ОиФ Проектирование фундамента цеха

VARIANT_1.docx

Исходные данные 4 2 Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки 5
Расчет фундамента мелкого заложения 9
1. Определение глубины заложения фундамента 9
2. Определение расчетного сопротивления грунта основания
при ширине подошвы 1 м 9
3. Определение размеров подошвы фундамента .10
4. Конструирование фундамента ..11
5. Определение давления на грунт основания под подошвой фундамента..11
6. Уточнение расчетного сопротивления грунта по СНиП
с учетом ширины подошвы фундамента 13
7. Проверка давления действующего на грунт основания .13
8. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования 14
9. Расчет плитной части на продавливание 17
Расчет свайного фундамента . ..19
1. Определение глубины заложения подошвы ростверка . .19
2. Выбор вида и материала свай . . ..19
3. Определение несущей способности сваи .. ..20
3.1. Определение несущей способности сваи по материалу .20
3.2. Определение несущей способности сваи по грунту . ..21
4. Определение необходимого числа свай в фундаменте 23
5. Конструирование свайного ростверка . .23
6. Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию .24
7. Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию 25
7.1. Определение среднего фактического давления по подошве
условного фундамента .27
7.2. Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования .. .28
Список литературы 35
В данном курсовом проекте необходимо запроектировать фундаменты механического цеха с размерами в плане 48м х 24м а также фундаменты наружных колонн для разгрузочно-погрузочной площадки - 48м х 12м.
В процессе проектирования фундаментов рассмотрены два варианта один из которых предполагает использование фундаментов мелкого заложения а второй – свайных фундаментов.
Указанные варианты сравниваются по расходу материалов. Выбирается наиболее экономичный вариант.
Общая оценка конструктивных особенностей проектируемого здания
Цех предназначен для механической обработки деталей. Пролёт 1 (внутренний l1=24 м) и пролет 2 (наружный l2=12 м) оборудованы электрическими опорно-мостовыми кранами. Здание цеха механической обработки деталей является одноэтажным в плане представляет собой прямоугольник. Схема цеха приведена на чертеже.
Основные параметры здания:
- общая длина здания 480м ширина: внутренняя часть - 240м наружная – 120м
- в поперечном направлении устойчивость здания обеспечивается жесткостью заделанных в фундамент колонн.
- в продольном направлении - дополнительно стальными крестовыми связями.
По выбору материала каркас здания является смешанным. Конструкция здания состоит из поперечных рам образованных жестко заделанными в фундаменте железобетонными колоннами и шарнирно опирающимися на колонны металлическими фермами. В продольном направлении рамы образованы подкрановыми балками подстропильными фермами жестким диском покрытия.
Предельные деформации основания: максимальная осадка - 8 см.
Таблица 1 - Нормативные нагрузки на обрезах фундамента
Варианты схем зданий (прил.1) и их назначение
Таблица 2 - Варианты геологических разрезов
Отметка подошвы слоя
Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
На основе исходных данных о грунтах определяются недостающие (вычисляемые) характеристики грунтов каждого слоя основания и результаты вычисления записываются в табл. 2.1 где даны все необходимые для расчета формулы.
Наименование и состояние глинистого грунта определяются по числу пластичности Ip и показателю текучести I1[1 прил. 5 табл. 4 5].
Таблица 3 - Нормативные характеристики грунтов
Номер грунта (прил.3 табл.1)
Удельный вес частиц грунта
Влажность на границе текучести
Влажность на границе раскатывания
Удельное сцепление С кПа
Угол внутреннего трения
Модуль общей деформации Е кПа
Супесь со строительным мусором
Рассчитаем недостающие физико-механические свойства 4-го слоя грунтов:
γd = γ (1+W) = 17(1+030) = 1307
e = (γSγ d) – 1 = (2721307) – 1 = 108
Ip = W1 - Wp = 80-29 = 51
Рассчитаем недостающие физико-механические свойства 2-го слоя грунтов:
Ip = W1 - Wp = 15-10 = 5
Рассчитаем недостающие физико-механические свойства 1-го слоя грунтов:
e = (γSγ d) – 1 = (2641361) – 1 = 093
Таблица 4 - Сводная таблица физико-механических свойств грунтов
Обозначение и единица измерения
Номер геологического слоя
Удельный вес твердых частиц грунта
Удельный вес грунта
Удельный вес скелета грунта
Коэффициент пористости
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии
Граница раскатывания
Показатель текучести
Модуль общей деформации
Угол внутреннего трения грунта
Наименование песчаных грунтов по e и S r
Песок мелкий средней плотности насыщ. водой
Песок мелкий средней плотности
Песок пылеватый рыхлый влажный
Наименование глинистых грунтов по Ip и I1
Суглинок мягкопластичный
Глина текучепластичная
Расчетное сопротивление грунтов
Для глинистых грунтов с промежуточными значениями е I1 значения R0 определяются по интерполяции табличных значений таблицы 4
Таблица 5 - Расчетные сопротивления R0 глинистых (непросадочных) грунтов
Значения R0 кПа при показателе текучести
Рассчитаем расчетное сопротивление грунтов 4-го геологического слоя методои интерполяции
R0(108098) = × = 1119 кПа
Для предварительной оценки можно считать что грунт обладает удовлетворительной несущей способностью и пригоден в качестве естественного основания если расчетное сопротивление его превышает 200 кПа. Однако окончательный вывод о пригодности грунта в качестве естественного основания можно сделать после необходимых расчетов.
Варианты возможных решений фундаментов
В качестве возможных решений фундаментов рассмотрим:
Фундамент мелкого заложения. Подошва фундамента мелкого заложения расположится в слое №2 (условное расчетное сопротивление R0=200кПа). Далее в курсовом проекте выполним расчет для уточнения расчетного сопротивления в данном типе грунта и возможности устройства в нем фундамента так как предварительный вывод - данный слой не обладает удовлетворительной несущей способностью.
Свайный фундамент (с длиной сваи – 4м). Нижний конец сваи данного типа фундамента расположится в слое №3 (супесь серая легкая пластичная условное расчетное сопротивление R0=220кПа). Грунт в данном случае обладает достаточной несущей способностью возможно устройство свайного фундамента с длиной сваи 4м.
Расчет фундамента мелкого заложения
1. Определение глубины заложения фундамента
Определение глубины заложения фундамента осуществляем с учетом следующих факторов:
Инженерно-геологических условий площадки строительства
Анализируя инженерно-геологические условия площадки строительства с расчетными характеристиками представленными изыскателями и используя ГОСТ 25100-2011 предварительно можно сделать следующий вывод: в качестве несущего слоя для фундаментов на естественном основании может служить глина серая пылеватая. Супесь серая легкая является водоносным слоем (У.Г.В. на глубине 70 м).
Конструктивных особенностей проектируемого здания:
Глубину заложения подошвы фундамента принимаем 05м так как здание не имеет подвала.
Нормативной глубины сезонного промерзания грунта которая принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов.
Для районов где глубина промерзания не превышает 25 м ее нормативное значение допускается определять по формуле
dfn= d0 = 023 = 14 м
где Мt - безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаем по СНиП Мt = 362;
d0 – для глины принимаем 023м.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df определяется по формуле:
df = khdfn = 05*14 = 07 м
где dfn - нормативная глубина промерзания 14м;
kh- коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаем по табл.3.1 [1] для сооружения с техническим подпольем при t=15 ºC: kh=05.
Из четырех показателей наибольшее значение глубины заложения - 14м. Для возможности устройства необходимой высоты фундамента принимаем 175м.
при ширине подошвы 1 м
Определим расчетное сопротивление грунта для условного фундамента длиной 1 м и шириной 1 м.
Расчетное сопротивление грунта основания R можно определить по формуле
где и – коэффициенты условий работы принимаемые по табл. 3.2 [1] (глина серая пылеватая JL=05); (при LH=28);
k - коэффициент принимаем равным: k = 11 так как угол внутреннего трения φº и сцепление С приняты по заданию;
- коэффициенты принимаемые по таблице 3.3 [1] в зависимости от φº=20º соответственно 051; 306; 566;
- коэффициент принимаем = 1 при b 10 м =1
при b > 10 м = b + 02 (здесь = 8 м); b - ширина подошвы фундамента м;
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды)
(182*225+192*20+215*55) (225+2+55) = 203 кНм3;
- то же залегающих выше подошвы п = (182*175) 175 = 182 кНм3;
- расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента = 18 кПа (тсм2);
— глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки =175м.
– глубина подвала для бесподвального сооружения принимаем = 0.
Получили R = 240 кПа следовательно можем принимать слой №2 (глину серую пылеватую) в качестве несущего слоя для фундамента на естественном основании с глубиной заложения 175 м.
3. Определение размеров подошвы фундамента
Площадь подошвы фундамента Аф определяется по формуле 3.6 [1]:
где - усилия на обрезе фундамента = 1740 кН;
R - расчетное сопротивление грунта основания R = 240 кПа;
- средний удельный вес грунта = 203 кНм3;
d - глубина заложения фундамента d = 175м.
Так как на фундамент действует изгибающий момент то найденную площадь увеличиваем на 20 %: 85*12= 102м2
4. Конструирование фундамента
Для определения размеров подошвы прямоугольного фундамента необходимо учитывать следующее условие:
где b - ширина подошвы фундамента; l - длина подошвы фундамента.
Размеры колонны 08х04м. Длину подошвы фундамента l можно рассчитать:
l = 08 + 0075*2 + 03*2 + 03*2 = 215 м.
Аналогично рассчитываем ширину подошвы b:
b = 04 + 0075*2 + 03*2 + 03*2 = 175 м.
Отношение b l = 175 215 = 081
Площадь подошвы составит:
Аф = 215*175= 376 м2 102 м2
Необходимо увеличить размеры подошвы фундамента принимаем l = 36 м b = 32 м получаем: Аф = 36*32= 1152 м2 > 102 м2
Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента 36м х 32м
5. Определение давления на грунт основания под подошвой фундамента
Рис.3.1. Схема для определения давления на грунт основания
Вертикальная расчетная нагрузка приходящаяся на грунт основания под подошвой фундамента определяется по формуле 3.8 [1]:
NII = N0II + Nф +NгрII = 1740+2898+1543 = 2184 кН
где - расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента = 1740 кН;
Nф - вес фундамента который определяется по формуле:
Nф = Vф γжб = 126*23 = 2898 кН
где Vф – объем фундамента Vф = V1+ V2 = 69+57 = 126м3
γжб - удельный вес железобетона который равен 23 кНм3
NгрII - расчетный вес грунта лежащего на уступах фундамента:
NгрII = Vгр γсрII = 76*203 = 1543 кН
Vгр= dфbl - Vф = 175*32*36 – 126 = 76 м3
γсрII - усредненное значение удельного веса грунта:
γсрII = γIIh h = 203 кНм3
где h – мощность слоя грунта.
Момент действующий по подошве фундамента определяют по формуле
М II = М0 II + Т II Нф = -260 - 19*16 = -2904 кН·м
где М0 II - момент действующий по обрезу фундамента -260 кН·м;
Т II - сдвигающее горизонтальное усилие Т II = -19 кН;
Нф - высота фундамента (размер по вертикали от обреза фундамента до подошвы) Нф = 16м.
Эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести
е = М II N II = -2904 2184 = - 0133м
Среднее давление под подошвой фундамента
РсрII = N II Аф = 2184 1152 = 190 кНм2
где Аф – площадь подошвы фундамента 1152м2.
Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента
где - длина подошвы фундамента 36 м
Рис. 3.2. Эпюра давлений под подошвой фундамента
6. Уточнение расчетного сопротивления грунта по СНиП с учетом ширины подошвы фундамента
Уточнение расчетного сопротивления грунтов основания при выбранной ширине подошвы фундамента b = 32м осуществляется по формуле:
7. Проверка давления действующего на грунт основания
Полученные значения давления по подошве фундамента должны удовлетворять следующим условиям:
а) для среднего давления на грунт:
РсрII = 190 кНм2 266 кНм2
б) для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно главной оси: ≤ 12 R
в) для проверки недопустимости отрыва подошвы фундамента от грунта:
Условия выполняются.
8. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования
Для расчета осадки методом послойного суммирования на разных глубинах определяем напряжение от собственного веса грунта zg и вертикальное дополнительное напряжение zp возникающее от нагрузок передаваемых сооружением
Рис.3.3. Схема распределения напряжений по оси фундамента
Основание под подошвой фундамента разбиваем на элементарные слои. Толщина каждого слоя не должна превышать
где b - ширина подошвы фундамента.
Определяем природные zg напряжения в каждой из точек.
В точке 0 природные напряжения будут равны zg 0 =
В последующих точках напряжения от собственного веса грунта будут равны:
где п - число слоев грунта в пределах глубины z;
- - толщина i-го слоя м.
Точка 0: zg 0 = = 182*175 = 319 кНм2;
Точка 1: zg 1 = zg 0 + = 319 + 182*125 = 547 кПа;
Точка 2: zg 2 = zg 1 + = 547 + 182*10 = 729 кПа;
Точка 3: zg 3 = zg 2 + = 729 + 192*10 = 921 кПа;
Точка 4: zg 4 = zg 3 + = 921 + 192*10 = 1113 кПа;
Точка 5: zg 5 = zg 4 + = 1113 + 215*10 = 1328 кПа;
Точка 6: zg 6 = zg 5 + = 1328 + 215*10 = 1543 кПа;
Точка 7: zg 7 = zg 6 + = 1543 + 215*10 = 1758 кПа;
Точка 8: zg 8 = zg 7 + = 1758 + 215*10 = 1973 кПа;
Точка 9: zg 9 = zg 8 + = 1973 + 215*10 = 2188 кПа.
Определяем дополнительные zp напряжения в каждой из точек:
где α - коэффициент зависящий от отношений l b = КП 2z b = т и принимаемый по таблице 3.4[1]
z - расстояние от подошвы фундамента до i -ой точки.
КП = l b = 3632 = 1125
Дополнительные напряжения zp в точке 0 определяем по формуле:
В нижележащих точках дополнительные напряжения определяем по формуле:
Точка 0: zp0 = РсрII - zg 0 = 190 – 319 = 1581 кПа;
Точка 1: zp1 = α zp 0 = 0819 * 1581= 1295 кПа;
Точка 2: zp2 = α zp 0 = 0558 * 1581= 882 кПа;
Точка 3: zp3 = α zp 0 = 0364 * 1581= 575 кПа;
Точка 4: zp4 = α zp 0 = 0246 * 1581= 389 кПа;
Точка 5: zp5 = α zp 0 = 0167 * 1581= 264 кПа;
Точка 6: zp6 = α zp 0 = 0126 * 1581= 199 кПа;
Точка 7: zp7 = α zp 0 = 0097 * 1581= 153 кПа;
Точка 8: zp8 = α zp 0 = 0074 * 1581= 117 кПа;
Точка 9: zp9 = α zp 0 = 0064 * 1581= 101 кПа.
Таблица 6 - Характеристики элементарных слоев для расчета осадки фундамента мелкого заложения
Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи которая находится в той точке где соблюдается следующее условие:
точка 5: 264 кПа 2656 кПа (условие соблюдается).
Значит нижняя граница сжимаемой толщи находится в 5 точке.
Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым поэтому осадку фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле
где 0 - безразмерный коэффициент учитывающий условность расчетной схемы принимаемый равным 08;
п - число слоев на которые разделена сжимаемая толща основания;
- модуль общей деформации i-ого слоя грунта кПа.
S = 08 (S1+ S2+ S3+ S4+ S5) = 0079 м.
Данная осадка не превышает допустимую осадку (8см) для производственных и гражданских одноэтажных и многоэтажных зданий c полным железобетонным каркасом по СНиП 2.02.01-83 (Приложение 4):
9. Расчет плитной части на продавливание
Принятую высоту плитной части проверяем расчетом на продавливание. Расчет производим по формуле:
где N - расчетная продавливающая сила кН:
N = А0 = 016*232 = 371 кН
где А0 - площадь многоугольника abcdef м
А0 = 05b (l - lc - 2h0) - 025(b - bc - 2h0)2= 05*32 (36-26-2*045) – 025 (32-22-2*045) 2 = 016 м2
где h0 - рабочая высота плитной части фундамента h0 = 045 м;
bc - ширина стакана bc = 22 м;
b - ширина подошвы фундамента b =32 м.
k= 1- коэффициент надежности по нагрузке;
Rp- расчетное сопротивление бетона растяжению (бетон марки М 150) Rp=630 кПа;
ucp - среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения.
ucp = 2(lc + bc + 2h0) = 2(26+22+2*045) = 114 м
kRp ucp h0 = 1*630*114*045 = 3230 кН
1 кН 3230 кН условие выполняется.
Рис. 3.4. Эпюра давлений под подошвой фундамента и построение пирамиды продавливания
Расчет свайного фундамента
1. Определение глубины заложения подошвы ростверка
Глубина заложения ростверка принимается равной 05 м так как здание не имеет подвала.
Основным климатическим фактором влияющим на глубину заложения является промерзание грунтов. Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментами необходимо прежде всего знать нормативную глубину промерзания dfn:
где Мt - безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаем по СНиП (строительная климатология) Мt = 362;
kh - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаем по табл.3.1 [1] для сооружения с техническим подпольем при t=15 ºC: kh = 05.
Принимаем глубину заложения подошвы ростверка 14м
2. Выбор вида и материала свай
Выбор свай производим с учетом инженерно-геологических особенностей площадки строительства.
Длина сваи (размер от подошвы ростверка до начала заострения) определяется глубиной залегания слоя хорошего грунта в который заглубляется нижний конец сваи на 2-3 м. При назначении длины сваи слабые грунты (насыпные торф грунты находящиеся в рыхлом и текучем состоянии) необходимо прорезать и острие сваи заглублять в плотные грунты. При очень мощной толще слабых грунтов оставляют нижние концы свай в слабых грунтах.
Рис. 4.1. Расчетная схема к определению длины сваи
Минимальная длина сваи при центральной сжимающей нагрузке
принимается не менее 25 м а при дополнительном действии момента
и горизонтальной нагрузки - не менее 4 м. Предварительно принимаем длину для висячей сваи - 6 м. Характеристики сваи выбираем по таблице 7. [1]
Таблица 7 - Основные характеристики сваи
Продольная арматура А-I
3. Определение несущей способности сваи
Несущую способность сваи (расчетное сопротивление сваи) определяем по материалу сваи и по грунту висячей сваи.
3.1. Определение несущей способности сваи по материалу
Расчетное сопротивление (несущая способность) сваи по материалу определяется по следующей формуле:
Fd = φ (Rпр Ас +R a.c Aa) = 1*1*(11500*004 + 215000*0000452) = 36282 кН
где - коэффициент условий работы сваи = 1;
φ - коэффициент учитывающий условия погружения φ = 1;
Rпр - расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии определяем по [5 таблица 5.2] Rпр = 11500 кПа;
R a.c - расчетное сопротивление арматуры сжатию определяем по [5 таблица 5.8] R a.c = 215000 кПа;
Ас - площадь поперечного сечения сваи Ас = 004 м2;
Aa - площадь поперечного сечения всех продольных стержней арматуры Aa = 452*10-4 м2.
3.2. Определение несущей способности сваи по грунту
Несущую способностьвисячей забивной сваи по грунту следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле [4 формула 7.8]:
Fd = ( R А + u fi hi ) = 1* (1*3200*004 + 08*(17*13+21*13+205*2+416*14)) = 24691 кН
где - коэффициент условий работы сваи в грунте = 1;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа принимаемое по [4 таблица 7.2] при глубине погружения нижнего конца сваи – 74 м R =3200 кПа (Для суглинка тяжелого при IL =0.31);
А - площадь опирания на грунт сваи принимаемая по площади поперечного сечения сваи А = 004 м2;
u - наружный периметр поперечного сечения ствола сваи u = 08 м;
и - 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 [4 таблица 7.4] = 10 = 10 из условия погружения сваи дизель-молотом.
Рис. 4.2. Расчетная схема к определению несущей способности сваи
Таблица - Характеристики элементарных слоев грунта для расчета несущей способности по боковой поверхности
Глина серая пылеватая слоистая
Супесь серая легкая
Суглинок темно-серый тяжелый
4. Определение необходимого числа свай в фундаменте
Количество свай определяем по формуле:
где – коэффициент надежности= 14;
N – расчетная нагрузка на обрез фундамента по первому предельному состоянию N = 1740 кН;
– несущая способность сваи по материалу = 24691 кН (для запаса прочности принимаем наименьшее значение из рассчитанных в п.7.3);
а – расстояние между осями свай которое принимается а ≤ 3d где d - размер поперечного сечения сваи принимаем а=06м;
– глубина заложения ростверка = 14 м ;
– средний удельный вес материала фундамента и грунта = 20кНм3.
Так как в фундаменте действует момент необходимо увеличить число свай на 20 %: п = 97*12 = 116 свай. Принимаем 12 свай.
5. Конструирование свайного ростверка
Конструирование ростверка начинаем с размещения свай. Сваи располагаем в рядовом порядке. Расстояние между сваями зависит от их вида для висячих свай а ≥ Зd принимаем а = Зd = 06 м. Расстояние от края сваи до края ростверка принимаем не менее d = 02 м. Размеры ростверка 18x24 м.
Рис. 4.3. Расположение свай в ростверке (размеры в мм)
6. Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию
Проверку свайного фундамента по первому предельному состоянию проводим из условия: NI ≤ Fd γk
где NI - расчетная вертикальная нагрузка действующая на сваю;
Fd - несущая способность сваи Fd = 24691 кН;
γk = 14 - коэффициент надежности.
Рис. 4.4. Схема для определения расчетной нагрузки на сваю
Расчетная вертикальная нагрузка действующая на сваю определяется по формуле:
NI = NIф n ± MIy x xi2 =
= 22315 12 – 3348*09 (032*6 + 092*6) = 13015 кН
где NIф - вертикальная сила
NIф = 12NI0 +11NIргр = 12 * 1740 +11* 13045 = 223150 кН
где NI0 - расчетная нагрузка на обрезе фундамента по первому
предельному состоянию NI0 = 1740кН;
NIргр - вес ростверка и грунта: NIргр = NIр + NIгр = 9936+3109=13045 кН
NIр = Vp γжб = 432*23 = 9936 кН;
где Vр – объем ростверка Vр = bp*
γжб - удельный вес железобетона который равен 23 кНм3;
NIгр = Vгр γгр = 171*182 = 3109 кН;
где Vгр – объем грунта Vр = bp*
γжб - удельный вес грунта залегающего в 1-м слое 182 кНм3;
Рис. 4.5. Схема для определения
веса ростверка и грунта
n - количество свай;
MIy – расчетный момент относительно главной оси у в плоскости подошвы свайного ростверка:
MIy = 12 MIy0 +12ТI Нр = 12 * (-260) + 12 * (-19) * 10 =
= -312 – 228 = -3348 кН·м;
MIy0 - момент на обрезе фундамента относительно оси у MIy0 = -260 кН·м;
х и y - расстояния от главных осей до оси сваи для которой вычисляется нагрузка;
Fd - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи называемая несущей способностью сваи
γk с - коэффициент надежности принимаемый равным 14 т.к. несущая способность сваи определена расчетом.
Условие удовлетворено. Расчетная вертикальная нагрузка действующая на сваю не превышает несущей способности сваи.
7. Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию
Проверяем давление на грунт в плоскости нижних концов свай т. е. по подошве условного фундамента аbсd (рисунок 10).
Рис. 4.6. Определение границ условного фундамента
Для определения размеров подошвы условного фундамента аbсd проводим плоскости от внешней грани крайней сваи (на границе соединения ее с ростверком) по углом а который определяем по следующей формуле:
α = φIImt 4 = 2274 = 57º
где φIImt - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта определяемое по формуле
φIImt = 0h φIImt i hi hi = (20*26+24*2+26*14) (26+2+14) = 227º
h - глубина погружений сваи в грунт.
Размеры условного фундамента вычисляем по формулам:
by = bc +2 tgα h = 14 + 2 tg 57º * 6 =26 м
ly = lc +2 tgα h= 2 + 2 tg 57º * 6 =32 м
bс lс - расстояние между внешними гранями крайних свай.
Определяем расчетное сопротивление грунта под концами свай по формуле:
где и – коэффициенты условий работы принимаемые по табл. 3.2 [1] (суглинок темно-серый тяжелый JL=031); (при LH=28);
- коэффициенты принимаемые по таблице 3.3 [1] в зависимости от φº=26º соответственно 084; 437; 690;
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента
(215*41) 41 = 215 кНм3;
- то же залегающих выше подошвы п = (182*225+192*20+215*14) (225+2+14) = 203 кНм3;
- расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента = 40 кПа (тсм2);
— глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки =14м.
условного фундамента
В собственный вес условного фундамента включается вес свай и ростверка а также вес грунта в объеме условного фундамента.
Nуф = Ncв + Nр + Nгр = 6624 + 9936 + 110103 = 126663 кН
где Ncв - вес свай Ncв = Vcв γжб = 02*02*6*12 * 23= 6624 кН ;
Nр - вес ростверка N р = Vp γжб = 432*23 = 9936 кН;
Nгр - вес грунта Nгр = Vгр γгр = 5424*203 =110103 кН
Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента:
РII = (N0 II + Nуф) Ау = (1740 + 126663) 832 = 36137 кПа
N0 II – нагрузка по обрезу фундамента N0 II =1740 кН
Nуф – вес условного фундамента Nуф =126663 кН
Ау – площадь условного фундамента Ау = by* ly = 26*32 = 832 м2
7.2. Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования
Данный расчет выполняем аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения.
Для расчета осадки методом послойного суммирования на разных глубинах определяем напряжение от собственного веса грунта zg и вертикальное дополнительное напряжение zp возникающее от нагрузок передаваемых сооружением.
Рис.4.7. Схема для определения осадки свайного фундамента
где by - ширина подошвы условного фундамента by = 2.6м.
γср - усредненное значение удельного веса грунта:
γср = γh h = (18.2*4+19.2*2+21.5*1.4)(4+2+1.4) = 191 кНм3
В последующих точках напряжения от собственного веса грунта будут равны: zg i = zg 0 +
Точка 0: zg 0 = = 191*74 = 14134 кНм2;
Точка 1: zg 1 = zg 0 + = 14134 + 215*10 = 16284 кПа;
Точка 2: zg 2 = zg 1 + = 16284 + 215*10 = 18434 кПа;
Точка 3: zg 3 = zg 2 + = 18434 + 215*10 = 20584 кПа;
Точка 4: zg 4 = zg 3 + = 20584 + 215*10 = 22734 кПа;
Определяем дополнительные zp напряжения в каждой из точек: zp = αp
где α - коэффициент зависящий от отношений ly by = КП 2z by = т и принимаемый по таблице 3.4[1]
КП = ly by = 3226 = 123
В нижележащих точках дополнительные напряжения определяем по формуле: zpi = α zg 0
Точка 0: zp0 = РсрII - zg 0 = 36137 – 14134 = 22003 кПа;
Точка 1: zp1 = α zp 0 = 0833 * 22003= 18329 кПа;
Точка 2: zp2 = α zp 0 = 0540 * 22003= 11879 кПа;
Точка 3: zp3 = α zp 0 = 0319 * 22003= 7017 кПа;
Точка 4: zp4 = α zp 0 = 0202 * 22003= 4445 кПа;
Таблица 8 - Характеристики элементарных слоев для расчета осадки свайного фундамента
точка 4: 4445 кПа 4547 кПа (условие соблюдается).
Значит нижняя граница сжимаемой толщи находится в 4 точке.
Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым поэтому осадку фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле:
S = 08 (S1+ S2+ S3+ S4) = 0023 м.
Имеющиеся два варианта фундамента сравниваем по выполняемым объемам работ. Результаты сводим в таблицу:
Таблица 9 – Сравнение фундаментов
Наименование работ и материалов
Объем на 1 фундамент мелкого заложения
Объем на 1 свайный фундамент
фундамент мелкого заложения
Разработка котлована
Обратная засыпка котлована
При расчете объемов работ определяем геометрический объем фундамента (ростверка) общий объем всех свай.
Объем одного котлована под фундамент рассчитываем как объем усеченной пирамиды: V = 13H (S1+√S1S2+S2)
Для фундамента мелкого заложения:
Объем котлована: Vк = 13*205 (23+√23*438+438) = 6734 м3;
Объем щебеночной подготовки: Vщ= 5*46*03 = 69 м3;
Объем монолитного бетона: Vм = V1+ V2 = 69+57 = 126 м3;
Объем обратной засыпки:
Vоз = Vк – Vщ - Vм = 6734 – 69 – 126 = 4784 м3;
Рис.4.8. Схема для расчета объема земляных работ фундамента мелкого заложения
Для свайного фундамента:
Объем котлована: Vк = 13*16 (122+√122*227+227) = 275 м3;
Объем щебеночной подготовки: Vщ= 38*32*02 =24 м3;
Объем монолитного бетона ростверка: Vм = Vр =24*18*1 = 432 м3;
Объем сборного железобетона (12шт свай): Vсв = 024*12 = 288 м3;
Объем обратной засыпки: Vоз = Vк – Vщ - Vм - Vсв =
= 275 – 24 – 432 – 288 = 179 м3;
Рис.4.9. Схема для расчета объема земляных работ свайного фундамента
Анализируя таблицу сравнения вариантов делаем вывод что экономически целесообразнее принять вариант №2 – свайный фундамент.
Земляные работы должны выполняться комплексно-механизированным способом в соответствии со СНиП 3.02.07-87. Крепление откосов осуществлять с подпоркой от самого основания. Чтобы не произошло проскальзывания закрепление подкосов к вертикальным накладкам делать с помощью обвязочного бруска или скоб.
Грунтовое основание должно быть очищено от растительных и органических примесей и при необходимости уплотнено. Для предотвращения возможного пучения монолитного ростверка на связных грунтах по дну котлована устраивать подушки в 20-30см из сыпучих дренирующих материалов: щебня шлака или крупнозернистого песка.
Применять следующий метод погружения свай и шпунта: забивка свай молотами (ударный метод).
Тюрин И.М. Кудрявцев С.А. Проектирование фундаментов промышлен-
ных и гражданских зданий с применением ЭВМ: Учебное пособие. Ха-
баровск: ХабИИЖТ 1991. - 124 c.
Ухов С.Б. Семенов В.В. Знаменский В.В. Механика грунтов основания и фундаменты Издательство АСВ 1994г 527с.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений
[Текст] Госстрой СССР. - М.: Стройиздат 1986.
СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 М.: Минрегион России 2011.
СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонныеконструкции без предварительного напряжения арматуры 2003.
ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. Стандартинформ 2013.
СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.

Variant_1.dwg

Расчетно-графическая работа
глина серая пылеватая
суглинок темно-серый тяжелый
Щебеночная подготовка
План ростверков и свайного поля М1:200
Геолого-литологический разрез М1:100
Уровень грунтовых вод
Поперечный разрез здания механического цеха М1:200
Условные обозначения
Сравнение вариантов М1:100
Примечание: Размеры в скобках даны для объединенного фундамента Фсв2
Примечание: Размеры в скобках даны для объединенного фундамента Фм2
Почвенно-растительный слой
Глина серая пылеватая слоистая
Супесь серая легкая слабослоистая
Суглинок темно-серый
тяжелый с линзами песка
Проектирование фундамента
Проектирование фундаментов промышленных и гражданских зданий
Спецификация на фундаменты
Фундаменты мелкого заложения
Фундамент монол. Фм1
Фундамент монол. Фм2
Фундамент монол. Фм3
Фундамент монол. Фм4
Фундамент свайный Фсв1
Фундамент свайный Фсв2
Фундамент свайный Фсв4