Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

ФГАОУ ВПО "Уральский Федеральный Университет - УрФУ

имени первого президента России Б.Н. Ельцина"

Кафедра Основания и фундаменты

Курсовой проект

"Расчет и проектирование оснований и фундаментов

промышленных зданий"

Преподаватель: Букша В.В.

Студент: Романова Е.А.

Екатеринбург 2011

Содержание

1. Исходные данные

2. Определение нагрузок, действующих на фундаменты

3. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

4. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

5. Расчет и проектирование свайного фундамента

Список литературы

1. Исходные данные

Требуется рассчитать и запроектировать основания и фундаменты одноэтажного однопролетного промышленного здания (схема плана и разрез на рис.1, рис.2).

Таблица 1 Габаритные параметры и характеристики условий строительства здания

L1,м	L2,м	H1,м	H2,м	Hпр,М	Q1,т	Q2,т	t вн,0С	Район стр-ва	Mt	So кПа	Wo кПа
24	-	14,4	-	-3,0	10	-	10	г. Уфа	53,2	1,5	0,30

Стальные колонны основного каркаса имеют шарнирное сопряжение со стальными фермами, шаг колонн каркаса 12 м. Шаг стальных стоек торцевого фахверка 6 м. Тип колонн, унифицированные размеры их сечений и узлов сопряжения с фундаментами, а также размеры привязок и вставки установлены для заданных параметров здания по [25,38] и приведены на рис. 1 и 2.

Инженерно-геологические условия площадки строительства установлены бурением 4 скважин на глубину 20 м (табл.2). Подземные воды во всех скважинах расположены на глубине 0,75м от отметок природного рельефа NL.

Исходные показатели физико-механических свойств грунтов приведены в табл. 3.

Данные химического анализа подземных вод по агрессивности представляются в форме табл. 4.



Рис. 1 Габаритные размеры схемы разреза здания

Рис. 2 Габаритные размеры схемы плана здания

Таблица 2 Инженерно-геологические условия площадки

№ слоя	Тип грунта		Толщина слоя, м
			скв.1 68,9	скв.2 67,3	скв.3 66,2	скв.4 65,9
1	Почвенно-растительный слой	h0	0.3	0.3	0.3	0.3
2	Суглинок	h1	4,50	4,70	4,20	4,40
3	Суглинок	h2	1,00	1,05	1,20	1,15
4	Пески мелкие	h3	Толщина слоя бурением скважин до глубины 20 м не установлена

Таблица 3 Исходные показатели физико-механических свойств грунтов

№ слоя	n,т/м 3	I / II, т/м 3	s, т/м3	W, %	WL,%	Wp,%	Kf, см/с	E, МПа	СI/СII, кПа	I/II, град.	Группа грунтов по трудности разработки
2	1,92	1,87/1,89	2,71	22,3	26,7	15,7	3,5Ч10-7	13,0	15,0/22,0	16/18	III
3	1,90	1,85/1,87	2,70	27,3	32,9	18,9	1,2Ч10-7	9,0	12,0/18,0	15/17	III
4	1,97	1,92/1,94	2,69	24,2	---	---	3,5Ч10-3	23,0	0,6/1,0	27/30	I

Таблица 4 Химический анализ воды

Показатель агрессивности воды-среды	Значение показателя
Бикарбонатная щелочность ионов HCO3, мг-экв/л	-
Водородный показатель рН	3,9
Содержание, мг/л
агрессивной углекислоты СО2	30
аммонийных солей, ионов NH4+	18
магнезиальных солей, ионов Mg2+	1200
едких щелочей, ионов Na+ и K+	-
сульфатов, ионов SO42-	250
хлоридов, ионов Cl-	3400

2. Определение нагрузок, действующих на фундаменты

Расчет нормативных значений усилий на уровне обреза фундаментов от нагрузок, воспринимаемых рамой каркаса (постоянная, снеговая, ветровая и крановая), был выполнен на ЭВМ.

Наиболее нагруженными являются фундаменты по оси А.

Таблица 5 Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси А

Усилие	Нагрузки
	постоянная (1)	снеговая (2)	крановая (3)	ветровая (4)
Nn, кН	-856,1	-216,0	-245,0	0
Мn, кНм	-310,4	0	±45,3	±395,5
Qn, кН	-21,6	0	±3,2	±58,6

Правило знаков для М и Q: "плюс" - вправо и "минус" - влево применительно к изображению поперечного разреза здания на рис. 1.

Таблица 6 Значения расчетных усилий на уровне обреза фундаментов по оси А

Усилия и единицы измерения	Индексы нагрузок по таблице 5 и правило подсчета
	(1) + (2)	(1) + (3)	(1) + (4)	(1) + 0,9[(2) + (3) + (4)]
Nn, кН	-1072,1	-1101,1	-856,1	-1271,0
Mn, кНм	-310,4	-355,7 -265,1	-705,9 85,1	-707,12 86,32
Qn,кН	-21,6	-24,8 -18,4	-80,2 37,0	-77,22 34,02

Наиболее неблагоприятным является сочетание из постоянной (1) и всех кратковременных 0,9[(2) + (3) + (4)] нагрузок для N и M, и постоянной (1) и временной ветровой (3) нагрузки для Q.

Для расчетов по деформациям (с коэффициентом надежности по нагрузке f =1):

N col II = N nf = 1271,01,0 = 1271,0 кН,

M col II = M nf = 707,121,0 = 707,12 кНм,

Q col II = Q nf = 80,21,0 = 80,2 кН.

Для расчетов по несущей способности (с коэффициентом надежности по нагрузке f =1.2):

N col I = N nf = 1271,01,2= 1525,2 кН,

M col I = M nf = 707,121,2 = 848,54 кНм,

Q col I = Q nf = 80,21,2 = 96,24 кН.

3. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на рис. 3 (размеры и отметки в метрах). Инженерно-геологический разрез, построенный по заданным скважинам, показаны на рис. 4.

Рис. 3 Схема планово-высотной привязки здания

Рис. 4 Инженерно-геологический разрез

Вычисляю необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в табл.3 исходным характеристикам. Результаты вычислений представлены для всех слоев в таблице 7.

Таблица 7 Показатели свойств и состояния грунтов (вычисляемые)

№ слоя	сd, т/м 3	n,%	e	Sr	IР,%	IL	gI, /gII, кН/м 3	gs, кН/м3	gsb, кН/м 3	Rусл, кПа
2	1,57	42,07	0,73	0,83	11	0,60	18,34 18,54	26,59	9,59	191,53
3	1,49	44,81	0,81	0,91	14	0,83	18,15 18,34	26,49	9,11	273,96
4	1,59	40,89	0,69	0,94	-	-	18,84 19,03	26,39	9,70	897,82

Примечание: Наименование грунта по ГОСТ 25100-95: слой № 2 - суглинок мягкопластичный, водонасыщенный; слой № 3 - суглинок текучепластичный, водонасыщенный; слой № 4 - песок мелкий, средней плотности, водонасыщенный.

Слой 2 - суглинок

Число пластичности:

Ip=WL-Wp= 26,7-15,7=11%

Плотность сухого грунта:

Пористость и коэффициент пористости:

Показатель текучести:

По показателю текучести суглинок находится в мягкопластичном состоянии (табл. Б.14 ГОСТ 25100 - 82).

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

I =Ig =1,879,81 = 18,34 кН/м 3

II =IIg = 1,899,81= 18,54 кН/м 3

S =Sg = 2,719,81= 26,59 кН/м 3

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УГВ, с учетом взвешивающего действия воды вычисляем по формуле:

где W =10кН/м ³- удельный вес воды.

Степень влажности:

Sr=Wrs /(erw)=0,223·2,71/(0,73·1)=0,83

Определение условного расчетного сопротивления грунта

Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (5.7) СП 22.13330.2011 принимаю условные размеры фундамента d1 = dусл = 2м и bусл =1 м. Устанавливаю в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты:

c1 = 1,1 для суглинка (IL > 0,5), по табл. 5.4 СП 22.13330.2011

c2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой, по табл. 5.4 СП 22.13330.2011

k = 1 по указаниям п. 5.6.7 СП 22.13330.2011.

Для II = 18 по табл. 5.5 СП 22.13330.2011: M = 0,43; Mq = 2,73; Mc = 5,31.

Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw = 0,75 м принимаю без учета взвешивающего действия воды II = 18,54 кН/м 3, а ниже УГВ, т.е. в пределах глубины

d = dусл - dw = 2-0,75=1,25м

и ниже подошвы фундамента, принимаем sb=9,59 кН/м ³; удельное сцепление СII = 22 кПа.

Вычисляю условно расчетное сопротивление:

Полное наименование грунта слоя № 2 по ГОСТ 25100-95 - суглинок мягкопластичный, водонасыщенный. Этот грунт может быть использован как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность (Rусл=191,53 кПа; N col II (max) =1271 кН; Е = 13,0 MПа > 5,0 МПа).

Слой 3 - суглинок

Число пластичности:

Ip=WL-WР = 32,9-18,9=14%

Плотность сухого грунта:

Пористость и коэффициент пористости:

Показатель текучести:

По показателю текучести суглинок находится в текучепластичном состоянии (табл. Б.14 ГОСТ 25100 - 82).

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

I =Ig =1,859,81 = 18,15 кН/м ³

II =IIg = 1,879,81= 18,34 кН/м ³

S =Sg = 2,709,81= 26,49 кН/м ³

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УГВ, с учетом взвешивающего действия воды вычисляем по формуле:

где W =10кН/м ³- удельный вес воды.

Степень влажности:

Sr=Wrs /(erw)=0,273·2,70/(0,81·1)=0,91

h1 = 66,80-61,30=5,50 м. Установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты:

c1 = 1,1 для суглинка (IL > 0,5), по табл. 5.4 СП 22.13330.2011

c2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой, по табл. 5.4 СП 22.13330.2011

k = 1 по указаниям п. 5.6.7 СП 22.13330.2011.

Для II = 17 по табл. 5.5 СП 22.13330.2011: M = 0,39; Mq = 2,57; Mc = 5,15.

Удельный вес грунта sb=9,11 кН/м ³; удельное сцепление СII = 18 кПа.

Вычисляю условно расчетное сопротивление:

Полное наименование грунта слоя №3 по ГОСТ 25100-95 - суглинок текучепластичный водонасыщенный. Этот грунт может быть использован как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность (Rусл=273,96 кПа; N col II (max) =1271 кН; Е = 9,0 MПа > 5,0 МПа).

Слой 4 - песок мелкий

Плотность сухого грунта:

Пористость и коэффициент пористости:

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

I =Ig =1,929,81 = 18,84 кН/м ³

II =IIg = 1,949,81= 19,03 кН/м ³

S =Sg = 2,699,81= 26,39 кН/м ³

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УГВ, с учетом взвешивающего действия воды вычисляем по формуле:

где W =10кН/м ³- удельный вес воды.

Степень влажности:

Sr=Wrs /(erw)=0,242·2,69/(0,69·1)=0,94

h2 = 66,80 - 60,14 = 6,66 м. Установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты:

c1 = 1,3 для песка мелкого, по табл. 5.4 СП 22.13330.2011

c2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой, по табл. 5.4 СП 22.13330.2011

k = 1 по указаниям п. 5.6.7 СП 22.13330.2011.

Для II = 30 по табл. 5.5 СП 22.13330.2011: M = 1,15; Mq = 5,59; Mc = 7,95.

Удельный вес грунта sb=9,70 кН/м³; удельное сцепление СII = 1,0 кПа.

Вычисляю условно расчетное сопротивление:

Полное наименование грунта слоя № 4 по ГОСТ 25100-95 - песок мелкий средней плотности, водонасыщенный. Этот грунт может быть использован как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность (Rусл = 533,71 кПа; Ncol II (max) =1271 кН; Е = 23,0 MПа > 5,0 МПа).

Вывод. В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с уклоном в сторону скважин 3 и 4. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов. Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,75 м необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке (2), должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны слоя суглинка(3)); суглинок, залегающий в зоне промерзания, в соответствии с табл. 5.3 СП 22.13330.2011 является пучинистым грунтом (dw < df + 2м; IL > 0,25), поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка. При производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания. строительство грунт геологический механический

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

1) фундамент мелкого заложения на естественном основании - суглинке;

2) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить песок мелкий (слой 4).

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п. 4.19 СП 22.13330.2011).

4. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектирую монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412-2/77 под колонну, расположенную по осям А-5, для исходных данных, приведенных выше.

Определение глубины заложения фундамента.

Определяем глубину заложения фундамента с учетом трех факторов.

Первый фактор - учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания df. Для tвн = 10С и грунта основания, представленного суглинком, в соответствии с п. 5.5.4 СП 22.13330.2011:

d df = Khdfn = Khd0 = 0,80,23 = 1,34 м.

Коэффициент Kh=0,8 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями примечания к табл.5.2 СП 22.13330.2011 (расстояние от внешней грани стены до края фундамента af = 1.1м > 0.5м), d - расстояние от отметки планировки DL до уровня подошвы фундамента.

Второй фактор - учет конструктивных особенностей здания. Для стальной колонны сечением 500х 1250 требуется подколонник сечением 1200х 1500. Для заглубления базы стальной колонны обрез фундамента принимаю на отметке [-0.700]. Высота фундамента стальной колонны должна составлять не менее чем Hф ? lan + 100 мм, следовательно, не менее 1200 + 100 = 1300 мм (lan = 1200 мм глубина заделки анкерных болтов в фундамент). Принимаю Hф=1500 мм (кратно 300 мм).

Таким образом, по второму фактору требуется d Нф+0,7-0,15 = 2,05 м (d - расстояние от отметки планировки DL до уровня подошвы фундамента).

Третий фактор - инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным среднесжимаемым суглинком (Rусл = 191,53кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по прочности превосходят слой 2. В этих условиях, учитывая высокий УГВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) d = 2,05 м, Нф = 1.50 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет - 64,75: в самой низкой точке рельефа (см. рис. 4, скв. 4) заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) составляет: 65,96 - 64,75 - 0.3 = 0,91 м ? 0.5 м.

Определение площади подошвы фундамента.

Площадь Атр подошвы фундамента определяем по формуле:

где mt = 20 кН / м ³ - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт.

Принимаю фундамент ФД 11-1 с размерами ступеней плитной части:

l1 = 4,2 м, b1 = 3,0 м, h1 = 0,3 м

l2 = 3,3 м, b2 = 2,1 м, h2 = 0,3 м

l3 = 2,4 м, b3 = 1,2 м, h3 = 0,3 м

А = l1b1 = 12,60 м 2

Нф = 1,5 м

Объём бетона Vfun = 4,23,00,3 + 3,32,10,3 + 2,41,20,3 + 1,51,20,6 = 7,8 м ³

Нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 707,12 + 80.20 1,5 = 827,42 кНм;

Qtot II = Qcol II = 80,20 кН.

Расчетное сопротивление грунта.

Уточняю расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (b = 3,0 м, l = 4,2 м, d = 2,05 м):

Давление на грунт под подошвой фундамента.

Проверяю условие:

В соответствии с п. 5.6.28 СП 22.13330.2011 определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

(100,87+41± 93,81) кПа;

235,68 кПа;

48,06 кПа;

1,2R = 1,2 221,31 = 265,57 кПа

235,68 кПа < 265,57 кПа

PII max < 1,2R

PII min = 48,06 кПа > 0.

PII mt = Ntot II / А + гmt·d = 1271,0/3,0·4,2 + 20·2,05 = 141,87 кПа

PII mt < R

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений на подошве фундамента приведена на рисунке 5.

Рис. 5 Чертеж фундамента и эпюра контактных давлений на подошве фундамента

Расчет осадки методом послойного суммирования.

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5 (рис. 6).

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке подсыпкой в соответствии с п. 5.6.33 СП 22.13330.2011:

кПа

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

кПа

Соотношение сторон подошвы фундамента:

= 1,4

Значения коэффициента , зависящего от формы подошвы фундамента, устанавливаю по табл. 5.8 СП 22.13330.2011.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия: о = hi /b ? 0,4, принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,6 ? 0,4·3 = 1,2 м.

Дальнейшие вычисления свожу в табл. 8.

Таблица 8. Определение осадки

zi, м		zi + d, м		zp = P0, кПа	zг = zg,0, кПа	zp-zг, кПа	zg = zg,0+ +sb,izit, кПа	0,5zg, кПа	Е, кПа
0	0	2,05	1,000	141,87	18,32	122,69	18,32	9,16	13000
0,6	0,2	2,65	0,986	139,88	18,06	120,95	24,07	12,04	13000
1,2	0,4	3,25	0,972	137,89	17,81	116,26	29,83	14,92	13000
1,8	0,6	3,85	0,910	129,10	16,67	108,60	35,58	17,79	13000
2,4	0,8	4,45	0,848	120,31	15,54	99,65	41,34	20,67	13000
3,0	1,0	5,05	0,765	108,53	14,01	89,40	47,09	23,55	13000
3,6	1,2	5,65	0,682	96,76	12,49	79,64	52,84	26,42	13000
4,2	1,4	6,25	0,607	86,12	11,12	70,36	58,31	29,16	9000
4,8	1,6	6,85	0,532	75,47	9,75	62,08	63,77	31,89	9000
5,4	1,8	7,45	0,473	67,10	8,67	54,79	70,70	35,35	23000
6,0	2,0	8,05	0,414	58,73	7,58	48,40	76,52	38,26	23000
6,6	2,2	8,65	0,370	52,42	6,78	42,90	82,34	41,17	23000
7,2	2,4	9,25	0,325	46,11	5,95	39,45	88,16	44,08	23000
7,4	2,47	9,45	0,314	44,49	5,75	37,44	90,10	45,05	23000
7,8	2,6	9,85	0,293	41,50	5,37	-	93,98	46,99	23000

Граница первого слоя - суглинка и второго слоя - суглинка условно смещена до глубины zi = 3,6 м от подошвы (фактическое положение на глубине z =3,45 м), а граница суглинка и песка смещена до глубины zi = 4,8 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 4,61 м). На глубине Hc = 7,4 м от подошвы фундамента выполняется условие п. 5.6.41 СП 22.13330.2011 ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): zp= 44,49 кПа 0,5zg = 45,05 кПа.

При этом, глубина сжимаемой толщи Hc > Hmin (Hmin=b/2=1,5 м при b = 3 м < 10 м).

Поэтому послойное суммирование деформаций основания произвожу в пределах от подошвы фундамента до ГСТ в соответствии с формулой (5.16) п. 5.6.31 и п. 5.6.34:

По таблице Д.1 приложения Д СП 22.13330.2011 предельная осадка основания для сооружений со стальным каркасом = 15,0 см, полученная осадка s = 3,81 см < = =15,0 см. Условие выполняется. Запроектированный фундамент на естественном основании удовлетворяет всем предъявленным требованиям.

Рис. 6. Расчетная схема распределения напряжений в основании фундамента по оси А-5.

5. Расчет и проектирование свайного фундамента

Рассмотрим вариант свайного фундамента из забивных свай сечением 300x300 мм, погружаемых дизельным молотом.

Глубина заложения подошвы ростверка.

Назначаю глубину заложения подошвы ростверка. Расчетная глубина промерзания грунта от поверхности планировки DL равна df = 1,34 м. По конструктивным требованиям, также как и для фундамента на естественном основании, верх ростверка принимаю на отметке [- 0,700]. Размеры фундамента под стальную колонну в плане lcf Ч bcf = 1,5 Ч 1,2 м, минимальная высота ростверка Hr = lan + 100 мм, следовательно, не менее 1200 + 100 = = 1300 мм (lan = 1200 мм глубина заделки анкерных болтов в фундамент). Принимаю Hr=1500 мм (кратно 300 мм).

Таким образом, глубина заложения ростверка от отметки планировки DL:

d ? Hr + 0,7 - 0,15 = 2,05 м.

Для дальнейших расчетов принимаю большее из двух значений d, т.е. d = 2,05 м.

Необходимая длина свай.

В качестве несущего слоя висячей сваи принимаю слой №4 - песок мелкий. В соответствии с п. 8.14 СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты", заглубление конца сваи в подобный грунт должно быть не менее 1 м. Тогда необходимая длина сваи должна быть не менее:

lсв = h1 + h2 + h3 = 0,05 + 3,45 + 1,16 + 1 = 5,66 м.

Принимаю типовую железобетонную сваю СНпр 9-30 (по табл. 1 ГОСТ 19804.2-79*) квадратного сечения 300 Ч 300 мм, длиной L = 9,0 м. Марка бетона сваи М 300. Продольная арматура 8 Ж--5ВрII, объем бетона 0,82 м ³, масса сваи 2,05 т, толщина защитного слоя аb = 30 мм.

Несущая способность одиночной сваи.

Определяю несущую способность одиночной сваи из условия сопротивления грунта основания в соответствии с п. 7.2.2 СП 24.13330.2011:

В соответствии с расчетной схемой сваи (рис. 7) устанавливаем в соответствии с табл. 7.2 (п.7.2.5) СП 24.13330.2011, для песка мелкого при z = 10,16 м расчетное сопротивление R = 2609,6 кПа. Для определения fi расчленяю каждый однородный пласт грунта (инженерно-геологический элемент) на слои Li = 1Ј2 м и устанавливаю среднюю глубину расположения zi каждого слоя, считая от уровня природного рельефа. Затем по табл. 7.3 (п.7.2.5) СП 24.13330.2011, используя в необходимых случаях интерполяцию, устанавливаем:

для суглинка (2) при IL = 0,60 z1 = 1,71 м Ю--f1 = 10,84 кПа;

для суглинка (2) при IL = 0,60 z2 = 2,71 м Ю f2 = 13,42 кПа;

для суглинка (2) при IL = 0,60 z3 = 3,71 м Ю f3 = 15,42 кПа;

для суглинка (2) при IL = 0,60 z4 = 4,435 м Ю f4 = 16,44 кПа;

для суглинка (3) при IL = 0,83 z5 = 5,16 м Ю f5 = 7,70 кПа;

для суглинка (3) при IL = 0,83 z6 = 5,74 м--Ю f6 = 7,70 кПа;

для песка мелкого z7 = 6,32 м Ю--f7 = 42,32 кПа;

для песка мелкого z7 = 7,32 м Ю f7 = 43,32 кПа;

для песка мелкого z7 = 8,32 м Ю f7 = 44,32 кПа;

для песка мелкого z7 = 9,32 м Ю f7 = 45,32 кПа;

для песка мелкого z7 = 9,99 м Ю f7 = 45,99 кПа;

Площадь опирания сваи на грунт А = 0,3Ч0,3 = 0,09 м 2, периметр U = 0,3 Ч 4 = 1,2 м. Для сваи сплошного сечения, погружаемой забивкой дизельным молотом, по табл. 7.4 (п.7.2.5) СП 24.13330.2011 гcR = 1, гcf = 1, гc = 1. Тогда:

Fd=1Ч(1Ч2609,6Ч0,09+1,2Ч1Ч(10,84·1+13,42·1+15,42·1+16,44·0,45+7,7·1+7,7·0,16+42,32·1+43,32·1+44,32·1+45,32·1+45,99·0,34)) = 531,18 кН.



Рис. 7 Расчетная схема к определению несущей способности сваи

Требуемое число свай.

Определяю требуемое число свай в фундаменте в первом приближении при Ncol I = 1525,2 кН:

Принимаю n = 8.

Размещение свай в кусте

Размещаю сваи в кусте по типовой схеме. Принимаю расстояние между соседними сваями равным 1,06 м > 3d = 3·0,3 = 0,9 м (d - диаметр сваи). Окончательно размеры подошвы ростверка назначаю, придерживаясь унифицированных размеров в плане и по высоте кратных 0,3 м.

Размещение свай в плане показано на рисунке 8.



Рис. 8. Размещение свай в плане.

Определение окончательных нагрузок.

Все действующие нагрузки привожу к центру тяжести подошвы ростверка:

Ntot I = Ncol I + гmt·d·b·l =1525,2 + 20·2,05·2,1·3,6 = 1835,16 кН;

Qtot I = Qcol I = 96,24 кН;

Mtot I = Mcol I + Qtot IЧHr = 848,54 + 96,24Ч1,5 = 992,90 кНм.

Проверка нагрузок на крайние сваи.

Определяю расчетные нагрузки, передаваемые на крайние сваи в плоскости подошвы ростверка по формуле 7.3 (п. 7.1.12) СП 24.13330.2011:

кН.

NI max = 376,50 кН; NI min = 82,30 кН.

Проверяю выполнение условий:

NI max = 376,50 < г0 ·Fd / гk·гn= 1,15·531,18/1,4·1,15 = 379,41 кН.

Коэффициент надежности по назначению здания gn = 1,15 принят в соответствии с п. 7.1.11 СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты".

NI mt = (NI max + NI min) / 2 = (376,50 + 82,30) / 2 = 229,4 < Fd / гk·гn= 531,18/1,4·1,15 = 329,93 кН.

NI min = 82,30 кН > 0.

Условия проверки выполняются с достаточным приближением, оставляю количество свай n = 8.

Расчет осадки основания свайного фундамента.

Произвожу расчет осадки одиночной висячей сваи без уширения пяты, на которую передается максимальная вертикальная нагрузка, в соответствии с формулой (7.32) п.7.4.2 (а) СП 24.13330.2011:

Коэффициент в определяю по формуле (7.33) п.7.4.2 (а) СП 24.13330.2011:

Коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае:

в'=0,17ln(kн·G1·l/ G2·d).

Тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G1 и н1:

б'=0,17ln(kн1·l / d).

Относительная жесткость сваи:

ч = EA / G1·l2.

Параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола определяю по формуле (7.34) п.7.4.2 (а) СП 24.13330.2011:

Коэффициенты kн принимаю равным 2,0 в соответствии с п.7.4.3 СП 24.13330.2011.

Вычисляю модуль сдвига грунта для каждого слоя в соответствии с п.7.4.3 СП 24.13330.2011:

G = Е / 2(1 + н)

Суглинок (2) Е(2) = 13000 кПа н(2) = 0,35 G(2) = 4814,81 кПа

Суглинок (3) Е(3) = 9000 кПа н(3) = 0,35 G(3) = 3333,33 кПа

Песок мелкий (4) Е(4) = 23000 кПа н(4) = 0,30 G(4) = 8846,15 кПа

Вычисляю усредненную характеристику G1:

= 6577,66 кПа.

Вычисляю расчетный диаметр сваи:

ч = EA / G1·l2 = 24·106·0,1156 / 6577,66·92 = 5,21.

в'=0,17ln(kн·G1·l/ G2·d) = 0,17ln(2·6577,66·9 / 8846,15·0,34) = 0,62.

б'=0,17ln(kн1·l / d) = 0,17ln(2·9 / 0,34) = 0,67.

Таким образом, осадка одиночной сваи:

Произвожу расчет осадки группы свай с учетом их взаимного влияния.

Рис. 9. Схема к расчету осадки свайного фундамента.

Схема к расчету осадки свайного фундамента представлена на рис. 9. Дополнительную осадку сваи, находящейся на расстоянии a от сваи, к которой приложена нагрузка N, вычисляю в соответствии с формулой (7.38) п.7.4.4 СП 24.13330.2011:

или:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 2, находящейся на расстоянии а = 1,5 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузка, приложенная к свае 2: N2 = NI mt = 229,4 кН.

следовательно:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 3, находящейся на расстоянии а = 3 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузка, приложенная к свае 3: N3= NI min = 82,30 кН.

следовательно:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 4, находящейся на расстоянии а = 1,06 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузку, приложенную к свае 4, вычисляю интерполяцией:

N4= (NI max+ NI mt) / 2 = (376,50 + 229,40) / 2 = 302,95 кН.

следовательно:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 5, находящейся на расстоянии а = 2,37 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузку, приложенную к свае 5, вычисляю интерполяцией:

N5= (NI mt+ NI min) / 2 = (229,40 + 82,30) / 2 = 155,85 кН.

следовательно:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 6, находящейся на расстоянии а = 1,5 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузка, приложенная к свае 6: N6 = NI max = 376,50 кН.

следовательно:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 7, находящейся на расстоянии а = 2,12 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузка, приложенная к свае 7: N7 = NI mt = 229,4 кН.

следовательно:

Вычисляю дополнительную осадку сваи 8, находящейся на расстоянии а = 4,74 м от сваи 1, к которой приложена нагрузка NI max.

Нагрузка, приложенная к свае 3: N3= NI min = 82,30 кН.

следовательно:

Расчет осадки сваи 1 в группе из 8 свай произвожу по формуле:

= 1,101 см.

По таблице Д.1 приложения Д СП 22.13330.2011 предельная осадка основания для сооружений со стальным каркасом = 15,0 см, полученная осадка s = 1,101 см < = =15,0 см. Условие выполняется. Запроектированный свайный фундамент удовлетворяет предъявленным требованиям.

Список литературы

1. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*/НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М.: ОАО "ЦПП", 2011.

2. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*/НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М.: ОАО "ЦПП", 2011.

3. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85/НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М.: ОАО "ЦПП", 2011.

4. ГОСТ 19804.2-79*. Сваи забивные железобетонные / Государственный стандарт союза ССР. М., 1995.

5. Аверьянова Л.Н., Алексеев Б.Г., Лесин Д.Е., Павлов В.В. Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. 71 с.

6. Аверьянова Л.Н., Тарасов Б.Л. Механика грунтов, основания и фундаменты: Исходные данные к курсовому проекту. УГТУ-УПИ, 2005. 16 с.

Размещено на Allbest.ru