расчёт фундаментов мелкого заложения

Министерство образования Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Заочный инженерно-экономический факультет

кафедра «Строительные конструкции и инженерные сооружения»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине

«Основания и фундаменты»

на тему: «Расчет фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов»

Выполнил: Студент группы ЗИЭФ-475 Проверил: Преподаватель Серебренникова Е.Н.

г. Челябинск 2012 г.

АНОТАЦИЯ

Расчет фундаментов мелкого заложения и свайного фундамента.

Челябинск. ЮУрГУ. ЗИЭФ. 2012г.

25стр., рисунки, Библиографический список.

В курсовой работе представлены расчеты фундамента мелкого

заложения и свайного фундамента по заданным исходным данным.

Подобрана конструкция фундамента и его конструктивные элементы.

Приведены необходимые данные по инженерно-геологическим

изысканиям, схемы и действующие нагрузки по расчетным сечениям. Расчет

оснований и фундаментов произведен в соответствии с нормативными

документами:

СниП 2.02.01-83* Основания и фундаменты

СниП 2.02.03-85 Свайные фундаменты

СниП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции

Цель работы - по заданным нагрузкам на фундамент колонны и

грунтовым условиям определить параметры фундамента мелкого

заложения, представить чертеж конструкции фундамента, а также по

заданным исходным данным выбрать типоразмер сваи (под колонну),

определить их количество и рассчитать основание свайного фундамента

по деформациям.

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Лист 2

270102 Курсовой проект

Разраб. Провер. Серебренникова

Т. Контр.

Н. Контр.

Утверд.

Название работы

Расчет фундаментов

мелкого заложения и

свайных фундаментов

Лит.

Листов 25

ЮУрГУ ПГС-475

Реценз.

Масса Масштаб

Основания и фундаменты


Лист

3 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………….………………4 Расчет основания по деформациям

1. Исходные данные…………………………….……………….…….………5 2. Оценка грунтов и грунтовой обстановки…………………….……………6 3. Назначение глубины заложения фундамента…………………..…………8 4. Выбор типа фундамента и определение его размеров……………………9 5. Определение напряжений и расчет осадки……………………………….12

а) определение напряжений от веса грунта……………………………14 б) определение напряжений от веса фундаментов……………………15 в) давление непосредственно под подошвой фундамента….…………16 г) эпюры бытового и избыточного давления……..……………………17

Расчет свайного фундамента 1. Выбор типоразмера сваи и назначение глубины заложения ростверка...18 2. Расчет свайного фундамента:

а) определение несущей способности сваи……………………..….…..18 б) определение нагрузки, допускаемой на сваю…….………………….…20 в) расчетные нагрузки для расчета по несущей способности…….….20 г) определение количества свай………………………………………….…..21 д) фактические расчетные усилия (внецентренное сжатие)….….….21 е) проверка выполнения условий по нагрузкам…………………….…..….21 ж) давление на грунт под подошвой условного фундамента....………22 з) размеры подошвы условного фундамента…………………….………..22 и) расчетное сопротивление грунта под подошвой……........…………22 к) определение проектного отказа сваи………………………..…………..23

3. Заключение по результатам проектирования свайных фундаментов.….24

Литература………………………………………………………………….25


Лист

4 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Введение

Основания и фундаменты любого объекта должны проектироваться

индивидуально с учетом особенностей строительной площадки,

конструктивных решений и эксплутационных требований, предъявляемых к

зданиям и сооружениям. Учитывая, что затраты на устройство оснований и

фундаментов в ряде случаев достигают 20% и более от общей стоимости

строительства (особенно в сложных геологических условиях), выбор

единственно правильного решения может дать существенный эффект. Это

относится как к вновь возводимым, так и к реконструируемым объектам.

Проектирование и устройство оснований и фундаментов комплексная

задача. Для ее успешного решения инженер должен обладать необходимыми

знаниями по:

- инженерной геологии: установление объема и состава инженерно-

геологических изысканий, всесторонний анализ условий и особенностей строи-

тельной площадки и всего района строительства, а также прогноз возможных

изменений во время строительства и эксплуатации объектов;

- механике грунтов: оценка условий работы отдельных грунтов и толщи

основания в целом, знание особенностей и условий применения

существующих расчетных моделей и решений для определения

деформируемости и прочности оснований, выбор оптимального метода

расчета,

- основаниям и фундаментам: выбор наиболее экономически и

технически обоснованного типа оснований и конструкций фундаментов, их

расчёт, назначение оптимального метода производства работ.


Лист

5 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Расчет основания по деформациям

1. Исходные данные

Порядковый номер цифры варианта 1801

1 8 0 1

1-й слой грунта

2-й слой грунта №

схемы N, kH

М, kH·м

h1, м

h2, м

hW, м

Тип Столбец Тип Столбец


1 4000 420 6,0 3,0 – 5 1 3 1 скала

Рис.1. Расчетная схема фундамента


Лист

6 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

2. Оценка грунтов и грунтовой обстановки

Показатели Ед. изм. 1 слой 2 слой ρs т/ м3 2,73 2,65 ρ т/ м3 1,80 1,85 W – 0,30 0,18 WP – 0,18 – WL – 0,36 – Kф см/год 10 – E МПа 28 = 20 39 = 20 ν – 0,42 0,27 φ град. 21 36 С кПа 81 –

d > 5мм – – 5 – 2 – 10 2 – 0,5 – 10 0,5 – 0,25 – 38 0,25 – 0,1 – 12

грансостав

d < 0,1мм

%

– 30 1 слой: глинистый грунт

Число пластичности: %18,018,036,0 =−=−= PLP WWI IP = 0,18 > 0,17 – глины (стр.73 п.2.1) [1]

Консистенция глинистых грунтов: %67,018,0

18,03,0 =−=−=P

PL I

WWI

0,50 < 0,67 < 0,75 – мягкопластичные (стр.73 табл.3) [1]

Плотность в сухом состоянии: 338,130,01

80,1

1 мт

Wd =+

=+

= ρρ

Коэффициент пористости: 978,038,1

38,173,2 =−=−=d

dseρ

ρρ

Степень влажности: 837,01978,0

73,230,0 =⋅

⋅=⋅⋅

=w

sr e

WS

ρρ

0,8 < 0,837 < 1,0 – насыщенные грунты (стр.72 п.1.5) [1]

005,1978,0

73.236,0 =⋅=⋅

=w

sLL

Wе

ρρ

Отношение грунта к воде: 027,0978,0

978,0005,1

1=−=

+−=e

eeI L

ss

Глина мягкопластичная, насыщенная, набухающая.


Лист

7 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

2 слой: песчаный грунт

Плотность в сухом состоянии: 356,118,01

85,1

1 мт

Wd =+

=+

= ρρ

Коэффициент пористости: 698,056,1

56,165,2 =−=−

=d

dseρ

ρρ

0,55 < 0,69 < 0,7 – средняя плотность (стр.72 табл.2) [1]

Масса частиц 0,25мм > 50% – песок средней крупности (стр.71 табл.1) [1]

Степень влажности: 683,01698,0

65,218,0 =⋅

⋅=⋅⋅

=w

sr e

WS

ρρ

0,5 < 0,683 < 0,8 – влажные грунты (стр.72 п.1.5) [1]

Песок влажный, средней крупности, средней плотности.


Лист

8 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

3. Назначение глубины заложения фундамента

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта, при отсутствии

данных многолетних наблюдений следует определять на основе

теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не

превышает 2,5м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

tfn Mdd ⋅= 0 (5.3) [4]

Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных

значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе,

принимаемых по СНиП 23-01;

d0 – величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23м; супесей,

песков мелких и пылеватых - 0,28м; песков гравелистых, крупных и средней

крупности - 0,30м; крупнообломочных грунтов - 0,34м. [4]

Глубина сезонного промерзания грунта:

мMdd tfn 67,15323,00 =⋅=⋅= (5.3) [4]

Расчетная глубина сезонного промерзания:

мkdd hfnf 837,11,167,1 =⋅=⋅= (5.4) [4]

kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения,

принимаемый для фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1 (таблица

5.2) [4]

Принимаем конструктивную глубину заложения:

ммhhhd дренажcfфk 0,295,13,015,05,1 ≈=++=++=

hф – высота фундаментного стакана, при Е = 20МПа, принимаем 1500мм;

hcf – толщина слоя грунта от уровня чистого пола до верха подколонника,

принимаем 150мм;

hдренаж – толщина слоя дренажа, принимаем 300мм.

Так как строительство осуществляется в г. Челябинске и глубина

промерзания достигает около 1,8м, принимаем глубину заложения фундамента

2м, выполняя условие dk ≥ df. [3]


Лист

9 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

4. Выбор типа фундамента и определение его размеров

Размеры подошвы фундамента определяем методом последовательного

приближения (подбором), задаваясь ими кратно 100мм.

При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее

давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не

превышало расчетного сопротивления грунта R. Для внецентренно

нагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:

RPPRP ср <>≤ 02,1 minmax [4]

W

M

A

GNP ++=max

W

M

A

GNP −+=min

A

GNPcp

+=

Рис.2. Расчетная схема

Задаем размеры подошвы фундамента при условии: Lв )8,0.....6,0(=

Принимаем размер подошвы фундамента кратными 30 см: b=2,4м и

L=3,0м с площадью: 22,734,2 мlbА =⋅=⋅=

Вес фундамента с грунтом на его уступах:

кНAdG ср 288202,72 =⋅⋅=⋅⋅= γ

срγ = 20 кН/ м3- усредненный удельный вес массива бетона и грунта;

Момент сопротивления прямоугольной площади подошвы:

322

6,36

4,23

6м

bLW =⋅=⋅= [4]

2max 22,7126,3

420

2,7

2884000м

кНW

M

A

GNP =++=++= [4]

2min 88,4786,3

420

2,7

2884000м

кНW

M

A

GNP =−+=−+= [4]


Лист

10 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

255,5952,7

2884000м

кНA

GNPcp =+=+= [4]

Расчетное сопротивление грунта под подошвой:

( )[ ]IIcІ

ІІbqІ

ІІqIIzcc cMdМdMbkM

kR ⋅+⋅⋅−+⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅= γγγγγ

γ 1121

, [4]

где γc1 и γc2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4 СНиП 2.02.01-83*: γc1 = 1,1 и γc2 = 1,0; [4]

k = 1 – коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (ϕII и cII) определены непосредственными испытаниями;

Mγ, Mq, Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5 СНиП 2.02.01-83*: при φ=21º – Mγ = 0,56 Mq = 3,24 Mc = 5,84; [4]

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

b = 2,4м – ширина подошвы фундамента;

γII = ρ · q = 1,85 · 9,85 = 18,2 кН/м3 – усредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ'II = ρ · q = 1,8 · 9,85 = 17,7 кН/м3 – то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м;

сII = c = 81кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d1 = 2,0м – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки;

db = 0 – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

γcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м2;

( )[ ] кПа 69,6668184,57,170124,37,17224,32,184,2156,01

11,1 =⋅+⋅⋅−+⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅=R

Проверяем условия:

RPPRP ср <>≤ 02,1 minmax

69,66655,595088,4783,80022,712 <>≤

25,0672,022,71288,478

max

min ≥==P

P (рациональная площадь)


Лист

11 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Условия выполнились, принимаем размеры фундамента кратными 300мм:

b=2,4м и L=3,0м с площадью As=7,2 м2

Рис.4. Геометрические размеры «стакана» фундамента

Рис.5. Эпюра давления на грунт


Лист

12 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

5. Определение напряжений и расчет осадки методом послойного суммирования.

Н hi γ

σzqi z α σzpi σzpii Ei Si ΣSi

м м кН/м3 кПа м кПа кПа МПа м м

2,0 0 18,0 36,0 0 1,0 559,55 0 20 0 0

2,4 0,4 8,7 39,48 0,4 0,917 513,11 536,33 20 0,0085813 0,008581

2,8 0,4 8,7 42,96 0,8 0,834 466,66 489,89 20 0,0078382 0,016419

3,2 0,4 8,7 46,44 1,2 0,712 398,40 432,53 20 0,0069205 0,02334

3,6 0,4 8,7 49,92 1,6 0,566 316,71 357,55 20 0,0057208 0,029061

4,0 0,4 8,7 53,4 2,0 0,433 242,29 279,50 20 0,0044719 0,033533

4,4 0,4 8,7 56,88 2,4 0,353 197,52 219,90 20 0,0035185 0,037051

4,8 0,4 8,7 60,36 2,8 0,273 152,76 175,14 20 0,0028022 0,039853

5,2 0,4 8,7 63,84 3,2 0,225 125,90 139,33 20 0,0022292 0,042083

5,6 0,4 8,7 67,32 3,6 0,184 102,96 114,43 20 0,0018308 0,043913

6,0 0,4 8,7 70,8 4,0 0,151 84,49 93,72 20 0,0014996 0,045413

6,3 0,3 9,7 73,71 4,3 0,135 75,54 80,02 20 0,0009602 0,046373

6,6 0,3 9,7 76,62 4,6 0,119 66,59 71,06 20 0,0008528 0,047226

6,9 0,3 9,7 79,53 4,9 0,105 58,75 62,67 20 0,000752 0,047978

7,2 0,3 9,7 82,44 5,2 0,095 53,16 55,96 20 0,0006715 0,04865

7,5 0,3 9,7 85,35 5,5 0,085 47,56 50,36 20 0,0006043 0,049254

7,8 0,3 9,7 88,26 5,8 0,077 43,09 45,32 20 0,0005439 0,049798

8,1 0,3 9,7 91,17 6,1 0,070 39,17 41,13 20 0,0004935 0,050291

8,4 0,3 9,7 94,08 6,4 0,064 35,81 37,49 20 0,0004499 0,050741

8,7 0,3 9,7 96,99 6,7 0,058 32,45 34,13 20 0,0004096 0,051151

9,0 0,3 9,7 99,9 7,0 0,054 30,22 31,33 20 0,000376 0,051527


Лист

13 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Осадку центра подошвы фундамента определяем методом послойного

суммирования. По методу послойного суммирования дисперсная толща

грунтов делится на элементарные слои грунта по условию: hi ≤ 0,4b, где hi –

высота (толщина, мощность) элементарного слоя.

Рис.6. Элементарные слои грунта

В каждом элементарном слое определяем соответствующее бытовое σzq

(вертикальное давление от собственного веса грунта) и дополнительное σzp

(избыточное давление от наличия подземных конструкций) напряжение.


Лист

14 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

а) определение напряжений от собственного веса грунта (эпюра

бытового давления σzq): i

n

iizq h γσ ⋅=∑

=1 ; [4]

где γi – удельный вес грунта слоя, кН/м3;

hi – толщина i-ого слоя грунта, м;

Толщу основания делим на элементарные слои: т.к. b=2,4м, то

минимальная толщина каждого слоя hi = 0,96м, для наглядности при

построении эпюр делим каждый слой под подошвой фундамента на 10 частей:

h1-10 = 0,4м, h11-20 = 0,3м. Т.к. 1 и 2 слой под подошвой фундамента залегает

ниже горизонта подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом

гидростатического взвешивания: e

WSSb +

−=1

γγγ ; [4]

γw=10 кН/м3 – удельный вес воды,

ρs – плотность частиц грунта, т/м3;

e – коэффициент пористости грунта;

γs =10⋅ρs – удельный вес частиц грунта, кН/м3.

30,18м

кН=γ

3

1

101 7,8978,01

1073,210

1 мкН

eW

слой

S =+

−⋅=+

−=−

γγγ

3

2

2011 7,9698,01

1065,210

1 мкН

eW

слой

S =+

−⋅=+

−=−

γγγ

2360,180,2м

кНdо

zq=⋅=⋅= γσ

2111 48,397,84,036

мкНhо

zqzq=⋅+=⋅+= γσσ

22212 96,427,84,048,39

мкНh

zqzq=⋅+=⋅+= γσσ . . .

. . . 220201920 9,997,93,099,96

мкНh

zqzq=⋅+=⋅+= γσσ

Ординаты эпюры природного (бытового) давления откладываем влево от

оси симметрии.


Лист

15 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

б) определение напряжений от веса фундаментов (эпюра избыточного

давления – σzp): 0Рzp ⋅= ασ , [4]

где P0 – дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента

определяется как разность между средним давлением по оси фундамента и

вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы

фундамента: zqoсрро PP σσ −==0 [4]

α - коэффициент рассеяния, определяется по СНиП 2.02.01-83;

20 55,5593655,595м

кНPP zqoсрро =−=−== σσ

Pср – нагрузка по подошве фундамента (из проверки по ширине подошвы);

2000 55,55955,5591

мкНРzp =⋅=⋅= ασ

2011 11,51355,559917,0


2022 66,46655,559834,0

мкНРzp =⋅=⋅= ασ . . .

. . . 202020 22,3055,559054,0


Среднее дополнительное давление в пределах элементарного слоя:

211

1

1

,22

1м

кНzpiizpiii

izpizpii

−++

−

+== ∑

σσσσ

22 89,4892

66,46611,513м

кНzpi =+==σ . . .

. . . 220 33,312

22,3045,32м

кНzpi =+==σ

Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи (Н.Г.С.Т.), т.е.

мощность сжимаемой толщи основания, по условию: zqzp GG ⋅≤ 2,0

кПаGzp 22,3020 = кПаG zq 9,9920 =

30,22 ≤ 0,2 · 99,9 = 19,98

Условие не выполняется.


Лист

16 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

в) давление непосредственно под подошвой фундамента:

Расчет ведется по II предельному состоянию (по деформациям)

сравнением двух характеристик: рабочей и предельной: S ≤ Su. Расчет осадки

отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно

деформируемого полупространства с условным ограничением величины

сжимаемой зоны производится по формуле: ∑=

=n

iiSS

1 [4]

где S – конечная осадка отдельного фундамента, см;

i

izpiii E

hS

⋅=

σβ [4]

где Si – осадка i-го (элементарного) слоя, см;

hi – толщина i-го слоя грунта основания, см;

Ei – модуль деформации i-го слоя грунта, кПа;

β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σzpii – среднее значение дополнительного вертикального нормального

напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней Zi-1 и

нижней Zi границах слоя, кПа.

сммE

hS zpi 85813,00085813,0

20000

4,033,5368,0

1

111 ==⋅=

⋅=

σβ

сммE

hS zpi 78382,00078383,0

20000

4,089,4898,0

2

222 ==⋅=

⋅=

σβ . . .

. . . сммE

hS zpi 0376,0000376,0

20000

4,033,318,0

20

202020 ==⋅=

⋅=

σβ

Конечная осадка фундамента: сммSS i 1527,5051527,020

1

===∑

Предельная осадка Su = 8 см > S = 5,15 см [4]

Условия выполняются, принимаем окончательные размеры подошвы

фундамента: ширина 2,4м, длина 3,0м.


Лист

17 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Рис.7. Эпюры бытового и избыточного давления


Лист

18 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Расчет свайного фундамента

Исходные данные принимаются те, что и в расчете по деформациям:

Порядковый номер цифры варианта 1801

1 8 0 1


2-й слой грунта №

схемы N, kH

М, kH·м

h1, м

h2, м

hW, м

Тип Столбец Тип Столбец


1 4000 420 6,0 3,0 – 5 1 3 1 скала

Исходя из заданных

условий выбираем типоразмер

сваи, количество: для

одиночного фундамента под

колонну выбираем 18 свай (по

расчету), то есть свайное

поле.

Рис.8. Ростверк фундамента

• принимаем квадратные сваи СЦ 6-30

А=0,3·0,3м, сваи трения (висячие) с шагом

3d=3·0,3=0,9м

• глубина заложения 2,0м

• принимаем длину сваи L=7,0м.

а) Определяем несущую способность сваи

(как висячей сваи) по грунту по СНиП

2.02.03-85 «Свайные фундаменты» по

формуле:

( )∑ ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅= iiCFCRCd hfuARF γγγ [5]

Рис.9. Расчетная схема


Лист

19 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

γс – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимается γC=1;

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, при

погружении сваи на глубину 8м: R=3700 кПа; (стр.69, табл.15) [1]

A – площадь опирания на грунт сваи (площадь сечения сваи), м2;

А=0,3·0,3= 0,09м2

u – наружный периметр поперечного сечения сваи: u=0,3·4=1,2 м;

fi – расчётное сопротивление i – го слоя грунта основания по боковой

поверхности сваи, кПа;

hi – толщина i – го слоя грунта, соприкасающегося с боковой

поверхностью сваи: h1 = h2= h3= h4 = h5 = h6 = 1,0м;

γCR , γCF – коэффициенты условий работы грунта, соответственно под

нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие способ

погружения сваи на расчётные сопротивления грунта: γCR=1, γCF =1

При IL=0,67% для 1слоя, песок средней

крупности 2 слоя и средней глубине

расположения сваи, методом интерполяции

(стр.70, табл.16) [1]:

h1 =2,5м → f1 = 7,5кПа

h2 = 3,5м → f2= 8,5кПа

h3 = 4,5м → f3= 9,5кПа

h4 = 5,5м → f4 = 10,0кПа

h5 = 6,5м → f5 = 59,0кПа

h6 = 7,5м → f5 = 61,0кПа

5,155)6159105,95,85,7(1 =+++++⋅=⋅∑ ii hf

Рис.10. Элементарные слои грунта


Лист

20 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

( ) ( ) кНhfuARF iiCFCRCd 6,5195,15512,109,0370011 =⋅⋅+⋅⋅⋅=⋅⋅⋅+⋅⋅⋅= ∑γγγ

Рис.11. Схема определения размеров условного фундамента

Рис.12. Габаритные размеры условного фундамента

б) Определение нагрузки, допускаемой на сваю

Нагрузка, допускаемая на сваю определяется путём деления несущей

способности сваи Fd на коэффициент надёжности γk=1,4:

кНF

Fk

d 143,3714,1

6,519 ===γ

в) Расчетные нагрузки для расчета по несущей способности:

мкНMM d ⋅=⋅=⋅= 5042,14202,1

кНGNN pd 788,57232,1)824,7694000(2,1)( =⋅+=⋅+=


Лист

21 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Мd – передаваемый на свайный ростверк в плоскости подошвы расчетный

изгибающий момент, кН·м;

Nd – расчетная сжимающая сила, передаваемая на свайный ростверк в

уровне его подошвы, кН;

N , М – заданные нормативные нагрузки;

Gр – вес ростверка при нормативных весах бетона и грунта.

кНAdG mррfp 824,7692258,140,22,1 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= γγ

γf – принимаем 1,2;

dp – глубина заложения ростверка;

Ар – площадь подошвы ростверка: Ар = 2,7·5,4=14,58м2;

γm – для бесподвальных помещений, принимаем 22.

г) Определение количества свай и конструирование свайного ростверка

Определяем число свай при условии, что ростверк осуществляет

равномерное распределение нагрузки на свайный куст.

Количество свай в фундаменте с учетом действия момента Мd :

182,1143,371

788,57232,1 =⋅=⋅=

F

Nn d

д) Фактические расчетные усилия на средние и крайние сваи (внецентренное сжатие):

∑⋅+= 2max

i

dd

yyM

nNN , ∑

⋅−= 2mini

dd

yyM

nNN

Nd , Мd – расчетные усилие и момент относительно центральной оси плана

свай в плоскости подошвы ростверка: Nd = 5724кН, Мd = 504кН·м;

n – число свай в фундаменте: n =18шт.

yi – расстояние от главной оси свайного фундамента до оси каждой сваи;

y – тоже до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

кНN 67,344)25,235,145,0(6

25,250418

5724222max =++⋅

⋅+=

кНN 33,291)25,235,145,0(6

25,250418

5724222min =++⋅

⋅−=

е) Проверяется выполнение условий: FN ≤max 0min >N


Лист

22 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

FкНкНN =<= 14,37167,344max

033,291min >= кНN Условия выполняются.

ж) Давление на грунт под подошвой условного фундамента: )4( ,mtIItghcϕ⋅=

h – глубина погружения сваи в грунт от подошвы ростверка;

φII,mt – осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта.

266

236421,, =⋅+⋅=

⋅=

∑∑

i

iiIImtII h

hϕϕ

φII,i – расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных

пройденных слоев грунта: φ1-4 = 21º, φ5-6 = 36º

мtgtghc mtII 6836,0)426(6)4( , =⋅=⋅= ϕ

з) Размеры подошвы условного фундамента:

cdmab bby 2)1( ++−= cdmal lly 2)1( ++−=

ab , al – расстояние между осями свай соответственно по поперечным и

продольным осям: ab = al = 0,9м;

mb, ml – количество рядов свай по ширине и по длине ростверка

фундамента: mb = 3, ml = 6;

d – сторона сечения сваи: d = 0,3м;

с – давление на грунт под подошвой: с = 0,6836м.

мcdmab bby 4672,36836,023,0)13(9,02)1( =⋅++−⋅=++−=

мcdmal lly 1672,66836,023,0)16(9,02)1( =⋅++−⋅=++−=

и) Расчетное сопротивление грунта под подошвой:

( ) )1( 121

IIcІ

ІІbqІ

ІІqIIzcc cMdМdMbkM

kR ⋅+⋅⋅−+⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅= γγγγγ

γ

γс1 , γс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4

СНиП 2.02.01-83*: γc1 = 1,1 и γc2 = 1,0;

k = 1 – коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные

характеристики грунта (ϕII и cII) определены непосредственными испытаниями;


Лист

23 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Mγ, Mq, Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5 СНиП 2.02.01-83*:

при φ=21º Mγ = 0,56 Mq = 3,24 Mc = 5,84;

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

b = 2,7м – ширина подошвы фундамента;

γII = ρ · q = 1,85 · 9,85 = 18,2 кН/м3 – усредненное расчетное значение

удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ'II = ρ · q = 1,8 · 9,85 = 17,7 кН/м3 – то же, для грунтов, залегающих выше

подошвы фундамента, кН/м;

сII = c = 81кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта,

залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d1 = 2,0м – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от

уровня планировки;

db = 0 – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

( ) кНR 78,676)8184,57,170124,37,17224,32,187,2156,0(1

11,1 =⋅+⋅⋅−+⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅=

кНA

GNPcp 148,327

58,14

824,7694000 =+=+=

RРср ≤

RкНкНPср =<= 78,676148,327

Условия выполняются.

к) Проектный отказ забивной висячей сваи

Определим отказ сваи, необходимый для контроля несущей способности

сваи: 321

322

1 )(

)( mmm

mmm

AFF

EAS

dd

dа ++

+⋅+⋅⋅+⋅

⋅⋅= εη

η

η – коэффициент, принимаемый равным 1500кН/м2;

А – площадь поперечного сечения сваи: А = 0,09м2 ;

Еd – расчетная энергия удара штангового дизель-молота С-330:

кНHGЕd 199,1254,04,0 =⋅⋅=⋅⋅=


Лист

24 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

G – вес ударной части молота: G=25кН;

H – расчетная высота падения ударной части молота: H = 1,9м;

m1 – полный вес молота: m1 = 4,2 кН;

m2 – вес сваи с наголовником: m2 = 0,09кН;

m3 – вес подбабка, для ж/б сваи: m3 = 0кН;

ε – коэффициент восстановления энергии удара: ε2 = 0,2;

Fd – несущая способность сваи: Fd = 519,6кН

мSа 00741,098321,000754,0009,02,4

)009,0(2,02,4

)09,015006,519(6,519

1909,01500 =⋅=++

+⋅+⋅⋅+⋅

⋅⋅=

Рис.13. Схема к расчету и узел заделки сваи с ростверком

Вывод: принимаем куст свай (18шт) l=7м, сечением 300х300мм, ростверк

с размерами в плане 2,7х5,4м под железобетонную колонну.


Лист

25 270102 КП 01. 2012. Вариант 1801

Литература

1. Трегулов Г.В. «Расчет оснований и фундаментных конструкций».

2. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».

3. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

4. СНиП 2.02.01-83* «Основание зданий и сооружений».

5. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

6. ГОСТ 19804-91 «Сваи железобетонные. Технические условия».

7. ГОСТ 19804.4-78* «Сваи забивные железобетонные квадратного сечения

без поперечного армирования ствола. Конструкция и размеры».

8. СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов».

9. СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

10. Веселов В.А. «Проектирование оснований и фундаментов» 1990г.

11. Толмачев Э.Л. « Основания и фундаменты». Учебное пособие, 1995г.

12. Б.И. Далматов « Механика грунтов, основания и фундаменты» 1981г.

13. М.В. Берлинов «Расчет оснований и фундаментов» 2000г.

Real Estate

расчёт фундаментов мелкого заложения