Проектирование ОиФ зданий и сооружений. Гостиница в г.Донецк

ЛИСТ2.dwg

Масштаб: горизонтальный 1:500
Геолого-литологический разрез по линии скважин 1-2
Схема к расчету осадки фундамента методом
послойного суммирования.
Масштаб: вертикальный 1:100
горизонтальный в 1см-50 кПа
План типового этажа М 1:200
Курсовой проект ПГС - 43
Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений
-ми этажная гостиница
сечения фундаментов мекого заложения
геолого-литологический разрез
Щебеночное основание
Спецификация фундаментов
План свайных фундаментов М 1:200
Курсовой проект ПГС - 51з
План свайных фундаментов
послойного суммирования. Сечение 2-2
послойного суммирования. Сечение 5-5

ЛИСТ2.1.dwg

Масштаб: горизонтальный 1:500
Геолого-литологический разрез по линии скважин 1-2
Схема к расчету осадки фундамента методом
послойного суммирования.
Масштаб: вертикальный 1:100
горизонтальный в 1см-50 кПа
План типового этажа М 1:200
Курсовой проект ПГС - 43
Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений
-ми этажная гостиница
сечения фундаментов мекого заложения
геолого-литологический разрез
Щебеночное основание
Спецификация фундаментов
План свайных фундаментов М 1:200
Курсовой проект ПГС - 51з
План свайных фундаментов
послойного суммирования. Сечение 2-2
послойного суммирования. Сечение 5-5

ЗАПИСКА.DOC

Министерство образования РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ивановский Государственный
Архитектурно - Строительный Университет
РАСЧЁТНО ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему:
“Проектирование оснований и фундаментов
зданий и сооружений”
Гостиница в г. Донецк
Руководитель проекта:
доцент: Мазаник В.Н.
1 Цель и задачи курсового проекта 3
2 Исходные данные и выбор задания для курсового проекта 3
ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ПО 2
ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ
1 Выбор глубины заложения фундаментов 10
2 Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов
2.1. Для сечения 5 – 5 12
2.2. Для сечения 2 – 2 15
3 Расчет внецентренно нагруженных фундаментов при наличии подвала 18
4 Проверка прочности подстилающего слоя 22
5 Расчет осадки основания методом послойного суммирован
5.1 Для сечения 5 – 5 26
5.2 Для сечения 2 –2 30
РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
1 Основные положения расчёта 34
2 Выбор глубины заложения и размеров ростверка 35
3.1 Выбор типа размеров и способа погружения свай 36
3.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при
действии вертикальной нагрузки 37
3.3. Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка 38
4.1. Выбор типа размеров и способов погружения свай 40
4.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при
действии вертикальной нагрузки 40
4.3. Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка 41
5.1. Выбор типа размеров и способа погружения свай 43
5.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при
действии вертикальной нагрузки 43
5.3. Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка 44
6 Расчёт свайных фундаментов по 2 группе предельных состояний 47
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
1.Цель и задачи курсового проектирования.
Целью курсового проекта является:
- закрепление теоретических и практических знаний получаемых студентами
при изучении курса “Основания и фундаменты” и успешному применению этих
знаний в решении инженерных задач;
- изучение современных методов расчёта проектирования и устройства
оснований и фундаментов разных конструкций под здания различного назначения с
учётом специфических особенностей инженерно - геологических условий площадки
- приобретение студентами навыков самостоятельной работы с нормативной и
другой литературой по строительному проектированию.
2.Исходные данные и выбор задания для курсового проекта.
а) данные о строительной площадке:
- план строительной площадки в горизонталях с расположением двух буровых
скважин расстояние между которыми 50м;
- данные физических характеристик грунтов слагающих строительную пло -
щадку мощности пройденных пластов их возраст и уровень залегания подземных
Физические свойства грунтов.
Глубина отбора образца м
б) данные о сооружении:
- план типового этажа
- разрез 1-1 - привязка
- план строительной площадки
Конструктивные особенности здания
Несущие конструкции: наружные продольные кирпичные стены толщиной
0мм; внутренний каркас из сборных железобетонных колонн с продоьным
расположением ригелей: сечение колонн 400 х 400 мм.
Здание в осях 7 – 11 имеет подвал. Отметка чистого поа первого этажа + 0.000
на 0.8 м. выше отметки спанированной поверхности земли. Отметка пола
Нормативные значения нагрузок
на уровне обреза фундамента кН(кНм)
Нагрузка от одного этажа
Оценка инженерно-геологических условий площадки
Образец грунта №1 взят из скважины I с глубины 2.2 м по ГОСТ 25100 – 82.
Класс – нескальные грунты;
Группа – осадочные несцементированные;
Подгруппа – обломочные пылеватые и глинистые;
Тип – супеси Ip = 5%;
IP = WL – WP = 30.8 – 25.8 = 5%
Так как 1 IP = 5% 7 то тип пылевато – глинистого грунта – супеси.
Разновидность – супеси пластичные IL = 004.
Так как 0 IL = 0.04 1 то тип пылевато – глинистого грунта по консистенции – супеси пластичные.
Вид – неопределяется
e = ( 1 + W ) – 1 = ( 1 + 0.26 ) – 1 = 0.85
ρs - плотность частиц грунта гсм3 (тм 3);
ρ – плотность грунта гсм3 (тм 3);
ρw – плотность воды (1 гсм3 );
W – природная влажность песка в долях единицы.
По СНиП 2.02.01-83 данный грунт имеет следующие характеристики:
угол внутреннего трения φ = 24 град.;
удельное сцепление С = 13 кПа;
модуль деформации Е = 7 Мпа;
расчётное сопротивление RО = 248 кПа.
Образец грунта №2 взят из скважины I с глубины 7.6 м по ГОСТ 25100 – 82.
Подгруппа – обломочно песчаные;
Тип – песок пылеватый;
Разновидность – песок пылеватый средней плотности насыщенный водой;
e = ( 1 + W ) – 1 = ( 1 + 0.22 ) – 1 = 0.6
Вид – песок пылеватый средней плотности;
Так как 0.8 Sr = 0.97 1.0 разновидность песчаного грунта по степени
влажности – насыщенный водой.
По СниП 2.02.01-83 данный грунт имеет следующие характеристики :
угол внутреннего трения φ = 32 град.;
удельное сцепление С = 5 кПа;
модуль деформации Е =23 МПа;
расчётное сопротивление Rо = 100 кПа.
Образец грунта №3 взят из скважины II с глубины 10.5 м по ГОСТ 25100 – 82.
Тип – суглинки Ip = 14%;
IP = WL – WP = 33.0 – 19.0 = 14%
Так как 7 IP = 14% 17 то тип пылевато – глинистого грунта – суглинки.
Разновидность – суглинки мягкопластичные IL = 057.
Так как 0.5 IL = 0.57 0.75 то тип пылевато – глинистого грунта по консистенции – суглинки мягкопластичные.
e = ( 1 + W ) – 1 = ( 1 + 0.27 ) – 1 = 0.86
угол внутреннего трения φ = 16 град.;
удельное сцепление С = 15.8 кПа;
модуль деформации Е = 7.8 Мпа;
расчётное сопротивление RО = 174 кПа.
Образец грунта №4 взят из скважины II с глубины 13.0 м по ГОСТ 25100 – 82.
Тип – глины Ip = 20%;
IP = WL – WP = 44 – 24 = 20%
Так как IP = 20% > 17 то тип пылевато – глинистого грунта – глины.
Разновидность – глины полутвёрдые IL = 0125.
Так как 0 IL = 0.125 0.25 то тип пылевато – глинистого грунта по консистенции – глины полутвёрдые.
e = ( 1 + W ) – 1 = ( 1 + 0.265 ) – 1 = 0.733
угол внутреннего трения φ = 19 град.;
удельное сцепление С = 56.38 кПа;
модуль деформации Е = 21.51 Мпа;
расчётное сопротивление RО = 350 кПа.
Сводная таблица свойств грунтов.
Пллотность частиц грунта ρS тм3
Пллотность грунта ρ тм3
Природная влажность W %
Степень влажности Sr
Число пастичности IP%
Показатель текучести IL
Коэффициент пористости е
Угол внутреннего трения φ град.
Удельное сцепление С кПа
Модуль деформации. Е МПа
Расчётное сопротивление R0кПа
песок пылеватый насыщенный водой средней плотности
суглинки мягкопластичные
Условные обозначения основных типов и состояний грунтов находящихся в данном геолого-литологическом разрезе.
консистенция сугинков и глин
консистенция супесей
степень влажности песков
Проектирование фундаментов мелкого заложения.
1. Выбор глубины заложения фундаментов.
Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного
рассмотрения инженерно-геологических и гидрогеологических условий
строительной площадки сезонного промерзания и пучинистости грунтов
конструктивных и эксплуатационных особенностей здания величины и характера
нагрузки на основание.
Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:
На основе теплотехнического расчёта:
где d o – величина принимаемая равной м для
суглинков и глин – 0.23;
супесей песков мелких и иылеватых – 0.28;
песков гравелистых крупных и средней крупности – 0.30;
Mt – безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных
Значений среднемесячных отрицательных температур за зиму (ноябрь – март) в
данном районе строительства принимаемый по табл. СНиП [1].
Mt = - 4.2 – 6.6 – 6.2 - 1= - 18
dfn = 0.28 = 1.188 м
По схематической карте глубин промерзания глинистых и суглинистых грунтов (прил.1 рис.3 [1]) на которой даны изолинии нормативных глубин промерзания этих грунтов.
Расчётная глубина сезонного промерзания грунтов:
где dfn – нормативная глубина промерзания м.
kh- коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений – по табл.1 [2]. Расчётную среднесуточную температуру воздуха в помещении примыкающем к наружным фундаментам следует принять 15ºС (для подвала) и 20ºС (без подвала).
Глубина заложения фундамента для части здания без подвала:
df = 0.7*1.19 = 0.83 м
Глубина заложения фундамента для части здания с подвалом:
df = 0.5*1.19 = 0.59 м
При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:
- принимать минимальную глубину заложения фундамента не менее 0.5 метра от
- предусматривать заглубление фундамента в несущий слой грунта не менее 10 -
- избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины если
его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;
- при наличии подземных коммуникаций подвалов и полуподвалов подошва
фундаментов закладывается ниже пола подвала или отметки примыкания
коммуникаций не менее чем на 0.4 м;
- фундаменты сооружения или его отсека как правило должны закладываться
на одном уровне. При заложении ленточных сборных фундаментов смежных
отсеков на разных отметках переход от одной отметки заложения фундамента к
другой осуществляется уступами высотой равной высоте стенового блока
(0.3 0.6 м.). Уступы располагают на расстоянии не менее двойной высоты уступа.
Сечение 2 – 2 Сечение 5 – 5
d = 1.5 + 0.15 = 1.65 м.
d = 1.5 + 0.1 + 1.6 = 3.2 м.
d = 0.3 + 0.1 + 0.1 + 1.6 = 2.1 м.
2. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов.
g = 20 g = 18.5 g = 20.2 g = 18.5
Предварительная площадь подошвы
NOII – нормативная вертикальная
нагрузка от сооружения приложенная к
обрезу фундамента определяемая как
сумма постоянной и временной нагрузок
RO – условное расчётное сопротив -
ление несущего слоя грунта основания
d – глубина заложения фундамента м ;
gср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах принимаемое обычно равным 20 кНм3.
NoII =7*(102+18)=840 кН
d = 1.6 + 0.1 + 1.5 = 3.2 м.
К расчёту принимается фундамент типа:
Ф6.2.1.1. с А = 5.67 м2 b = 2.1 м Vф = 3.4 м3 Nф = 85 кН.
Расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:
R = *[Mn*KZ*b*gII + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII] где
γc1 γ c2 – коэффициенты условий работы принимаемые по табл.3 [2];
k – коэффициент принимаемый в курсовом проекте равным 1.1 т.к. прочностные
характеристики грунта (φ и С) приняты по таблицам СНиПа [2];
M n Mq Mc – коэффициенты принимаемые по табл.4 [2] в зависимости от угла внутреннего трения (φ) грунта;
kz – коэффициент принимаемый равным при b 10м kz =1 ;
b – ширина подошвы фундамента м ;
γII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже
подошвы фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов (при наличии
подземных вод определяются с учётом взвешивающего действия воды – γsb кНм3
определяемый по формуле:
– то же для грунтов залегающих выше подошвы фундамента.
Для грунтов обратной засыпки = 0.95*
где – осреднённое значение удельного веса грунтов ненарушенного сложения
залегающих выше подошвы фундамента;
CII – расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня
планировки или приведённая глубина заложения для наружных и внутренних
фундаментов от пола подвала определяемая по формуле:
где hS – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м;
hcf - толщина конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается
γcf - расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала (принимается равным 22 кНм3);
db - глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала м (для сооружений с подвалом шириной B20 м и глубиной свыше 2 м принимается
db = 2 м при ширине подвала B>20 м db = 0).
γc1 = 1.25; γ c2 = 1.1; k = 1.1; Mn =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа;
γw=10 кНм3; hS = 1.5 м; db =2 м;
Удельный вес водопроницаемых грунтов к которым можно отнести все пески
супеси суглинки залегающие ниже уровня подземных вод но выше водоупора –
глины вычисляется с учётом взвешивающего действия воды γsb.
где γs γw – удельный вес частиц грунта и воды соответственно;
e – коэффициент пористости.
gsb2 = = = 10.31 kHм3
gsb3 = = = 9.19 kHм3
gIIo = 0.95*18.5 = 17.575 кНм3
d1 = 1.5 + 0.1* = 1.641 м
R = *[0.72*1*2.1*12.69 + 3.87*1.641*17.575 + (3.87 – 1)*2*17.575 +
+ 6.45*13] = 394.41 кПа
По вычисленному расчётному сопротивлению грунта уточняются размеры фундамента из условия:
Ф2.1.1.1. с А = 2.70 м2 b = 1.5 м Vф = 1.8 м3 Nф = 45 кН.
R = *[0.72*1*1.5*12.69 + 3.87*1.641*17.575 + (3.87 – 1)*2*17.575 +
+ 6.45*13] = 387.56 кПа
К окончательному расчёту принимается фундамент типа Ф2.1.1.1. со следующими параметрами: А = 2.70 м2 b = 1.5 м Vф = 1.8 м3 Nф = 45 кН.
a1=1.8 м; an=0.9 м; b1=1.5 м; bn=0.9м; Hф=1.5м
Определение размеров центрально нагруженных
фундаментов считается законченным если выполняется
где PII – среднее давление под подошвой фундамента
кПа определяемое по формуле:
где NII– суммарная вертикальная нагрузка на
основание кН включая вес фундамента NфII и грунта
на его уступах NгрII:
NII = NoII + NфII + NгрII
А – площадь подошвы проектируемого фундамента м2
V = d*A – Vф = 3.2*2.7 – 1.8 = 6.84 м3
NгрII = V* = 6.84*17.575 = 120.213 кН
NII= 840 + 45 + 120.213 = 1005.213 кН
PII = 372.3 кПа R = 387.56 кПа Условие выполняется
Найденная величина PII должна не только удовлетворять условию но и быть по
возможности близка к значению расчётного сопротивления грунта (допустимое
отличие от расчётного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую
D = *100% = *100% = 3.94 %
NoII = 7*(93+16) = 763 кН
d = 0.15 + 1.5 = 1.65 м.
Ф4.1.1.1. с А = 3.78 м2 b = 1.8 м Vф = 2.1 м3 Nф = 52.5 кН.
γw=10 кНм3; db = 0 м;
R = *[0.72*1*1.8*13.4 + 3.87*1.65*17.575 + (3.87 – 1)*0*17.575 +
+ 6.45*13] = 268.8 кПа
Ф3.1.1.1. с А = 3.24 м2 b = 1.8 м Vф = 1.9 м3 Nф = 47.5 кН.
К окончательному расчёту принимается фундамент типа Ф3.1.1.1. со следующими параметрами: А = 3.24 м2 b = 1.8 м Vф = 1.9 м3 Nф = 47.5 кН.
a1=1.8 м; an=0.9 м; b1=1.8 м; bn=0.9м; Hф=1.5м
V = d*A – Vф = 1.65*3.24 – 1.9 = 3.446 м3
NгрII = V* = 3.446*17.575 = 60.56 кН
NII= 763 + 47.5 + 60.56 = 871.06 кН
PII = 268.6 кПа R = 268.8 кПа Условие выполняется
D = *100% = *100% = 0.07 %
3. Расчёт внецентренно нагруженных фундаментов при наличии подвала.
При наличии подвала фундамент наружных стен воспринимает давление от
обратной засыпки грунта.
Его определяют по формулам активного давления на подпорные стенки с учётом
сцепления. Однако при малой высоте этих стенок (до 4-х м) и выполнении обратной
засыпки за пазухи фундамента грунтом нарушенной структуры ограничиваются
обычно приближённым расчётом. При вычислении давления грунта на подпорную
стенку учитывают временную нагрузку на поверхности грунта q=10 кНм2.
Размеры подошвы определяют так же как для центрально нагруженного
Расчёт производится для сечения 3 – 3.
Предварительная площадь подошвы фундамента:
NoII = 7*( 35+4 ) = 273 кН
γw=10 кНм3; db = 2 м; hS=0.4 м;
d1 = 0.4 + 0.1* = 0.525 м
Ра счётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:
R = *[0.72*1*1.4*13.207 + 3.87*0.525*17.575 + (3.87 – 1)*2*17.575 +
+ 6.45*13] = 292.19 кПа
По вычисленному расчётному сопротивлению грунта уточняются размеры
При проектировании ленточного сборного фундамента требуемая ширина b м
плиты назначается из условия что расчёт такого фундамента ведётся на 1 м его
длины и принимается b = A
A = b к расчёту принимается фундамент типа: ФЛ12.24
Уточняются размеры фундамента:
R = *[0.72*1*1.2*13.207 + 3.87*0.525*17.575 + (3.87 – 1)*2*17.575 +
+ 6.45*13] = 289.81 кПа
К окончательному расчёту принимается фундамент типа ФЛ12.24. со следующими параметрами: N = 17.6 кН V = 0.703 м3
И 3 стеновых блока ФБП24.6.6-Т N = 14 кН V = 0.58 м3
b = 1200 мм l = 2380 мм h = 300 мм b = 600 мм l = 2380 мм h = 580 мм.
Вес фундамента на 1м:
ФЛ12.24 N = 7.33 кН V = 0293 м3
ФБП24.6.6-Т N = 5.83 кН V = 0.24 м3
Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается
законченным если выполняется условие:
Vф = 0.293 + 3*0.24 = 1.013 м3
V = d*A – Vф = 2.1*1.2 – 1.013=1.507 м3
NгрII = *V = 17.575*1.507 =26.48 кН
NФII = 7.33 + 3*5.83 =24.82 кН
NII = 273 + 26.48 + 24.82 = 324.3 кН.
PII = 270.25 кПа R = 289.81 кПа Условие выполняется
D = *100% = *100% = 6.75 %
Расчётная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала.
Активное давление грунта II кПа на подпорную стенку у подошвы фундамента
вычисляют по формуле:
sII = *L*tg2(45o - )
при этом L = d + hпр – высота подпорной стенки с учётом приведённой высоты
где - расчётный удельный вес грунта обратной засыпки кНм3;
φII ср – угол внутреннего трения грунта обратной засыпки в практических расчётах принимаемый равным 20.
Приведённая высота слоя грунта:
Высота подпорной стенки:
L = 2.1 + 0.569 = 2.669 м.
sII = 17.575*2.669*tg2(45o - ) = 23 кПа.
Составляющие усилий действующих в уровне подошвы фундамента:
- суммарная равнодействующая нагрузка:
NII = NoII + Nф + NгрII
- момент от равнодействующей активного давления грунта с учётом нагрузки
грунта на уступах фундамента:
где eI - эксцентриситет действующей нагрузки от грунта лежащего на уступах
фундамента относительно его центра тяжести.
NII = 273 + 24.82 + 26.48 = 324.3 кН.
eI = 0.15 + 0.3 = 0.45 м.
MII = - 26.48*0.45 = - 0.993 кНм
Эксцентриситет е м равнодействующей суммарной вертикальной нагрузки
относительно центра подошвы фундамента определяется по формуле:
Максимальное и минимальное давление под краем фундамента при действии
момента сил относительно только одной из главных осей инерции площади
подошвы фундамента определяются из выражения:
где NII – суммарная вертикальная нагрузка на основание кН;
А – площадь подошвы проектируемого фундамента м2 ;
е – эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно
центра подошвы фундамента м;
l – большая сторона подошвы фундамента.
Pmax = (1 + ) = 266.2 кПа
Pmin = (1 - ) = 274.3 кПа
Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие
для среднего давления PII :
для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно
одной главной оси инерции подошвы фундамента:
для минимального краевого давления:
При выполнении этих условий расчёт внецентренно нагруженного фундамента
считается законченным.
Если хотя бы одно условие не выполняется то необходимо увеличить размеры
подошвы фундамента.
PII = 270.25 кПа R = 289.81 кПа Условие выполняется.
PII max = 266.2 кПа 1.2*R = 1.2*289.81 = 347.772 кПа Условие выполняется.
PIImin = 274.3 кПа > 0 Условие выполняется.
4. Проверка прочности подстилающего слоя.
При наличии под несущим слоем на глубине Z слоя грунта меньшей прочности
чем прочность грунта несущего слоя размеры фундамента должны назначаться
такими чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его
расчётного сопротивления т.е. обеспечивалось бы условие:
где zp – дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от подошвы
фундамента от нагрузки на основание под подошвой фундамента определяемое по
где α – коэффициент рассеивания напряжений с глубиной принимаемый в
зависимости от формы подошвы фундамента соотношения сторон прямоугольного
фундамента и относительной глубины :
α =f ( = 2zb = lb )
здесь b – ширина подошвы фундамента.
Pо – дополнительное вертикальное давление на основание определяемое как
разность между средним давлением под подошвой фундамента Р и напряжением от
собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента zqо .
zq – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине Z от
подошвы фундамента определяемое по формуле:
где γi и h i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
Rz – расчётное сопротивление грунта на глубине кровли слабого подстилающего
Площадь подошвы условного фундамента Az м2 определяется по формуле:
где NII = NоII + NФII + NГРII - суммарная вертикальная нагрузка на основание.
Ширина подошвы условного фундамента bz м определяется из условия:
- для ленточного фундамента bz = Az l
- для прямоугольного фундамента
где l и b – соответственно длина и ширина подошвы проектируемого фундамента.
Проверяется выполнение условия:
Выполнение данного условия свидетельствует о том что в слое слабого
подстилающего слоя не будут развиваться пластические деформации.
Если условие не выполняется то необходимо увеличить размеры подошвы
проектируемого фундамента при которых условие будет удовлетворяться.
Z = 0.85 м. x = = = 1.133 h = = =1.2
Коэффициент рассеивания напряжений: α=0.683
Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
zqо = d*γ1 = 3.2 * 17.575 = 56.24 кПа
Дополнительное вертикальное давление:
Pо= P - zqо = 372.3 – 56.24 = 316.06 кПа
Дополнительное вертикальное напряжение:
zp = 0.683*316.06 = 215.87 кПа
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта:
zq = 18.5*0.85 + 17.575*3.2 = 71.965 кПа
Площадь подошвы условного фундамента:
Ширина подошвы условного фундамента:
bz = - 0.15 = 2.013 м
Удельный вес грунта подстилающего слоя:
γw=10 кНм3; db =2 м;
Удельный вес грунта выше подошвы фундамента:
Приведённая глубина заложения:
d1 = (1.5 + 0.85) + = 3.6 м
Расчётное сопротивление грунта:
Rz = *[Mn*KZ*b*gII + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII]
Rz = *[0.72*1*2.013*12.159 + 3.87*3.6*17.769 + (3.87 – 1)*2*17.769 +
+ 6.45*13] = 563.78 кПа
5.87 + 71.965 = 287.835 кПа Rz = 563.78 кПа
Условие выполняется.
zqо = d*γ1 = 1.65 * 17.575 = 29 кПа
Pо= P - zqо = 268.85 – 29 = 239.85 кПа
zp = 0.22*239.85 = 52.767 кПа
zq = 18.5*2.4 + 17.575*1.65 = 73.4 кПа
a = = 0 м bz = - 0 = 4.063 м
gsb2 = 10.31 kHм3 gsb3 = 9.19 kHм3 d1 = 4.05 м.
Rz = *[0.72*1*4.063*12.159 + 3.87*4.05*18.123 + (3.87 – 1)*0*18.123 +
+ 6.45*13] = 504.34 кПа
zp + zq Rz 52.767 + 73.44 = 126.17 кПа Rz = 504.34 кПа
5. Расчёт осадки основания методом послойного суммирования.
Расчёт оснований по деформациям производится из условия:
где Sи – предельное значение совместной деформации основания и сооружения
определяемой по табл.4 [2];
S – совместная деформация основания и сооружения определяемая расчётом
в соответствии с указаниями приложения 2 [2].
Расчёт осадки основания S м в методе послойного суммирования находят
простым суммированием осадок всех элементарных слоёв в пределах сжимаемой
толщи Hс по формуле:
где – безразмерный коэффициент равный 0.8;
zpi – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом
слое грунта равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi
границах элементарного слоя по вертикали проходящей через центр подошвы
hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го элементарного
n – число слоёв на которое разбита сжимаемая толща основания.
Расчёт начинается с определения природного zq и дополнительного zp
напряжений и построения их эпюр.
Напряжение от собственного веса грунта zq определяется по формуле:
где γi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
gsb2 = 10.31 kHм3 gsb3 = 9.19 kHм3
Дополнительные вертикальные напряжения zp на глубине z от подошвы
фундамента определяются по формуле:
здесь b – ширина подошвы фундамента.
разность между средним давлением под подошвой фундамента P и напряжением от
Pо = Р - zq где Р= 372.3 кПа
Расчёт напряжений от собственного веса грунта:
На уровне планировки:
На уровне подошвы фундамента:
zq1 = szq +*d = 0 + 18.5*3.2 = 59.2 кПа;
2*zq1 = 0.2*59.2 = 11.84 кПа
На границе 1-го и 2-го ИГЭ:
zq2 = zq1 + γ1* = 59.2 + 18.5*0.85 = 74.925 кПа;
2*zq2 = 0.2*74.925 = 14.985 кПа
На уровне грунтовых вод:
zq3 = zq2 + γ2 * = 74.925 + 20.2*0.55 = 86.035 кПа;
2*zq = 0.2*86.035 = 17.207 кПа
На границе 2-го и 3-го ИГЭ:
zq4 = zq3 + γsb2* = 86.035 + 10.31*4.3 = 130.368 кПа ;
2*zq4 = 0.2*130.368 = 26.074 кПа
В этом случае к вертикальному напряжению от собственного веса грунта zq на
кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление гидр столба воды
определяемое по формуле: гидр = γw*hw
где γw и hw - высота столба воды и удельный вес воды.
hw = 4.3 м ; γw = 10 кНм3
гидр = 10*4.3 = 43 кПа
zq4общ = zq4 + гидр = 130.368 + 43 = 173.368 кПа
2*zq4общ = 0.2*173.368 = 34.68 кПа
На границе 3-го и 4-го ИГЭ:
zq5 = zq4общ + γsb3*h3 = 173.368 + 9.19*3.3 = 203.7 кПа ;
2*zq = 0.2*203.7 = 40.74 кПа
hw = 3.3 м ; γw = 10 кНм3
гидр = 10*3.3 = 33 кПа
zq5общ = zq3 + гидр = 203.7 + 33 = 236.7 кПа
2*zq5 общ = 0.2*236.7 = 47.34 кПа
На границе 4-го ИГЭ:
zq6 = zq5общ + γ4*h4 = 236.7 + 20.4*1.7 = 271.38 кПа ;
2*zq6 = 0.2*271.38 = 54.276 кПа
Для обеспечения необходимой точности расчёта сжимаемую толщу основания
ниже подошвы фундамента разбивают на элементарные слои толщина которых h
м должна удовлетворять условию:
где b – ширина подошвы фундамента.
b = 2.07 м; h 0.4*2.07 = 0.828 м
z = при z = 0.8 Z = = 0.6 м.
Принимается z = h = 0.6 м; 0.6 0.828
Вычисляем дополнительное вертикальное давление на основание Pо кПа:
Pо = Р - zq = 372.3 – 56.24 = 316.06 кПа
Значение ординат эпюры дополнительных давлений.
Наименование слоёв грунта
Условие расчёта выполняется осадка не превышает предельного значения
значит расчёт можно считать законченным.
Pо = Р - zq где Р= 268.85 кПа
zq1 = szq +*d = 0 + 18.5*1.65 = 30.5 кПа;
2*zq1 = 0.2*30.5 = 6.1 кПа
zq2 = zq1 + γ1* = 30.5 + 18.5*2.4 = 74.9 кПа;
2*zq2 = 0.2*74.9 = 14.98 кПа
zq3 = zq2 + γ2 * = 74.9 + 20.2*0.55 = 86.01 кПа;
2*zq = 0.2*86.01 = 17.2 кПа
zq4 = zq3 + γsb2* = 86.01 + 10.31*4.3 = 130.3 кПа ;
2*zq4 = 0.2*130.3 = 26.06 кПа
zq4общ = zq4 + гидр = 130.3 + 43 = 173.3 кПа
2*zq4общ = 0.2*173.3 = 34.66 кПа
zq5 = zq4общ + γsb3*h3 = 173.3 + 9.19*3.3 = 203.63 кПа ;
2*zq = 0.2*203.63 = 40.73 кПа
zq5общ = zq5 + гидр = 203.63 + 40.73 = 244.36 кПа
2*zq5 общ = 0.2*244.36 = 48.87 кПа
zq6 = zq5общ + γ4*h4 = 244.36 + 20*1.7 = 278.36 кПа ;
2*zq6 = 0.2*278.36 = 55.67 кПа
b = 1.8 м; h 0.4*1.8 = 0.72 м
z = при z = 0.4 Z = = 0.36 м.
Принимается z = h = 0.36 м; 0.36 0.72
Pо = Р - zq = 268.85 – 30.5 = 238.35 кПа
Расчёт и проектирование свайных фундаментов.
1. Основные положения расчёта.
Расчёт свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам
предельных состояний:
по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; по
устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности
материала свай и ростверков;
по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных
нагрузок; по перемещению свай совместно с грунтом основания от действия
горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в
элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.
Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности
грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:
где N – расчётная нагрузка передаваемая на сваю кН;
Fd - расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи
Называемая несущей способностью сваи;
gk – коэффициент надёжности величина которого принимается в зависимости
от метода определения несущей способности сваи;
gk = 1.4 если несущая способность сваи определена расчётом.
Проектирование свайных фундаментов выполняют в такой же последовательности.
Определяют величины и невыгодные сочетания нагрузок действующих на
фундамент на уровне отметки поверхности земли или верхней поверхности обреза
Выбирают глубину заложения ростверка с учётом конструктивных особенностей
сооружения и размеры ростверка.
Выбирают тип способ погружения и размеры свай сообразуясь с грунтовыми
условиями действующими нагрузками конструктивными особенностями
проектируемого здания или сооружения.
Определяют несущую способность сваи.
Определяют расчётную нагрузку передаваемую на сваю.
Определяют число центрально нагруженных свай.
Уточняют размеры ростверка в плане из условия размещения полученного числа
Уточняют нагрузку действуюшую на одну сваю с учётом размеров и веса
ростверка веса стеновых блоков и грунта обратной засыпки.
Рассчитывают фундамент по второй группе предельных состояний:
- определяют размеры условного свайного фундамента давления под его
подошвой и последнее сопоставляют с расчётным сопротивлением;
- определяют осадку условного свайного фундамента.
2. Выбор глубины заложения и размеров ростверка.
Глубина заложения ростверка dP назначается в зависимости от конструктивных
особенностей сооружения и высоты ростверка.
Согласно п.3.1. глубина заложения ростверка не зависит от глубины промерзания
Глубина заложения подошвы ростверка назначается с учётом следующих
а) в зданиях без подвала под внутренние стены закладывается подошва ростверка
на 0.15м ниже планировочных отметок;
б) в бесподвальных помещениях обрез ростверка под внутренние колонны
закладывается на уровне отметки планировки;
в) при наличии подвала ростверки под наружные стены закладываются с
отметкой подошвы равной отметке пола подвала; а под внутренние стены с
отметкой верха равной отметке пола подвала.
При глинистых грунтах под ростверком наружных стен следует предусматривать
укладку слоя щебня шлака или крупнозернистого песка толщиной не менее 0.2 м а
под внутренними стенами – слоя щебня шлака или тощего бетона толщиной не
менее 0.1 м. При песчаных грунтах ростверк под наружные и внутренние стены
нужно укладывать по слою щебня шлака или тощего бетона толщиной
Размеры железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под
колонны принимают согласно расчётов по прочности: на продавливание колонной
угловой сваей нижней плиты ростверка по поперечной силе наклонных сечений на
изгиб на местное сжатие (смятие) под торцами железобетонных колонн или под
опорными плитами стальных колонн.
Размеры подошвы ростверка под колонны ступеней и подколонника в плане из
условия унификации рекомендуется принимать кратными 300 мм. Высоту плитной
части ступеней и подколонника следует принимать кратной 150 мм.
Толщина дна стакана как в сборных так и в монолитных ростверках должна быть
При проектировании ростверков под типовые железобетонные колонны
используем ростверк высотой 1200 мм серии 1.411.1 – 291. Марка ростверка
выбирается в зависимости от требуемого количества свай.
Для свайного фундамента под стену (ленточный свайный фундамент) требуемая
высота ростверка назначается согласно расчёта с учётом высоты и количества
стеновых блоков марки ФБС. При этом рекомендуемая минимальная высота
ростверка должна быть не менее 300 мм.
Сечение 5 –5 Сечение 1 – 1
3.1. Выбор типа размеров и способа погружения свай.
Принимаем сваи сплошные квадратного сечения от 200200 до 400400 мм
железобетонные висячие с ненапряжённой арматурой (С) длиной 3 – 16 м (серия
011.1 – 10) погружаемые в грунт без его выемки забивкой дизельным молотом.
Длина сваи выбирается в зависимости от грунтовых условий строительной
площадки глубины заложения подошвы ростверка. Нижний конец сваи следует
заглублять в прочные грунты прорезая напластования более слабых грунтов; при
этом заглубление нижнего конца сваи в несущий слой должно быть не менее 1м.
При выборе длины сваи рекомендуется:
- принимать длину сваи не менее 3 м;
- выполнять заделку головы сваи в ростверк на глубину 5 – 10 см.
Окончательные размеры типовых свай принимаются по таблице где приведена
характеристика свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой
обычной ударостойкости согласно Серии 1.011.1 – 10* “Сваи забивные
железобетонные”. Вып.1 “Сваи цельные сплошного квадратного сечения с
ненапрягаемой арматурой”.
Требуемая длина сваи (без острия) определяется из условия:
l = 0.1 + 1 + 6.1 = 7.2 м
Выбирается свая типа С80.30 – 4:
Тип армирования – 4; вес сваи – 18.3 кН;
длина острия – 250 мм. Способ
погружения сваи – забивка дизельным
3.2. Расчёт несущей способности забивных висячих свай
по грунту при действии вертикальной нагрузки.
Расчёт несущей способности Fd кН забивных висячих свай по грунту при
действии вертикальной нагрузки выполняют как правило по прочности грунта как
сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и
на её боковой поверхности по формуле:
Fd = γc *(γcr*R*A + И*Σ γcf *fi *hi )
где γc – коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый γc =1;
γcr γcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним
концом и на боковой поверхности сваи принимаемые равными 1 при погружении
сваи дизельным молотом;
R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа;
R = 1096.1 кПа (для суглинок мягкопластичных при z0 = 10.95 м IL = 0.57);
А – площадь опирания на грунт сваи м2 принимаемая по площади
поперечного сечения сваи; А = 0.3*0.3 = 0.09 м2 ;
И – наружный периметр поперечного сечения сваи И = 4*0.3 = 1.2 м;
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью
Z1 = 3.425 м. f1 = 50.125 кПа; Z4 = 6.85 м. f4 = 31.85 кПа;
Z2 = 4.325 м. f2 = 27.65 кПа; Z5 = 8.25 м. f5 = 33.125 кПа;
Z3 = 5.35 м. f3 = 29.7 кПа; Z6 = 9.8 м. f6 = 22.397 кПа;
Fd = 1*(1*1096.1*0.09 + 1.2*(50.125*1.25 + 27.65*0.55 + 29.7*1.5 + 31.85*1.5 +
+ 33.125*1.3 + 22.397*1.8) = 402.93 кН
3.3. Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка.
Число свай n определяют исходя из условия что ростверк осуществляет
равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд по формуле:
где γ k – коэффициент надёжности величина которого принимается в зависи -
мости от метода определения несущей способности сваи;
γ k =1.4 если несущая способность сваи определена расчётом.
N – расчётная нагрузка на куст (кН) приложенная на уровне обреза
где N - основная нормативная нагрузка на куст кН; N = 840 кН
γf – коэффициент надёжности по нагрузке γf =1.1.
Fd – несущая способность висячей сваи кН.
N = 840*1.1 = 924 кН
n = = 3.21 Принимаем количество свай в кусте равное 4.
Принимается марка куста свай КС4 – 1 марка ростверка Р1 – 9.
h = 1.2 м. ; V = 1 м3 ; NP = 25 кН:
Высота ростверка Н = 1200 мм.
Высота плитной части ростверка h = 600 мм.
Объём бетона ростверка V = 1 м3
Вес ростверка NР = 25.0 кН
После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка
определяют нагрузку Nф приходящуюся на каждую сваю и проверяют условие:
где N – расчётная нагрузка на куст (кН) приложенная на уровне обреза
фундамента; N = 924 кН
N – расчётная нагрузка передаваемая на сваю кН;
называемая несущей способностью сваи; Fd = 402.93 кН
γ k – коэффициент надёжности величина которого принимается в зависи -
N – расчётная нагрузка от веса ростверка;
n – количество свай в кусте.
где γf =1.1 – коэффициент надёжности по нагрузке;
Np =25 кН – вес ростверка.
N = 1.1*25 = 27.5 кН
N – расчётная нагрузка от веса грунта на уступах ростверка кН.
где γf ` =1.15 – коэффициент надёжности по нагрузке;
Nгр - вес грунта на уступах.
Nгр = 0.95*g1*(dP*l*b – Vрост)
где Vрост = 1 м3 – объём ростверка;
dр = 2.8 м – глубина заложения ростверка;
Nгр = 0.95*18.5*(2.8*1.5*1.5 – 1) = 93.15 кН
Nгр` = 1.15*93.15 = 107.12 кН
NФ = = 264.65 кН N = = 287.81 кН
4.1. Выбор типа размеров и способа погружения свай.
l = 0.1 + 1 + 7.7 = 8.8 м
Выбирается свая типа С90.30 – 4:
Тип армирования – 4; вес сваи – 20.5 кН;
4.2. Расчёт несущей способности забивных висячих свай
R = 1082.3 кПа (для суглинок мягкопластичных при z0 = 10.35 и IL = 0.57);
Z1 = 1.975 м. f1 = 41.825 кПа; Z4 = 5.35 м. f4 = 29.7 кПа;
Z2 = 3.4 м. f2 = 50 кПа; Z5 = 6.85 м. f5 = 32.7 кПа;
Z3 = 4.325 м. f3 = 27.65 кПа; Z6 = 8.25 м. f6 = 33.125 кПа;
Z7 = 9.5 м. f6 = 21.15 кПа;
Fd = 1*(1*1082.3*0.09 + 1.2*(41.825*1.55 + 50*1.3 + 27.65*0.55 + 29.7*1.5 +
+ 32.7*1.5 + 33.125*1.3 + 21.15*1.2) = 465.9 кН
4.3. Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка.
где N - основная нормативная нагрузка на куст кН; N = 763 кН
N = 763*1.1 = 839.3 кН
n = = 2.52 Принимаем количество свай в кусте равное 4.
называемая несущей способностью сваи; Fd = 465.9 кН
Nгр = 0.95*18.5*(1.2*1.5*1.5 – 1) = 29.88 кН
Nгр` = 1.15*29.88 = 34.36 кН
NФ = = 225.29 кН N = = 332.79 кН
5.1. Выбор типа размеров и способа погружения свай.
l = 0.1 + 1 + 5.9 = 7 м
Выбирается свая типа С70.30 – 4:
Тип армирования – 4; вес сваи – 16 кН;
5.2. Расчёт несущей способности забивных висячих свай
R = 1077.83 кПа (для суглинок мягкопластичных при z0 = 10.15 м и IL = 0.57);
Z1 = 3.25 м. f1 = 50.625 кПа; Z4 = 6.85 м. f4 = 31.85 кПа;
Z3 = 5.35 м. f3 = 29.7 кПа; Z6 = 9.4 м. f6 = 21.31 кПа;
Fd = 1*(1*1077.83*0.09 + 1.2*(50.625*1.05 + 27.65*0.55 + 29.7*1.5 + 31.85*1.5 +
+ 33.125*1.3 + 21.31*1) = 367.08 кН
5.3. Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка.
где N - основная нормативная нагрузка на куст кН; N = 273 кН
N = 273*1.1 = 300.3 кН
Расстояние между осями свай (шаг свай) вдоль стены определяется по формуле:
Полученный результат округляется таким образом чтобы шаг свай был кратен
см. В зависимости от величины с определяется число рядов свай.
- однорядное когда 3*d c 6*d. Если по расчёту получилось что с > 6*d
то следует уменьшить несущую способность свай изменив ее длину или сечение;
- двухрядное шахматное если n 2 и 1.5*d c 3*d. Расстояние между
двумя рядами свай cP в этом случае определяется по формуле:
- двухрядное если n > 2. Расстояние между рядами принимается cP = 3*d.
Для недопущения увеличения размера ростверка рекомендуется принимать не
более 2Х рядов свай. Если по расчёту получится с 1.5*d то следует увеличить
несущую способность сваи увеличив длину сваи или её сечение.
Ширину ростверка ленточного свайного фундамента при расположении свай
в один ряд определяют по формуле:
где d – поперечный размер ствола сваи мм
С0 – расстояние от края плиты ростверка до ближайшей грани сваи (свес
Ширину ростверка при многорядном расположении свай вычисляют по формуле:
bP = cP*(m – 1) + d + 2*C0
где m – число рядов свай;
сР – расстояние между осями свай в соседних рядах;
d и C0 – то же что и в формуле выше.
Рекомендуется принимать не более двух рядов свай при минимальной ширине
С = = 0.873 м с = 0.8 м.
Принимается двухрядное шахматное расположение свай т.к.
cp = = 0.41 3*d = 0.9
bp = cp*(m – 1) + d + 2*C0 = 0.41*(2 – 1) + 0.3 + 2*0.15 = 1.01 м.
фундамента; N = 300.3 кН
называемая несущей способностью сваи; Fd = 367.08 кН
Np =27.778 кН (для 1 м. – КС2-1)
N = 1.1*27.778 = 30.556 кН
где Vрост = 1.11 м3 – объём ростверка;
dр = 3 м – глубина заложения ростверка;
Nгр = 0.95*18.5*() = 16.872 кН
Nгр` = 1.15*16.872 = 19.4 кН
N = 1.1*3*5.83 = 19.24 кН
NФ = = 184.75 кН N = = 262.2 кН
Условие выполняется Расчёт можно закончить.
6. Расчёт свайных фундаментов по 2 группе предельных состояний
Расчёт свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить
где Sи - предельное значение совместной деформации основания и сооружения
Расчёт фундамента из висячих свай и его основания по деформациям производят
как для условного массивного фундамента на естественном основании в соответст -
вии с требованиями [2].
Условный фундамент рассматривается как единый массив АВГБ ограниченный
снизу плоскостью АВ проходящей через нижние концы свай сверху – поверх -
ностью планировки грунта ВГ с боков – вертикальными плоскостями АВ и БГ
отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии а
где φIImt – осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта
определяемое по формуле:
где φIIi - расчётное значение углов внутреннего трения для отдельных пройден -
ных сваями слоёв грунта толщиной hi.
a = 7.9*tg = 0.938 м.
Размеры подошвы условного свайного фундамента при этом находят по форму -
ширина bу = cb (mb – 1) + d +2a ;
где cb и cl – расстояния между осями свай соответственно по поперечным и
продольным осям м; cb = 0.9 м c
d –сторона поперечного сечения сваи м; d =0.3 м.
bу = 0.9*( 2 – 1) + 0.3 + 2*0.938 = 3.08 м;
lу = 0.9*( 2 – 1) + 0.3 + 2*0.938 = 3.08 м.
zpi - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом
Расчёт начинается с определения природного zq и дополнительного zp напря -
жений и построения их эпюр.
γsb2 = 10.31 кНм3 γsb3 = 9.19 кНм3
α = f ( = 2zb = lb)
NII = расчётная нагрузка по второй группе предельных состояний кН
определяемая по формуле:
NII = NоII + NсII + NрII + NгрII
где NоII - расчётная нагрузка от веса сооружения на уровне обреза фундамента кН;
NсII NрII NгрII - нагрузка от веса соответственно свай ростверка и грунта в
объёме условного свайного фундамента АВГБ кН.
Aу = bу*lу = 3.08*3.08 = 9.48 м²
NсII = 4*18.3 = 73.2 кН;
NгрII - вес грунта в объёме условного фундамента АБГВ:
Nгр = *(bУ*hУ*lУ – Vсв – Vс)
где bу = hу = 7.9 м – длина ширина и высота условного фундамента.
VрII = 1 м3 – объём ростверка; Vc= объём свай :
Vc = 4*l*0.3*0.3 = 4*8*0.3*0.3 = 2.88 м3
Nгр = *(3.08*7.9*3.08 - 2.88 – 1) = 932.86 кН
NII = 840 + 73.2 + 25 + 932.86 = 1871.06 кН
zq1 = zq + γ1*h1 = 18.5*4.05 = 74.92 кПа; 0.2*zq =14.98 кПа
zq2 = zq1 + γ2 * h2’ = 74.92 + 20.2*0.55 = 86.03 кПа; 0.2*zq = 0.2*86.03 = 17.2 кПа
zq3 = zq2 + γsb2*h2’’ = 86.03 + 10.31*4.3 = 130.36 кПа;
2*zq = 0.2*130.36 = 26.72 кПа
hw = 4.3 м; γw = 10 кНм3
zq3 общ = zq3 + гидр = 130.36 + 43 = 173.36 кПа
2*zq2 общ = 0.2*173.36 = 36.67 кПа
szq4 = szq3 + gsb3*h3’ = 173.36 + 9.19*2.05 = 192.2 кПа
2*zq4 = 0.2*192.2 = 38.4 кПа
zq5’ = zq5+ γsb3*h3’’ = 192.2 + 9.19*1.25 = 203.68 кПа ;
2*zq = 0.2*203.68 = 40.74 кПа
гидр = 10 * 3.3 = 33 кПа
zq5 общ = zq5 + гидр = 203.68 + 33 = 236.68 кПа
2*zq2 общ = 0.2*243.61 = 48.72 кПа
На уровне подошве 4-го ИГЭ:
zq6 = zq5 общ + γ4*h4 = 236.68 + 20*1.7 = 270.68 кПа ;
2*zq6 = 0.2*270.68 = 54.136 кПа
Pо = РII - zq = 197.37 - 192.2 = 5.17 кПа
Так как P0 = 5.17 кПа 0.2*szq4 = 38.4 кПа то осадка равна нулю.
Так же требуется выполнение основного требования расчёта оснований по
деформациям : среднее давление под подошвой условного фундамента PII не должно
превышать расчётного сопротивления грунта основания R на этой глубине:
где PII = 197.37 кПа – среднее давление под подошвой;
R – расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного
γc1 = 1.25; γ c2 = 1.1; k = 1.1; Mn = 0.36; kz =1; Mq = 2.43; Mc = 4.99; CII = 15.8 кПа;
γII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже
подошвы условного фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов:
gII = = = 15.42 кНм3
γII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих выше
подошвы условного фундамента:
СII – расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего под подошвой
условного фундамента; СII = 15.8 кПа;
d1 – приведённая глубина заложения фундамента определяемая по формуле:
γcf - расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала
(принимается равным 22 кНм3 ;
d1 = 7.9 + 0.1* = 8.025 м
db- глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала м (для
сооружений с подвалом шириной B20 м и глубиной свыше 2 м принимается
db=2 м при ширине подвала B>20 м db=0).
R = *[0.36*1*3.08*15.42 + 2.43*8.025*13.026 + (2.43 – 1)*2*13.026 +
+ 4.99*15.8] = 484.01 кПа
PII = 197.37 кПа R = 484.01 кПа
Условие выполняется расчёт можно считать законченным.
a = 8.9*tg = 1.06 м.
bу = 0.9*( 2 – 1) + 0.3 + 2*1.06 = 3.32 м;
lу = 0.9*( 2 – 1) + 0.3 + 2*1.06 = 3.32 м.
Aу = bу*lу = 3.32*3.32 = 11.02 м²
NсII = 4*20.5 = 82 кН;
где bу = hу = 8.9 м – длина ширина и высота условного фундамента.
Vc = 4*l*0.3*0.3 = 4*9*0.3*0.3 = 3.24 м3
Nгр = *(3.32*8.9*3.32 - 3.24 – 1) = 1257.04 кН
NII = 763 + 82 + 25 + 1257.04 = 2121.04 кН
szq4 = szq3 + gsb3*h3’ = 173.36 + 9.19*1.45 = 186.68 кПа
2*zq4 = 0.2*186.68 = 37.34 кПа
zq5’ = zq5+ γsb3*h3’’ = 186.68 + 9.19*(3.3 – 1.45) = 203.68 кПа ;
Pо = РII - zq = 193.02 - 186.68 = 6.34 кПа
Так как P0 = 6.34 кПа 0.2*szq4 = 37.34 кПа то осадка равна нулю.
где PII = 193.02 кПа – среднее давление под подошвой;
gII = = = 14.25 кНм3
d1 = 8.9 + 0.1* = 9.02 м
R = *[0.36*1*3.32*14.25 + 2.43*9.02*13.28 + (2.43 – 1)*0*13.28 +
+ 4.99*15.8] = 483.69 кПа
PII = 193.02 кПа R = 483.69 кПа
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ.
При возведении фундамента мелкого заложения производят подчистку дна
котлована с помощью бульдозера который вслед за экскаватором срезает оставлен-
Если основание сформировано из слабых естественных или насыпных грунтов
можно увеличить их несущую способность поверхностным (на глубину 15 2 м)
или глубинным (более 2 м) уплотнением. Поверхностное уплотнение грунтов в
котлованах выполняют тяжёлыми кулачковыми или гладкими катками которые
после многократной проходки по одному следу уплотняют слой толщиной до 0.5 м.
Песчаные и обломочные породы уплотняют вибрированием. Обычные виброплиты
уплотняют грунт на глубину до 0.5 м тяжёлые самоходные – до 1 м. Эффективность и
качество поверхностного уплотнения зависят от влажности грунта. При разработке
котлованов следует учитывать что в результате уплотнения поверхность дна
заметно понижается. Обязательное удаление разрушенного трамбованием слоя
грунта толщиной 10 15 см также приводит к углублению котлована. Поэтому если
основание предполагается уплотнить глубину выемки назначают учитывая величину
осадки грунта и толщинк удаляемого слоя. Глубинное уплотнение грунтов
(до 10 м) выполняют гидровибрированием одновременно увлажняя грунт до
насыщения. После глубинного производят поверхностное уплотнение а затем
подчищают дно котлована и поверхность основания.
Устройство подушек. Песчаные и щебёночные (или гравийные) подушки
предназначены для распределения давления от фундамента на большую площадь
либо для замены слоя слабого грунта под фундаментом. Если подушку отсыпают в
сухом котловане разгруженный материал разравнивают бульдозером слоями
толщиной 20 см. Каждый слой увлажняют и уплотняют поверхностными
вибраторами или механическими трамбовками.
Закрепление грунтов. Несущую способность слабых грунтов можно увеличить
методами искусственного закрепления:
) Силикатизация и смолизация. Приготовленный в специальной установке
закрепляющий раствор по разводящей системе нагнетают в инъекторы. Инъекто –
ры забивают на глубину до 7м. На глубину до 30 м грунты закрепляют с помощью
инъекторов – тампонов. Лессовидные грунты закрепляют только раствором
силикаиа натрия. При его взаимодействии с солями кальция содержащимися в
лёссах образуется гель кремниевой кислоты который цементирует частицы лёсса
превращая их в камневидную массу. В песках (сухих а также водонасыщенных) с
высоким коэффициентом фильтрации сначала под давлением до 0.5 МПа нагнетают
раствор силиката натрия а затем – хлорида кальция. Пылеватые пески закрепляют
гелеобразующей смесью растворов силиката натрия и фосфорной кислоты. Для
закрепления мелких песков применяют также водный раствор карбамидной смолв в
смеси с раствором соляной кислоты.
) Термический способ. Применяют только для закрепления лёссовидных и
пористых суглинистых грунтов при залегании их выше уровня грунтовых вод.
Термическое закрепление является результатом сжигания топлива непосредственно
в скважинах пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Этим способом
можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м доведя
прочность в среднем до 0.6 1 МПа.
) Цементация. Закрепляются трещиноватые скальные породы а также гравелистые
и рыхлые песчаные грунты. Для цементации используют растворы с водоцементным
отношением от 0.4 до 1; расход раствора составляет 20 40 % объёма закрепляемых
Под подошвой фундамента следует предусматривать подсыпку из гравия или
Далее размечаются оси фундамента устанавливается опалубка и производится
бетонирование. Бетонирование производится с помощью механизированных средств
( бетононасосы пневмотранспортные установки и т.д.) с вибрированием
промежуточных слоёв. Бетон фундамента перед проведением следующих работ
должен набрать прочность не менее 70 % (примерно за три дня).
Библиографический список.
СНиП 2.02.01 – 82. Строительная климатология и геофизика. М.; Стройиздат 1983.
СНиП 2.02.01 – 83. Основания зданий и сооружений. М. 1985
Берлинов М.В. Основания и фундаменты. М.; Высшая школа 1988.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. М.; Стройиздат 1990.
Мазаник В.Н. Симхаев В.З. Алексеев Г.В. Определение размеров центрально нагруженных фундаментов мелкого заложения с применением ЭВМ. Иваново 1994.
Мазаник В.Н. Симхаев В.З. Тощакова Е.В. Методические указания и задания к курсовому проекту “Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений”. Иваново 1999.
Литвинов О.О. Беляков Ю.И. Технология строительного производства. Киев Вища школа 1985.