Основания и фундаменты водонапорной башни

Дем Осн и Фунд Башня.dwg

Курсовая работа по дисциплине i30.248
"Основания и фундаменты"
Фундамент под водонапорную башню
Схема сооружения и основания. Варианты фундаментов.
Схема сооружения и схема основания. М 1:200
Условные обозначения:
Фундамент мелкого заложения. М 1:100
Свайный фундамент. М 1:100
В соответствии с ТЭО принят фундамент мелкого заложения. 2. Обратная засыпка средне- зернистым песком слоями 20см с уплотнением (Купл=0
). 3. Бетонная подготовка из бетона класса В7.5 толщиной 100мм. 4. Коэффициент откосов котлована 1:1
Котлован под фундамент. М 1:100
засыпка из ср.з. песка
подготовка из тощего бетона =100мм
Наименование показателя
Технико-экономические показатели фундаментов
Рис. 1.1. Схема сооружения и схема основания. М 1:200
Условные обозначения
Рис. 3.1. Размещение свай и конструирование ростверка
Рис. 2.1. Расчетная схема к определению сжимаемой толщи Hс. М 1:200
Рис. 3.3. Расчетная схема к определению сжимаемой толщи Hс. М 1:200
Рис. 2.2. Расчетная схема к определению сжимаемой толщи Hс. М 1:200
Рис. П.1. Схема сооружения М 1:200

Дем Осн и Фунд Башня.docx

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра подземных сооружений оснований и фундаментов
Пояснительная записка к курсовой работе
«Проектирование фундаментов»
по дисциплине «Основания и фундаменты»
Исходные данные. Нагрузки. Характеристики грунтов4
2.Нагрузки действующие на фундаменты6
3.Нормативные и расчетные характеристики грунтов8
Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения9
1.Определение глубины заложения подошвы фундамента на естественном основании9
2.Предварительное определение площади подошвы фундамента10
3.Определение осадок фундамента его неравномерностей и крена. Уточнение размеров фундамента13
4.Расчет фундаментов мелкого заложения по несущей способности18
Расчет и конструирование фундамента свайной конструкции19
1.Выбор типа конструкции и размеров свай19
1.2.Определение расчетной нагрузки допускаемой на сваю20
1.3.Предварительное определение веса ростверка21
1.4.Конструирование ростверка21
2.Определение расчетных нагрузок на сваи фундаментов. Окончательное назначение числа свай и размеров ростверка22
3.Определение осадки свайного фундамента22
4.Определение горизонтального смещения голов свай27
Объемы и стоимость работ по возведению фундаментов мелкого заложения и свайных. Рекомендации по производству работ30
1.Объемы и стоимость работ по устройству фундаментов мелкого заложения и свайных30
2.Рекомендации по производству работ принятого варианта32
Целью данной курсовой работы является проектирование и расчет фундамента водонапорной башни. Работа включает в себя расчет фундаментов мелкого заложения и свайной конструкции. В результате для каждого из вариантов фундаментов под сооружение подсчитаны объемы и стоимость работ по устройству фундаментов. Также произведено технико-экономическое сравнение рассмотренных вариантов фундаментов и принято окончательное решение по фундаментам башни. На чертеже проиллюстрированы принятые варианты фундаментов и отдельные детали их конструкций.
В процессе проектирования фундаментов были определены расчетные усилия действующие на обрез фундамента нормативные и расчетные значения характеристик грунтов выбрана глубина заложения фундаментов определены размеры подошвы фундаментов в плане был произведен расчет фундаментов по деформациям (расчет осадок фундаментов) расчет оснований по несущей способности.
Курсовая работа выполнена на основании действующих СНиП.
Исходные данные. Нагрузки. Характеристики грунтов
Схема сооружения – водонапорная башня.
Географический район строительства – Смоленская область.
Характеристики сооружения приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Характеристика сооружения
Характеристики грунтов и толщины слоев слагающих основание сооружения приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2. Характеристика грунтов основания
q = 400 кгм2 – временная нагрузка на перекрытиях;
W= 100 кгм2 – ветровая нагрузка.
Схема сооружения и схема основания представлены на рисунке 1.1.
2.Нагрузки действующие на фундаменты
В курсовой работе определяются постоянные и временные нагрузки действующие на уровне поверхности грунта (обрез фундамента).
Результаты сбора и подсчета нагрузок сводятся в таблицу 1.3.
В курсовой работе расчет фундаментов ведется на основное сочетание нагрузок.
В основное сочетание включаются все постоянные (П) временные длительные (Вдл) и одна кратковременная (Вкр) нагрузки: (П+Вдл+Вкр).
Расчеты по I-ой группе предельных состояний на устойчивость фундаментов мелкого заложения определение числа свай свайного фундамента то есть расчеты по несущей способности ведутся на расчетные значения нагрузок с коэффициентами надежности γf = 11; 12; 14 (NI = γf Nн).
Расчеты по II-ой группе предельных состояний включающие определение осадок и размеров фундаментов мелкого заложения определение осадок свайного фундамента то есть расчеты по деформациям проводятся с расчетными значениями нагрузок с коэффициентами надежности γf = 1 для всех типов нагрузок П Вдл Вкр то есть численно расчетные нагрузки равны нормативным (NII = 1 Nн).
Для расчета одиночного фундамента суммарная нагрузка делится на 6 (число колонн).
Вертикальная нагрузка:
Суммарные усилия N и M на обрез фундамента сведены в таблицу 1.4.
Таблица 1.4. Сводная таблица усилий N и M
Предельное состояние
3.Нормативные и расчетные характеристики грунтов
За нормативные принимаются заданные характеристики грунтов.
При расчете по I-ой группе предельных состояний принимаются расчетные характеристики γ φ c:
где γgφ γgc – коэффициенты надежности по грунту: γgφ =11 γgc =15.
При расчете по II-ой группе предельных состояний коэффициенты надежности по грунту принимаются γgφ = γgc =1.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии определяется по формуле:
Нормативные характеристики грунта представлены в таблице 1.2.
Значения расчетных характеристик сведены в таблицу 1.5.
Таблица 1.5. Расчетные характеристики грунта
Расчетные характеристики по I предельному состоянию
Расчетные характеристики по II предельному состоянию
Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения
1.Определение глубины заложения подошвы фундамента на естественном основании
Глубина заложения фундамента d зависит от конструктивных особенностей здания (наличия подвалов коммуникаций трубопроводов) глубины промерзания геологических условий наличия грунтовых вод прочности и деформационных свойств грунтов основания наличия имеющихся и строящихся соседних сооружений и др.
В курсовой работе глубина заложения d принимается из условия непромерзания грунта ниже подошвы фундамента:
где df – расчетное значение глубины сезонного промерзания грунтов основания.
где dfn = 113 м – нормативная глубина сезонного промерзания определяемая по схематической карте нормативных глубин сезонного промерзания суглинков и глин территории России (рис. 4 стр. 81 [5]).
kn = 11 – коэффициент учитывающий тепловой режим эксплуатации сооружения или здания (стр.7 [8]).
Поскольку фундамент опирается на пески и супеси то необходимо ввести переходный коэффициент определенный с использованием формулы:
где d0 – глубина промерзания м при Mt = 1: для суглинков и глин d0 = 023 м; супесей песков пылеватых и мелких d0 = 028 м;
Mt – безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур воздуха за зиму в данном районе принимаемых по [3].
Переходный коэффициент определяется по зависимости:
откуда для пылеватого песка и супеси:
Тогда расчетное значение глубины сезонного промерзания грунтов основания определяемой по формуле (2.2) будет иметь следующий вид:
В итоге расчетная глубина промерзания согласно формуле (2.5) равна:
Исходя из условия (2.1) глубина заложения фундамента принимается равной d = 16 м.
2.Предварительное определение площади подошвы фундамента
Расчет ведется на основное сочетание нормативных нагрузок рассчитанных по II-ой группе предельных состояний.
Предварительные размеры фундамента находятся из условия что фактическое давление под подошвой фундамента p должно не превышать расчетного сопротивления грунта R:
При этом фундамент получается таким что области пластических деформаций в основании достаточно малы Z ≤ b4.
Требуемая площадь подошвы фундамента определяется по формуле:
где Aф – площадь фундамента;
NоII = 769 тс – расчетная нагрузка по II-ой группе предельных состояний приложенная к обрезу фундамента;
γприв = 22 тсм3 – приведенный удельный вес фундамента с грунтом на его уступах;
d = 16 м – глубина заложения фундамента;
R – расчетное сопротивление грунта основания определяемое по формуле:
где γс1 = 125 γс2 = 12 – коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 43(3) (стр. 100 [5]);
k = 11– коэффициент зависящий от прочностных характеристик грунта;
kz = 1 – коэффициент зависящий от b;
Mγ = 051 Mq = 306 Mc = 566 – коэффициенты принимаемые по таблице 44(4) (стр. 101 [5]);
γII = 189 тсм3 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’II = 183 тсм3 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента;
cII = 05 тсм3 – расчетное сцепление грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
db = 0 – глубина подвала от уровня планировки до пола подвала;
b – ширина подошвы фундамента.
Расчетное сопротивление грунта основания при подстановке данных приобретает следующий вид:
В зависимости от формы подошвы фундамента в плане зависимость (1.9) приобретает определенный вид.
Прямоугольный фундамент (bl)
Поскольку A = bl дополнительно вводится коэффициент α = lb принимаемый равным соотношению сторон поперечного сечения колонны.
При αк > 13 принимается α ≤ 13. В работе принимается α = 12.
Кубическое уравнение решается с помощью программы Excel. Ширина прямоугольного фундамента b = 205 м.
Тогда длина равна l = αb = 12 205 = 245 м.
Поскольку отдельные прямоугольные фундаменты под колонну почти перекрывают друг друга необходимо перейти на круглый фундамент.
Круглый сплошной фундамент с радиусом r:
Кубическое уравнение решается с помощью программы Excel. Радиус круглого сплошного фундамента r = 273 м.
Поскольку r = 273 м Д42 = 3 м то необходимо перейти на кольцевой фундамент.
Кольцевой фундамент с радиусом r0 и шириной ленты кольца b:
Квадратное уравнение решается с помощью программы Excel. Ширина кольцевого фундамента b = 165 м.
Таким образом площадь кольцевого фундамента равна:
Расчетное сопротивление грунта основания при известной ширине фундамента равно:
Выполняется проверка условия (1.8):
условие выполняется.
На первом этапе фундамент был рассчитан только на вертикальную центрально-приложенную нагрузку но также необходимо сделать проверку с учетом моментов и горизонтальных сил как внецентренно нагруженный фундамент.
Все силы действующие по обрезу фундамента приводятся к усилиям в плоскости подошвы:
Наибольшее давление на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента не должно превышать:
Минимальное давление на грунт должно быть таким чтобы подошва фундамента не отрывалась от основания:
Давление на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента определяется по формуле:
Выполняется проверка условия (2.9):
Выполняется проверка условия (2.10):
Поскольку условия (2.8) (2.9) (2.10) оказались выполненными то фундамент на данном этапе проектирования принимается тех же размеров которые были получены в расчетах на действие только вертикальной центрально приложенной силе .
3.Определение осадок фундамента его неравномерностей и крена. Уточнение размеров фундамента
В курсовой работе рассматривается только один из видов возможных деформаций основания – осадка основания в различных точках подошвы фундамента что обеспечивает определение осадки центра подошвы неравномерности осадок краев крена фундамента.
Расчет осадок ведется методом послойного суммирования. Осадка определяется по схеме полупространства с условным ограничением сжимаемой толщи по формуле:
где = 08 – безразмерный коэффициент характеризующий боковое расширение грунта;
n – число слоев на которые разделена сжимаемая толща основания;
– дополнительное к природному вертикальное напряжение в середине
определяется по формуле:
где α – коэффициент учитывающий изменение дополнительного давления по глубине и зависящий от формы подошвы фундамента и относительной глубины дзетта = 2zb (табл. 55 стр. 128 [5]);
p0 – дополнительное к природному вертикальное давление на грунтовое основание.
Сначала вычисляется дополнительное к природному вертикальное давление на грунтовое основание p0:
где p – среднее давление под подошвой фундамента;
– вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента действовавшие до начала строительства
γ’ср = 183 тсм3 – осредненный удельный вес грунтов залегающих выше подошвы фундамента.
После этого строятся эпюры по оси z (рис. 2.1).
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта определяются:
Расчеты ведутся в табличной форме (табл. 2.1).
Таблица 2.1. Расчеты
Точка пересечения графиков определяет сжимаемую толщу основания Hс в пределах которой происходит сжатие грунта. Из рисунка 2.1 определена сжимаемая толща Hс = 5 м.
Полученная активная толща Hс делится на слои таким образом чтобы в пределах одного слоя грунт бы однородным. В середине каждого слоя по рисунку 2.1 определяются значения и вычисляется осадка i-ого слоя грунта по формуле:
Расчеты ведутся в табличной форме (табл. 2.2).
Таблица 2.2. Определение осадки фундамента
В итоге осадка центра подошвы кольцевого фундамента равна S =245 см. Предельно допустимая осадка сооружений башенного типа равна Su =20 см.
следовательно условие соблюдено.
Расчет относительной неравномерности осадок и крена
Необходимо выполнение условия:
Сначала определяется сжимаемая толща Hс для чего строятся эпюры по оси z (рис. 2.2). Расчеты ведутся в табличной форме (табл. 2.3).
Таблица 2.3. Расчеты
Из рисунка 2.2 определена сжимаемая толща Hс = 5 м.
Расчеты осадок i-ого слоя грунта ведутся в табличной форме (табл. 2.4).
Таблица 2.4. Определение осадки фундамента
В итоге осадка левой и правой частей подошвы кольцевого фундамента соответственно равна Sлев =171 см и Sпр =210 см.
следовательно условие по предельной относительной неравномерности осадок и крену соблюдено.
4.Расчет фундаментов мелкого заложения по несущей способности
Несущая способность основания оценивается по I-ой группе предельных состояний методом предельного равновесия используя формулу:
где Aф = 3187 м2 – площадь подошвы фундамента;
Nγ = 288 Nq = 640 Nc = 1480 – коэффициенты принимаемые по таблице 74(7) (стр. 177 [5]);
r = 3 м – радиус фундамента;
γI = 189 тсм3 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’I = 183 тсм3 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента;
cI = 03 тсм3 – расчетное сцепление грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
γ = 075 q = 25 c = 13 – коэффициенты формы фундамента.
В итоге вертикальная составляющая силы предельного сопротивления:
Устойчивость основания и фундамента обеспечена если выполняется условие:
где γс = 1 – коэффициент условий работы для супеси;
γn = 11 – коэффициент надежности.
Осуществляется проверка:
Расчет и конструирование фундамента свайной конструкции
1.Выбор типа конструкции и размеров свай
Выбор свай производится для правой крайней колонны водонапорной башни поскольку под ней залегают наименее надежные грунты. Сваи под остальные колонны принимаются такими же.
В соответствии с заданием на проектирование на площадке залегает сверху слой пылеватого песка мощностью 1-2 м с коэффициентом пористости e = n(1-n) = 046(1-046) = 085. Ниже песка находится супесь мощностью 1-5 м с коэффициентом пористости e = n(1-n) = 04(1-04) = 067. Под супесью залегает слой суглинка мощностью 3-5 м с показателем текучести IL = 05.
Согласно СНиПу [1] пылеватые пески с e = 085 находятся в рыхлом состоянии а супеси с e = 067 находятся в состоянии средней плотности но близкому к рыхлому. Эти слои необходимо прорезать сваями.
Состояние суглинка тугопластичное. Суглинок является относительно хорошим грунтом. Свая будет висячей поскольку IL > 0 (сжимаемый грунт). В работе принимается заглубление сваи в суглинок на 4 м.
Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается не ниже расчетной глубины промерзания. Эта глубина для неотапливаемых бесподвальных зданий Смоленской области равна df = 152 м. Исходя из этого условия глубина заложения ростверка принимается равной dр = 16 м.
В курсовой работе принимаются сплошные забивные железобетонные сваи. На заделку сваи в ростверк предусматривается = 005 м. Тогда длина сваи (размер от подошвы ростверка до начала заострения) равна:
где lр = z – dр – расчетная длина сваи
z = 8 м – глубина от поверхности до начала заострения сваи;
dр = 16 м – глубина заложения подошвы свайного ростверка;
= 005 м – заделка сваи в ростверк.
Сначала подсчитывается расчетная длина сваи:
В итоге длина сваи равна:
Lсв = 64 + 005м = 645 м.
По таблице 9.1 (стр.146 [6]) принимается свая железобетонная забивная квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой (по ГОСТ 19804-74) марки С7-30 со следующими характеристиками (табл. 3.1):
Таблица 3.1. Характеристики сваи
Продольная арматура А-I
1.2.Определение расчетной нагрузки допускаемой на сваю
Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется дважды: по прочности материала и по прочности грунта. Для дальнейшего расчета принимается меньшее. Расчет висячих свай по материалу не нужен так как оно обычно больше чем по грунту. В курсовой работе сопротивление сваи по грунту определяется расчетом по таблицам и формулам СНиПа [4].
Свайные фундаменты и сваи по несущей способности грунтов основания рассчитываются по формуле:
Fd – несущая способность сваи по грунту;
γg = 14 – коэффициент надежности по грунту;
P – расчетное сопротивление сваи.
Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту находится как сумма сопротивлений оказываемых грунтами основания под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности:
где γc = 1 – коэффициент условий работы сваи;
R = 145 тсм2 – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (табл. 9.2 стр. 149 [6]);
A = 009 м2 – площадь поперечного сечения сваи;
u = 12 м – наружный периметр поперечного сечения сваи;
γc.R γc.f = 1 – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения свай (забивной) на значение R и f.
В итоге расчетное сопротивление висячей сваи по грунту равно:
1.3.Предварительное определение веса ростверка
Исходя из условия конструктивного размещения свай на расстоянии друг от друга 3d находится условное давление под подошвой ростверка:
где d = 03 м – размер поперечного сечения сваи.
Условная площадь подошвы ростверка определяется по формуле:
где NоII = 46127 тс – расчетная нагрузка по обрезу фундамента;
γср = 22 тсм3 – средний удельный вес фундамента и грунта;
γf = 11 – коэффициент надежности по нагрузке.
Ориентировочный расчетный вес ростверка определяется по формуле:
Количество свай в фундаменте с учетом веса ростверка находится по формуле:
1.4.Конструирование ростверка
Под каждую колонну проектируется прямоугольный ростверк. Конструирование ростверка начинается с размещения свай. Под каждый из 6 ростверков приходится по 4 сваи. Расстояние между осями висячих свай принимается 3d = 09 м (d – сторона поперечного сечения сваи) до края ростверка d= 03 м.
Рис. 3.1. Размещение свай конструирование ростверка
2.Определение расчетных нагрузок на сваи фундаментов. Окончательное назначение числа свай и размеров ростверка
Расчетная нагрузка передаваемая на i-ую сваю фундамента для вертикальных свай определяется по формуле:
Выполняется проверка условия (3.2):
3.Определение осадки свайного фундамента
Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям производится как для условного фундамента abcd на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП [1] (рис. 3.2). Этот фундамент передает равномерно распределенное давление от сооружения на грунт в плоскости проходящей через нижние концы свай.
Рис. 3.2. Схема определения границ условного фундамента
φср – средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта определяемое по формуле:
где φ1 φ2 φn – расчетные значения углов внутреннего трения грунта при расчете по II-ой группе предельных состояний в пределах соответствующих участков сваи l1l2 ln.
Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения под левой и правой колонной равно:
Угол распространения давления под ростверком равен:
Для левой и правой колонны:
Размеры условного фундамента и площадь подошвы:
by лев = 12 + 27tg44 = 228 м;
by пр = 12 + 27tg46 = 232 м;
Ay лев = 228228 = 520 м2;
Ay пр = 232232 = 538 м2.
Вес условного фундамента abcd определяется по формуле:
li – толщина i-го слоя грунта.
Gy лев = 520(17108+19408+1856+1911) =
= 520(137+155+111+191) = 8284 тс;
Gy пр = 538(1711+1943+18542+19104) =
= 538(171+582+777+076) =8640 тс.
Средний удельный вес грунта условного фундамента равен:
Расчетное сопротивление грунта на уровне dc определяется по формуле:
где γс1 = 12 γс2 = 11 – коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 43(3) (стр. 100 [5]);
Mγ = 061 Mq = 344 Mc = 604 – коэффициенты принимаемые по таблице 44(4) (стр. 101 [5]);
kz = 1 – коэффициент зависящий от bу;
bу – ширина подошвы условного фундамента;
γср – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’ср = 187 тсм3 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента;
dу = 86 м – глубина заложения условного массива фундамента;
cII = 2 тсм3 – расчетное сцепление грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента будет равно:
Выполняется проверка условия (2.6):
условие выполняется;
Осадка свайного фундамента ведется методом послойного суммирования с использованием формулы (2.12).
Сначала вычисляется дополнительное давление условного фундамента на грунтовое основание по формуле (2.14):
Далее определяется сжимаемая толща Hс для чего строятся эпюры по оси z (рис. 3.3). Расчеты ведутся в табличной форме (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Расчеты
Из рисунка 3.3 определена сжимаемая толща Hс лев = 179м Hс лев = 173м.
Расчеты осадок i-ого слоя грунта ведутся в табличной форме (табл. 3.3).
Таблица 3.3. Определение осадки фундамента
В итоге осадка подошвы свайного фундамента под левой и правой колоннами соответственно равны Sлев = 0773 см и Sпр = 0734 см. Предельно допустимая осадка сооружений башенного типа равна Su = 20 см.
Выполняется проверка условия (2.18):
следовательно условие по предельной относительной неравномерности осадок соблюдено.
4.Определение горизонтального смещения голов свай
В курсовой работе принимается шарнирное опирание ростверка на головы свай.
При расчете свай на горизонтальную нагрузку грунт окружающий сваю представляется в виде основания Винклера как упругая линейно-деформируемая среда характеризующаяся коэффициентом постели Cz возрастающего с глубиной.
Расчетная величина коэффициента постели грунта на боковой поверхности сваи определяется по формуле:
где K – коэффициент пропорциональности принимаемый по таблице 1(1) (стр. 100 [10]) в зависимости от вида грунта окружающего сваю;
z – глубина расположения сечения сваи в грунте от подошвы ростверка.
В пределах длины свай залегает несколько слоев грунта поэтому для определения сопротивления грунта на боковой поверхности сваи используется одно приведенное значение коэффициента пропорциональности K принимаемое в зависимости от грунтов расположенных до глубины lK:
Коэффициент пропорциональности для забивных свай фундамента левой колонной в пределах lK равен Kлев = 500 тсм4 (суглинок IL = 05).
В пределах глубины lK под ростверком правой колонны расположено два слоя грунта с коэффициентами пропорциональности KI пр = 400 тсм4 (супесь IL = 04) и KII пр = 500 тсм4 (суглинок IL = 05) приведенное значение которых определяется по формуле:
Все расчеты свай выполняются применительно к приведенной глубине погружения сваи в грунт l определяемой по формуле:
где αД – коэффициент деформации определяемый по формуле (3.19);
l = 7 м – длина сваи от подошвы ростверка до начала заострения.
где K – обозначение то же что и в формуле (3.15);
Eб = 24106 тсм2 – начальный модуль упругости бетона сваи;
– момент инерции поперечного сечения;
bс = 15d +05 =1503 +05 =095 м – условная ширина сваи;
d = 03 м – сторона поперечного сечения сваи.
Коэффициенты деформации для свай левой и правой колонны равны:
Тогда приведенная глубина погружения свай в грунт равна:
Величины горизонтального смещения Г и поворот головы свай Г определяется по формулам:
где – сила приходящаяся на одну сваю
T = 814 тс – горизонтальное усилие на фундамент;
HH – горизонтальное перемещение сечения мтс от силы H = 1;
MH – угол поворота сечения 1тс от силы H = 1.
Перемещения HH MH определяются по формулам:
где A0 = 2441 B0 = 1621 – безразмерные коэффициенты принимаемые по таблице 4(2) (стр. 104 [10]) в зависимости от приведенной глубины заложения свай в грунте l.
Перемещения HH MH для свай левой и правой колонны равны:
Таким образом величины горизонтального смещения и поворот головы свай равны:
Выполняется проверка соблюдения условий допустимости расчетных величин горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота:
где Sпр = 001 м пр = 001 рад – предельно допускаемые величины горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота.
Объемы и стоимость работ по возведению фундаментов мелкого заложения и свайных. Рекомендации по производству работ
1.Объемы и стоимость работ по устройству фундаментов мелкого заложения и свайных
Таблица 4.1. Объемы и стоимость работ по устройству фундаментов
Наименование работ и конструкций
Стоимость руб. –коп.
Фундамент мелкого заложения
Разработка грунта котлована
Монолитный фундамент
Разработка грунта под ростверк
Железобетонные сваи марки
)Объем котлована определяется по следующей формуле:
где H = 16 м – глубина заложения дна котлована;
a b – размеры котлована по дну;
a1 b1 – размеры котлована по верху:
m =LH =12 – коэффициент заложения откоса котлована зависящий от вида и рода грунта от степени его водонасыщения; в курсовой работе грунт представляет собой песок и супесь.
Размеры котлована проиллюстрированы на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Размеры котлована
В курсовой работе принимаются следующие размеры котлована одинаковые для фундамента мелкого заложения и для свайного:
a = b = 11 м – размеры котлована по дну;
a1 = b1 = 11 + 21216 = 1484 м.
Таким образом объем котлована равен:
Водоотлив устраивается по всем чеитырем краям дна котлована и определяется также как и объем котлована по формуле (4.1).
H = 02 м – глубина заложения дна водоотлива;
a = 02 м – ширина водоотлива по дну;
b = 11 м – длина водоотлива по дну;
a1 b1 – размеры водоотлива по верху:
a1 = 02 + 21202 = 068 м;
b1 = 11+ 21202 = 1148 м.
)Монолитный фундамент
а) мелкого заложения
)Железобетонные сваи
Составляется таблица технико-экономических показателей вариантов фундаментов.
Таблица 4.2. Технико-экономические показатели фундаментов.
Наименование показателя
В результате технико-экономического сравнения расход бетона у свайного фундамента получился меньше чем у фундамента мелкого заложения в связи с этим свайный фундамент применяется в качестве основного варианта.
2.Рекомендации по производству работ принятого варианта
Перед основными работами по разработке котлована выполняется комплекс подготовительных работ. Они включают в себя проведение водопонижающих мероприятий; очистку территории от деревьев кустарника; выкорчевку пней; создание опорной геодезической основы; снос сооружений расположенных на этой территории; ограждение площадки забором; проведений линий электропередач и подъездных путей; создание временных бытовых помещений и т.д.
Котлован устраивается глубиной 16м с наклонными откосами (m=12). По периметру котлована устраивается канава из которой насос будет откачивать воду.
Разработка грунта котлована ведется механическим методом с помощью одноковшового экскаватора с обратной лопатой (рис.4.2) котлован делается закрытым.
Рис. 4.2. Экскаватор обратная лопата
Разработка котлована начинается с проходки пионерной (разрезной) траншеи (рис. 4.3). Последующая разработка осуществляется одинаковыми боковыми забоями в обе стороны от разрезной траншеи.
Рис. 4.3. Схема экскаваторных проходок при разработке котлована
Экскаватор двигаясь назад от забоя разрабатывает и подает грунт в автосамосвалы располагающиеся с двух сторон от траншеи.
Заключительным этапом работ по устройству котлована является уплотнение его дна. Для уплотнения несвязного грунта используются вибрационные гладковальцевые или комбинированные самоходные катки.
Бетонная смесь доставляется на площадку в автобетоносмесителях.
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
СНиП 23-01-99 Строительная климатология.
СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты.
Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) НИИОСП им. Герсеванова. – М.: Стройиздат 1986. – 415 с.
Далматов Б.И. Морарескул Н.Н. Науменко В.Г. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений: Учеб. пособие для студентов вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». -2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 1986. – 239 с. ил.
Основания и фундаменты. Сбор нагрузок на фундаменты: Метод. указания Сост.: В.А. Мельников. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та 2007. 22 с.
Основания и фундаменты. Определение глубины заложения фундаментов: Метод. указания Сост.: В.А. Мельников. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та 2007. 14 с.
Основания и фундаменты. Фундаменты мелкого заложения: конструкции определение размеров расчет осадок: Метод. указания Сост.: В.А. Мельников. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та 2011. – 34 с.
Руководство по проектированию свайных фундаментов НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР.-М.: Стройиздат 1980.