Проектирование фундаментов ремонтного цеха в г. Тобольске

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра строительного производства, оснований и фундамента

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Основания и фундаменты»

«Проектирование фундаментов ремонтного цеха в г. Тобольске»»

Выполнила:

студентка гр. С12-5

Старцева А.А

Проверил:

Ашихмин О.В.

2016



Содержание

1. Оценка конструктивной характеристики здания

2. Оценка геологических и гидрогеологических условий строительной площадки

2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов

2.2 Заключение по строительной площадке

2.3 Инженерно-геологический разрез строительной площадки

3. Определение нагрузок, действующих на основание

3.1 Постоянные нагрузки

3.2 Снеговая нагрузка

4. Проектирование фундаментов мелкого заложения

4.1 Определение глубины заложения фундаментов

4.2 Обоснование выбора типа основания и фундаментов

4.3 Определение основных размеров фундаментов в плане

4.4 Расчёт осадок (деформаций) оснований

4.5 Расчет прочности кровли подстилающего слоя

4.6 Расчет крена фундамента

5. Расчёт свайных фундаментов

5.1 Расчет несущей способности сваи

5.2 Определение количества свай и конструирование свайного ростверка

5.3 Расчёт осадки (деформации) основания свайного фундамента

6. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов



Задание на проектирование



1. Оценка конструктивной характеристики здания

Район строительства г. Тобольск;

Время производства работ нулевого цикла апрель;

Проектируемое сооружение - монтажный цех. Здание с каркасной конструктивной системой, прямоугольное в плане размером 36 18 м, многопролетное. Шаг колонн - 6 м, пролет - 6м.

Здание разновысотное без подвала, высота над уровнем земли 32,0 м.

Величина предельных деформаций оснований здания:

· относительная разность осадок (ДS/L)_u=0,002 - для производственных зданий с полным железобетонным каркасом;

· максимальная осадка S_max,u=8см.



2. Оценка геологических и гидрогеологических условий строительной площадки

2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов

здание основание фундамент свая

1. Вид грунта торф (0,52,35 м):

§ Удельный вес минеральных частиц г_s=16,1 кН/м³;

§ Удельный вес грунта г=12,3 кН/м³;

§ Влажность W=50%;

§ Угол внутреннего трения ц=9?;

§ Плотность грунта ;

§ Плотность частиц грунта ;

§ Плотность скелета грунта ;

§ Коэффициент пористости ;

§ Коэффициент водонасыщения д.е.;

Вывод: грунт очень рыхлый (), малой степени водонасыщения (). Не является устойчивым основанием

Заменяем на мелкий песок:

§ Удельный вес минеральных частиц г_s=27,8 кН/м³;

§ Удельный вес грунта г=19,8 кН/м³;

§ Влажность W=17%;

§ Угол внутреннего трения ц=22?;

§ Коэффициент фильтрации К=4,2·10² см/сек=36,29м/сут;

§ Плотность грунта ;

§ Плотность частиц грунта ;

§ Плотность скелета грунта ;

§ Коэффициент пористости ;

§ Коэффициент водонасыщения д.е.;

§ Модуль деформации

§ Коэффициент сжимаемости m₀=0,24 Мпа^-1;

§ Коэффициент относительной сжимаемости

Вывод: грунт рыхлый (),средней плотности (), средней степени водонасыщения

(), средней сжимаемости (), очень сильноводопроницаемый ().

2. Вид грунта суглинок (2,359 м):

§ Удельный вес минеральных частиц г_s=26,8 кН/м³;

§ Удельный вес грунта г=18,6 кН/м³;

§ Влажность W=32%;

§ Граница текучести W_L=41%;

§ Граница раскатывания W_P=25%;

§ Удельное сцепление С=0,026 Мпа;

§ Угол внутреннего трения ц=14?;

§ Коэффициент фильтрации К=4·10⁸ см/сек=0,00004м/сут;

§ Плотность грунта ;

§ Плотность частиц грунта ;

§ Плотность скелета грунта ;

§ Коэффициент пористости ;

§ Коэффициент водонасыщения д.е.;

§ Модуль деформации

§ Коэффициент сжимаемости m₀=0,70 Мпа^-1;

§ Коэффициент относительной сжимаемости

§ Число пластичности ;

§ Число текучести д.е.;

Вывод: грунт рыхлый (),

насыщенный водой (),

средней сжимаемости (),

не водопроницаемый (),

текучий ().

3. Вид грунта суглинок (911м):

§ Удельный вес минеральных частиц г_s=25,3 кН/м³;

§ Удельный вес грунта г=18,9 кН/м³;

§ Влажность W=29%;

§ Граница текучести W_L=35%;

§ Граница раскатывания W_P=20%;

§ Удельное сцепление С=0,028 Мпа;

§ Угол внутреннего трения ц=12?;

§ Коэффициент фильтрации К=3,5·10⁸ см/сек=0,000035м/сут;

§ Плотность грунта ;

§ Плотность частиц грунта ;

§ Плотность скелета грунта ;

§ Коэффициент пористости ;

§ Коэффициент водонасыщения д.е.;

§ Модуль деформации

§ Коэффициент сжимаемости m₀=0,60 Мпа^-1;

§ Коэффициент относительной сжимаемости

§ Число пластичности ;

§ Число текучести д.е.;

Вывод: грунт рыхлый (),

насыщенный водой (),

средней сжимаемости (),

не водопроницаемый (),

мягкопластичный ().

4. Вид грунта песок ср. крупности (1116 м):

§ Удельный вес минеральных частиц г_s=23,8 кН/м³;

§ Удельный вес грунта г=19,3 кН/м³;

§ Влажность W=23%;

§ Угол внутреннего трения ц=27?;

§ Коэффициент фильтрации К=1·10⁸ см/сек=0,00001м/сут;

§ Плотность грунта ;

§ Плотность частиц грунта ;

§ Плотность скелета грунта ;

§ Коэффициент пористости ;

§ Коэффициент водонасыщения д.е.;

§ Модуль деформации

§ Коэффициент сжимаемости m₀=0,12 Мпа^-1;

§ Коэффициент относительной сжимаемости

Вывод: грунт рыхлый (),

насыщенный водой (),

средней сжимаемости (),

2.2 Заключение по строительной площадке

По данным изысканий напластование грунтов оценивается как слоистое, слои грунта относительно горизонтальны.

Уровень грунтовых вод находится на глубине 2,3 м в заторфов. грунте.

1 слой торф (0,5-2,35 м): грунт очень рыхлый, малой степени водонасыщения. Не является устойчивым основанием, поэтому необходимо заменить грунт в пределах строительной площадки на песок мелкий. Характеристики слоя грунта: грунт рыхлый, средней плотности, малой степени водонасыщения, средней сжимаемости, очень сильноводопроницаемый.

2 слой суглинок (2,35 - 9,0 м): грунт рыхлый, насыщенный водой, средней сжимаемости, не водопроницаемый, текучий. Е=8,2 МПа

3 слой суглинок (9,0-11,0 м): грунт рыхлый, насыщенный водой, средней сжимаемости, не водопроницаемый, мягкопластичный. Е=9,4 МПа.

4 слой песок ср. крупн. (11,0 - 16 м): грунт рыхлый, насыщенный водой, средней сжимаемости, Е=35 МПа.



2.3 Инженерно-геологический разрез строительной площадки

Рис.2 Инженерно-геологический разрез



3. Определение нагрузок, действующих на основание

3.1 Постоянные нагрузки

Таблица 1

Сбор нагрузок на 1 м² покрытия

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кг/мІ	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка, кг/мІ
	Постоянная нагрузка:
1	Собственный вес плиты покрытия 0,22м*1м*1м*2500 кг/м3	550	1,1	610
2	Пароизоляция 1 слой рубероида	5	1,3	6,5
3	Утеплитель с= 400кг/м3 ; д= 20мм	8	1,3	10,4
4	Стяжка из цементно-песчаного раствора с= 1800кг/м3 ; д= 20мм	36	1,3	46,8
5	Гидроизоляция 3 слоя рубероида на битумной мастике	15	1,3	19,5
	Итого:	614		693,2

Все нагрузки подсчитываются с учётом коэффициента надёжности по назначению г_н=0,95.

F₁ - нагрузка от собственного веса кровли:

F₂ собственный вес колонны :

1,05 коэффициент перегрузки;

40кг/м² расход стали для колонн на 1м² здания;

6м шаг колонн;

3м половина пролёта.

F₃ собственный вес стеновых панелей и оконного заполнителя :

3.2 Снеговая нагрузка

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:

C_е коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов;

C_t термический коэффициент =1;

м коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие для плоских кровель =1;

S_g вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли.

Т.к. средняя температура апреля в г. Тобольске 6^?С пониженное нормативное значение снеговой нагрузки определяем умножением её нормативного значения на коэффициент 0,7:

Расчётное значение снеговой нагрузки:

Полная нагрузка на фундамент:

Момент от стеновых панелей:



4. Проектирование фундаментов мелкого заложения

4.1 Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:

§ сезонного промерзания грунтов;

§ конструктивной особенности здания или сооружения;

§ инженерно - геологических условий строительной площадки;

§ наличие соседних коммуникаций или фундаментов.

Для города Тобольска по карте глубины промерзания .

Т.к. глубина промерзания в г. Тобольске не превышает 2,5м , её нормативное значение допускается определять по формуле:

где M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 230199 «Строительная климатология»:

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.

Значение d₀ для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания:

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта d_f определяется по формуле:

где d_fn нормативная глубина промерзания;

k_h коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по табл.5.2 [1]

k_h =0,5 для зданий c подвалом или техническим подпольем

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

d_w=1,0 м < d_f+2=1,2+2=3,2м по табл. 1 [1]. Не менее =1,2м.

Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) следует принимать по табл.2[1] считая от пола подвала или технического подполья.

Принимаю глубину заложения фундамента d=3,2 м.

4.2 Обоснование выбора типа основания и фундаментов

При строительстве на данной площадке могут быть использованы фундаменты любого типа, так как слои могут служить естественным основанием для строительства фундаментов.

Для окончательного определения вида фундамента рассчитаем два варианта устройства фундамента и сравним их по технико-экономическим показателям.

К расчёту примем:

- фундамент мелкого заложения - монолитный железобетонный, стаканного типа под колонну ;

- свайный фундамент на забивных железобетонных сваях.

4.3 Определение основных размеров фундаментов в плане

Нагрузка, действующая на фундамент, приложена внецентренно.

Должны выполняться следующие условия:

§ P_max1,2R;

§ P_min>0;

§ Р_ср<R;

§ P_min/P_max?0,25.

Размеры подошвы фундамента определяются методом последовательных приближений.

Требуемая площадь подошвы фундамента:

N₀=862,5кН нагрузка, действующая на фундамент;

R₀=215 кПа предварительное расчётное сопротивление грунта (табл.В.3. прил. В СП) для суглинков (I_L=0,44д.е.; е=0,94);

г_cp = 20 кН/м³ - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его срезах;

d=3,2м глубина заложения фундамента.

Задаёмся прямоугольной формой фундамента, тогда ширина подошва фундамента будет:



длина:

По конструктивным требованиям принимаем столбчатый фундамент с размерами : 2,2Ч2,6м.

Площадь фундамента:

Определяем значение давления под подошвой фундамента:

Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

_с1 = 1,2 коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4;

_с2 = 1,1 коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4;

k коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;

М = 0,29 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

М_q = 2,17 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

M_c = 4,69 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

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

b = 2,5м - ширина подошвы фундамента, м;

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

то же, залегающих выше подошвы с учётом взвешивающего действия воды;

удельный вес песка ср. крупности с учётом взвешивающего действия воды;

с_II =25 кПа расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

1. P_max 1,2R:

Определяем момент сопротивления:

=> первое условие выполняется.

2. P_min>0:



=> второе условие выполняется.

3. Р_ср<R:

=> третье условие выполняется.

4. P_min/P_max?0,25:

=> четвёртое условие выполняется.

Принимаем столбчатый фундамент с размерами: 2,5Ч3,0м.

4.4 Проектирование и устройство грунтовой подушки:

Поскольку под подошвой фундамента залегают грунты недостаточно прочные и сильно сжимаемые, возникает необходимость устройства искусственно улучшенного основания.

В наиболее напряженной зоне под фундаментом слабый грунт заменим песчаной подушкой (материал подушек должен иметь удобоукладываемость с заданной плотностью, малую сжимаемость, относительно высокое сопротивление сдвигу, устойчивость при увлажнении и движении подземных вод).

В качестве материала подсыпки применим песчаный грунт (2-й слой), остающийся после разработки котлована. При устройстве подушки песок отсыпается в котлован и послойно уплотняется.

Расчет песчаной подушки:

Расчет сводится к определению размеров подушки и осадки.

Высота песчаной подушки выбирается таким образом, чтобы давление, передаваемое на подстилающий слой, не превышало расчетного сопротивления этого грунта:

p R ,

где:

р - среднее давление под подошвой фундамента;

R - расчетное сопротивление грунта подушки;

Требуемая условная площадь фундамента:

,

R₀ = 500 (кПа) - ориентировочное расчетное сопротивление основания, сложенного плотными песками средней крупности, принимаемое по табл.2 приложения III СниП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

(м²);

Устанавливаем размеры фундамента:

,

где:

= l / b - коэффициент отношения размеров большей стороны l к меньшей (ширине b);

принимаем в первом приближении = 1, тогда:



(м);

Принимаем плиту железобетонную ленточного фундамента марки ФЛ20.24-1 по табл.1 ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов»;

Основные размеры плиты:

b = 2500 (мм);

l = 3000 (мм);

h = 300 (мм).

Расчетное сопротивление грунта подушки:

,

где:

_с1 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3 [1];

_с2 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3 [1];

k - коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;

М = 0,84 - коэффициент, принимаемый по табл. 4 [1];

М_q = 4,37 - коэффициент, принимаемый по табл. 4 [1];

M_c = 6,90 - коэффициент, принимаемый по табл. 4 [1];

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

b - ширина подошвы фундамента;

_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (кН/м³):

(кН/м³);

_II^/ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, с учетом взвешивающего действия воды (кН/м³):

(кН/м³);

(кН/м³) - удельный вес песка с учетом взвешивающего действия воды;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента с = 0 (КПа) (сыпучий грунт);

d₁ = 2,35 (м) - приведенная глубина заложения фундамента;

(кПа).

(кН);

(кН/м²);

215,7 < 231 (кН/м²) - условие выполняется.

С целью экономии материала допустимые значения недогрузки при проверке данного условия, как правило, принимаются до 10 % для сборных конструкций.

Недогруз составляет:

, что допустимо.

Итак, высоту песчаной подушки принимаем равной 0,4 (м).

4.4 Расчёт осадок (деформаций) оснований

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:



где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u=10 см - предельное значение деформации основания и сооружения для производственного здания с железобетонным каркасом, (прил. Д, табл. Д1 [1]).

Осадка основания S c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где безразмерный коэффициент, равный 0,8;

^ср_zp,i среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

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

n число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Сжимаемая толща разбивается на слои с обязательным соблюдением двух условий:

- элементарный слой при разбивке не должен превышать 0,4•b,

- состав грунта элементарного слоя должен быть однородным.

h_i < 0,4•b = 0,4•2,5 = 1 м;

Для 2 слоя (сунлинок) принимаем h_i =0,8 м (1 элементарный слой); для 3 слоя (суглинок) h_i = 1 м(5 элементарных слоев), для 4 слоя (суглинок) h_i = 1 м (6 элементарных слоев).

где б - коэффициент, принимаемый по табл.5.8 [1];

Р₀ - дополнительное вертикальное давление на основание

Р₀ = Р-у_zg0

Р - среднее давление под подошвой фундамента

у_zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

d - глубина заложения фундамента;

- удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

Р₀ = 212,7 -41,4 = 171,3 кПа

Нижняя граница сжимающей толщи основания принимается на глубине z = H_c , при выполнении условия у_zp < 0,2 у_zg, если Е > 5,0 МПа.

у_zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта:

-удельный вес и толщина i-го слоя грунта;

Таблица 2

Расчёт осадки основания методом послойного суммирования

№ слоев	№ элем. слоя	hi, м	zi,м	Ei, кПа	гi, кН/м3	уzgi, кПа	ж=2z/b	з=l/b	бi	уzpi, кПа	0,2уzgi, кПа	, кПа
II	0					41,4				139,4	8,28	132,08
	1	0,8	0,8	9300	18,6	56,36	0,6	1,2	0,895	124,76	11,27	101,90
III	2	1	1,8	10200	18,9	74,26	1,4	1,2	0,567	79,04	14,85	62,73
	3	1	2,8	10200	18,9	92,16	2,2	1,2	0,333	46,42	18,43	37,71
	4	1	3,8	10200	18,9	110,06	3,0	1,2	0,208	29,00	22,01	24,19
	5	1	4,8	10200	18,9	127,96	3,8	1,2	0,139	19,38	25,59	16,59
IV	6	1	5,8	10200	19,3	145,86	4,6	1,2	0,099	13,80	29,17
	7	1	6,8	12600	19,3	164,86	5,4	1,2
	8	1	7,8	12600	19,3	183,86	6,2	1,2
	9	1	8,8	12600	19,3	202,86	7,0	1,2
	10	1	9,8	12600	19,3	221,86	7,8	1,2

S=2,4 см < S_u=10 см

=> условие выполняется, основание удовлетворяет требованиям СП.

4.5 Расчет прочности кровли подстилающего слоя

Подстилающим слоем служит мелкий песок (2-й слой). Должно соблюдаться следующее условие:

уzg+ уzp?Rz



_с1 = 1,1 коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4;

_с2 = 1 коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4;

k коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;

М = 0,29 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

М_q = 2,17 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

M_c = 4,46 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

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

d_I = 1,2 м - глубина заложения фундамента;

d_b =2 м - глубина подвала;

Р₀ =139,4 кПа

у_zg=41,4 кПа;

у_zp=124,76 кПа - (из табл. 2 значения соответствующие 1 элементарному слою)

А_z=N/у_zp=899,7/124,76=7,2 м²;

;

;

у_zg+ у_zp=41,4+124,76=166,16 кПа < R_z=191,2кПа;

Условие выполняется. Прочность кровли подстилающего слоя обеспечена.



4.6 Расчет крена фундамента

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле:

где k_e =0,57 коэффициент, принимаемый по таблице 5.9 [1];

E и н соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение принимают по таблице 5.10); в случае неоднородного основания значение принимают средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями 5.6.45 [1];

N вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;

e эксцентриситет, м;

a=3,0м сторона прямоугольного фундамента (м), в направлении которой действует момент;

Средние (в пределах сжимаемой толщи Hc) значения модуля деформации , кПа, и коэффициента Пуассона грунтов основания определяют по формулам:

5. Расчёт свайных фундаментов

Рассчитаем свайный фундамент, загруженный внецентренно.

Принимаем марку свай - С 70-40;

Глубина котлована d = 3,2 м;

Способ погружения свай - погружение механическим дизель-молотом.



Схема сваи

Принимаю сваю маркой С70-40-8.



5.1 Расчет несущей способности сваи

Таблица №7

№ слоя	hi, м	zi, м	fi, кПа
1	0,8	3,6	7,8
2	1,0	4,5	19,8
3	1,0	5,5	21,0
4	1,0	6,5	21,8
5	1,0	7,5	22,3
6	1,0	8,5	22,6
7	1,0	9,4	23,1
8	0,8	10,4	7,0

Способ погружение забивных свай - вибропогружение.

Сваю следует рассчитывать исходя из условия:

;

где:

- расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

- расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

- коэффициент надежности;

Несущая способность сваи:

;

где:

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

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; R=1400кПа.

A - площадь поперечного сечения сваи;

U - наружный периметр сваи;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

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

_cr - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления; _cr =1

_cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;

F_d=1·[1·1400·0,16+1,6·1·(0,8·7,8+1,0·19,8+1,0·21,0+1,0·21,8+1,0·22,3+1,0·22,6+1,0·23,1+0,8·7)]=415кН.

Сила расчетного сопротивления сваи по грунту с учетом коэффициента по надежности:

;

Определим давление под подошвой фундамента:

Несущая способность сваи на выдергивание:

_c=0,8 (при длине сваи >4м) коэффициент условий работы сваи; R=0

F_d=0,8·1,6·1·(0,8·7,8+1,0·19,8+1,0·21,0+1,0·21,8+1,0·22,3+1,0·22,6+1,0·23,1+ 0,8·7)=153кН.



5.2 Определение количества свай и конструирование свайного ростверка

Найдем площадь ростверка:

;

где:

Р_рост - давление по подошве фундамента;

d_р - глубина заложения ростверка;

_ср = 20 кН/м3 - среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах;

_f =1,05- коэффициент надежности по нагрузке.

Количество свай:

где:

N₀ - нагрузка от выше лежащих конструкций;

A_рост - площадь ростверка;

_ср = 20 кН/м3 - среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах;

d_р - глубина заложения ростверка;

- коэффициент надежности;

F_d - несущая способность сваи.

Принимаю:5 свай.

Площадь ростверка 8,64 м²

Размеры ростверка принимаем 3,6х2,4х0,6м.



Проверка давления приходящегося на одну сваю

N₀ - нагрузка на фундамент от выше лежащих конструкций;

N_рост - вес ростверка;

N_гр - вес грунта лежащего на уступах;

;

;

- условие выполняется.

5.3 Расчёт осадки (деформации) основания свайного фундамента

Средний угол внутреннего трения:



;

.

1) По длинной стороне: ;

l_св - глубина погружения сваи = 8,6 м;

b₀ = 3·d=3·0,4=1,2м;

- средневзвешенное значение угла внутреннего трения:

;

;

;

2) По короткой стороне:

b₀ = 1,2 м

Давление грунта у подошвы условного фундамента:

;

где:

N - нагрузка на фундамент;

N_р - вес ростверка;

N_св.- вес сваи;

N_гр. - вес грунта;

А_усл. - ширина условного фундамента;

Вес свай:

;

Вес грунта:

;

Вес ростверка:

;

;

Расчетное сопротивление грунта основания:

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

то же, залегающих выше подошвы с учётом взвешивающего действия воды;

удельный вес песка мелкого с учётом взвешивающего действия воды;

с_II =55 кПа расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_I =11,8 м - глубина заложения фундамента;

Проверка условия:

P R;

298,2кН/м² 620,7 кН/м² - условие выполняется.

Расчёт осадки фундамента глубокого заложения

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия ;

где:

- совместная деформация основания и сооружения;

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения;

Осадка основания:

;

где: - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i - том слое грунта;

- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

-модуль деформации и толщина i - го слоя грунта;

- толщина i - го слоя грунта;

- число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Толщина элементарного слоя:

h_i < 0,4•b_усл = 0,4•4,02 = 1,608 м;

Для 4 слоя (суглинка) принимаем h_i = 1,3м



где б - коэффициент, принимаемый по табл.5.8 [1];

Р₀ - дополнительное вертикальное давление на основание

Р₀ = Р_усл-у_zg0

Р - среднее давление под подошвой фундамента

у_zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

d - глубина заложения фундамента;

- удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

Р₀ = 298,2 - 160,72 = 137,48 кПа

Нижняя граница сжимающей толщи основания принимается на глубине z = H_c , при выполнении условия у_zp < 0,2 у_zg, если Е > 5,0 МПа.

у_zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта:

-удельный вес и толщина i-го слоя грунта;

Дополнительные вертикальные напряжения для каждого слоя:

;

Определение мощности сжимаемой толщи

Таблица № 8

№ слоев	№ элем. слоя	hi, м	zi,м	Ei, кПа	гi, кН/м3	уzgi, кПа	ж=2z/b	з=l/b	бi	уzpi, кПа	0,2уzgi, кПа	, кПа
IV	0		0			160,72				137,48	32,144
	1	1,3	1,3	12600	19	185,42	0,65	1,4	0,895	123,04	37,084	130,26
	2	1,3	2,6	12600	19	210,12	1,30	1,4	0,645	88,67	42,024	105,86
	3	1,3	3,9	12600	19	234,82	1,95	1,4	0,414	56,92	46,964	72,80
	4	1,3	5,2	12600	19	259,52	2,60	1,4	0,293	40,28	51,904	48,60

Нижняя граница сжимаемой толщи основания находится на глубине: z=H_c=11,21м,

где выполняется условие

(так как Е>5Мпа)- условие выполняется.

Вычисляем осадку каждого слоя по формуле:

;

Определение осадки фундамента глубокого заложения

Таблица № 9

№ п/п
1.	1,3	12,6103	0,0101561
2.	1,3	12,6103	0,0073192
3.	1,3	12,6103	0,0046979
4	1,3	12,6103	0,0033248
		?	0,02549796

S=2,5 см < S_u=12 см - условие выполняется.



6 Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

Сравнение проведем на основе справочника проектировщика [6], табл.3.4. - удельные показатели стоимости и трудоемкости основных видов работ при устройстве фундаментов.

Фундамент мелкого заложения

1. Разработка грунта.

Размеры по низу:

Размеры по верху:

Объем грунта:

Стоимость:

Трудоемкость:

2. Устройство столбчатых монолитных железобетонных фундаментов.

V_бетона=5,69 м³

Стоимость:

Трудоемкость:

Итого: Стоимость: 388,2руб.

Трудоемкость: 32,2 чел.-дн.

Свайный фундамент

1. Разработка грунта.

Размеры по низу:

Размеры по верху:

Объем грунта:

Стоимость:

Трудоемкость:

2. Погружение железобетонных свай.

V=0,4·0,4·7,0·5=5,6м³

Стоимость:

Трудоемкость:

3. Устройство монолитного железобетонного ростверка.

V_{ростверка}= 4,9 м³

Стоимость:

Трудоемкость:

Итого: Стоимость:

Трудоемкость:



Таблица 4

Технико-экономические показатели

№	Вид фундамента	Стоимость, руб.	Трудоемкость, чел.-дн.
1	Фундамент мелкого заложения	388,2	32,2
2	Свайный фундамент	857,9	38,1

Вывод: на основании сравнения по технико-экономическим показателям принимаем фундамент монолитный мелкого заложения как наиболее экономичный.



7. Список использованной литературы

1. СП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

2. СНиП 23.01.99 «Строительная климатология и геофизика».

3. СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».

4. ГОСТ 25100-11«Грунты. Классификация».

5. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Размещено на Allbest.ru