Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов на естественном основании

Московский финансово-юридический университет МФЮА

Кафедра

Направление /

специальность

Профиль /

специализация

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

(ученая степень, ученое звание)

(подпись)

(И.О. Фамилия)

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине:

Основания и фундаменты

(полное наименование дисциплины)

На тему:

Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения и свайных

фундаментов на естественном основании. (Вариант 9)

(название темы курсовой работы)

Автор:

обучающийся

2

курса

группы

ИНС

Хасанов Александр Сергеевич

(Фамилия Имя Отчество)

Руководитель:

(должность, ученое звание)

(Фамилия Имя Отчество)

Курсовая работа защищена с оценкой

(оценка прописью)

МОСКВА - 2019

АККРЕДИТОВАННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ЧАСТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МФЮА

Заполняется студентом:

Кафедра _____________________________________________________________________

Дисциплина Основания и фундаменты

Факультет архитектуры строительства и дизайна группа Заочная форма обучения (ИЗО)

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Студенту Хасанову Александру Сергеевичу

(фамилия, имя, отчество)

Тема: Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов на естественном основании. (Вариант 9)

(утверждена на заседании кафедры)

На примере (объект исследования): _________________________________________________________________________________

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Заполняется преподавателем:

Научный руководитель: Монахов _______________________________________________________

(ученая степень, звание, Ф.И.О.)

Основные вопросы, подлежащие разработке: Определение осадок фундамента

Основная литература:

Методические указания ___________________________________________________________

1. Исходные данные: ...................................................................................................................	3
2.	Оценка геологических и гидрогеологических условий строительной площадки: ...........	6
2.1.	Определение физико-механических характеристик грунтов: ..........................................	6
2.2.	Заключение по строительной площадке: ...........................................................................	8
2.3.	Оценка конструктивной характеристики здания или сооружения. .................................	9
3.	Проектирование фундамента мелкого заложения .............................................................	10
3.1.	Сбор нагрузок на фундамент. ............................................................................................	10
3.2.	Определение глубины заложения фундамента ................................................................	11
3.3.	Определение основных размеров фундамента в плане .................................................	13
3.4.	Расчет прочности подстилающего слоя ...........................................................................	15
3.5.	Расчет осадки фундамента мелкого заложения ...............................................................	16
4.		Расчет свайных фундаментов .............................................................................................	19
4.1.	Расчет свайного фундамента на забивных железобетонных сваях ..............................	19
5.		Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов ........................................	24
6.	Техника безопасности. ..........................................................................................................	25
7.	Охрана окружающей среды. .................................................................................................	26
7.1.	Снятие плодородного слоя почвы. ....................................................................................	26
7.2.	Мощность снимаемого плодородного и потенциально-плодородного слоев почв. ....	27
7.3.	Хранение плодородного слоя почвы. ...............................................................................	27
8.	Литература. .............................................................................................................................	28

1. Исходные данные.

Номер строительной площадки -4, район строительства Ханты-Мансийск. Номер здания -4. Время производства работ нулевого цикла - апрель.

???.1. ???? ???????????? ???????? ? 4

??????? 1. ?????????????? ???????? ????? ?? ?????????

????? ????	???????, ?	???????? ?1	???????? ?2	???????? ?3
	??	??
1	0	0,15	????-????. ????	????-????. ????	????-????. ????
2	0,15	2,2	??????. ?????	??????. ?????	??????. ?????
3	2,2	5,3	???????? ????????????
4	5,3	12,1	????????	????????	????????
5	12,1	15	????? ??. ?????.	????? ??. ?????.	????? ??. ?????.
??????? ????????? ??? ????????? ?? ??????? 1,0 ?.

??????? 2. ??????-???????????? ???????? ???????

????? ????	??????? ?????? ????, ?	??. ??? ???. ????. гs ??/?3	??. ??? ?????? г ??/?3	????????? w, %	??????? ????????????	???????? ????????? ?, ???	??.?????. ?????? ?, ????.	????????. ?????? ???.m0 ??, ???	????. ??????. , ?/???
					WL, %	WP, %
2	1,5	16,1	12,7	70			0,05	8	0,9	1,6
3	4	26,8	18,5	30	33	19	0,015	15	1,6	0,28
4	9,5	26,2	18,4	22	30	15	0,02	20	2,8	0,004
5	13	23,1	15,2	22			0,001	35	30,7	2,4

Рис.2. Сооружение - сварочный цех.

2. Оценка геологических и гидрогеологических условий строительной площадки:

2.1. Определение физико-механических характеристик грунтов:

Данные лабораторных исследований грунтов приведены в таблице №2 раздела «исходные данные».

Для более точной характеристики грунтов основания необходимо определить дополнительные расчетные характеристики каждого слоя:

1. Почвенно-растительный слой: Толщина слоя 0 - 0,15 м. При дальнейших расчетах мы исключаем этот слой и планировочную отметку отсчитываем от 2 слоя.

2. Заторфованный грунт (залегание слоя 0,15-2,2 м):

плотность скелета грунта: г_d = г /(1+ w) = 12,7/(1 + 0,7) = 7,47(кН/м³);

коэффициент пористости: e = (г_s - г_d)/г_d = (16,1- 7,47)/ 7,47 = 1,16

степень влажности: S_r = w ґ г_s /(е ґ г_w), где г_w - удельный вес воды ; гw=10 кН/м;

S_r = 0,7ґ16,1/(1,15ґ10) = 0,98;

показатель текучести: I_L - отсутствует;

число пластичности: I_p - отсутствует;

коэффициент относительной сжимаемости: отсутствует;

модуль деформации: отсутствует;

3. Суглинок опесчаненный (залегание слоя 2,2 - 5,3 м):

плотность скелета грунта: г_d = г /(1+W) = 18,6/(1+ 0,32) = 14,091(кН/м³);

коэффициент пористости: e = (г_s - г_d)/г_d = (26,8 - 14,091)/14,091 = 0,902;

степень влажности: S_r = w ґ г_s /(е ґ г_w) = 0,32ґ26,8/(0,902ґ10) = 0,951;

показатель текучести: I_L = (w - W_p)/(W_L-W_p) =

(0,3 - 0,19)/(0,33 -0,19) = 0,79;

число пластичности: I_p = (W_L-W_p) = 0,33 - ,019 = 0,14;

коэффициент относительной сжимаемости:

m_v = m_o/(1+ е) = 1,6/(1+ 0,902) = 0,85; грунт сильносжимаемый;

модуль деформации: E = в/ m_v,

где в = 1- 2--n2/(1- n) - безразмерный коэффициент, принимаемый для упрощения расч?тов;

n - коэффициент Пуассона, определяемый по ГОСТ 20276-85 «ГРУНТЫ. Методы полевого определения характеристик деформируемости», принимаемый равным:

0,27 - для крупнообломочных грунтов;

0,30 - для песков и супесей;

0,35 - для суглинков;

0,42 - для глин.

.E = 0,6/0,85 = 0,71 (МПа).

4. Суглинок (залегание слоя 5,3-12,1 м):

плотность скелета грунта: г_d = г /(1+ w) = 18,4/(1 + 0,22) = 15,08(кН/м³);

коэффициент пористости: e = (г_s - г_d)/г_d = (26,2 - 15,08)/ 15,08= 0,74;

степень влажности: S_r = w ґ г_s /(е ґ г_w) = 0,22ґ26,2 /(0,74ґ10) = 0,78;

показатель текучести: I_L = (w - W_p)/(W_L-W_p) =

(0,22 - 0,15)/( 0,30 -0,15) = 0,47;

число пластичности: I_p = (W_L-W_p) = 0,30 - 0,15 = 0,15;

коэффициент относительной сжимаемости:

m_v = m_o/(1+ е) = 2,8/(1+ 0,74) = 0,347; грунт сильносжимаемый; модуль деформации: E = в/ m_v = 0,6/0,347 = 0,37 (МПа)

5. Песок средней крупности (залегание слоя 12,1-15,0 м):

плотность скелета грунта: г_d = г /(1+ w) = 15,2/(1 + 0,22) = 12,46(кН/м³);

коэффициент пористости: e = (г_s - г_d)/г_d = (23,1- 12,46)/ 12,46= 0,85;

степень влажности: S_r = w ґ г_s /(е ґ г_w) = 0,22ґ23,1/(0,85ґ10) = 0,60;

коэффициент относительной сжимаемости:

m_v = m_o/(1+ е) = 0,12/(1+0,85) = 0,06; грунт сильносжимаемый; модуль деформации: E = в/ m_v = 0,67/0,06 = 10,35 (МПа)

Таблица №3. Характеристика грунтов основания согласно ГОСТ 25100-95 «ГРУНТЫ».

КЛАССИФИКАЦИЯ:

слоя	Вид	Характе-	Характе-	Характе-	Характе-	Характе-	Характе-	Характе-
	грунта	ристика	ристика	ристика	ристика	ристика	ристика	ристика
№		по гd	по е	по Sr	по m0	по Il	по Ip	по Е
2	за-	грунт -	-	грунт -	-	-	-	низкая
	торф.	плотный		насыщен-				несущая
	грунт			ный во-				способ-
				дой				ность
3	сугли	грунт -	-	грунт -	грунт	тугопла-	суглинок	средняя
	глинок	рыхлый		насыщен-	силь-	стичный		несущая
				ный водой	носжима-			способ-
					емый;			ность
4	сугли	грунт -	-	грунт -	грунт	мягкопла-	суглинок	низкая
	глинок	рыхлый		насыщен-	сильно-	стичный		несущая
				ный водой	сжима-			способ-
					емый;			ность
5	Песок	грунт -	грунт -	грунт -	грунт	-	-	средняя
	средней	рыхлый	средней	насыщен-	средне-			несущая
	крупн.		плотно-	ный во-	сжимае-			способ-
			сти	дой	мый			ность

2.2. Заключение по строительной площадке:

По геологическому профилю на площадке наблюдается неровный рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Подземные воды залегают на глубине 1,0 м.

Рис.3. Состав грунтов на строительной площадке.

Для окончательного определения вида фундамента необходимо рассчитать два варианта устройства фундамента и сравнить их по технико-экономическим показателям.

К расчету нами приняты: 1. фундамент мелкого заложения;

2. свайный фундамент на забивных железобетонных сваях;

2.3. Оценка конструктивной характеристики здания или сооружения.

Проектируемое сооружение - сварочный цех. Здание с конструктивной каркасной системой, прямоугольное в плане размером 48 ґ 26,5 м, шаг колонн - 6м, пролет 6 м. Здание одноэтажное без подвала, высота над уровнем земли 17,0 м. Данное сооружение имеет относительную жест-кость, т.к. здания с такой конструктивной системой деформируясь вместе с основанием оказывают влияние на величину осадок и частично их выравнивают.

3. Проектирование фундамента мелкого заложения

Проектирование фундамента мелкого заложения будет вестись в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

3.1. Сбор нагрузок на фундамент

Таблица №4. Нагрузки на фундамент.

	Норма-		Расчетная
	тивная	g--f
Вид нагрузки			нагрузка
	нагрузка
			кгс/м	2
	кгс/м2
Ограждающие элементы кровли:
Гидроизоляция (3 слоя рубероида, 5 кг/м2)	15	1,3	19,5
Керамзитобетонная стяжка.	180	1,3	234
Несущие элементы кровли:
Ж.б. плита перекрытия	300	1,1	330
Итого:	495		583,5
Конструкции:
Стропильная конструкция	2500	1,1	2750
Колонна	2500	1,1	2750
Стеновая панель	1600	1,1	1760
Ж.б. плита перекрытия	300	1,1	330
Цементно-песчаная стяжка, g=1800кг/м3, d=5 см.	90	1,3	117
Итого:	6960		7707
Люди	200	1,3	260
Снег	140	-	180

Грузовая площадь: А_гр=1м * 6м=6 м²;

Нагрузка от кровли: N_кр=583,5*6=3501 кг;

Нагрузка от конструкций: N_констр=7707*6=46242 кг;

Нагрузка от людей: N_люд=260*6=1560 кг;

Нагрузка от снега: N_сн=180*6=1080 кг.

Общая нагрузка на фундамент: N= N_кр+ N_констр+N_люд+ N_сн=52383 кг.

3.2. Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:

• сезонного промерзания грунтов;

• конструктивной особенности здания или сооружения;

• инженерно - геологических условий строительной площадки;

• наличие соседних коммуникаций или фундаментов.

1. Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунта:

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn, м, допускается определять по формуле:

d_fn = d₀ ,

где M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму.

На основании СНИП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» среднемесячные температуры для города Тобольска:

M_t=|-19,8-17,4-11,4-0,7+6,6+14,3+17,5+15+8,4-0,7-10,7-18,1|=17

d₀ - величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30 м; крупнообломочных грунтов - 0,34 м.

d _fn = 0,3 = 1,237м » 1,24м ;

2. Определение расчетной глубины сезонного промерзания грунта:

Расчетная глубина сезонного промерзания d_f определяется по следующей формуле [1]:

d_f=k_hґd_fn ,

где:

d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта;

k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения

k_h= 0,50-для зданий без подвала, при t=20 ^oC;

d_f=0,5ґ1,24=0,62м » 0,6м

3. Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания:

При d_W = 1,0м < d _fn + 2 = 0,6 + 2 = 2,6м - по табл. 2 [1], так как фундамент монтируется на песчаном грунте, то глубина заложения фундамента не зависит от расчетной глубины промерзания df..

4. Определение глубины заложения фундамента с учетом конструктивных особенностей здания или сооружения:

d=d_ф.п.+d_п=0,3+0,2=0,5 м,

где,

d_ф.п. - высота фундаментной подушки;

d_п - высота пола.

Принимаем глубину заложения фундамента d=2,6 м с учетом конструктивных особенностей здания.

3.3. Определение основных размеров фундамента в плане

Фундамент проектируется ленточным. Нагрузка, действующая на него приложена центрально, сборный фундамент состоит из фундаментных блоков и ж/б плиты (подушки).

Размеры подошвы фундамента определяются методом последовательных приближений. Определим в первом приближении ширину подошвы центрально нагруженного ленточного

фундамента приняв ориентировочно R₀=4,000 кг/см² (табл.2 прил.3 [1]) - для песков.

? Определение требуемой площади

А_ф = N·1,1/(R_o-г_cpґd);

где: А_ф - требуемая площадь фундамента;

N =52383 кг - нагрузка, действующая на фундамент;

г_cp = 15,76 кН/м³ - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его срезах;

R_o = 4,000 кг/см² - ориентировочное расчетное сопротивление глины второго слоя (табл.2 прил.

3 СНиП,);

d = 2,6 м - глубина заложения фундамента;

А_ф = 52383·1,1/(40000-1570·2,6) = 1,604(м²) ? 1,6(м²);

? Определение требуемой ширины фундамента

Принимаем b = 2,2 м; l = 1,2 м;

? Определение расчетного сопротивления грунта

Среднее давление под подошвой фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м²), определяемого по формуле

R = ^{g c1g c2} [M _g k _z bg _II + M _q d₁g ў_II + (M _q -1)d_bg ў_II + M _c c_II ],

k

где g_с1 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3; g_с2 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта

определены непосредственными испытаниями;

Мg = 0,16 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; М_q = 1,64 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; M_c = 4,05 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

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

b = 2,2 (м) - ширина подошвы фундамента, м;

gII = (18,6ґ6,4+18,9ґ2+19,3ґ5)/(6,4+2+5) = 18,91 (кН/м3) - усредненное расчетное

значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g/II = (12,3ґ2,35+18,6ґ0,25)/ (2,35+0,25) = 12,91 (кН/м3) - то же, залегающих выше подошвы;

сII =26 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁ = 2,1 (м) - глубина заложения фундаментов от пола подвала; d_b =0 (м) -глубина подвала;

R = 1,4ґ1,4 ґ(0,16ґ1ґ1,6ґ1891 + 1,64ґ2,56ґ1291+(1,64-1)ґ1,2ґ1291 +4,05ґ2600) = 32566,63 (кг/м2);

? Определение давления по подошве фундамента

P===25549,53кг/м²;

где: Ne =N+ G_ф+G_гр= N+A_фґdґg_ср =52383+(2,2*1,2*0,3+1,4*1,2*2,1)+(1,2*0,4*1,1)*2*1291= 67451 (кг/м2);

Р = 25549,53 < R=32566,63 кг/м2;

Условие выполняется, принимаем подушку фундамента шириной: b=2,2 м.

3.4. Расчет прочности подстилающего слоя

· Определение расчетного сопротивления грунта подстилающего слоя

R_z =----^{g c1g c2} [M _g k _z bg _II + M _q d₁g ў_II + (M _q -1)d_bg ў_II + M _c c_II ],

k

_{? ZPz} = a Ч p₀ = 0,374 Ч 287,44 = 107,5кПа

? -коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.2 [1];

p₀ = p - s _{zg 0} -дополнительное вертикальное давление на основание;

p - среднее давление под подошвой фундамента; р=321кПа; р₀=236,33-32,30=204,03 кПа;

g_с1 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3; g_с2 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта

определены непосредственными испытаниями;

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

Мg = 0,23 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

Мq = 1,94 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

Mc = 4,42 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

gII = (5,0*19,3)/(5,0) = 19,3 (кН/м3) - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g/II = (2,35*12,3+6,65*18,6)/ (2,25+6,65) = 16,96 (кН/м3) - то же, залегающих выше подошвы;

сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под

подошвой фундамента (для сыпучих грунтов с = 0);

R_z = 1,4ґ1,4 ґ(443,9+15135,1+4,42*2800) =54792 (кг/м2).

1

По ф. 9[1] должно соблюдаться следующее условие: у_zg+ у_zp?R_z;

_{? zg z} = g Ч d + g ₄ * z₄ = 1696 * 2,6 +68_1890 * 6,6 = 16884 (кг/м2);

где d_z=d+z=2+4,6=6,6м

у_zg+ у_zp=168,84+107,5=276,43 кПа < R_z=547,92 кПа

Условие выполняется, размеры подошвы фундамента оставляем прежними: b=2,2м.

3.5. Расчет осадки фундамента мелкого заложения

Расчет осадки фундамента мелкого заложения ведем в соответствии с требованиями приложения №2 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:

s Ј s_u,

где s - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом в соответствии с указаниями приложения №2;

s_u = 10(см)- предельное значение совместной деформации основания и сооружения для многоэтажного бескаркасного здания с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования.

Осадка основания определяется методом послойного суммирования по формуле:

n	s	zpi	*hi
S=bе				(1) прил.2 [1]
		Ei
i =1

где b---безразмерный коэффициент,--равный--0,8;

h_i , E_i -соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

_{? zpi} -среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое грунта;

s _zpi = a* p₀ (2) прил.2 [1].

где

^s zg0

? -коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.2 [1];

p₀ = p - s _{zg 0} -дополнительное вертикальное давление на основание;

p-среднее давление под подошвой фундамента;

р=321,4 кПа;

р₀=321,4 - 36,751=284,649 кПа;

_{? zg 0} -вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

= g * d [1], d = 1,7м;

Нижняя граница сжимающей толщи основания принимается на глубине z=H_c, где выполняется условие s _zp = 0,2s _zg , т.к. граница сжимаемой толщи грунта проходит в грунте с Е > 5 МПа.

_{? zg} -вертикальное напряжение от собственного веса грунта, определяемое по формуле:

n

s _zg = s _{sgi -1} + еg _i * h_i (6) прил.2 [1]

i=1

h_i ,g _i -удельный вес и толщина i-го слоя грунта;

Сжимаемая толща разбивается на слои h_i с обязательным соблюдением двух условий:

1. Элементарный слой при разбивке не должен превышать 0,4b;

2. Состав грунта элементарного слоя должен быть однородным.

h_i Ј 0,4b ; h_i=0,4ґ2,2=0,8 м, h_i принимаем различным исходя из условия однородности грунта

слоя;

Расчет осадки сведен в табл.5.

Таблица №5. Расчет осадки основания методом послойного суммирования.

Вид грунта	№ слоя	hi, м	Z, м	x--=2Z/b	a	s zgi , кПа	0,2 Чs zgi к Па	s zpi , кПа
Заторф.грунт	0	18,6	0	0			1	22,14	4,428	284,65
г=12,3 кН/м3
Е=20 Мпа
Суглинок	1	0,67	0,67	0,609		0,918	49,21	9,84	261,31
г=18,6 кН/м3
Е=11,0 Мпа
	2	0,67	1,34	1,218		0,711	61,67	12,33	202,39
	3	0,67	2,01	1,827		0,513	74,13	14,83	146,03
	4	0,67	2,68	2,436		0,368	86,59	17,32	104,75
	5	0,67	3,35	3,045		0,251	99,05	19,81	71,45
	6	0,67	4,02	3,655		0,204	111,51	22,3	58,07
	7	0,67	4,69	4,264		0,159	127,97	25,59	45,26
	8	0,67	5,36	4,873		0,127	140,43	28,09	36,15
	9	0,67	6,03	5,482		0,103	152,89	30,58	29,32
	10	0,67	6,7	6,091		0,085	165,35	33,07	24,20
Суглинок	11	1,0	7,7	7,0			0,063	184,25	36,85	17,93
г=18,9 кН/м3
Е=12,0 Мпа
	12	1,0	8,7	7,909		0,052	203,15	40,63	14,80
Песок средней	13	0,8	9,5	8,636		0,044	218,59	43,72	12,52
крупности
г=19,3 кН/м3
Е=40,0 Мпа
	14	0,8	10,3	9,363			0,038		234,03		46,81	10,82
	15	0,8		11,1	10,091		0,033		249,47		49,89	9,39
	16	0,8		11,9	10,818		0,028		264,91		52,98	7,97
	17	0,8		12,7	11,545		0,026		280,35		56,07	7,40

S = 0,8 ґ [(284,65+261,31)Ч0,67/(11000ґ2) + (261,31+202,39)Ч0,67/(2ґ11000) + (202,39+146,03) Ч0,67/(2ґ11000) + (146,03+104,75) Ч0,67/(2 ґ11000) + (104,75+71.45) Ч0,67/(2ґ11000)+(71,45+58,07) Ч0,67/(2ґ11000) + (58,07+45,26) Ч0,67/(2 ґ11000) + (45,26+36,15)

Ч0,67/(2ґ11000) + (36,15+29,32) Ч0,67/(2 11000) + (29,32+24,2) Ч0,67/(2ґ11000) +

= 0,0574(м) = 5,74(см);

Осадка удовлетворяет требования норм, т.к. она меньше максимально допустимой осадки основания для многоэтажного бескаркасного здания с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования, определяемая по прил.4 [1]. S_u = 10 см.

S = 5,74 см < S_u = 8 см - основание удовлетворяет требованиям СНиП по двум группам предельных состояний.

рис. 4. К расчёту осадки фундамента мелкого заложения

4. Расчет свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов ведется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

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

_{N Ј} ^Fd

^g k

где: N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

г_к - коэффициент надежности, принимаемый 1,4 если несущая способность сваи определяется расчетом.

4.1. Расчет свайного фундамента на забивных железобетонных сваях

К расчету принята свая С120.40.8 глубина котлована d = 2,6 (м);

способ погружения свай - погружение механическим дизель-молотом. · Определение несущей способности сваи

рис. 5. К расчету забивной сваи

Несущую способность F_d, кН (тс), висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

Fd = gc (gcR R A + mеgcf	fi hi ),	(8)

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

R = 4200 (кПа) - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по

табл.1;

A = 0,16 (м2) - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его

наибольшему диаметру, или;

u = 1,6 (м) - наружный периметр поперечного сечения сваи;

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

принимаемое по табл.2;

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

g_cR = 1 и g_cf = 1 - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3.

F_d = 1ґ{1ґ1095,9ґ0,16 + 1,6ґ1ґ[(2ґ26,55)+(2ґ30,25)+(2ґ32,75)+(2ґ19)+(2ґ65,5)+(2ґ70,15)]} = 956,944 (кН);

? Определение допустимой нагрузки на сваю

Допустимая нагрузка на сваю определяется по формуле:

N_d = F_d/ г_к =956,944/1,4 = 683,54 (кН);

где: г_к =1,4, - коэффициент надежности сваи (п. 3.10. СНиП);

? Определение количества свай в ростверке:

n = N_II/N_d = N+G_pоств+G_св+G_гр/ N_d = (523,83+12+48+17,6)/ 683,54=0,87.

Проектируем ленточный фундамент с 1,2 сваи на 1 м, расстояние между сваями а=1/n=0,87 ? ?1,150 м.

При 1,5d?а?3d и n<2 принимается двухрядное шахматное расположение свай. Расстояние между рядами свай с_р определяется по формуле:

_{с р} =--(3d )² - a ² = 0,847 м ? 3d=1,2 м.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяют по формуле:

_{в р} = d | +2c₀ + (m -1)c _p = 0,4 + 2 Ч 0,1 + (2 -1) Ч 0,847 = 1,447 м

? Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайных фундаментов аналогичен расчету осадки фундаментов мелкого заложения, за исключением того, что расчет ведется на условный фундамент (см. рис. 6).

В_усл = с_р(m_b-1)+2c+d;

L_усл = 1м;

с= l* tg б;

? = ц_ср/4;

ц_ср=( ц1*h1+ц2*h2+ц3*h3+ц4*h4)/(h1+h2+h3+h4)= =(14*6+12*2+27*4)/(6+2+4)=18⁰

? = 18/4 = 4,5(град); l =13,6-2,6=11,0 (м); с= 11,0* tg 4,5=0,87;

В_усл = 0,847(2-1)+2*0,87+0,4 = 2,987(м); А_усл=2,987*1=2,987 (м²).

Определим давление на грунт у подошвы условного фундамента:

P = (N+G_св+G_гр+G_роств)+G_гр/А_усл = (523,83+1,4*48+33,817+25,055+634,2)/2,987 = 495,72 (кПа); G_гр=19,3ґ11,00ґ1ґ2,987=634,2 (кН).

Среднее давление под подошвой фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м²), определяемого по формуле

R = ^{g c1g c2} [M _g k _z bg _II + M _q d₁g ў_II + (M _q -1)d_bg ў_II + M _c c_II ],

k

где g_с1 = 1,0 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3; g_с2 = 1,0 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта

определены непосредственными испытаниями;

рис. 6. К расчёту осадки фундамента на забивных ж/б сваях

Мg = 0,91 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; М_q = 4,64 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; M_c = 7,14 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

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

b = b_усл =2,987(м) - ширина подошвы условного фундамента, м;

gII = 19,3 (кН/м3) - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g/II = (19,3ґ4+18,9ґ2+18,6ґ6,65+12,3ґ1,85)/(4+2+6,65+1,85) = 18,03 (кН/м3) - то же, залегающих выше подошвы;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁ = 13,6- d_b=12,4 (м) - глубина заложения фундаментов от пола подвала; d_b =1,2 (м) -глубина подвала;

R = 1ґ1 ґ(0,91ґ1ґ2,987ґ19,3 + 4,64ґ12,4ґ18,03+(4,64-1)ґ1,2ґ18,03) = 1168,59(кПа)

Р=495,72 кПа < R=1168,59 кПа - условие выполняется.

у_zрi< 0,2ґу_zgi,

у_{zро =} Р_оґб = Р_о = P - у_zgo =495,72- 245,208= 250,512 (кПа), у_zgo =g_срґН=18,03ґ13,6=245,208(кПа),

h_i = 0,4ґВ_усл = 0,4ґ2,987 =1,195 (м);

Вид грунта	№ слоя	hi, м	Z, м	x--=2Z/b	a	s zgi , кПа	0,2 Чs zgi к Па	s zpi , кПа
Песок	0	0	0	0			1	245,208	49,016	250,512
	1	1,0	1,0	0,67	0,901	264,508	52,92	225,36
сред. крупности
	2	1,0	2,0	1,339	0,669	283,81	56,76	167,6
г=19,3 кН/м3	3	1,0	3,0	2,008	0,463	303,11	60,62	115,98
	4	1,0	4,0	2,68	0,367	322,41	64,48	91,938
Е=40,0 Мпа	5	1,0	5,0	3,347	0,236	341,71	68,34	59,12
	6	1,0	6,0	4,017	0,176	361,01	72,2	44,09

расчеты по определению мощности сжимаемой толщи сведены в таблицу №6 Таблица №6. Определение мощности сжимаемой толщи.

рис. 7. К расчету осадки фундамента глубокого заложения

Расчет осадок ведется до глубины Нс = 6,8 (м) от подошвы условного фундамента.

S = 0,8ґ1,0/40000 ґ[(250,512+225,36)/2+(225,36+167,6)/2+(167,6+115,98)+ +(115,98+91,938)/2+(91,938+59,12)/2] =0,01511(м) = 1,51(см);

S = 1,51(см) < S_u = 10(см) - основание удовлетворяет требованиям СНиП.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

В данном проекте предложены 2 варианта устройства фундамента. Эти варианты отличаются друг от друга матери-алом и конструкцией фундамента, глубиной его заложения, шириной подошвы, подготовкой основания и т.д., по-этому для окончательного выбора типа фундамента необходимо провести технико-экономическое сравнение пред-ложенных вариантов. Характеристики сведены в таблицу.

Таблица №7. Технико-экономическое сравнение вариантов устройства фундамента

Вид конструкции фундамента	Наименование работ	Ед. изм.	Стоимость единицы измерения, руб.	Объем работ на 1п.м.	Стоимость, руб.	Общая стоимость, руб.
	Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 1,6 (1,25-1,6) м3					2486,3
Фундамент ленточный мелкого заложения		1000 м3	2878,15	8,505	23,05
	Устройство основания под фундаменты песчаного	1 м3 основания	97,18	0,4	38,87
	Укладка блоков и плит ленточных фундаментов при глубине котлована до 4 м, массой конструкций более 3,5т	100 шт. сборных конструкций
			10532,59	0,953	100,38
	Фундаменты сборные железобетонные	м3	1197,82	1,8	2156,08
	Установка блоков стен подвалов массой до 1,5 т	100 шт. сборных конструкций
			7579,63	1,967	149,09
	Гидроизоляция боковая обмазочная битумная в 2 слоя по бетону	100 м2 изолируемой поверхности
			297,1	6,3	18,711
Фундамент глубокого заложения на ж/б забивных сваях С120.40.8	Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 1,6 (1,25-1,6) м3	1000 м3	2878,15	6,558	18,94	8554,06
	Погружение дизель молотом на гусеничном копре железобетонных свай длиной до 12 м в грунты	1 м3 свай	503,13	3,488	1754,91
	Сваи железобетонные сплошные	м3	1578,25	3,488	5504,94
	Устройство ленточных фундаментов железобетонных при ширине поверху до 1000 мм
		100 м3 бетона	132036,74	0,8185	1080,72
	Установка блоков стен подвалов массой до 1,5 т	100 шт. сборных конструкций
			7579,63	2,567	194,56

Примечание: таблица составлена в ценах 2001 г.

Как видно из технико-экономического сравнения предложенных вариантов минимальные затраты связаны с возведением фундамента мелкого заложения, поэтому в дальнейшую разработку рекомендуется принять именно этот тип фундамента.

6. Техника безопасности.

Требования по технике безопасности представлены в соответствии со СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».

До начала производства земляных работ в местах расположения действующих подземных коммуникаций должны быть разработаны и согласованы с организациями, эксплуатирующими эти коммуникации, мероприятия по безопасным условиям труда, а расположение подземных коммуникаций на местности обозначено соответствующими знаками или надписями.

Производство земляных работ в зоне действующих подземных коммуникаций следует осуществлять под непосредственным руководством прораба или мастера, а в охранной зоне кабелей, находящихся под напряжением, или действующего газопровода, кроме того, под наблюдением работников электро- или газового хозяйства.

Перед началом производства земляных работ на участках с возможным патогенным заражением почвы (свалка, скотомогильники, кладбища и т.п.) необходимо разрешение органов Государственного санитарного надзора.

Котлованы и траншеи, разрабатываемые на улицах, проездах, во дворах нас ленных пунктов, а также местах, где происходит движение людей или транспорта, должны быть ограждены защитным ограждением с учетом требований ГОСТ 24307. На ограждении необходимо устанавливать предупредительные надписи и знаки, а в ночное время - сигнальное освещение.

Грунт, извлеченный из котлована или траншеи, следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от бровки выемки.

Валуны и камни, а также отслоения грунта, обнаруженные на откосах, должны быть удалены.

Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений в нескальных и незамерзших грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений допускается на глубину не более, м:

1,0 - в насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах;

1,25 - в супесях;

1,50 - в суглинках и глинах.

При невозможности применения инвентарных креплений стенок котлованов или траншей следует применять крепления, изготовленные по индивидуальным проектам, утвержденным в установленном порядке.

При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.

Устанавливать крепления необходимо в направлении сверху вниз по мере разработки выемки на глубину не более 0,5 м.

Разборку креплений следует производить в направлении снизу вверх по мере обратной засыпки выемки.

Производство работ в котлованах и траншеях с откосами, подвергшимися увлажнению, разрешается только после тщательного осмотра производителем работ (мастером) состояния грунта откосов и обрушения неустойчивого грунта в местах, где обнаружены "козырьки" или трещины (отслоения).

Перед допуском рабочих в котлованы или траншеи глубиной более 1,3 м должна быть проверена устойчивость откосов или крепления стен.

Котлованы и траншеи, разработанные в зимнее время, при наступлении оттепели должны быть осмотрены, а по результатам осмотра должны быть приняты меры к обеспечению устойчивости откосов или креплений.

Погрузка грунта на автосамосвалы должна производиться со стороны заднего или бокового

борта.

При разработке выемок в грунте экскаватором с прямой лопатой высоту забоя следует определять с таким расчетом, чтобы в процессе работы не образовывались "козырьки" из грунта.

7. Охрана окружающей среды.

Требования по охране окружающей среды представлены в соответствии с ГОСТ 17.4.3.02-85 «Охрана природы. Почвы. Требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ».

7.1. Снятие плодородного слоя почвы.

1.1. Снятие и рациональное использование плодородного слоя почвы при производстве земляных работ следует производить на землях всех категорий.

1.2. Плодородный слой почвы, снятый при строительстве линейных сооружений, мелиоративных объектов должен быть использован без его складирования и хранения для рекультивации нарушенных строительством земель и на прилегающих малопродуктивных угодьях.

1.3. Целесообразность снятия плодородного, потенциально-плодородного слоев почвы и их смеси устанавливают в зависимости от уровня плодородия почвенного покрова конкретного региона, природной зоны, типов и подтипов почв и основных показателей почв: содержания гумуса, показателя концентрации водородных ионов (рН солевой вытяжки, водного раствора), со-держания поглощенного натрия по отношению к сумме поглощенных оснований, сумме водо-растворимых токсичных солей, сумме фракций менее 0,01 мм.

1.4. Плодородный и потенциально-плодородный слои почв на глинистых, суглинистых и супесчаных почвах следует снимать для землевания малопродуктивных угодий и биологической рекультивации земель. На почвах песчаного механического состава плодородный слой должен быть снят только на освоенных и окультуренных землях.

1.5. На участках, занятых лесом, плодородный слой почвы мощностью менее 10 см не снимается.

1.6. Снятие плодородного и потенциально-плодородного слоев почвы следует производить селективно. Плодородный слой почвы должен быть использован для землевания малопродуктивных угодий и биологической рекультивации земель; потенциально-плодородный слой почвы должен быть использован в основном для биологической рекультивации земель.

1.7. Плодородный и потенциально-плодородный слои почв, используемые для землевания

и биологической рекультивации земель, должны соответствовать требованиям ГОСТ 17.5.3.05-84.

1.8. Потенциально-плодородный слой почвы при производстве земляных работ следует снимать отдельно от потенциально-плодородных пород.

7.2. Мощность снимаемого плодородного и потенциально-плодородного слоев почв.

2.1. Мощность снимаемого плодородного и потенциально-плодородного слоев почв должна быть установлена на основе:

оценки уровня плодородия почвы и структуры почвенного покрова;

оценки плодородия отдельных генетических горизонтов почвенного профиля основных типов и подтипов почв.

2.2. Оценку уровня плодородия почв следует производить на основании изучения данных об их свойствах и при наличии данных урожайности основных сельскохозяйственных культур.

2.3. При установлении мощности снимаемого плодородного слоя почв следует руководствоваться следующими показателями:

уровень плодородия смеси снимаемых слоев должен быть выше уровня плодородия малопродуктивных угодий, подлежащих землеванию в конкретном регионе;

плодородие нижнего снимаемого горизонта или его части должно быть выше уровня плодородия малопродуктивных угодий конкретного региона.

2.4. Показатели свойств почв, по которым устанавливают мощность снимаемого плодородного и потенциально-плодородного слоев почв, следует дифференцировать в зависимости от типов и подтипов почв различных природных зон, от условий почвообразования и других факторов, влияющих на изменение мощности почвенного профиля.

7.3. Хранение плодородного слоя почвы.

3.1. Плодородный слой почвы, не использованный сразу в ходе работ, должен быть сложен в бурты, соответствующие требованиям ГОСТ 17.5.3.04-83.

3.2. Поверхность бурта и его откосы должны быть засеяны многолетними травами, если срок хранения плодородного слоя почвы превышает 2 года. Откосы бурта допускается засеивать гидро-способом.

3.3. Плодородный слой почвы может храниться в буртах в течение 20 лет.

3.4. Под бурты должны быть отведены непригодные для сельского хозяйства участки или малопродуктивные угодья, на которых исключается подтопление, засоление и загрязнение промышленными отходами, твердыми предметами, камнем, щебнем, галькой, строительным мусором.

8. Литература.

1. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» - М.: Стройиздат,1985.

2. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»- М.: Стройиздат,2000.

3. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» - М.: Стройиздат,1986.

4. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» - М.: Стройиздат,1995.

5. ГОСТ 21.302-96 «Условные графические обозначения в документации по инженерно-

геологическим изысканиям» - М.: Стройиздат,1996.

6. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии). - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. - 415 с.