b-b₁=2h₀₁

b-b₁>2h₀₁

B7,5

B15

B22,5

B7,5

B15

B22,5

B7,5

B15

B22,5

200

3

3

3

3

3

3

3

3

3

300

3

3

3

2,8

3

3

2,3

2,5

3

400

2,5

2,8

3

2,3

2,5

3

2

2,1

2,5

500

2,5

2,4

3

2

2,2

2,6

1,8

1,9

2,2

Произведем расчеты для всех типов фундамента и сведем результаты в таблицу.

Табл.25 Выполнение расчета выноса нижней ступени

Тип фундамента	b, м	b1, м	b-b1, м	h01, м	2*h01, м2	Pmax, кН	k1	C1, м
2	3,60	2,40	1,20	0,55	1,10	168,13	3,00	1,65
3	3,60	2,40	1,20	0,55	1,10	171,39	3,00	1,65
4	3,30	2,10	1,20	0,55	1,10	177,76	3,00	1,65
5	2,10	1,50	0,60	0,25	0,50	253,67	3,00	0,75

Расчеты показывают, что вынос нижней ступени для 2,3,4,5-го типов фундаментов не превышает значения С₁.

2.12 Расчет плитной части на изгиб с подбором арматуры

Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении фундамента по грани колонны (сечения 1-1 и 4-4); в сечениях по граням ступеней фундамента проверяют достаточность принятой по этому расчету арматуры и в случае необходимости вводят изменения. При прямоугольной подошве площадь сечения арматуры находят расчетом в обоих направлениях.

Рис.9 Расчетная схема для определения площади сечения арматуры

Определим момент в сечении 1-1 (рис.9): M_1-1=[(P_max+P₁)/2]*[(l- l _k)²/8]*b;

в сечении 4-4: M_4-4=P_cp*l*(b-b_k)²/8,

где P₁ - давление по подошве в сечении 1-1. Площадь арматуры для сечения 1-1:

A_a= M_1-1/(0,9*h₀*R_a)

где h₀ - рабочая высота плитной части фундамента; R_a - расчетное сопротивление арматуры растяжению, которое определяется по таблице 26, R_a=270000 кПа для арматуры класса А-II.



Табл.20 Расчетное сопротивление арматуры

Табл.27а Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	РIIср, кН	Pmax, кН	Pmin, кН	P1, кН	b, м	bk, м	l, м	lk, м
1	198,11	54,79	267,54	242	1	0,6	1,2	0,88
2	190,78	193,16	188,4	192,27	3,6	0,6	4,80	0,80
3	197,99	195,91	200,07	199,29	3,6	0,6	5,70	0,80
4	187,61	175,04	200,18	195,47	3,3	0,6	4,20	0,80
5	195,5	136,85	254,15	232,16	2,1	0,4	3,00	0,40

Табл.27б Выполнение расчета площади сечения арматуры(продолжение)

Тип фундамента	(Pmax+P1)/2, кН	(l- l k)2/8, м2	(b-bk)2/8, м2	h0, м	Ra, кПа	М1-1, кН*м	Aa(1-1), м2	М4-4, кН*м	Aa(4-4), м2
1	254,77	0,01	0	0,25	270000,00	2,54	0,00004	0	0
2	192,72	2,00	1,13	0,85	270000,00	1387,55	0,00672	1030,21	0,00499
3	199,68	3,00	1,13	0,85	270000,00	2157,44	0,01045	1269,61	0,00615
4	197,83	1,45	0,91	0,85	270000,00	943,33	0,00457	718,03	0,00348
5	243,16	0,85	0,36	0,55	270000,00	431,48	0,00323	211,87	0,00159

Площадь арматуры для сечений 1-1, 4-4 рассчитываем, принимая защитный слой 50 мм. По площади сечения арматуры необходимо подобрать по сортаменту арматуры (Методические указания по выполнению курсовой работы, приложение 3) количество и диаметр стержней. Для фундаментов диаметр арматуры стержней принимается не меньше 10 мм, шаг стержней - 20 см, крайних - 15 см. Произведем подбор для 1,2,3,4-го типов фундамента по полученным расчетам.

Табл.28 Выполнение подбора арматуры

Тип фундамента	b, м	Кол-во стержней	Aa(1-1), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, м2	l, м	Кол-во стержней	Aa(4-4), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, м2
1	1	10	0,00004	0,4	10ш10	0,000785	1,2	10	0	0	0	0
2	3,6	17	0,00672	3,95161	17ш25	0,00835	4,8	23	0,00499	2,16857	23ш16	0,00585
3	3,6	17	0,01045	6,1442	17ш28	0,01047	5,7	28	0,00615	2,19527	28ш18	0,00713
4	3,3	16	0,00457	2,85442	16ш20	0,00503	4,2	20	0,00348	1,73815	20ш16	0,00402
5	2,1	10	0,00324	3,24462	10ш22	0,0038	3	14	0,00159	1,13235	14ш14	0,00215

В сечениях по граням ступеней фундамента проверяем достаточность принятой арматуры для сечений 2-2, 3-3, 5-5, 6-6, тоже принимая защитный слой 50 мм.

Табл.28а Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 2-2 и 5-5

Тип фундамента	РIIср, кН	Pmax, кН	Pmin, кН	P2, кН	b, м	b2, м	l, м	l2, м
2	190,78	193,16	188,4	192,57	3,6	2,4	4,80	3,60
3	197,99	195,91	200,07	199,55	3,6	2,4	5,70	4,50
4	187,61	175,04	200,18	197,04	3,3	2,1	4,20	3,00
5	195,5	136,85	254,15	244,38	2,1	1,5	3,00	2,40

Табл.28б Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 2-2 и 5-5

Тип фундамента	(Pmax+P2)/2, кН	(l- l2)2/8, м2	(b-b2)2/8, м2	h0, м	Ra, кПа	М2-2, кН*м	Aa(2-2), м2	М5-5, кН*м	Aa(5-5), м2
2	192,87	0,18	0,18	0,55	270000,00	124,98	0,00094	164,83	0,00123
3	199,81	0,18	0,18	0,55	270000,00	129,48	0,00097	203,14	0,00152
4	198,61	0,18	0,18	0,55	270000,00	117,97	0,00088	141,83	0,00106
5	249,27	0,05	0,05	0,25	270000,00	23,56	0,00039	26,39	0,00043

Табл.29а Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 3-3 и 6-6

Тип фундамента	РIIср, кН	Pmax, кН	Pmin, кН	P3, кН	b, м	b3, м	l, м	l3, м
2	190,78	193,16	188,4	192,57	3,6	3	4,80	4,20
3	197,99	195,91	200,07	199,55	3,6	3	5,70	5,10
4	187,61	175,04	200,18	197,04	3,3	2,7	4,20	3,60



Табл.29б Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 3-3 и 6-6

Тип фундамента	(Pmax+P3)/2, кН	(l- l3)2/8, м2	(b-b3)2/8, м2	h0, м	Ra, кПа	М3-3, кН*м	Aa(3-3), м2	М6-6, кН*м	Aa(6-6), м2
2	192,87	0,04	0,05	0,25	270000,00	31,24	0,00051	41,21	0,00068
3	199,81	0,05	0,05	0,25	270000,00	32,37	0,00053	50,78	0,00084
4	198,61	0,05	0,04	0,25	270000,00	29,49	0,00049	35,46	0,00058

Для фундамента 5-го типа используются только две плиты, а для фундамента 1-го типа - одна. Поэтому данные для них по сечениям 3-3 и 6-6 отсутствуют, а для фундамента 1-го типа - и по сечениям 2-2 и 5-5.

Результаты вычислений и сравнение с подобранной площадью по сортаменту сведем в таблицу:

Табл.30 Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 2-2, 3-3, 5-5 и 6-6

Тип фундамента	Aa(2-2), см2	Aa(3-3), см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2	Aa(5-5), см2	Aa(6-6), см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2
2	9,35	5,14	17ш25	83,5	12,33	6,78	23ш18	58,5
3	9,69	5,33	17ш28	104,7	15,20	8,36	28ш18	71,3
4	8,83	4,85	16ш20	50,3	10,61	5,84	20ш16	40,2
5	3,88	0,00	10ш22	38	4,34	0,00	14ш14	18,096

Как видно из таблицы 30 принятая арматура достаточна по всем сечениям и для 2,3,4,5-го типов фундамента.

В пояснительной записке необходимо вычертить принятый фундамент в двух проекциях с указанием арматуры.

3. Расчет свайного фундамента

3.1 Определение глубины заложения подошвы ростверка

При выборе глубины заложения учитываются следующие факторы:

1) инженерно-геологические условия площадки строительства.

2) особенности возводимого здания.

3) климатические особенности.

Основным климатическим фактором, влияющим на глубину заложения, является промерзание грунтов. Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментами необходимо, прежде всего, знать нормативную глубину промерзания d_fn. Расчет произведен в п.2.1 данной курсовой работы.

Окончательно принимаем глубину заложения ростверка 1,35 м (в зависимости от нормативной глубины промерзания).

давление грунт фундамент подошва

3.2 Выбор вида, материала и размера сваи

Рис.10 Расчетная схема для определения длины сваи

Примем железобетонные забивные сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. По характеру работы целесообразно принять висячую сваю.



Определим длину сваи, для фундаментов 2,3,4,5-го типов (рассматривать устройство свайного фундамента вместо ленточного - 1-го типа не будем, т.к. это нецелесообразно ввиду явно более дорогого и трудоемкого способа устройства фундамента в этом случае):

l_св=H₁-d_f+H₂+0,05=4-1,35+2,5+0,05=5,65 м

Табл.31 Подбор сваи по технико-экономическому сравнению вариантов

Марка сваи	Длина сваи, м	Сечение сваи, см	Марка бетона	Масса сваи, т	Продольная арматура А-I



Марку сваи принимаем С6-20 по таблице 31 для фундаментов 2,3,4,5-го типов. Для получения необходимой длины часть сваи необходимо удалить. Основные характеристики сваи приведены в таблицу 31а.



Табл.32 Основные характеристики сваи

Марка сваи	Длина сваи, м	Сечение сваи, см	Класс бетона	Масса сваи, т	Продольная арматура А-I
С6-30	6	30х30	В20	1,38	4ш16

3.3 Определение несущей способности сваи по материалу и по грунту

1. Расчетное сопротивление (несущая способность) сваи по материалу определяется по следующей формуле:

F_d=г_с*ц*(R_пр*А_с+R_а.с.*А_а)

где г_с =1- коэффициент условий работы сваи; ц=1 - коэффициент, учитывающий условия погружения; R_пр - расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (СП 52-101-2003,Таблица 5.2), R_пр=11500 кПа; R_а.с. - расчетное сопротивление арматуры сжатию (СП 52-101-2003,Таблица 5.8), R_а.с.=215000 кПа; А_с=0,09 м² - площадь поперечного сечения сваи; А_а=4,52*10^-4 м² - площадь поперечного сечения всех продольных стержней арматуры.

F_d=1*1*(11500*0,09+215000*0,000452)=1*1*(1035+97,18)=1132,18 кН

2. Несущую способность сваи по грунту (рис.12) находят как сумму сопротивлений, оказываемых грунтами основания под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности по формуле (СНиП 2.02.03-85, СП 24.13330.2011):



Рис.12 Расчетная схема для расчета висячей сваи по несущей способности

F_d=г_с*(г_сR*R*А+u*?г_сf*f_i*h_i)

где г_с =1- коэффициент условий работы сваи в грунте; R=2400 кПа - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 7.2, примечание №4; А=0,09 м² - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто; u=1,2 м - наружный периметр поперечного сечения ствола сваи; f₁=22 кПа; f₂=14 кПа - расчетные сопротивления i-го слоя грунта (1-й - глина серая пылеватая, слоистая; 2-й - супесь серая, легкая) основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемые по табл. 7.3; h₁=4 м; h₂=1,65 м; - толщина i-го слоя грунта основания, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (1-й - глина серая пылеватая, слоистая; 2-й - супесь серая, легкая); г_сR=1 и г_сf=1 - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи, принимаемые по таблице 7.4.( погружение сплошных свай механическими молотами).

Получаем: F_d=1*(1*2400*0,09+1,2*(1*22*4+1*14*1,65)=1*(216+1,2*111,1)=349,32 кН

Определив несущую способность сваи по материалу и грунту, выбираем наименьшее значение и используем его в дальнейших расчетах - 349,32 кН.

3.4 Определение необходимого числа свай в фундаменте

Число свай, необходимых для восприятия нагрузки на фундамент рассчитывается по следующей формуле:

n=(г_k*N₀^I)/(F_d-б²*d_p*г_cp*г_k)

где N₀^I - расчетная нагрузка на фундамент по первому предельному состоянию из раздела 2.11 данной курсовой работы; г_k - коэффициент надежности, который равен 1,4, если F_d определяется расчетным путем; F_d - несущая способность сваи, которая была рассчитана в пункте 3.3 (принимается наименьшее значение, F_d=349,32 кН); a - расстояние между осями свай, которое принимается для висячих свай б?3d=0,9 м, где d=0,3 м, размер поперечного сечения сваи, т.о. б²=0,81 м²; d_p=1,35 м - глубина заложения ростверка; принимаем г_cp=20 кН/м - средний удельный вес материал ростверка фундамента и грунта.

Рассчитав необходимое число свай, округляем цифру до целого числа. Так как на фундамент действует момент, необходимо расчетное количество свай увеличить на 20%.

Табл.33 Расчет необходимого числа свай

Тип фундамента	N0I	гk	гk*N0I	Fd	a2	dp	гcp	a2*dp* гcp*гk	Fd-a2*dp* гcp*гk	nрасч	n	n*1,2
2	3613,58	1,4	5059,01	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	15,87	16	19
3	4425,03	1,4	6195,04	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	19,44	20	24
4	2854,32	1,4	3996,05	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	12,54	13	16
5	1357,71	1,4	1900,79	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	5,96	6	7

3.5 Конструирование ростверка и его расчет

Конструирование ростверка начинается с размещения свай в плане. Сваи располагаем в рядовом порядке. Расстояние между осями свай принимаем равным: для висячих свай б?3d=0,9 м. Расстояние от края сваи до края ростверка принимаем ? d = 0,4 м.

Табл.34 Расчет размеров ростверка

Тип фундамента	n	n*1,2	nоткорр	e	a*(e-1)	k=2*d	d	b, м	l, м
2	16	19	20	4	2,70	0,80	0,30	3,80	4,70
3	20	24	25	5	3,60	0,80	0,30	4,70	4,70
4	13	16	20	4	2,70	0,80	0,30	3,80	4,70
5	6	7	12	3	1,80	0,80	0,30	2,70	3,80

Размеры ростверка: b=(0,4*2+0,9*3)+0,3=3,8 м; l=(0,4*2+0,9*4)+0,3=4,7 м (для 20 свай - фундаменты 2,4-го типа).

Размеры ростверка: b=(0,4*2+0,9*4)+0,3=4,7 м; l=(0,4*2+0,9*4)+0,3=4,7 м (для 25 свай - фундаменты 3-го типа).

Размеры ростверка: b=(0,4*2+0,9*2)+0,3=2,7 м; l=(0,4*2+0,9*3)+0,3=3,8 м (для 12 свай - фундамент 5-го типа).

Проверим возможность опрокидывания ростверка для всех типов фундамента с учетом приложенного момента. Ширина ростверков под стены должна быть не менее 0,4 м (определяется по формуле: b>d+20 см). Высота ростверка принимается не менее 0,6 м. Вес ростверка определяется по следующей формуле:

N_p=V_p*г_жб

где Vp - объем ростверка; гжб - удельный вес железобетона, который принимаем в зависимости от класса, выбранного по СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции (для В20 - 23,48 кН/м3).

Расчетные усилия для расчета по несущей способности и прочности определяются путем умножения заданных усилий на усредненный коэффициент перегрузки n=1,2.

Табл.35 Проверка условия неопрокидывания

Тип фундамента	N0II, кН	bр, м	lр, м	hр, м	Vp, М3	гжб, кН/м3	Nр, кН	(N0II+Nр)*l/2	МII, кН*м
2	3372	3,80	4,70	0,60	10,72	23,48	251,61	8515,49	38
3	4092	4,70	4,70	0,60	13,25	23,48	311,20	10347,53	-45
4	2652	3,80	4,70	0,60	10,72	23,48	251,61	6823,49	-122
5	1272	2,70	3,80	0,60	6,16	23,48	144,54	2691,43	-184

Условие невозможности опрокидывания: М^II<(N₀^II+N_р)*l/2 выполняется при всех типах фундамента (см. табл.34).

3.6 Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Проверку свайного фундамента по первому предельному состоянию необходимо проводить из условия:

N^I? F_d/ г_k ,

где N^I - расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, определяемая по формуле:

N^I = N^I_ф/n+-М^I_y*x/?x_i² +- М^I_x*y/?y_i²,

где N^I_ф - расчетная вертикальная нагрузка, включая вес ростверка и грунта на его уступах; М^I_y и М^I_x - расчетные моменты относительно главных осей в плоскости подошвы свайного ростверка; x и y - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется нагрузка; x_i и y_i - расстояние от главных осей свайного фундамента до оси каждой сваи. Т.к. в нашем случае действует момент только М^I_x, то дальнейшие расчеты идут с учетом данного случая.

Рис.13 Схема определения расчетной нагрузки на сваю

N^I_ф=1,2* N^I₀+1,1* N^I_р,гр ;

М^I_x=1,2* М^I_x0+1,2*Т^I*Н_р ;

Т.к. горизонтальная нагрузка по всем типам фундамента равна 0, то М^I_x=1,2* М^I_x0.

N^I₀ - расчетная нагрузка на обрезе фундамента по первому предельному состоянию, М^I_x0 - момент на обрезе фундамента относительно оси х, N^I_р,гр - вес ростверка и грунта.

N_гр=V_гр* г_ср ,

где V_гр - объем грунта, V_гр=b_p*l_p*d_p-(V_p+V₁), (b_p,l_p,d_p - ширина, длина и глубина заложения ростверка), г_ср - средний удельный вес грунта, лежащего на уступах ростверка.



Рис.14 Расчетная схема для определения веса ростверка и грунта

Фактический вес ростверка с учетом веса грунта, лежащего на уступах ростверка, определяем по формуле:

N^I_р,гр = N_p+ N_гp

F_d - несущая способность сваи; г_k= 1,4 - коэффициент надежности, т.к. несущая способность сваи определена расчетом.

Произведем расчет для 2,3,4,5-го типов фундаментов и результаты сведем в таблицу.

Табл.36а Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Тип фундамента	N0I, кН	1,2*N0I, кН	гср, кН/м3	bp,м	lp,м	dp, м	hр, м	dp-hр, м	Сечение подколон- ника, мм	V1, М3	Vp+V1, М3	bp*lp*dp	Vгp, М3
2	2810	3372	18,2	3,80	4,70	1,35	0,60	0,75	2,25	1,69	12,40	24,11	11,71
3	3410	4092	18,2	4,70	4,70	1,35	0,60	0,75	2,25	1,69	14,94	29,82	14,88
4	2210	2652	18,2	3,80	4,70	1,35	0,60	0,75	2,25	1,69	12,40	24,11	11,71
5	1060	1272	18,2	2,70	3,80	1,35	0,60	0,75	0,81	0,61	6,76	13,85	7,09

Табл.36б Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Тип фундамента	Nгр, кН	Nр, кН	NIр,гр, кН	1,1*NIр,гр, кН	NIф, кН	МI, кН*м	1,2*МI, кН*м	NIф/n, кН	1,2*МI*bp/2, кН*м	?xi2	NI, кН	Fd/гk
2	213,08	251,61	464,69	511,16	3883,16	38	45,6	155,33	86,64	16,20	149,98	249,51
3	270,82	311,20	582,02	640,22	4732,22	-45	-54	189,29	-126,9	20,25	183,02	249,51
4	213,08	251,61	464,69	511,16	3163,16	-122	-146,4	126,53	-278,16	16,20	109,36	249,51
5	128,99	144,54	273,54	300,89	1572,89	-184	-220,8	131,07	-298,08	6,08	82,01	249,51

Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию выполнена. Условие N^I? F_d/ г_k , выполняется для 2,3,4,5 типов фундамента. Расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, не превышает несущей способности сваи.

3.7 Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию

Проверяем давление на грунт в плоскости нижних концов свай, т.е. по подошве условного фундамента abcd, рис. 4.6:

Рис.14 Определение границ условного фундамента

Для определения размеров подошвы условного фундамента abcd проводим плоскости от внешней грани крайней сваи (на границе соединения ее с ростверком) под углом б, который определяем по следующей формуле:

б=ц_mt^II/4 ,

где ц_mt^II - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:



где ц_mti^II - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта (ц_mtглина^II=20°; ц_{mtсупесь}^II=24°) толщиной h_i (h₁=3,8 м; h₂=1,8 м); h - глубина погружений сваи в грунт, h=5,65-0,05=5,6 м.

ц_mt^II=(20*3,8+24*1,8)/5,6=21,5°,

б=ц_mt^II/4=21,5/4=5°

Размеры условного фундамента вычисляем по формулам:

b_y=b_c+2*tg б*h,

l_y=l_c+2*tg б*h,

где tgб=0,0875; b_y, l_y - соответственно ширина и длина условного фундамента; b_с, l_с - расстояние между внешними гранями крайних свай.

Табл. №37 Расчет ширины и длины условного фундамента

Тип фундамента	tgб	bс, м	lс, м	h, м	by, м	ly, м
2	0,0875	2,80	4,00	5,60	3,78	4,98
3	0,0875	2,80	4,90	5,60	3,78	5,88
4	0,0875	2,50	3,40	5,60	3,48	4,38
5	0,0875	1,30	2,20	5,60	2,28	3,18

Определяем расчетное сопротивление грунта под концами свай по СП 22.13330.2011 (формула (5.7).

где _с1 = 1,1 (коэффициент зависит от вида грунтов, лежащих в основании здания. I_L = 0,55, т.е. согласно СНиПа _с1 = 1,1) - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4 (СП 22.13330.2011);

_с2 = 1 (коэффициент _с2 зависит как от вида грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания L к его высоте Н, а также жесткости здания. Длина здания L = 36 м, высота Н = 34 м. L/H=36/34=1,06) - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4 (СП 22.13330.2011);

k₁ - коэффициент, принимаемый равным k₁ = 1,1, т.к. прочностные характеристики грунта приняты по табл. 1 -3, Приложения Б (рекомендуемого) (СП 22.13330.2011);

М_?=0,72;М_q=3,87;M_c=6,45(ц_п=24) - коэффициенты, принимаемые по табл.5.5 (СП 22.13330.2011);

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

_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже концов свай фундамента, (19,2 кН/м³);

^/_II - то же, залегающих выше оголовков свай, (18,2 кН/м³);

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под концами свай, (8 кПа);

d - глубина заложения свай = 5,65 м.

Определяем значение R при b_y2 = 3,78 м; b_y3 = 3,78 м; b_y4 =3,48 м b_y5 =2,28 м:

Табл. №38 Расчет сопротивление грунта под концами свай

Тип фундамента	Мг	Мq	Mc	гс1	гс2	k1	kz	гII, кН/м3	гIII, кН/м3	by, м	сII, кПа	d, м	R, кПа
2	0,72	3,87	6,45	1,10	1,00	1,10	1,00	19,20	18,20	3,78	0,80	5,65	455,37
3	0,72	3,87	6,45	1,10	1,00	1,10	1,00	19,20	18,20	3,78	0,80	5,65	455,37
4	0,72	3,87	6,45	1,10	1,00	1,10	1,00	19,20	18,20	2,48	0,80	5,65	437,40
5	0,72	3,87	6,45	1,10	1,00	1,10	1,00	19,20	18,20	2,28	0,80	5,65	434,63



Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию выполнена. Условие N^I? R, выполняется для 2,3,4,5 типов фундамента. Расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, не превышает несущей способности грунта под сваей.

3.8 Определение среднего фактического давления по подошве условного фундамента

В собственный вес условного фундамента включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента.

N_уф =N_св+N_р+N_гр ,

где N_св - вес свай; N_р - вес ростверка; N_гр - вес грунта.

Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента:

Р_II=(N_0II+ N_уф)/A_y,

где N_0II - нагрузка по обрезу фундамента; N_уф - вес условного фундамента; A_y - площадь условного фундамента.

Вес ростверка определяется по формуле:

N_р=V_р*г_жб

где V_р - объем ростверка; г_жб - удельный вес железобетона.

Вес грунта:

N_гр=V_гр*г_ср

где V_гр=(d_y*b_y*l_y-V_p-V_св), где d_y - глубина условного фундамента;

г_ср - средний удельный вес грунта:

г_ср=Угi*hi/?hi=[(4*18,2)+(1,65*19,2)]/(4+1,65)=18,49 кН/м³

Площадь условного фундамента равна: A_y=b_y*l_y

Выполнив все необходимые расчеты, получим:

Табл. №39а Расчет среднего фактического давления по подошве условного фундамента

Тип фундамента	by, м	ly, м	Ay, м2	Vр	гжб, кН/м3	Nр	dy	гср	Vсв	Vгр
2	3,78	4,98	18,82	10,72	23,48	251,71	7,00	18,49	0,51	120,54
3	3,78	5,88	22,23	13,25	23,48	311,11	7,00	18,49	0,51	141,83
4	2,48	4,38	10,86	10,72	23,48	251,71	7,00	18,49	0,51	64,81
5	2,28	3,18	7,25	6,16	23,48	144,64	7,00	18,49	0,51	44,08

Табл. №39б Расчет среднего фактического давления по подошве условного фундамента

Тип фундамента	Nгр	Nсв	Nуф	N0II, кН	РII
2	2228,83	11,94	2492,47	3372	311,54
3	2622,37	11,94	2945,42	4092	316,62
4	1198,31	11,94	1461,95	2652	378,73
5	815,12	11,94	971,70	1272	309,46

3.9 Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования

Данный расчет выполняется аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения, рис. 15:



Рис.15 Определение осадки свайного фундамента

Массив грунта под подошвой условного фундамента разбивается на элементарные слои. Мощность каждого слоя не должна превышать:

h_i?0,4b_y

Для 2,3,4,5-го типов фундамента рассчитаем h_i и округлим до первого знака после запятой:

Табл. №40 Расчет мощности слоя грунта под концами свай

Тип фундамента	by, м	hi, м
2	3,78	1,5
3	3,78	1,5
4	3,48	1,3
5	2,28	0,9

В каждой из точек (начиная с т.0), необходимо определить природные и дополнительные напряжения. Напряжения от собственного веса грунта (природные) определяются:

у_zg,i=Уг_i*h_i ,

где г_i - удельный вес i-го слоя грунта; h_i - толщина элементарного слоя грунта.

При определении дополнительного напряжения у_zp , принимают, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве условного фундамента распределено равномерно.

у_zp,i=б*(Р^II- г_i^II*d_zn,i) ,

где б - коэффициент, зависящий от отношений l/b = К_П, 2z/b = m и принимаемый по таблице 15, l и b соответственно длина и ширина фундамента; z - расстояние от подошвы фундамента до i-ой точки; г_i^II - удельный вес грунта в пределах глубины заложения; d_zn - глубина заложения точки.

Дополнительное напряжение и природное напряжение в точке 0 определяются по формулам:

В нижележащих точках дополнительные напряжения определяются:

При определении у_zp принимаем, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве условного фундамента распределяется равномерно. По полученным значениям у_zp и у_zg строим эпюры давлений на разных глубинах: эпюру у_zp - от природной поверхности земли, а эпюру у_zg - от подошвы условного фундамента (рис. 15). Эти эпюры строят до нижней границы активной зоны, которую устанавливают из условия:

у^,_гр ?0,2у^,_zg

Для определения напряжений у_zp необходимо найти дополнительные давления, МПа, в плоскости подошвы фундамента из выражения:

у_zp0 = p_II - у_z0g = p_II - г_IIdd_ф ,

где p_II - давление по подошве фундамента от расчетных нагрузок при расчете по II группе предельных состояний, кПа; у_z0g - природное вертикальное напряжение на глубине подошвы фундамента, считая от природного рельефа, кПа; г_IId - удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента d, кН/м³.

Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым, поэтому осадку условного фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле:

Где в₀ - безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8; n - число слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания; у_zpi - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение, возникающее в i-ом слое, кПа); h_i - толщина i-ого слоя грунта (м) (не более 0,4b); E_0i - модуль общей деформации i-ого слоя грунта, кПа.

Для типов фундамента 2,3,4,5 рассчитываем значения у_zg0 и у_zp0:



Табл.41 Значения у_zg0 и у_zp0 для условного фундамента

Тип фундамента	dy, м	гc	уzg0	РII	уzp0
2	7,00	19,20	134,4	311,54	177,14
3	7,00	19,20	134,4	316,62	182,22
4	7,00	19,20	134,4	378,73	244,33
5	7,00	19,20	134,4	309,46	175,06

Определяем б для каждого типа фундамента по таблице 15. Для 2,3,4,5-го типов фундамента значения К_п=l_y/b_y, равны соответственно 1,32; 1,56; 1,77 и 1,39, (выбор б по таблице 15 осуществлялся методом аппроксимации).

Результаты вычислений сводим в таблицы:

Таблица 42а

		Тип фундамента 2
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	б	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2*уzg, кПа	уzpi*hi/E0i	S, м
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, гII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,945	0,5	0,970	144,00	171,83	28,80	0,0061
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), гII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	1,50	3,78	2,00	0,400	176,25	68,73	35,25	0,0057
	3	1,50	6,62	3,50	0,163	208,50	11,20	41,70	0,0009	0,010
	4	1,50	9,45	5,00	0,085	240,75	0,95	48,15	0,0001
		Тип фундамента 3
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, гII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,945	0,5	0,973	144,00	172,36	28,80	0,0062
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), гII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	1,50	3,78	2,00	0,430	176,25	74,11	35,25	0,0062
	3	1,50	6,62	3,50	0,190	208,50	14,08	41,70	0,0012	0,011
	4	1,50	9,45	5,00	0,120	240,75	1,69	48,15	0,0001

Таблица 42в

	Тип фундамента 4
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	б	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2*уzg, кПа	уzpi*hi/E0i	S, м
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, гII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,87	0,5	0,975	144,00	172,71	28,80	0,0062
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), гII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	1,30	3,13	1,80	0,520	168,96	89,81	33,79	0,0065
	3	1,30	5,39	3,10	0,275	193,92	24,70	38,78	0,0018	0,012
	4	1,30	7,66	4,40	0,160	218,88	3,95	43,78	0,0003

Таблица 42г

	Тип фундамента 5
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	б	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2*уzg, кПа	уzpi*hi/E0i	S, м
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, гII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,95	0,5	0,970	144,00	171,83	28,80	0,0061
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), гII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	0,90	2,65	1,40	0,600	163,35	103,10	32,67	0,0052
	3	0,90	4,35	2,30	0,330	182,70	34,02	36,54	0,0017	0,010
	4	0,90	6,05	3,20	0,210	202,05	7,14	40,41	0,0004

В зависимости от типа фундамента нижняя граница сжимаемой толщи, где соблюдается условие у_гр ?0,2 у_zg (ниже грунт можно считать практически не сжимаемым), для каждого вида:

для 2-го типа: в 3-й точке (3,50 м) и осадка S = 0,010 м;

для 3-го типа: в 3-й точке (3,50 м) и осадка S = 0,011 м;

для 4-го типа: в 3-й точке (3,10 м) и осадка S = 0,012 м;

для 5-го типа: в 3-й точке (2,30 м) и осадка S = 0,010 м;

Предельные деформации (максимальная предельная осадка) для производственных многоэтажных зданий с устройством монолитных перекрытий равны 15 см (приложение Е, СП 50-101-2004). Таким образом, по всем видам фундаментов полученные расчетные осадки проходят до уровня предельно допустимых. Большие величины осадок вызваны тем, что первым слоем грунта является глина серая пылеватая, слоистая (ленточная) сильносжимаемая (Е0=3,5 Мпа).

3.10 Расчет свайного ростверка на прочность

3.10.1 Расчет на продавливание колонной (рис.15)

Для расчета используем «Пособие по проектированию железобетонных свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84)».

Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле:

F_per?[(R_bt*h₀)/*Уu_i*h₀/c_i , (1)

из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c=0,4h₀ (рис.15).

Рис.15 Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения

где F_per - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия:

F_per=N*n₁/n

При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

здесь n - число свай в ростверке;

n₁ - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона, для В20 R_bt=900 кПа (СП 52-101-2003, Таблица 5.2);

h₀ - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;

и_i - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;

с_i - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;

- коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле:

=(1-0,4*R_bt*A_f /N)?0,85

здесь A_f - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле

A_f =2*(b_k+a_k)*h_апс

здесь b_k, a_k - размеры сечения колонны;

h_апс=0,85 м - длина заделки колонны в стакан фундамента (для колонн 2,3,4,5-го типов фундамента).

При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1) приобретает следующий вид:

F_per?(2*R_bt*h₀)/(b_k+с₂)*h₀/с₁]+?(a_k+с₁)*h₀/с₂], (2)

где c₁ - расстояние от грани колонны с размером b_k до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

c₂ - расстояние от грани колонны с размером a_k до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Отношение h₀/с_i принимается 1?h₀/с_i<2,5. При с_i>h₀, то c_i принимается равным h₀; при с_i<0,4h₀, то с_i принимается равным 0,4h₀.

При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c₁=с₂=с формула (4) будет иметь следующий вид:

F_per?[4*R_bt*h₀*(a_k+с)/??*h₀/c

Произведем расчеты для 2,3,4,5-го типов фундамента и сведем результаты в таблицу.

Табл.43а Расчет на продавливание колонной

Тип фундамента	N0II, кН	n1	n	Fper, кН	bк, м	ак, м	с1, м	с2, м	б1=h1/с1
2	3372	14	20	2360,40	0,60	0,80	0,65	0,30	0,92
3	4092	16	25	2618,88	0,60	0,80	0,65	0,65	0,92
4	2652	14	20	1856,40	0,60	0,80	0,65	0,30	0,92
5	1272	10	12	1060,00	0,40	0,40	0,70	0,20	0,86

Табл.43б Расчет на продавливание колонной

Тип фундамента	б2=h1/с2	h1, м	Rbt, кПа	б1*(bk+c2)	б2*(ak+c1)	Af, м2	б	2*h1* Rbt *[б1*(bk+c2)+б2*(ak+c1)]/б
2	2,00	0,60	900	0,83	2,90	2,38	0,64	4029,23
3	0,92	0,60	900	1,15	1,34	2,38	0,67	2691,69
4	2,00	0,60	900	0,83	2,90	2,38	0,54	4029,23
5	3,00	0,60	900	0,51	3,30	1,36	0,54	4119,43

Условие (2) выполняется для 2,3,4,5-го типов фундамента.

3.10.2 Расчет ростверка на продавливание угловой сваей (рис.16)

Для расчета используем «Пособие по проектированию железобетонных свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84)».

Расчет ростверков на продавливание угловой сваей производится из условия:

F_ai? R_bt*h₀₁*Уu_i*вi ,

где F_ai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения), в нашем случае это N^I(определенная в разделе 3.6);

R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона, для В20 R_bt=900 кПа (СП 52-101-2003, Таблица 5.2);

h₀₁ - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени (свая, при свободном опирании ростверка на сваи, заходит в ростверк на 50-100 мм, в нашем случае принимаем h₀₁=550 мм);

и_i - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания высотой h₀₁, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;

вi - коэффициент, определяемый по формуле:

вi=k*h_0i/c_0i ,

здесь k - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.

В преобразованном виде формула будет иметь вид:

N^I?R_bt*h₀₁*[в₁*(b₀₂+c₀₂/2)+в₂*(b₀₁+c₀₁/2)] ,

где в₁=k₁*h₀₁/c₀₁; в₂=k₂*h₀₁/c₀₂ ,

где N^I - расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, определяемая в разделе 3.6 данной курсовой работы;

b₀₁; b₀₂ - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка (рис.16);

c₀₁; c₀₂ - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;

в₁ и в₂ - значения этих коэффициентов принимаются по табл. 37.

Табл.44 Таблица коэффициентов

h01/c0i	вi	h01/c0i	вi	h01/c0i	вi	h01/c0i	вi
1	0,6	1,4	0,765	1,8	0,887	2,2	0,968
1,05	0,622	1,45	0,782	1,85	0,9	2,25	0,974
1,1	0,645	1,5	0,8	1,9	0,912	2,3	0,98
1,15	0,666	1,55	0,815	1,95	0,92	2,35	0,986
1,2	0,688	1,6	0,832	2	0,932	2,4	0,991
1,25	0,709	1,65	0,845	2,05	0,941	2,45	0,996
1,3	0,728	1,7	0,86	2,1	0,951	2,5	1
1,35	0,746	1,75	0,875	2,15	0,96

Рис.16. Схема продавливания ростверка угловой сваей

Примечания:

1. При h₀₁/c₀₁ и h₀₂/c₀₂, меньшем 1, коэффициенты в₁ и в₂ принимаются соответственно такими же, как и при h₀₁/c_0i=1, то есть равными 0,6; при этом c₀₁ и c₀₂ принимаются равными h₀₁. При h₀₁/c₀₁ и h₀₂/c₀₂, большем 2,5, коэффициенты в₁ и в₂ принимаются равными 1, а величины c₀₁ и c₀₂ равными 0,4h₀₁.

2. В тех случаях, когда угловая свая в ростверках с подколонником по проекту заходит в плане за обе грани подколонника на 50 мм и более, проверка на продавливание плиты ростверка угловой сваей не производится.

Табл.45 Таблица подбора коэффициентов в₁ и в₂

Тип фундамента	с01, м	с02, м	h01, м	h01/с01	h01/с02	в1	в2
2	0,90	0,50	0,55	0,61	1,10	0,60	0,65
3	0,90	0,90	0,55	0,61	0,61	0,60	0,60
4	0,90	0,50	0,55	0,61	1,10	0,60	0,65
5	0,45	0,10	0,55	1,22	5,50	0,69	1,00

Проведем указанные вычисления и выполним проверку:

Табл.45 Таблица проверки условия продавливания

Тип фундамента	NI, кН	с01, м	с02, м	b01, м	b02, м	в1	в2	h01, м	Rbt, кПа	в1*(b02+c02/2)	в2*(b01+c01/2)	Rbt*h01*[в1*(b02+c02/2)+в2*(b01+c01/2)]
2	149,98	0,90	0,50	0,70	0,70	0,60	0,65	0,55	900	0,57	0,74	649,32
3	183,02	0,90	0,90	0,70	0,70	0,60	0,60	0,55	900	0,69	0,69	683,10
4	109,36	0,90	0,50	0,70	0,70	0,60	0,65	0,55	900	0,57	0,74	649,32
5	82,01	0,45	0,22	0,70	0,70	0,69	1,00	0,55	900	0,56	0,93	734,53

условие на продавливание N^I?R_bt*h₀₁*[в₁*(b₀₂+c₀₂/2)+в₂*(b₀₁+c₀₁/2)] угловой сваей выполняется.

3.10.3 Расчет ростверка на изгиб с побором арматуры

Площадь рабочей арматуры ростверка рассчитываем по моменту, действующему в сечении (см. рис. 17) по грани колонн: сечения 1-1 и 3-3.

Рис.15 Расчетная схема

Расчет моментов для сечений производим по формулам:

M_1-1=[(P_max+p₁)/2]*[(l-l_k)²/8]*b,

M_3-3=p_cp*l*(b-b_k)²/8,

где p_cp - среднее давление под подошвой фундамента, определяем по формуле:

p_cp^II=N^II/b*l,

где N^II= N₀+ N_ф+ N_гр.

P^II_maxmin - краевое давление, рассчитываемое по формуле:

P^II_maxmin=p_cp^II(1⁺-6е/l)



Площадь арматуры для сечений 1-1, 3-3 рассчитываем, принимая защитный слой 50 мм, по формуле:

A_a(1-1)=M_1-1/(0,9*h₀*R_a);

A_a(3-3)=M_3-3/(0,9*h₀*R_a);

где h₀ - рабочая высота ростверка за вычетом защитного слоя; R_a - расчетное сопротивление арматуры растяжению, которое определяется по таблице 26, R_a=270000 кПа для арматуры класса А-II.

Табл.46а Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	N0II, кН	b, м	l, м	Nр, кН	Nгр, кН	NII, кН	pcpII, кН	bк, м	M3-3, кН*м	M1, кН*м
2	2810	2,20	2,20	68,19	35,35	2913,54	601,97	0,60	423,79	38
3	3410	2,20	2,20	68,19	35,35	3513,54	725,94	0,60	511,06	-45
4	2210	2,20	2,20	68,19	35,35	2313,54	478,00	0,60	336,51	-122
5	1060	1,80	1,80	45,65	33,17	1138,82	351,49	0,40	155,01	-184

Табл.46б Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	Vпод, м3	гж/б, кН/м3	Nпод, кН	N0, кН	N1, кН	e, м	1+6*e/b	1-6*e/b	Pmax, кН	Pmin, кН	P1, кН
2	1,39	23,00	31,97	2810	2841,97	0,01	1,04	0,96	623,92	580,02	615,00
3	1,39	23,00	31,97	3410	3441,97	-0,01	0,96	1,04	700,05	751,82	740,00
4	1,39	23,00	31,97	2210	2241,97	-0,05	0,85	1,15	407,06	548,94	520,00
5	0,54	23,00	12,42	1060	1072,42	-0,17	0,43	1,57	150,47	552,51	445,50

Табл.46в Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	h0, м	Ra, кПа	l, м	lк, м	(Pmax+p1)/2, кН	(l-lk)2/8, м	b, м	M1-1, кН*м	Aa(1-1), м2	М3-3, кН*м	Aa(3-3), м2
2	0,55	270000,00	2,20	0,80	619,46	0,25	2,20	333,89	0,00250	423,79	0,00317
3	0,55	270000,00	2,20	0,80	745,91	0,25	2,20	402,05	0,00301	511,06	0,00382
4	0,55	270000,00	2,20	0,80	534,47	0,25	2,20	288,08	0,00216	336,51	0,00252
5	0,55	270000,00	1,80	0,40	499,00	0,25	1,80	220,06	0,00165	155,01	0,00116

Площадь арматуры для сечений 1-1, 3-3 рассчитываем, принимая защитный слой 50 мм. По площади сечения арматуры необходимо подобрать по сортаменту арматуры (Методические указания по выполнению курсовой работы, приложение 3) количество и диаметр стержней. Для фундаментов диаметр арматуры стержней принимается не меньше 10 мм, шаг стержней - 20 см, крайних - 15 см. Произведем подбор для 2,3,4,5-го типов фундамента по полученным расчетам.

Табл.47 Выполнение подбора арматуры

Тип фундамента	b, м	Кол-во стержней	Aa(1-1), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2	l, м	Кол-во стержней	Aa(3-3), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2
2	2,20	10,00	0,00250	2,27	10ш18	2,545	2,20	10,00	0,00317	2,88	10ш18	2,545
3	2,20	10,00	0,00301	2,74	10ш20	3,142	2,20	10,00	0,00382	3,47	10ш20	3,142
4	2,20	10,00	0,00216	1,96	10ш16	2,011	2,20	10,00	0,00252	2,29	10ш16	2,011
5	1,80	8,00	0,00165	1,83	8ш16	2,011	1,80	8,00	0,00116	1,29	8ш16	2,011

В сечениях по граням ступеней ростверка проверка достаточности принятой арматуры не нужна, т.к. ростверк в нашем случае - одноступенчатый.

Принятая арматура достаточна.

4. Экономическое сравнение вариантов

Выполняется с использованием укрупненных единичных расценок (Методические указания по выполнению курсовой работы таблица 5.2).

Экономическое сравнение вариантов проводится для того, чтобы определить наиболее экономически выгодный вариант. Для данного расчета необходимо заполнить таблицу 5.1, перечислив все виды работ по устройству фундамента мелкого заложения и свайного фундамента (одного и того же фундамента).

1. Объем выкопанной земли при устройстве плитных фундаментов с учетом устройства безопасного откоса (для глин и суглинков - крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки до 1,5 м - 1:0 (табл.4, СНиП III-4-80*) и необходимости свободного пространства для последующего устройства гидроизоляции (0,5 м с каждой стороны):

Табл.48 Расчет объема грунта при устройстве плитного фундамента

Тип фундамента	Размеры котлована	Объем грунта, м3	Кол-во фундаментов данного типа	Общий объем грунта, м3
	h1, м	(b+0,5)*(l+0,5), м2
1	1,35	2,55	3,44	100	344
2	1,35	21,73	29,34	7	205,35
3	1,55	25,42	39,4	7	275,8
4	1,35	17,86	24,11	7	168,78
5	1,35	9,1	12,29	2	24,57

V_Уземли=344+205,35+275,8+168,78+24,57=1018,75 м³



Табл.49 Расчет объема железобетона

Тип фундамента	Кол-во фундаментов данного типа	Размеры фундамента, м	V1	V2	V3	Vф	V?ф
		Высота ступеней	Размеры плит в плане
		h1	h2	h3	axb	a1xb1	a2xb2
1	100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,26	26
2	7	0,3	0,3	0,3	17,28	12,6	8,64	5,18	3,78	2,59	11,56	80,92
3	7	0,3	0,3	0,3	20,52	15,3	10,8	6,16	4,59	3,24	13,99	97,93
4	7	0,3	0,3	0,3	13,86	9,72	6,3	4,16	2,92	1,89	8,96	62,72
5	2	0,3	0,3	0	6,3	3,6	0	1,89	1,08	0,00	2,97	5,94

V_Уплит=80,92+97,93+62,72+5,94=247,51 м³

2. Объем выкопанной земли при устройстве ростверков с учетом устройства безопасного откоса (для глин - крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки до 1,5 м - 1:0) и необходимости свободного пространства для последующего устройства гидроизоляции (0,5 м с каждой стороны):

Табл.50 Расчет объема грунта при устройстве свайного фундамента

Тип фундамента	Размеры котлована	Объем грунта, м3	Кол-во фундаментов данного типа	Общий объем грунта, м3
	h, м	(b+1)*(l+1), м2
2	1,35	22,36	30,19	7	211,3
3	1,35	27,04	36,5	7	255,53
4	1,35	22,36	30,19	7	211,3
5	1,35	13,76	18,58	2	37,15

Объем выкопанной земли при устройстве ростверков для всего количества данных типов фундамента (к нему необходимо добавить вычисленный ранее объем земли по ленточному фундаменту):

V_Уземли=211,3*2+255,53+37,15=715,28 м³

V_У=715,28+344=1059,28 м³

Количество свай:

n=20*7+25*7+20*7+12*2=479 шт.

Объем свай:

V_свай=6*0,3*0,3*479=258,66 м³.

Объем ростверков (данные из табл. 34):

V_Урост=10,72+13,25+10,72+6,16=40,85 м³

На основании данных таблицы 5.2 Методических указаний получаем и сводим в таблицы №№41, 42 данные по нашим типам фундамента:

Табл.51 Расчет стоимости объема земляных работ

Наименование работ и конструкций	Стоимость на единицу измерения, руб.-коп.	Кол-во	Количество единиц измерения (объем)	Общая стоимость, руб.-коп.	Общая стоимость c учетом 7%, руб.-коп.
Земляные работы I . Разработка грунта под фундаменты:
при глубине выработки до 2 м и ширине траншеи 1 м, м3; при ширине котлована более 1 м стоимость земляных работ повышается на 7 %;(при устройстве плитных фундаментов)	3,60	123,00	1018,75	4159,11	3667,5
при глубине выработки до 2 м и ширине траншеи 1 м, м3; при ширине котлована более 1 м стоимость земляных работ повышается на 7 %;(при устройстве свайных фундаментов)	3,60	123,00	1059,28	3877,85	3813,41



Табл.52 Расчет стоимости объема бетонных работ

I . Сборные фундаменты:
фундаменты железобетонные сборные для промышленных зданий, м 3 железобетона;	44,90	23,00	247,51	11113,19
трапецеидальные блоки ленточных фундаментов, м3 железобетона;	46,50	100	26	1209
Итого				12322,19
П. Монолитные фундаменты:
фундаменты железобетонные, отдельные (под колонны), м 3 железобетона;	31,00	23,00	40,85	1266,35
IV. Железобетонные сваи:
железобетонные до 12 м (с забивкой), м 3 бетона	88,40	557,00	258,66	22865,54
трапецеидальные блоки ленточных фундаментов, м3 железобетона;	46,50	100	26	1209
Итого				25340,89

В результате можно определить, даже без применения поправочного коэффициента, во сколько раз устройство свайных фундаментов дороже устройства фундаментов мелкого заложения:

Итого: для ФМЗ: 3667,5+12322,19=15989,69 руб.

для свайных фундаментов: 3813,41+25340,89=29154,3 руб.

Получаем: 29154,3/15989,69=1,82

Таким образом, видно, что устройство свайных фундаментов дороже устройства фундаментов мелкого заложения в 1,82 раза.

Выбираем наиболее выгодный (с экономической точки зрения) вариант: фундаменты мелкого заложения.

Размещено на Allbest.ru