4*h4 = 244.36 + 20*1.7 = 278.36 кПа ;

0.2*уzq6 = 0.2*278.36 = 55.67 кПа

Для обеспечения необходимой точности расчёта, сжимаемую толщу основания ниже подошвы фундамента разбивают на элементарные слои, толщина которых h, м, должна удовлетворять условию:

h < 0.4b ,

где b - ширина подошвы фундамента.

b = 1.8 м; h < 0.4*1.8 = 0.72 м

= при = 0.4 Z = = 0.36 м.

Принимается z = h = 0.36 м; 0.36 < 0.72

Вычисляем дополнительное вертикальное давление на основание, Pо , кПа:

Pо = Р - уzq = 268.85 - 30.5 = 238.35 кПа

з = l/b =1.8/1.8 = 1

Значение ординат эпюры дополнительных давлений.

Наименование слоёв грунта	Z, м.	=		ZP = *Po, кПа	E, кПА	S, см
Супесь пластичная	0 0.36 0.72 1.08 1.44 1.8 2.16	0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4	1 0.96 0.8 0.606 0.449 0.336 0.257	238.35 230.26 191.88 145.35 107.69 80.59 61.64	7000	0 0.967 0.868 0.694 0.52 0.387 0.292
Песок пылеватый	2.52 2.88 3.24 3.6 3.96	2.8 3.2 3.6 4 4.4	0.201 0.16 0.131 0.108 0.091	48.21 38.38 31.42 25.9 21.83	23000	0.069 0.054 0.044 0.036 0.03

= 3.961

S < SИ ; 3.961 < 8 см

Условие расчёта выполняется, осадка не превышает предельного значения, значит расчёт можно считать законченным.

4. Расчёт и проектирование свайных фундаментов

4.1 Основные положения расчёта

Расчёт свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний:

по первой группе - по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочностиматериала свай и ростверков;

по второй группе - по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещению свай совместно с грунтом основания от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

N < ,

где N - расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd - расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи,

Называемая несущей способностью сваи;

k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

k = 1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

Проектирование свайных фундаментов выполняют в такой же последовательности.

1. Определяют величины и невыгодные сочетания нагрузок, действующих на фундамент на уровне отметки поверхности земли или верхней поверхности обреза ростверка.

2. Выбирают глубину заложения ростверка с учётом конструктивных особенностей сооружения и размеры ростверка.

3. Выбирают тип, способ погружения и размеры свай, сообразуясь с грунтовыми условиями, действующими нагрузками, конструктивными особенностями проектируемого здания или сооружения.

4. Определяют несущую способность сваи.

5. Определяют расчётную нагрузку, передаваемую на сваю.

6. Определяют число центрально нагруженных свай.

7. Уточняют размеры ростверка в плане из условия размещения полученного числасвай.

8. Уточняют нагрузку, действуюшую на одну сваю, с учётом размеров и веса ростверка, веса стеновых блоков и грунта обратной засыпки.

9. Рассчитывают фундамент по второй группе предельных состояний:

- определяют размеры условного свайного фундамента, давления под его подошвой и последнее сопоставляют с расчётным сопротивлением;

- определяют осадку условного свайного фундамента.

4.2 Выбор глубины заложения и размеров ростверка

Глубина заложения ростверка dP назначается в зависимости от конструктивных особенностей сооружения и высоты ростверка.

Согласно п.3.1. глубина заложения ростверка не зависит от глубины промерзания грунтов.

Глубина заложения подошвы ростверка назначается с учётом следующих положений:

а) в зданиях без подвала под внутренние стены закладывается подошва ростверка на 0.15м ниже планировочных отметок;

б) в бесподвальных помещениях обрез ростверка под внутренние колонны закладывается на уровне отметки планировки;

в) при наличии подвала ростверки под наружные стены закладываются с отметкой подошвы, равной отметке пола подвала; а под внутренние стены с отметкой верха, равной отметке пола подвала.

При глинистых грунтах под ростверком наружных стен следует предусматривать укладку слоя щебня, шлака или крупнозернистого песка толщиной не менее 0.2 м, а под внутренними стенами - слоя щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0.1 м. При песчаных грунтах ростверк под наружные и внутренние стены нужно укладывать по слою щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0.1 м.

Размеры железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны принимают согласно расчётов по прочности: на продавливание колонной, угловой сваей нижней плиты ростверка, по поперечной силе наклонных сечений, на изгиб, на местное сжатие (смятие) под торцами железобетонных колонн или под опорными плитами стальных колонн.

Размеры подошвы ростверка под колонны, ступеней и подколонника в плане из условия унификации рекомендуется принимать кратными 300 мм. Высоту плитной части ступеней и подколонника следует принимать кратной 150 мм.

Толщина дна стакана как в сборных, так и в монолитных ростверках должна быть не менее 300 мм.

При проектировании ростверков под типовые железобетонные колонны используем ростверк высотой 1200 мм серии 1.411.1 - 2/91. Марка ростверка выбирается в зависимости от требуемого количества свай.

Для свайного фундамента под стену (ленточный свайный фундамент) требуемая высота ростверка назначается согласно расчёта с учётом высоты и количества стеновых блоков марки ФБС. При этом рекомендуемая минимальная высота ростверка должна быть не менее 300 мм.

Сечение 5 -5

Сечение 1 - 1

Сечение 2 - 2

4.3 Сечение 5 - 5

4.3.1 Выбор типа, размеров и способа погружения свай

Принимаем сваи сплошные квадратного сечения от 200200 до 400400 мм железобетонные, висячие, с ненапряжённой арматурой (С) длиной 3 - 16 м (серия 1.011.1 - 10), погружаемые в грунт без его выемки забивкой дизельным молотом.

Длина сваи выбирается в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, глубины заложения подошвы ростверка. Нижний конец сваи следует заглублять в прочные грунты, прорезая напластования более слабых грунтов; при этом заглубление нижнего конца сваи в несущий слой должно быть не менее 1м.

При выборе длины сваи рекомендуется:

- принимать длину сваи не менее 3 м;

- выполнять заделку головы сваи в ростверк на глубину 5 - 10 см.

Окончательные размеры типовых свай принимаются по таблице, где приведена характеристика свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой обычной ударостойкости согласно Серии 1.011.1 - 10* “Сваи забивные железобетонные”. Вып.1 “Сваи цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой”.

Требуемая длина сваи (без острия) определяется из условия:

l = l1 + l2 + l3 ,

где l1 - величина заделки головы сваи в ростверк, м; l1 = 0.1 м;

l2 - величина заглубления нижнего конца сваи в несущий слой, м; l2 = 1 м;

l3 - толщина слоёв грунтов, прорезаемых сваей, м; l3 = 6.1 м.



l = 0.1 + 1 + 6.1 = 7.2 м

Выбирается свая типа С80.30 - 4:

Тип армирования - 4; вес сваи - 18.3 кН;

длина острия - 250 мм. Способ

погружения сваи - забивка дизельным молотом.

4.3.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

Расчёт несущей способности Fd, кН, забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки выполняют, как правило, по прочности грунта как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности по формуле:

Fd = гc *(гcr*R*A + И*У гcf *fi *hi ) ,

где гc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый гc =1;

гcr ,гcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые равными 1 при погружении сваи дизельным молотом;

R - расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

R = 1096.1 кПа (для суглинок мягкопластичных при z0 = 10.95 м IL = 0.57);

А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; А = 0.3*0.3 = 0.09 м2 ;

И - наружный периметр поперечного сечения сваи, И = 4*0.3 = 1.2 м;

fi - расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

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

Z1 = 3.425 м. f1 = 50.125 кПа; Z4 = 6.85 м. f4 = 31.85 кПа;

Z2 = 4.325 м. f2 = 27.65 кПа; Z5 = 8.25 м. f5 = 33.125 кПа;

Z3 = 5.35 м. f3 = 29.7 кПа; Z6 = 9.8 м. f6 = 22.397 кПа;

Fd = 1*(1*1096.1*0.09 + 1.2*(50.125*1.25 + 27.65*0.55 + 29.7*1.5 + 31.85*1.5 + 33.125*1.3 + 22.397*1.8) = 402.93 кН

4.3.3 Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка

Число свай n определяют исходя из условия, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд по формуле:

n = ,

где г k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

г k =1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

N - расчётная нагрузка на куст (кН), приложенная на уровне обреза фундамента.

N = гf*N ,

где N - основная нормативная нагрузка на куст, кН; N = 840 кН

гf - коэффициент надёжности по нагрузке, гf =1.1.

Fd - несущая способность висячей сваи, кН.

N = 840*1.1 = 924 кН

n = = 3.21 Принимаем количество свай в кусте, равное 4.

Принимается марка куста свай КС4 - 1, марка ростверка Р1 - 9.

h = 1.2 м. ; V = 1 м3 ; NP = 25 кН:

КС4 - 1

Высота ростверка, Н = 1200 мм.

Высота плитной части ростверка, h = 600 мм.

Объём бетона ростверка, V = 1 м3

Вес ростверка NР = 25.0 кН

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку Nф , приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие:

NФ =

где N - расчётная нагрузка на куст (кН), приложенная на уровне обреза фундамента; N = 924 кН

N - расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd - расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая несущей способностью сваи; Fd = 402.93 кН

г k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

г k =1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

N - расчётная нагрузка от веса ростверка;

n - количество свай в кусте.

N = гf*Np ,

где гf =1.1 - коэффициент надёжности по нагрузке;

Np =25 кН - вес ростверка.

N = 1.1*25 = 27.5 кН

N - расчётная нагрузка от веса грунта на уступах ростверка, кН.

N = гf `*Nгр ,

где гf ` =1.15 - коэффициент надёжности по нагрузке;

Nгр - вес грунта на уступах.

Nгр = 0.95*1*(dP*l*b - Vрост)

где Vрост = 1 м3 - объём ростверка;

b и l -ширина и длина ростверка; b = l = 1.5 м;

dр = 2.8 м - глубина заложения ростверка;

Nгр = 0.95*18.5*(2.8*1.5*1.5 - 1) = 93.15 кН

Nгр` = 1.15*93.15 = 107.12 кН

NФ = = 264.65 кН < N = = 287.81 кН

Условие выполняется

4.4 Сечение 2 - 2

4.4.1 Выбор типа, размеров и способа погружения свай

Требуемая длина сваи (без острия) определяется из условия:

l = l1 + l2 + l3 ,

где l1 - величина заделки головы сваи в ростверк, м; l1 = 0.1 м;

l2 - величина заглубления нижнего конца сваи в несущий слой, м; l2 = 1 м;

l3 - толщина слоёв грунтов, прорезаемых сваей, м; l3 = 7.7 м.



l = 0.1 + 1 + 7.7 = 8.8 м

Выбирается свая типа С90.30 - 4:

Тип армирования - 4; вес сваи - 20.5 кН;

длина острия - 250 мм. Способ

погружения сваи - забивка дизельным молотом.

4.4.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

Расчёт несущей способности Fd, кН, забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки выполняют, как правило, по прочности грунта как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности по формуле:

Fd = гc *(гcr*R*A + И*У гcf *fi *hi ) ,

где гc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый гc =1;

гcr ,гcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые равными 1 при погружении сваи дизельным молотом;

R - расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

R = 1082.3 кПа (для суглинок мягкопластичных при z0 = 10.35 и IL = 0.57);

А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; А = 0.3*0.3 = 0.09 м2 ;

И - наружный периметр поперечного сечения сваи, И = 4*0.3 = 1.2 м;

fi - расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

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

Z1 = 1.975 м. f1 = 41.825 кПа; Z4 = 5.35 м. f4 = 29.7 кПа;

Z2 = 3.4 м. f2 = 50 кПа; Z5 = 6.85 м. f5 = 32.7 кПа;

Z3 = 4.325 м. f3 = 27.65 кПа; Z6 = 8.25 м. f6 = 33.125 кПа;

Z7 = 9.5 м. f6 = 21.15 кПа;

Fd = 1*(1*1082.3*0.09 + 1.2*(41.825*1.55 + 50*1.3 + 27.65*0.55 + 29.7*1.5 + 32.7*1.5 + 33.125*1.3 + 21.15*1.2) = 465.9 кН

4.4.3 Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка

Число свай n определяют исходя из условия, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд по формуле:

n = ,

где г k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

г k =1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

N - расчётная нагрузка на куст (кН), приложенная на уровне обреза фундамента.

N = гf*N ,

где N - основная нормативная нагрузка на куст, кН; N = 763 кН

гf - коэффициент надёжности по нагрузке, гf =1.1.

Fd - несущая способность висячей сваи, кН.

N = 763*1.1 = 839.3 кН

n = = 2.52 Принимаем количество свай в кусте, равное 4.

Принимается марка куста свай КС4 - 1, марка ростверка Р1 - 9.

h = 1.2 м. ; V = 1 м3 ; NP = 25 кН:

КС4 - 1

Высота ростверка, Н = 1200 мм.

Высота плитной части ростверка, h = 600 мм.

Объём бетона ростверка, V = 1 м3

Вес ростверка NР = 25.0 кН

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку Nф , приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие:

NФ =

где N - расчётная нагрузка на куст (кН), приложенная на уровне обреза фундамента; N = 924 кН