Проект нулевого цикла промышленного здания и АБК в г. Азове

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Введение

2. Определение классификационных и физических характеристик грунтов

3. Определение деформационных характеристик грунтов

4. Анализ инженерно - геологических условий площадки

5. Определение нагрузок на фундамент

6. Определение глубины заложения подошвы фундамента

7. Определение размеров подошвы фундамента

8. Проверка слабого подстилающего основания

9. Расчет оснований на сейсмическую нагрузку

10. Определение осадки фундамента

11. Расчет фундамента на продавливание

12. Расчет плитной части фундамента на изгиб

13. Расчет и конструирование свайного фундамента

14. Заключение

Литература

Приложение



Вариант	Количество пролетов					Шаг колонн
		мм	мм	мм	мм	мм
18	4	9000	6000	6000	3000	6000	6

1. ВВЕДЕНИЕ

грунт фундамент

Целями и задачами курсового проекта являются развитие умений и навыков путем выполнения инженерных расчетов, составления технико-экономического обоснования принимаемых решений, оформления графической части проекта, а также подготовка студентов к творческому решению конкретных задач проектирования конструкций и их узлов и подготовка к выполнению дипломного проекта.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ И ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

ИГЭ 1.Насыпь неслежавшаяся. Мощность слоя изменяется от 1,6 до 2,2м. Плотность насыпного слоя составляет . Физико-механические свойства не определяются.

ИГЭ 2. Мощность слоя составляет от 0,9 до 1,1м. Исходные данные: ,

Классификационные характеристики грунта:

1. Число пластичности

по таблице 11 [3] ИГЭ 2 относится к супеси.

Показатель текучести

по таблице 13 [3] ИГЭ 2 твердая супесь.

Физические характеристики грунта:

1. Плотность скелета грунта

2. Коэффициент пористости грунта

3. Пористость грунта



4. Степень влажности грунта

по таблице 7 [3] , 0<Sr<0.5, супесь маловлажная.

ИГЭ 3. Мощность слоя составляет от 0,8 до 1,2м. Исходные данные:

Поскольку характерные влажности грунта WL и WP отсутствуют, то, следовательно, это песок и классификационные характеристики грунта не определяют, а определяют крупность песка по гранулометрическому составу.

Определение крупности песка:

Гранулометрический состав ИГЭ 3

Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)
>2,0	0,5-2,0	0,25-0,5	0,1-0,25	0,05-0,1	0,01-0,05	0,005-0,05	<0,005
-	9,7	35,9	47,08	4,6	1,68	0,88	0,16

Содержание песка крупнее 2мм-отсутствует.

Содержание песка крупнее 0,5мм. 9,7<25%- не гравилистый.

Содержание песка крупнее 0,25мм. 3,7+35,9=45,6<50%- песок некрупный.

Содержание песка крупнее 0,1мм. 45,6+47,08=92,68>75%- мелкий песок.

Физические характеристики грунта:

1. Плотность скелета грунта



2. Коэффициент пористости грунта

Для песков необходимо сделать вывод по величине коэффициента пористости по таблице 3.2 [1], или таблице 1.3 [2]. Для мелкого песка при е=0,5314, делаем вывод, что песок плотный.

3. Пористость грунта

4. Степень влажности грунта

по таблице 7 [3] песок маловлажный.

5. Плотность грунта с учетом взвешенного действия воды

ИГЭ 4. Мощность слоя 1,2м. Исходные данные:

Для определения крупности песка последовательно суммируем проценты частиц исследуемого грунта сначала крупнее 2 мм, затем крупнее 0,5 мм и т.д. Крупность песка определяем по таблице 3.1

Определение крупности песка:

Гранулометрический состав ИГЭ 4

Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)
>2,0	0,5-2,0	0,25-0,5	0,1-0,25	0,05-0,1	0,01-0,05	0,005-0,05	<0,005
-	24,5	31,4	39,98	3,82	0,24	0,06	-

Содержание песка крупнее 2мм-отсутствует.

Содержание песка крупнее 0,5мм. 24,5<25%- некрупный.

Содержание песка крупнее 0,25мм. 24,5+31,4=55,9>50%- песок средней крупности.

Физические характеристики грунта:

1. Плотность скелета грунта

2. Коэффициент пористости грунта

Для песков необходимо сделать вывод по величине коэффициента пористости по таблице 3.2 [1], или таблице 1.3 [2]. Для песка средней крупности при е=0,617, делаем вывод, что песок средней плотности.

3. Пористость грунта



4. Степень влажности грунта

по таблице 7 [3] песок маловлажный.

5. Плотность грунта с учетом взвешенного действия воды

ИГЭ 5. Мощность слоя составляет 9,7м. Исходные данные:

Классификационные характеристики грунта:

1. Число пластичности

по таблице 11 [3] ИГЭ 5 относится к суглинкам.

2. Показатель текучести

по таблице 13 [3] ИГЭ 5 суглинок тугопластичный.

Физические характеристики грунта:

1. Плотность скелета грунта

2. Коэффициент пористости грунта

3. Пористость грунта



4. Степень влажности грунта

по таблице 7 [3] суглинок насыщен водой.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОМПРЕССИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ

1) Образец грунта отобран на глубине 2 м.

Компрессионная зависимость

P, кПа	0	50	100	200	400
е	0,457	0,454	0,451	0,448	0,444

Строим график зависимости коэффициента пористости от вертикального давления (рисунок 1).

1. Коэффициент сжимаемости

2. Коэффициент относительной сжимаемости

3. Коэффициент Пуассона и коэффициент бокового давления для суглинка

4. Компрессионный модуль деформации

5. Модуль общей деформации

здесь mK = 4 - корректировочный коэффициент, принят по таблице 22 [3].

Так как E=130,868МПа>100МПа, то модуль общей деформации принимаем равным 32,717МПа.

2) Образец грунта отобран на глубине 3,5 м.

Компрессионная зависимость

P, кПа	0	50	100	200	400
е	0,53	0,527	0,524	0,521	0,516

Строим график зависимости коэффициента пористости от вертикального давления (рисунок 2).

1. Коэффициент сжимаемости

2. Коэффициент относительной сжимаемости

3. Коэффициент Пуассона и коэффициент бокового давления для суглинка

3. Компрессионный модуль деформации

4.

5. Модуль общей деформации

здесь mK = 4 - корректировочный коэффициент, принят по таблице 22 [3].

Так как E=137,76МПа >100МПа, то модуль общей деформации принимаем равным 34,44МПа.

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ШТАМПОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

1) Глубина испытаний грунтов 4,5м.

Результаты штамповых испытаний

P, кПа	0	50	100	150	200	250	300	350	400
S, мм	0	0,32	0,66	1	1,34	1,68	2,02	2,38	2,95

Строим график зависимости осадки от вертикального давления (рисунок 3).

1.Определяем природное давление на глубине 4,5 м

2. Выбираем линейный участок на графике зависимости S = f(P) от природного давления (?100 кПа) до конца линейного участка (300 кПа).

?P = 350 - 50 = 300 кПа, ?S = 2,38 - 0,32 = 2,06мм = 0,206см.

3. Определяем модуль деформации грунта

здесь d = 27,7 см - диаметр штампа, щ = 0,8 - безразмерный коэффициент.

2) Глубина испытаний грунтов 9,0м.

Результаты штамповых испытаний

P, кПа	0	50	100	150	200	250	300	350
S, мм	0	0,87	1,75	2,62	3,5	4,92	7,41	14,2

Строим график зависимости осадки от вертикального давления (рисунок 4).

1. Определяем природное давление на глубине 9,0 м

2. Выбираем линейный участок на графике зависимости S = f(P) от природного давления (?50 кПа) до конца линейного участка (350 кПа).

?P = 200 - 50 = 150 кПа, ?S = 3,5 - 0,87 = 2,63мм = 0,263см.

3. Определяем модуль деформации грунта

здесь d = 80 см - диаметр штампа, щ = 0,8 - безразмерный коэффициент.

Все полученные значения физических и деформационных характеристик грунта необходимо показать на инженерно-геологическом разрезе (рисунок 5).

4. АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПА ФУНДАМЕНТОВ

ИГЭ 1.Насыпь неслежавшаяся, мощность от 1,6 до 02,2 м. Категория по сейсмическим свойствам - III. Основанием фундаментов служить не может.

ИГЭ 2.Твердая супесь, мощностью от 0,9до 1,1 м. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - II, т.к. JL = -0,815 < 0,5, е = 0,4567 < 0,7.

Условное расчетное сопротивление по таблице 11.3 приложения II [1] R0 = 350 кПа > 100 кПа, Е = 50 МПа > 5 МПа. Следовательно, основанием фундаментов мелкого заложения служить может.

Основанием свайных фундаментов служить не может из-за малой глубины слоя.

ИГЭ 3.Песок мелкий, мощностью от 0,8 до 1,2 м. Плотный песок, маловлажный. Относится ко ІІ категории. Может служить основанием для фундаментов мелкого заложения, т.к. R0 = 400 кПа > 100 кПа

ИГЭ 4. Песок средней крупности средней плотности, мощностью 1,2м. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - IIІ, так как пески средней плотности в водонасыщенном состоянии. Может служить основанием для свайных фундаментов.

ИГЭ 5. Суглинок тугопластичный, мощностью 9,7 м. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - II, т.к. JL = 0,375 < 0.5, е = 0,8446 < 0,9.

Условное расчетное сопротивление по таблице 11.3 приложения II [1] R0 = 171,5 кПа > 100 кПа, Е = 47,25 МПа > 5 МПа. Основанием фундаментов мелкого заложения служить не может, т.к. кровля слоя находится на глубине более 5 м.

Основанием свайных фундаментов служить может.

Выводы:

За основание фундаментов мелкого заложения принимаем ИГЭ 2, Твердая супесь.

За основание свайных фундаментов принимаем ИГЭ 4, Песок средней крупности.

5. Определение нагрузок на фундамент

Определить нагрузку на фундамент цеха при следующих исходных данных.

Расчетные нагрузки на фундамент

Положение колонны, сечение, мм	Отметка низа колонны	Вес фундаментной балки и цокольной панели, кН	Расчетные нагрузки на фундамент (к I группе предельных состояний)
			комбинация нагрузок
Крайняя 400Ч400	-0,80	48,7	I (основное II сочетание) III сейсмика	1260 1040 860	96 112 ±195	13 15 ±62
Средняя 400Ч400	-0,80	_	I (основное II сочетание) III сейсмика	1430 1280 970	47 65 ±105	10 14 ±72

1)Определяем величину эксцентрисистета нагрузки от фундаментной балки (рис. 1,2, приложение 4)

2) Определяем нагрузку от фундаментной балки для расчетов по I и II группам предельных состояний

здесь =0,95 - коэффициент надежности по назначению для зданий II класса,

гf I =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для фундаментной балки.

3) Определяем нагрузки для расчетов по II группе предельных состояний при коэффициенте надежности по нагрузке на верхнем обрезе фундаментов (отм. -0,15).

1. Комбинация (сочетание) нагрузок



2. Комбинация (сочетание) нагрузок

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

Определить глубину заложения подошвы фундамента. Район строительства г. Пятигорск.

Расчет фундаментов выполняется по скв. 1. Назначаем глубину заложения подошвы фундамента, исходя из следующих соображений.

1) Минимальная высота монолитного фундамента, исходя из заданной отметки низа колонны -0.8.

здесь 0,05 м - расстояние от низа колоны до дна стакана,

0,2 м - минимальная толщина дна стакана фундамента.

2) Нормативная глубина промерзания грунта для г. Пятигорска dfn = 0,8м.

Расчетная глубина промерзания грунта

здесь - коэффициент, учитывающий тепловой режим здания без подвала с полами по грунту при температуре помещения 10 ?С (табл. 37 [1] или табл. 5.1 [2], или табл. 4.3 [2]).

В соответствии с п. 10.9 [1] на площадках, сложенных грунтами III категории по сейсмическим свойствам, рекомендуется предусматривать устройство искусственных оснований. Принимаем предварительно высоту гравийной подушки 0,7 м.

Окончательно принимаем высоту фундаментов НФ=1,2 м, отметку подошвы фундамента FL=-1,35м м и глубину заложения d=1,15 м, которые удовлетворяют требованиям.

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

Определить размеры подошвы фундамента.

1) Определяем нагрузки на отметке подошвы фундамента FL.

Принимаем характеристики подстилающего слоя как для твердой супеси:, C=12, E=30 МПа, R0=350 кПа, гп=20,58 кН/м3.

2) Предварительно принимаем площадь подошвы фундамента:

Принимаем Принимаем b = 1,8 м, уточняем величину расчетного сопротивления грунта по формуле 33 [1], или формуле 5.3 [2], или формуле 4.10 [3] для здания без подвалов при dВ=0, d1=d

где , так как основанием является гравийная подушка;

, для зданий с гибкой конструкционной схемой;

, так как ширина фундамента b<10 м;

, так как и определены по таблицам;

; d1=d=1,15 м;

3) Поскольку величина R отличается от предварительно принятой R0, то необходимо уточнить размеры подошвы фундамента

Принимаем Принимаем , уточняем величину расчетного сопротивления грунта:

Определяем длину подошвы фундамента из уравнения:

Из решения квадратного уравнения Принимаем ,

4) Проверяем условия для двух сочетаний нагрузок

Условия расчета основания по деформации выполняются. Следовательно, принимаем

8. ПРОВЕРКА СЛАБОГО ПОДСТИЛАЮЩЕГО ОСНВОВАНИЯ

При наличии в пределах сжимаемой толщи слоя грунта меньшей прочности, чем прочность несущего слоя основания, не обходима проверка слабого подстилающего основания по формулам 46 [1], 5.20 [2] или 4.13 [3].

Выполнить проверку слабого подстилающего основания.

Принимаем высоту гравийной подушки

1) Проверяем слабое подстилающие основание ИГЭ 2 твердая супесь, со следующими характеристиками по формуле 46 [1]

2) Природное давление на отметке подошвы фундамента

3) Природное давление на отметке кровли слабого подстилающего основания, т.е. низа гравийной подушки

4) Среднее давление под подошвой P=Рср , Pcp= 214,33кПа.

Дополнительное давление на отметке подошвы фундамента

5) Определяем нагрузку на подстилающий слой на отметке подошвы фундамента

6) Определяем дополнительное давление на отметке низа гравийной подушки:

для прямоугольных фундаментов с отношением сторон по таблице 55 [1] находим

Тогда дополнительное давление

7) Определяем площадь условного фундамента

8) Определяем ширину условного фундамента:

9) Определяем расчетное сопротивление Rz ИГЭ 2 твердая супесь для условного фундамента шириной по формуле 33 [1].

, так как подстилающим основанием служат твердая супесь JL=-0,815<0,5; принимаемый по таблице 43 [1],

, так как здание с гибкой конструктивной схемой по таблице 43 [1],

, так как прочностные характеристики грунта определены по результатам лабораторных испытаний, С=12 кПа, ц=23?,

, так как ширина фундамента менее 20 м.

; d1=d=1,15+0,385=1,535 м;

10) Проверяем условие

Условие выполняется.

9. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ НА СЕЙСМИЧЕСКУЮ Нагрузку

Сейсмичность района строительства г. Пятигорска 8 баллов, категория грунтов по сейсмическим свойствам III, следовательно, сейсмичность площадки строительства 9 баллов, повторяемость землетрясений - 3.

1) Поскольку характеристики грунта основания гравийной подушки были приняты по таблицам СНиП, то характеристики этой подушки для расчетов по I группе предельных состояний определяем с учетом коэффициентов надежности:

При ц1=20?: F1=7, F2=3, F3=10.

2) Определяем ординаты эпюры предельного давления:

здесь - при сейсмичности площадки строительства 9 баллов,

коэффициенты формы для прямоугольных фундаментов.

3) Проверяем основания фундаментов при действии сейсмической нагрузки.

Сейсмические нагрузки на верхний обрез фундамента

NI=860 кН, MI=195 кН•м, FI=62 кН.

4) Определяем сейсмическую нагрузку от веса фундамента и грунта на его обрезах

5) Определяем сейсмическую нагрузку от веса фундаментной балки

6) Определяем сейсмическую нагрузку на основание

7) Определяем величину изгибающего момента на отметке подошвы фундамента при сейсмических воздействиях.

Эксцентриситет расчетной сейсмической нагрузки

При следовательно, будет полное опирание подошвы на фундамент.

9) Определяем эксцентриситет эпюры предельного давления

При величина вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях определяются по формуле 243 [1]. Поскольку то формула 243 [1] приобретает вид:

11) Проверим основное условие расчета основания при сейсмических воздействиях

здесь сейсмический коэффициент условий работы, равный 0,6 для грунтов III категории по сейсмическим свойствам, дополнительно умножаем 1,15 при повторяемости землетрясений 3,

коэффициент надежности для зданий II класса,

Условие выполняется.

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА

Определить просадку фундамента под колонну (рис. 3, приложение 4).

1) Средние и дополнительное давление под подошвой фундамента

Pcp = 206,39 кПа,

Природное давление на отметке подошвы фундамента и низа гравийной подушки

2) Определяем природное давление на границе ИГЭ 2 и ИГЭ 3

3) Определяем природное давление на границе ИГЭ 3 и ИГЭ 4

4) Определяем природное давление на границе ИГЭ 4 и ИГЭ 5

5) Определяем мощность элементарного слоя

Коэффициент, учитывающий форму фундамента з=0,92.

Расчет осадки ведем в табличной форме.

Z - глубина относительно подошвы фундамента.

Z, м						Слои
1	2	3	4	5	6	7
0 0,385	0 0,308	1 0,955	205,79 196,53	8,54 16,46	32,71	ИГЭ 2 Твердая супесь
0,5 1 1,3	0,4 0,8 1,04	0,957 0,785 0,715	196,94 161,545 147,14	24,545 34,36	34,44	ИГЭ 3 Песок мелкий
1,5 2 2,5 2,8	1,2 1,6 2 2,24	0,59 0,439 0,371 0,3	121,42 90,34 76,35 61,713	181,542	28,75	ИГЭ 4 Песок средней крупности
3 3,5 4	2,4 2,8 3,2	0,256 0,19 0,15	52,68 39,1 30,87		31,75	ИГЭ 5 Суглинок тугопластичный

6) Нижняя граница сжимаемой толщи основания находится на глубине z = 4,68 м, от подошвы фундамента, где выполняется условие (*).

7) Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования

Определяем осадку ИГЭ 2

где в=0,8 const.

Определяем осадку ИГЭ 3

Определяем осадку ИГЭ 4

Определяем осадку ИГЭ 4

8) Определяем осадку

Проверим основное условие расчета оснований по деформации

условие выполняется.

11. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА НА ПРОДАВЛИВАНИЕ

Выполнить расчет фундамента на продавливание и определить количество ступеней плитной части фундамента (рис. 4, приложение 4).

1) Определяем размеры подколонника при размерах колонны

Принимаем размеры подколонника кратным 300 мм,

2) В первом приближении принимаем плитную часть фундамента из одной ступени высотой h1=0,3 м.

Проверяем условие

здесь высота подколонника,

глубина стакана,

здесь 0,8 - абсолютное значение отметки низа колонны.

Проверим условие

0,9 - 0,7 = 0,2 м < 0,5 • (1,2 - 0,6) = 0,3 м.

Следовательно, проверка на продавливание плитной части производится от дна стакана, как для низких фундаментов.

3) Определяем вылет первой ступени

Вынос первой ступени не должен превышать

где K - коэффициент, принимаемый см. [4], прил. 3.

При Рср =258,91 кПа, К =3 , тогда

Следовательно, одной ступени плитной части фундамента достаточно.

4) Определяем площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента

5) Определяем коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть фундамента через стенки стакана

принимаем б =0,85, [4] п 2.20.

Расчетная продольная сила, действующая в уровне торца колонны

6) Проверяем фундамент по прочности на продавливание колонной

здесь рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до рабочей арматуры,

размеры понизу меньшей и большей сторон стакана,

площадь многоугольника за пределами призмы продавливания

Тогда

Условие не выполняется.

Необходимо увеличить высоту от дна стакана до растянутой арматуры фундамента.

7)Принимаем высоту фундамента НФ = 1,5 м, не меняя отметки низа колонны - 0,8.

Проверяем условие п.26СНиП 2.03.01-84,

Проверяем условие

1,2 - 0,7 = 0,5 м > 0,5•(1,2 - 0,6) = 0,3 м.

Следовательно, проверка на продавливание плитной части производится от подколонника, как для высоких фундаментов.

8) Определяем давление под подошвой фундамента от расчетных нагрузок в основном сочетании.

принимаем

9) Защитный слой арматуры принимаем 40 мм, тогда рабочая высота нижней ступени фундамента h01 = 0,3 - 0,04 = 0,26 м.

Площадь многоугольника за пределами призмы продавливания определяем по формуле 6.16 или 6.17 [5]

10) Расчетная продавливающая сила

Средняя величина ширины призмы продавливания

Проверим условие

условие выполняется.

11) Особое (с учетом сейсмичности) сочетания усилий. Дополнительно учитываем коэффициент условий работы гкр=1,2.

Определяем давление от сейсмических нагрузок

Расчетная продавливающая сила

условие выполняется.

12. РАСЧЕТ ПЛИТНОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА НА ИЗГИБ

Определить площадь арматуры плитной части фундамента (рис. 4, приложение 4).

1) В направлении размера подошвы фундамента l: Pmax = 456,79 кПа.

Сечение 1 - 1 по грани подколонника

Давление на грунт в расчетном сечении 1 - 1 от расчетных нагрузок

Изгибающий момент

Требуемая площадь сечения арматуры

здесь для арматуры класса А - II.

Принимаем 14 Ш 10 А - II, u = 200 мм, Аsxf = 10,99 см2 > Аsx = 5,38 см2.

2) В направлении размера подошвы фундамента b: P = 265,43 кПа.

Сечение 1 - 1 по грани подколонника.

Изгибающий момент

Требуемая площадь сечения арматуры

Принимаем 14 Ш 10 А - II, u = 200 мм, Аsyf = 10,99 см2 > Аsy = 2,46 см2.

3) Особое (с учетом сейсмичности) сочетание нагрузок.

Направление l: Pmax = 476,34 кПа.

Сечение 1 - 1:

Требуемая площадь сечения арматуры

Принятая арматура Аsxf = 10,99 см2 > Аsx = 4,56 см2 удовлетворяет требованиям расчета арматуры на сейсмическую нагрузку.

В направлении b расчет не выполняем, так как площадь арматуры принята с большим запасом.

13. Расчет и конструирование свайного фундамента

1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи.

По своим физико-механическим характеристикам в качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой № 4 (песок средней крупности, средней плотности), заглубление сваи в слой должно быть не менее 1 м (рис. 5, приложение 4).

Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки оголовка сваи в ростверк - 100 мм.

Требуемая длина сваи (без острия) определяется из условия:

где величина заделки головы сваи в ростверк;

величина заглубления нижнего конца сваи в несущий слой;

толщина слоев грунтов, прорезаемых сваей, м.

Тогда требуемая длина сваи:

По приложению 1 принимаем сваи сечением 30Ч30 см длиной 4 м.

2. Определение несущей способности сваи.

Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:

где коэффициент условий работы сваи в грунте;

расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

площадь поперечного сечения сваи, равна ;

наружный периметр поперечного сечения сваи;

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

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

коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл. 2.5 приложения 2: .

По табл. 2.6 приложения 3 определяем расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи:

Периметр ствола сваи:

Несущая способность сваи:

3. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.

Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:

где N - расчетная нагрузка от веса здания или сооружения

коэффициент надежности; если несущая способность сваи определена чётом.

берется большее по заданию.

расчетная нагрузка на обрез свайного фундамента;

вес ростверка и грунта на обрезе фундамента;

коэффициент перегрузки;

глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;

осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

площадь ростверка (здесь а - расстояние между осями свай, для висячих призматический забивных свай принимается , размер поперечного сечения сваи).

Требуемое количество свай:

Принимаем 4 сваи и располагаем их на расстоянии 0,9 м в осях друг от друга.

Нагрузка с учетом изгибающего момента, действующего на крайние сваи:

где вертикальная сила, действующая на обрезе фундамента (с учетом );

М - расчетный изгибающий момент в уровне обреза фундамента (подошвы ростверка):

расстояние от главной оси до сваи, для которой определяется нагрузка;

расстояние от главной оси до каждой сваи.

Проверим выполнение условия:

Условие выполняется, поэтому конструируем ростверк для фундамента из 4 свай (рис. 6, приложение 4).

Принимаем ростверк с одной ступенью высотой Н (ростверка) = 450 мм и размерами в плане Материал ростверка - бетон класса В15. Высота ростверка, Н=1200мм,

4. Определение осадки основания свайного фундамента.

Расчет осадки основания по схеме линейно деформируемого полупространства методом послойного суммирования

Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится как для условного фундамента на естественном основании (рис. 7, приложение 4). Границы условного фундамента: снизу - плоскостью АБ, походящей через нижние концы свай, с боков - вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии: , сверху - поверхностью планировки грунта ВГ, где средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

где расчетные значения углов внутреннего трения для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно ;

глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

Вес ростверка:

Вес свай:

(здесь 220 - масса 1 м сваи, кг, 10 - ускорение свободного падения, 50 - масса острия сваи, кг).

Вес грунта в объеме АБВГ:

где удельный вес i-го слоя, мощность i-го слоя.

Давление под подошвой условного фундамента:

.

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:

где ; ; ; ; ; dz=6,35 м;

Краевые давления под подошвой фундамента:

Вертикальное напряжение от действия собственного веса грунта на уровне подошвы условного свайного фундамента:

Дополнительное давление под подошвой условного фундамента:

Определяем мощность элементарного слоя

Коэффициент, учитывающий форму фундамента з=1.

Расчет осадки ведем в табличной форме.

Z - глубина относительно подошвы фундамента.

Z, м						Слои
1	2	3	4	5	6	7
0 0,45 0,9 1,35 1,65	0 0,5 0,9 1,4 1,7	1 0,92 0,75 0,53 0,42	275,88 253,81 206,91 146,2 116,5	58,77 63,37 67,97 72,57 75,63	25,32	ИГЭ 4 Песок средней крупности, средне плотности
1,8 2,25 2,7 3,15 3,6 4,05 4,5 4,95	1,8 2,3 2,8 3,2 3,7 4,1 4,6 5,1	0,395 0,28 0,2 0,16 0,125 0,105 0,085 0,072	108,97 77,2 55,2 44,14 34,5 28,97 23,44 20	75,99 80,3 84,61 101,83 106,14 (*)	47,25	ИГЭ 5 Суглинок тугопластичный

Нижняя граница сжимаемой толщи основания находится на глубине z = 4,95 м, от подошвы фундамента, где выполняется условие (*).

7) Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования

Определяем осадку ИГЭ 4

Определяем осадку ИГЭ 5

Определяем осадку

Проверим основное условие расчета оснований по деформации

условие выполняется.

14. Заключение

Определили классификационные, физические и деформационные характеристики грунта, категорию грунта по сейсмическим свойствам, сделали выводы и дали рекомендации по применению вариантов фундаментов.

Спроектировали монолитный железобетонный фундамент мелкого заложения под колонну промышленного здания в сейсмических районах, и свайный фундамент для сравнения вариантов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.-83) / НИИОСП им Герсеванова. М.: Стройздат, 1986.

2. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. М: Стройиздат, 1990.- 304 с.

3. Берлинов М.В. Основания и фундаменты. М: Высшая школа, 1998. - 319 с.

4. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01.-84 и СНиП 2.02 01.-83) Ленпромстройпроект Госстроя СССР.М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

5. Основания, фундаменты и подземные сооружения : справочник / проектировщика / Под редакцией Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. М.: Стройиздат, 1985.- 480 с.

Приложение

Приложение 1

В соответствии с назначенной длиной сваи принимают размеры сечений свай. Заготовительная длина свай считается от головы сваи до нижнего конца без учета острия.

Таблица 2.4 - Параметры сплошных забивных ненапряженных Ж/Б свай квадратного сечения

Поперечное сечение, см	Длина свай, м
20 Ч 20	3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7
25Ч25	3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7
30Ч30	3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12
35Ч35	8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15;16
40Ч40	13; 14; 15; 16

Приложение 2

Таблица 2.5 - Расчетные сопротивления R

Глубина погружения сваи, м	R под нижним концом забивных свай оболочек, не заполняемых бетоном, МПа
	песчаных грунтов средней плотности эунтов средней плотности
	гравелистых	крупных	-	средней крупности	мелких	пылеватых	-
	пылевато-глинистых фунтов при показателе текучести равном
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
3	7,5	6,6	3,0	З,1	2,0	1,1	0,6
		4,0		2,0	1,2
4	8,3	6,8	3,8	3,2	2,1	1,25	0,7
		5,1		2,5	1,6
5	8,8	7,0	4,0	3,4	2,2	1,3	0,8
		6,2		2,8	2,0
7	9,7	7,3	4,3	3,7	2,4	1,4	0,85
		6,9		3,3	2,2
10	10,5	7,7	5,0	4,0	2,6	1,5	0,9
		7,3		3,5	2,4
15	11,7	8,2	5,6	4,4	2,9	1,65	1,0
		7,5		4,0
20	12,6	8,5	6,2	4,8	3,2	1,8	1,1
				4,5
25	13,4	9,0	6,8	5,2	3,5	1,95	1,2
30	14,2	9,5	7,4	5,6	3,8	2,1	1,3
35	15,0	10,0	8,0	6,0	4,1	2,25	1,4

Примечание: В столбцах , , верхние значения R для пылевато-глинистых грунтов.

Приложение 3

Таблица 2.6 - Расчетное сопротивление

Средняя глубина расположения слоя, м	Значения по боковой поверхности свай и свай оболочек, МПа
	песчаных грунтов средней плотности
	крупных и средней крупности	мелких	пылеватых
	пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести равном
	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
1	0,035	0,023	0,015	0,012	0,008	0,004	0,004	0,003	0,002
2	0,042	0,030	0,021	0,017	0,012	0,007	0,005	0,004	0,004
3	0,048	0,035	0,025	0,020	0,014	0,008	0,007	0,006	0,005
4	0,053	0,038	0,027	0,022	0,016	0,009	0,008	0,007	0,005
5	0,056	0,040	0,029	0,024	0,017	0,010	0,008	0,007	0,006
6	0,058	0,042	0,031	0,025	0,018	0,010	0,008	0,007	0,006
8	0,062	0,044	0,033	0,026	0,019	0,010	0,008	0,007	0,006
10	0,065	0,046	0,034	0,027	0,019	0,010	0,008	0,007	0,006
15	0,072	0,051	0,038	0,028	0,020	0,011	0,008	0,007	0,006
20	0,079	0,056	0,041	0,030	0,020	0,012	0,008	0,007	0,006
25	0,086	0,061	0,044	0,032	0,020	0,012	0,008	0,007	0,006
30	0,093	0,066	0,047	0,034	0,021	0,012	0,009	0,008	0,007
35	0,100	0,070	0,050	0,036	0,022	0,013	0,009	0,008	0,007

Примечания: При определении/пласты грунтов следует разделять на однородные слои толщиной не более 2 м. Расчетное сопротивление плотных песчаных грунтов по боковой поверхности свай и свай-оболочек / следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведенными в таблице.

Размещено на Allbest.ru