Проектирование свайного фундамента

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	Наименование
0	0	1	156,01	0		II Суглинок полутвердый
0,4	0,4	0,977	152,42	0,4
0,81	0,81	0,88	137,29	0,41	10,97
1,2	1,2	0,755	117,79	0,39	10,97	III Суглинок мягкопластичный
1,6	1,6	0,642	100,16	0,4
2	2	0,55	85,81	0,4
2,4	2,4	0,477	74,42	0,4
2,8	2,8	0,42	65,52	0,4
3,2	3,2	0,374	58,35	0,4
3,51	3,51	0,345	53,82	0,31	13,73
3,6	3,6	0,337	52,58	0,09	13,73	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой
4	4	0,306	47,74	0,4
4,4	4,4	0,28	43,68	0,4
4,8	4,8	0,258	40,25	0,4
5,2	5,2	0,239	37,29	0,4
5,6	5,6	0,223	34,79	0,4
6	6	0,208	32,45	0,4
6,4	6,4	0,196	30,58	0,4
6,8	6,8	0,185	28,86	0,4
7,2	7,2	0,175	27,30	0,4
7,44	7,44	0,17	26,52	0,24	19,01…32,27

-- на глубине

- .

г) вычисление деформационных характеристик слоёв грунта основания

Вычисление деформационных характеристик грунтов основания проводилось ранее.

д) вычисление осадок.

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев, полных и не полных.

, где

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта основания;

- модуль общей (линейной) деформации.

Вычисление осадок сведено в таблицу:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	E0,кПа	Наименование	S,см
0	0	1	156,01	0		14408	II Суглинок полутвердый
0,4	0,4	0,977	152,42	0,4		14408		0,26545
0,81	0,81	0,88	137,29	0,41	10,97	14408		0,25557	0,52101
1,2	1,2	0,755	117,79	0,39	10,97	11652	III Суглинок мягкопластичный	0,26466
1,6	1,6	0,642	100,16	0,4		11652		0,23194
2	2	0,55	85,81	0,4		11652		0,19790
2,4	2,4	0,477	74,42	0,4		11652		0,17051
2,8	2,8	0,42	65,52	0,4		11652		0,14892
3,2	3,2	0,374	58,35	0,4		11652		0,13182
3,51	3,51	0,345	53,82	0,31	13,73	11652		0,09251	1,23827
3,6	3,6	0,337	52,58	0,09	13,73	18792	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой	0,03041
4	4	0,306	47,74	0,4		18792		0,07900
4,4	4,4	0,28	43,68	0,4		18792		0,07200
4,8	4,8	0,258	40,25	0,4		18792		0,06610
5,2	5,2	0,239	37,29	0,4		18792		0,06107
5,6	5,6	0,223	34,79	0,4		18792		0,05677
6	6	0,208	32,45	0,4		18792		0,05296
6,4	6,4	0,196	30,58	0,4		18792		0,04964
6,8	6,8	0,185	28,86	0,4		18792		0,04681
7,2	7,2	0,175	27,30	0,4		18792		0,04423
7,44	7,44	0,17	26,52	0,24	19,01…32,27	18792		0,02543	0,58442
							сумма осадок	2,34371

II слой (2элементарных слоя)

III слой (7элементарных слоев)

IV слой (11элементарных слоев)

Суммарная осадка

Полученная осадка оказалась значительно меньше 10 см - предельной величины осадки, приведенной в СНиП 2.02.01-83* для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования.

Поэтому фундаментная плита ФЛ20.30-2 для стен 4,7 подобрана правильно.

3. Вычисление крена сооружения по методу послойного суммирования.

, где

- разность осадок фундаментов под внешнюю и внутреннюю стены, см;

- Размещено на http://www.allbest.ru/

расстояние между фундаментами под внешнюю и внутреннюю стены, см;



7. Проектирование свайных фундаментов

7.1 Подбор свай под внешние стены (1,2,3)

1. Расчетная нагрузка.

Расчетная нагрузка от сооружения N_I=297,6 кН дана в исходных данных примера без учета собственного веса Q ростверка и надростверковой конструкции (в данном случаи стены подвала) и G - пригрузки грунтом и полом подвала на обрезах ростверка, так как конструкция фундамента еще не разработана. Поэтому после определения размеров ростверка (глубины заложения, ширины, высоты) и вычислений Q и G полная расчетная нагрузка, необходимая для вычисления F - фактической нагрузки, передающейся на одну сваю (пункт 6 состава проекта) определится как сумма всех нагрузок, действующих до отметки подошвы ростверка: N_{I полн}=N_I+1,2(Q+G), где 1,2 - обобщенный коэффициент перегрузки для перерасчета нормативных нагрузок Q и G в расчетные по I предельному состоянию.

2. Назначение предварительной глубины заложения ростверка и решение надростверковой конструкции.

На начальном этапе разработки проекта глубина заложения ростверка dр может быть назначена лишь предварительно, так как неизвестна высота ростверка hр, которая вычисляется после определения Рсв - расчетной нагрузки, допускаемой на одну сваю. Назначив предварительно из конструктивных соображений hр=0,5 м, получим глубину заложения ростверка dр по отметкам, приведенным в исходных данных:

dр=2,5+0,22+0,5-0,9=2,32 м.

3. Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения.

Опыт жилищного строительства указывает на то, что в данных условиях целесообразно применять забивные сваи квадратного сечения 20х20 см. Для назначения длины сваи используется информация о грунтовых условиях площадки строительства по расчетному вертикальному сечению инженерно-геологического разреза, а также о нагрузке и глубине котлована. Чем больше нагрузка, тем длиннее должны быть сваи и больше их поперечное сечение. Нижние концы свай погружают в грунт с достаточно хорошей несущей способностью на глубину 1,5…2 м. Учитывая указанное, выбираем сваю С50.20-AV, длиной 5 м и сечением 20х20 см. Так как свая работает на центральное сжатие ее заделка в ростверк достаточна на 10 см. Следовательно, рабочая длина сваи составляет 4.9 м (длина острия 0,25 м в длину сваи не входит). Нижний конец сваи при такой ее длине будет погружен в песок мелкий, плотный на глубину 1,39 м до отметки 122,58м (рис.7).

4. Определение несущей способности сваи по грунту F_d и расчетной нагрузки Рсв на одну сваю.

F_d - определяется по формуле:

F_d= г_с(г_CR R A+ u? г_Cf f_i h_i),

где г_с - коэффициент условий работы сваи в грунте; г_с=1;

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

A - площадь поперечного сечения сваи, м²;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

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

г_CR,г_сf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи; г_CR = г_сf = 1.

Находим значения R и fi для наших инженерно-геологических условий (рис.7).

- для песка мелкого, плотного на глубине 7,22 метра R=3864 кПа;

- для суглинка полутвердого с I_L=0,22 на глубине расположения слоя z₁=2,72 м, f₁=43,78 кПа;

- для суглинка мягкопластичного с I_L=0,74 на глубине слоя z₂=3,80 м, f₂=8,4 кПа;

- для суглинка мягкопластичного с I_L=0,74 на глубине слоя z₃=5,16 м, f₃=9,2 кПа;

- для песка мелкого, плотного на глубине слоя z₄=6,52 м, f₄=55,28 кПа;

Площадь поперечного сечения сваи A=0,2²=0,04 м².

Периметр площади поперечного сечения сваи u=0,8 м.

F_d=1*[1*3864*0,04+1*0,8*(43,78*0,81+8,4*1,35+9,2*1,35+55,28*1,39)]=

=263,41 кН.

Расчетная допускаемая нагрузка на сваю Р_св определяется по формуле:

Р_св=,

где - коэффициент надежности. Если F_d определена расчетом, как в нашем случае,=1,4.

Рсв==188,15 кH.

5. Определение необходимого числа свай п в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение ширины b_p и высоты h_p ростверка.

Необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента определяется по формуле:

n=, где

8d² - осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузке на ростверке;

d - диаметр (сторона сваи);

h - высота ростверка и надростверковой подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N₁;

- средний удельный вес грунта и бетона над подошвой ростверка =20 кН/м³;

n==1,761 сваи/пог.м.

Принимаем n=1,77, так как иначе не сходится проверка первого предельного состояния.

Определяем расстояние а между осями свай.

а==0,565 м.

Принимаем а=0,5 м.

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями. Так как полученное значение a=0,5 < 0,6 м, принимаем двухрядное расположение свай, с тем, чтобы расстояние между соседними сваями одного и другого рядов составляло 3d=0,6 м, а по длине ростверка 0,5м. При этом расстояние определяется по формуле:

=0,33 м, принимаем 0,4 м.

Окончательно назначаем а=0,5 м, С_р=0,4 м.

Проверяем расстояние между соседними сваями одного и другого рядов:

=0,64 м

3d=0,6 м<0,64 м<4d=0,8 м

Тогда необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента составит:

n==2 сваи/пог.м.

Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 0,2d +5 cм при однорядном размещении свай и 0,3d + 5 см при двух и трех рядном (d - в см), но не менее 10 см. Исходя из этого, получаем ширину ростверка (рис.8):

=0,4+2*0,1+2· (0,3·0,2+0,05)=0,82 м, принимаем 0,9 м.

Высота ростверка ленточного фундамента должна определяться из условия продавливания его сваей. Но, так как в данном случае ростверк считается абсолютно жестким, то продавливание ростверка оказывается невозможным и расчет на продавливание не производится. Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем h_p=0,5 м и не делаем пересчетов. Итак, полученные размеры ростверка составляют:

ширина b_p=0,9 м, высота h_p=0,5 м.

6. Расчет одиночной сваи в составе фундамента по первой группе предельных состояний (по несущей способности грунта основания сваи).

Расчет предусматривает проверку выполнения условия I предельного состояния:

F,

где F - расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, то есть фактическая нагрузка;

F= ;

F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (несущая способность сваи по грунту);

=Pсв - расчетная нагрузка допускаемая на сваю;

- коэффициент надежности, равный 1,4.

Вычисление фактической нагрузки F, передаваемой на сваю.

Вес ростверка

Q_P=0,9·1·0,5·24=10,8 кН;

Вес надростверковой конструкции Q_нк (одного пог.м стены подвала) из 4 блоков

ФБС24.4.6:

Q_нк=0,6*0,4*1,0*4*22=21,12 кН;

Общий вес Q ростверка и надростверковой конструкции:

Q=Q_P+Q_нк=10,8+21,12=31,92 кН;

При вычислении Q_нк приняты удельный вес бетона =22 кН/м³,

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка

G_гр= 1,82·0,25·,

где - средний удельный вес засыпки пазухи:

==16,87 кН/м³.

G_гр=1,82·0,25·16,87=7,68 кН.

Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала G_П:

G_П=0,22·0,25·1·22=1,21 кН.

Общий вес G пригрузки ростверка грунтом и полом подвала:

G=G_гр+G_П=7,68+1,21=8,89 кН.

F= = кН

Расчетная допускаемая нагрузка на сваю

Рсв==188,15 кH

Проверяем выполнение условия первого предельного состояния:

F или F?Pсв, 173,29<188,15 - условие выполняется.

Следовательно, размещение свай в плане и ширина ростверка согласно рис.8 принимается для дальнейших расчетов. Если бы условие первого предельного состояния не было выполнено, следовало добиться его выполнения путем уменьшения расстояния между сваями в ряду или удлинения свай. Принятые по рис.8 размеры свайного фундамента будут считаться окончательными при удовлетворении условия расчета по второму предельному состоянию - по деформациям.

7. Расчет основания свайного фундамента по II группе предельных состояний - по деформациям.

7.1 Определение среднего давления p под подошвой условного фундамента.

а) Площадь условного ленточного фундамента:

,

где - среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах длины сваи =4,9 м.

=19,59?

?. tg 5,34?=0,0857

=0,4+0,2+2*4,9*0,0857 =1,44 м.

б) Объем условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

- условного фундамента:

- ростверка:

- части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента (ниже отметки DL):

=0,73 м³.

- части пола подвала (справа от стены подвала):

=0,11 м³.

- части подвала, примыкающего к стене и ограниченного справа стороной условного фундамента:

=0,83 м³.

- грунта:

=10,4-0,45-0,73-0,11-0,83=8,28 м³.

Объем свай не вычитается из объема V_усл. При подсчете веса грунта в условном фундаменте G_гр.усл. не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения при забивке свай.

Принимаем, что

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- ростверка и всей надростверковой конструкции, то есть всей стены подвала, включая её часть, расположенную выше отметки DL: Q=Q_P+Q_нк=10,8+21,12=31,92 кН;

- части пола подвала:

Q_чпп=V_чпп*г_б =0,11*22=2,42 кН

- свай (2 сваи на погонный метр рабочей длиной l_св=4,9 м из которых 4,09 м в водонасыщенном грунте):

кН.

- грунта в объеме условного фундамента:

;

=10,8 кН/м³.

G=89,44 кН.

г) Среднее давление p под подошвой условного фундамента

кПа.

7.2 Вычисление расчетного сопротивления R для песка мелкого, плотного, залегающего под подошвой условного фундамента.

,

г_с1=1,3, =1, =1,15,=5,59, =7,95,=1, =1, ,

кН/м³, ³, =0.

=5,4+0,22*22/10,8=5,85 м.

=576,68 кПа.

Условие p?R выполняется: 262,45 кПа<576,68 кПа.

Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования или методом эквивалентного слоя.

7.2 Подбор свай под внутренние стены (4,7)

1. Расчетная нагрузка.

Расчетная нагрузка от сооружения N_I=406,8 кН дана в исходных данных примера без учета собственного веса Q ростверка и надростверковой конструкции (в данном случаи стены подвала) и G - пригрузки полом подвала на обрезах ростверка, так как конструкция фундамента еще не разработана. Поэтому после определения размеров ростверка (глубины заложения, ширины, высоты) и вычислений Q и G полная расчетная нагрузка, необходимая для вычисления F - фактической нагрузки, передающейся на одну сваю (пункт 6 состава проекта) определится как сумма всех нагрузок, действующих до отметки подошвы ростверка: N_{I полн}=N_I+1,2(Q+G), где 1,2 - обобщенный коэффициент перегрузки для перерасчета нормативных нагрузок Q и G в расчетные по I предельному состоянию.

2. Назначение предварительной глубины заложения ростверка и решение надростверковой конструкции.

На начальном этапе разработки проекта глубина заложения ростверка dр может быть назначена лишь предварительно, так как неизвестна высота ростверка hр, которая вычисляется после определения Рсв - расчетной нагрузки, допускаемой на одну сваю. Назначив предварительно из конструктивных соображений hр=0,5 м, получим глубину заложения ростверка dр по отметкам, приведенным в исходных данных:

dр=2,5+0,22+0,5-0,9=2,32 м.

3. Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения.

Опыт жилищного строительства указывает на то, что в данных условиях целесообразно применять забивные сваи квадратного сечения 20х20 см. Для назначения длины сваи используется информация о грунтовых условиях площадки строительства по расчетному вертикальному сечению инженерно-геологического разреза, а также о нагрузке и глубине котлована. Чем больше нагрузка, тем длиннее должны быть сваи и больше их поперечное сечение. Нижние концы свай погружают в грунт с достаточно хорошей несущей способностью на глубину 1,5…2 м. Учитывая указанное, выбираем сваю С50.20-AV, длиной 5 м и сечением 20х20 см. Так как свая работает на центральное сжатие ее заделка в ростверк достаточна на 10 см. Следовательно, рабочая длина сваи составляет 4.9 м (длина острия 0,25 м в длину сваи не входит). Нижний конец сваи при такой ее длине будет погружен в песок мелкий, плотный на глубину 1,39 м до отметки 122,58м.

4. Определение несущей способности сваи по грунту Fd и расчетной нагрузки Рсв на одну сваю.

F_d - определяется по формуле:

F_d= г_с(г_CR R A+ u? г_Cf f_i h_i),

где г_с - коэффициент условий работы сваи в грунте; г_с=1;

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

A - площадь поперечного сечения сваи, м²;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой

поверхности сваи, кПа;

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

г_CR,г_сf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи; г_CR = г_сf = 1.

Находим значения R и fi для наших инженерно-геологических условий (рис.9).

- для песка мелкого, плотного на глубине 7,22 метра R=3864 кПа;

-для суглинка полутвердого с I_L=0,22 на глубине расположения слоя z₁=2,72 м, f₁=43,78 кПа;

-для суглинка мягкопластичного с I_L=0,74 на глубине слоя z₂=3,80 м, f₂=8,4 кПа;

-для суглинка мягкопластичного с I_L=0,74 на глубине слоя z₃=5,16 м, f₃=9,2 кПа;

-для песка мелкого, плотного на глубине слоя z₄=6,52 м, f₄=55,28 кПа;

Площадь поперечного сечения сваи A=0,2²=0,04 м².

Периметр площади поперечного сечения сваи u=0,8 м.

F_d=1*[1*3864*0,04+1*0,8*(43,78*0,81+8,4*1,35+9,2*1,35+55,28*1,39)]=

=263,41 кН.

Расчетная допускаемая нагрузка на сваю Р_св определяется по формуле:

Р_св=,

где - коэффициент надежности. Если F_d определена расчетом, как в нашем случае,=1,4.

Рсв==188,15 кH.

5. Определение необходимого числа свай п в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение ширины b_p и высоты h_p ростверка.

Необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента определяется по формуле:

n=, где

8d² - осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузке на ростверке;

d - диаметр (сторона сваи);

h - высота ростверка и надростверковой подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N₁;

- средний удельный вес грунта и бетона над подошвой ростверка =20 кН/м³;

n==2,408 сваи/пог.м.

Принимаем n=2,41, так как иначе не сходится проверка первого предельного состояния.

Определяем расстояние а между осями свай.

а==0,414 м.

Принимаем а=0,4 м.

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями. Так как полученное значение a=0,4 < 0,6 м, принимаем двухрядное расположение свай, с тем, чтобы расстояние между соседними сваями одного и другого рядов составляло 3d=0,6 м, а по длине ростверка 0,4м. При этом расстояние определяется по формуле:

=0,45 м, принимаем 0,5 м.

Окончательно назначаем а=0,4 м, С_р=0,5 м.

Проверяем расстояние между соседними сваями одного и другого рядов:

=0,64 м

3d=0,6 м<0,64 м<4d=0,8 м

Тогда необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента составит:

n==2,5 сваи/пог.м.

Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 0,2d +5 cм при однорядном размещении свай и 0,3d + 5 см при двух и трех рядном (d - в см), но не менее 10 см. Исходя из этого, получаем ширину ростверка (рис.10):

=0,5+2*0,1+2· (0,3·0,2+0,05)=0,92 м, принимаем 1 м.

Высота ростверка ленточного фундамента должна определяться из условия продавливания его сваей. Но, так как в данном случае ростверк считается абсолютно жестким, то продавливание ростверка оказывается невозможным и расчет на продавливание не производится. Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем h_p=0,5 м и не делаем пересчетов. Итак, полученные размеры ростверка составляют:

ширина b_p=1 м, высота h_p=0,5 м.

6. Расчет одиночной сваи в составе фундамента по первой группе предельных состояний (по несущей способности грунта основания сваи).

Расчет предусматривает проверку выполнения условия I предельного состояния:

F,

где F - расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, то есть фактическая нагрузка;

F= ;

F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (несущая способность сваи по грунту);

=Pсв - расчетная нагрузка допускаемая на сваю;

- коэффициент надежности, равный 1,4.

Вычисление фактической нагрузки F, передаваемой на сваю.

Вес ростверка Q_P=1·1·0,5·24=12 кН;

Вес надростверковой конструкции Q_нк (одного пог.м стены подвала) из 4 блоков ФБС24.4.6:

Q_нк=0,6*0,4*1,0*4*22=21,12 кН;

Общий вес Q ростверка и надростверковой конструкции:

Q=Q_P+Q_нк=12+21,12=33,12 кН;

При вычислении Q_нк приняты удельный вес бетона =22 кН/м³,

Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала G_П:

G_П=2*0,22·0,3·1·22=2,9 кН.

Общий вес G пригрузки ростверка полом подвала:

G=G_П=2,9 кН.

F= = кН

Расчетная допускаемая нагрузка на сваю

Рсв==188,15 кH

Проверяем выполнение условия первого предельного состояния:

F или F?Pсв, 180<188,15 - условие выполняется.

Следовательно, размещение свай в плане и ширина ростверка согласно рис.10 принимается для дальнейших расчетов. Если бы условие первого предельного состояния не было выполнено, следовало добиться его выполнения путем уменьшения расстояния между сваями в ряду или удлинения свай. Принятые по рис.10 размеры свайного фундамента будут считаться окончательными при удовлетворении условия расчета по второму предельному состоянию - по деформациям.

7. Расчет основания свайного фундамента по II группе предельных состояний - по деформациям.

7.1 Определение среднего давления p под подошвой условного фундамента.

а) Площадь условного ленточного фундамента:

,

где - среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах длины сваи =4,9 м.

=19,59?

?. tg 5,34?=0,0857

=0,5+0,2+2*4,9*0,0857 =1,54 м.

б) Объем условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

- условного фундамента:

- ростверка:

- части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента (ниже отметки DL):

=0,73 м³.

- части пола подвала (справа от стены подвала):

=0,25 м³.

- части подвала, примыкающего к стене и ограниченного справа стороной условного фундамента:

=1,82 м³.

- грунта:

= 11,12 - 0,5 - 0,73 - 0,25 - 1,82 = 7,82 м³.

Объем свай не вычитается из объема V_усл. При подсчете веса грунта в условном фундаменте G_гр.усл. не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения при забивке свай.

Принимаем, что

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- ростверка и всей надростверковой конструкции, то есть всей стены подвала, включая её часть, расположенную выше отметки DL:

Q=Q_P+Q_нк=12+21,12=33,12 кН;

- части пола подвала:

Q_чпп=V_чпп*г_б =0,25*22=5,5 кН

- свай (2,5 сваи на погонный метр рабочей длиной l_св=4,9 м из которых 4,09 м в водонасыщенном грунте):

кН.

- грунта в объеме условного фундамента:

;

=10,8 кН/м³.

G=84,46 кН.

г) Среднее давление p под подошвой условного фундамента

кПа.

7.2 Вычисление расчетного сопротивления R для песка мелкого, плотного, залегающего под подошвой условного фундамента.

,

г_с1=1,3, =1, =1,15,=5,59, =7,95,=1, =1, ,

кН/м³, ³, =0.

=5,4+0,22*22/10,8=5,85 м.

=577,69 кПа.

Условие p ? R выполняется: 305,04 кПа < 577,69 кПа.

Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования или методом эквивалентного слоя.

7.3 Подбор молота для забивки свай и определение расчетного отказа

Так как в данном проекте для фундаментов под внешние (1,2,3) и внутренние (4,7) стены используются одинаковые сваи С50.20-AV длиной 5 м и сечением 20х20, то мы одновременно подбираем молот для забивки свай под внешние и внутренние стены.

1. Подбор молота.

От правильного подбора молота многое зависит при проектировании и строительстве свайного фундамента: возможность уточнения несущей способности сваи при динамических испытаниях в инженерно-геологических условиях конкретной строительной площадки, сохранность головы сваи в процессе ее забивки, достижение сваей проектной отметки. От выбора молота зависит также производительность труда и сроки строительства. В настоящее время наиболее совершенными конструкциями молотов считаются дизель - молоты штанговые и трубчатые. По технико-экономическим показателям трубчатые имеют некоторые преимущества перед штанговыми. Поэтому останавливаем свой выбор на трубчатом дизель-молоте.

Для предварительного подбора молота определяется минимальная энергия удара молота Э исходя из расчетной нагрузки допускаемой на сваю Р_св=301,8 кН по формуле:

Э = 1,75 · a · Р_св,

где а - коэффициент, равный 25Дж/кН.

Э=1,75 · 25 · 188,15 = 8231,6 Дж = 8,23 кДж

Затем по таблице технических характеристик трубчатых дизель-молотов подбираем молот такой марки, энергия удара которого (обозначим ее Э_т) близка к полученному значению Э, но была больше его, т.е. Э_т>Э, такому условию удовлетворяет - молот марки С-994, энергия удара которого Э_т=9 кДж>8,23 кДж.

Далее производится проверка пригодности молота С - 994 по условию:

(G_м + G_с) / Э_р ? К_m

где G_м - полный вес молота (15 кН)

G_с - вес сваи с наголовником и подбабком (принимаем вес наголовника 100кгс=1кН), подбабок не используется, вес железобетонной сваи 0,04·5·24=4,8 кН;

G_с=4,8+1=5,8 кН.

Э_р - расчетная энергия удара, определяемая для трубчатых дизель-молотов по формуле: Э_р=0,9G·Н (G - вес ударной части молота - 6 кН);

Н - фактическая высота падения молота, принимая на стадии окончания забивки - 2,8 м ).

Э_р=0,9·6·2,8=15,12 кДж.

К_m=6 кДж - коэффициент применимости молота.

(15+5,8)/15,12=1,38<6. Условие выполнено. Молот пригоден.

2. Определение расчетного отказа.

Расчетный (проектный) отказ s_p определяется по формуле:

,

где з - коэффициент, принимаемый для железобетонных свай, забиваемых с наголовником, равным 1500кН/м²;

А - площадь поперечного сечения сваи 0,2·0,2=0,04 м²;

е - коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай

с применением наголовника и деревянного вкладыша в нем =0,2;

- несущая способность сваи по грунту.

>0,002м, что окончательно подтверждает правильность выбора молота.

Если расчетный отказ будет меньше 0,002 м, то нужно применять молот с большей энергией удара.

3. Заключение. Если при забивке сваи С50.20-AV молотом С-994 замеренный фактический отказ s_a, будет равен или меньше расчетного отказа s_d, то это будет означать, что несущая способность сваи F_d=263,41 кН, исходя из которой был определен расчетный отказ, обеспечивается, и проект свайного фундамента не нуждается в корректировке. Такой вывод можно делать лишь в том случае, когда динамические испытания проведены в необходимом количестве и результаты их обработаны с учетом требований соответствующих ГОСТ и СНиП.

7.4 Расчет конечной (стабилизированной) осадки свайного фундамента методом послойного суммирования

1. Расчет осадок ленточного свайного фундамента под наружные стены (1,2,3)

а) вычисление ординат эпюры природного давления

При планировке срезкой эпюра природного давления на отметке DL принимается равной нулю.

-- на границе I и II слоев:

;

-- на отметке заложения подошвы фундамента:

;

-- на границе II и III слоев:

;

-- на границе III и IV слоев:

;

-- на границе IV и V слоев:

,

с учётом давления воды :

;

-- на границе подошвы V слоя:

,

- на уровне условного фундамента:

у_zg,_IV? = + г₄·h'₄ = 68,66 + 6,71·1,39 =77,99 кПа.

б) вычитание ординат вспомогательной эпюры

Ординаты вспомогательной эпюры достаточно вычислить на глубинах ниже подошвы условного фундамента и на его уровне:

	77,99	95,03	161,33	281,7
	15,6	19,01	32,27	56,34

в) вычисление ординат эпюры дополнительного (осадочного) давления от сооружения

Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры непосредственно под подошвой фундамента при z=0:

Другие ординаты вычисляются по формуле: для различных глубин откладываемых от подошвы фундамента. Коэффициенты берутся по величине отношения длины фундамента к ширине фундамента , то есть - ленточный фундамент и отношения . Вычисления приведены в табличной форме:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	Наименование
0	0.00	1	184.46	0	15.6	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой
0.4	0.29	0.977	180.22	0.288
0.8	0.58	0.881	162.51	0.288
1.2	0.86	0.775	142.96	0.288
1.6	1.15	0.642	118.42	0.288
2	1.44	0.55	101.45	0.288
2.4	1.73	0.477	87.99	0.288
2.8	2.02	0.42	77.47	0.288
3.2	2.30	0.374	68.99	0.288
3.53	2.54	0.343	63.27	0.236	19,01
3.6	2.59	0.337	62.16	0.052	32,27	V Глина полутвердая
4	2.88	0.306	56.44	0.288
4.4	3.17	0.28	51.65	0.288
4.8	3.46	0.258	47.59	0.288
5.2	3.74	0.239	44.09	0.288
5.6	4.03	0.223	41.13	0.288	38,6
6	4.32	0.208	38.37	0.288	39,8

-- на получившейся глубине

- .

г) вычисление осадок:

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев, полных и не полных.

, где

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта основания;

- модуль общей (линейной) деформации.

Вычисление осадок сведено в таблицу:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	E0,кПа	Наименование	S,см
0	0.00	1	184.46	0	15.6	18792	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой
0.4	0.29	0.977	180.22	0.288		18792		0.21
0.8	0.58	0.881	162.51	0.288		18792		0.19
1.2	0.86	0.775	142.96	0.288		18792		0.17
1.6	1.15	0.642	118.42	0.288		18792		0.15
2	1.44	0.55	101.45	0.288		18792		0.12
2.4	1.73	0.477	87.99	0.288		18792		0.11
2.8	2.02	0.42	77.47	0.288		18792		0.09
3.2	2.30	0.374	68.99	0.288		18792		0.08
3.53	2.54	0.343	63.27	0.236	19,01	18792		0.06	1.19
3.6	2.59	0.337	62.16	0.052	32.27	20847	V Глина полутвердая	0.01
4	2.88	0.306	56.44	0.288		20847		0.03
4.4	3.17	0.28	51.65	0.288		20847		0.03
4.8	3.46	0.258	47.59	0.288		20847		0.03
5.2	3.74	0.239	44.09	0.288		20847		0.03
5.6	4.03	0.223	41.13	0.288	38.6	20847		0.02
6	4.32	0.208	38.37	0.288	39.8	20847		0.02	0.17
							сумма осадок	1.36

IV слой (9 элементарных слоев)

V слой (7 элементарных слоев)

Суммарная осадка

Полученная осадка оказалась значительно меньше 10 см - предельной величины осадки, приведенной в СНиП 2.02.01-83* для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования.

Так как полученная расчетная осадка допустима, то конструктивная схема свайного фундамента, может считаться окончательно принятой.

2. Расчет осадок ленточного свайного фундамента под внутренние стены (4,7)

а) вычисление ординат эпюры природного давления

При планировке срезкой эпюра природного давления на отметке DL принимается равной нулю.

-- на границе I и II слоев:

;

-- на отметке заложения подошвы фундамента:

;

-- на границе II и III слоев:

;

-- на границе III и IV слоев:

;

-- на границе IV и V слоев:

,

с учётом давления воды :

;

-- на границе подошвы V слоя:

,

- на уровне условного фундамента:

у_zg,_IV? = + г₄·h'₄ = 68,66 + 6,71·1,39 =77,99 кПа.

б) вычитание ординат вспомогательной эпюры

Ординаты вспомогательной эпюры достаточно вычислить на глубинах ниже подошвы условного фундамента и на его уровне:



	77,99	95,03	161,33	281,7
	15,6	19,01	32,27	56,34

в) вычисление ординат эпюры дополнительного (осадочного) давления от сооружения

Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры непосредственно под подошвой фундамента при z=0:

Другие ординаты вычисляются по формуле: для различных глубин откладываемых от подошвы фундамента. Коэффициенты берутся по величине отношения длины фундамента к ширине фундамента , то есть - ленточный фундамент и отношения . Вычисления приведены в табличной форме:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	E0,кПа	Наименование
0	0.00	1	227.05	0	15.6	18792	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой
0.4	0.31	0.977	221.83	0.308		18792
0.8	0.62	0.881	200.03	0.308		18792
1.2	0.92	0.775	175.96	0.308		18792
1.6	1.23	0.642	145.77	0.308		18792
2	1.54	0.55	124.88	0.308		18792
2.4	1.85	0.477	108.30	0.308		18792
2.8	2.16	0.42	95.36	0.308		18792
3.2	2.46	0.374	84.92	0.308		18792
3.3	2.54	0.365	82.87	0.076	19,01	18792
3.6	2.77	0.337	76.52	0.232	32,27	20847	V Глина полутвердая
4	3.08	0.306	69.48	0.308		20847
4.4	3.39	0.28	63.57	0.308		20847
4.8	3.70	0.258	58.58	0.308		20847
5.2	4.00	0.239	54.26	0.308		20847
5.6	4.31	0.223	50.63	0.308		20847
6	4.62	0.208	47.23	0.308		20847
6.4	4.93	0.196	44.50	0.308	42,4	20847
6.8	5.24	0.185	42.00	0.308	43,7	20847

-- на получившейся глубин

- .

г) вычисление осадок:

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев, полных и не полных.

, где

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта основания;

- модуль общей (линейной) деформации.

Вычисление осадок сведено в таблицу:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	E0,кПа	Наименование	S,см
0	0.00	1	227.05	0	15.6	18792	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой
0.4	0.31	0.977	221.83	0.308		18792		0.27
0.8	0.62	0.881	200.03	0.308		18792		0.26
1.2	0.92	0.775	175.96	0.308		18792		0.23
1.6	1.23	0.642	145.77	0.308		18792		0.20
2	1.54	0.55	124.88	0.308		18792		0.16
2.4	1.85	0.477	108.30	0.308		18792		0.14
2.8	2.16	0.42	95.36	0.308		18792		0.12
3.2	2.46	0.374	84.92	0.308		18792		0.11
3.3	2.54	0.365	82.87	0.076	19,01	18792		0.03	1.51
3.6	2.77	0.337	76.52	0.232	32.27	20847	V Глина полутвердая	0.04
4	3.08	0.306	69.48	0.308		20847		0.04
4.4	3.39	0.28	63.57	0.308		20847		0.04
4.8	3.70	0.258	58.58	0.308		20847		0.04
5.2	4.00	0.239	54.26	0.308		20847		0.03
5.6	4.31	0.223	50.63	0.308		20847		0.03
6	4.62	0.208	47.23	0.308		20847		0.03
6.4	4.93	0.196	44.50	0.308	42.4	20847		0.03
6.8	5.24	0.185	42.00	0.308	43.7	20847		0.03	0.30
							сумма осадок	1.82

IV слой (9 элементарных слоев)

V слой (9 элементарных слоев)

Суммарная осадка

Полученная осадка оказалась значительно меньше 10 см - предельной величины осадки, приведенной в СНиП 2.02.01-83* для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования.

Так как полученная расчетная осадка допустима, то конструктивная схема свайного фундамента, может считаться окончательно принятой.



8. Список использованной литературы

1. ГОСТ 25100-95 "Грунты. Классификация".

2. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

3. Каталог конструктивных элементов фундаментов гражданских и административных зданий. Методические указания к выполнению курсового проекта МГСУ. М., 2003 г.

4. Ухов С.Б., Семёнов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., Издательство Ассоциации строительных вузов 2005 г.

5. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.

Размещено на Allbest.ru