Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного и гражданского здания и сооружения

 

Расчет свайного фундамента, (сечение 2-2) 

    Запроектировать фундамент под  колонну каркасного здания, имеющего жесткую  конструктивную схему  соотношения L/Н=60/13=4,62. Подошва ростверка находится на отметке -1,6м, высота ростверка 0,8м. В уровне спланированной отметки земли приложена вертикальная нагрузка =944,43 кН и момент =171,66 кН*м, =58,54 кН*м. Подвала нет. Для заданных грунтовых условий строительной площадки проектируем фундамент из сборных железобетонных свай марки С7-30 длинной 7м, с размером сторон квадратного поперечного сечения b =0,3м и длиной острия L = 0,25м. Сваю погружают в грунт с помощью забивки дизель - молотом. Найдем несущую способность одиночной сваи-трения. Площадь поперечного сечения сваи А = 0,3x0,3 = 0,09м2, глубина погружения нижнего конца сваи: 0,8 + 0,6 + 0,25 + 7 - 0,15 = 8,5м. Определим расчетное сопротивление грунта по таблице 1   СНиП 2.02.03-85 для песка плотного, средней крупности R = 3,4 МПа. Так как песок плотный, то значение R следует увеличить на 60% R = 5,44.  По таблице 3 СНиП 2.02.03-85 находим значения коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи = 1,0.

    Толщу грунта, прорезываемого сваей, разбиваем  на слои толщиной не более          2 метров.

;         ;       

;          ;        

;          ;        

;          ;       

;        ;       

    Несущую способность одиночной  сваи определяем по формуле:

    

    Расчетная нагрузка, допускаемая  на сваю, составит по формуле 2 СНиП 2.02.03-85 

    

 

    Назначая  шаг свай равным 1,0 м найдем требуемое  количество свай по формуле:

    

окончательно примем 4 шт. свай под стакан, размещая их в  ростверке с шагом 1м.

 
 

    Вычислим  вес ростверка:

.

    Вычислим  вес грунта, располагающегося на ростверке:

      Найдем расчетные  значения указанных  выше внешних нагрузок  для 1-ой группы  предельных состояний:

      Найдем  значение усилия, приходящегося  на каждую сваю:

    Проверяем выполнение условий

         ,

    Все условия выполняются, следовательно, размеры  фундамента подобраны удовлетворительно.

    Вычислим  осредненный угол внутреннего трения основания, прорезаемого сваей, по формуле:

Ширина  условного фундамента:

Определим вес свай, имея ввиду, что вес сваи С7-30 равен 0,019 МН

Вес грунта в объеме АБВГ с учетом взвешивающего  действия воды на во 2-м  слое грунта:

    Вычислим  краевые напряжения под подошвой внецентренно нагруженного условного фундамента:

    

    

    Средние напряжения под подошвой условного фундамента будут равны

    По  таблице №4 СНиП 2.02.01-83 для песка плотного, средней крупности, на который опирается  подошва условного  фундамента, имеющей  угол внутреннего  трения , находим значения коэффициентов ; ;

      
 
 
 

    По  таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного  соотношения L/H = 60/13=4,62 ;

    Коэффициент k принимаем равным 1,1 , так как характеристики грунта принимались по табличным данным.

    Определим расчетное сопротивление  грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*:

 

    Вычислим  осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента с учетом взвешивающего действия воды.

    

   Проверяем выполнение условий

         ,      

   Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно. 

Расположение  свай в ростверке 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Определение осадок свайного фундамента (для сечения 2-2) 

    Вычислим  осадку свайного фундамента по схеме линейно-деформируемого полупространства, предварительно построив эпюру напряжений в толще основания от действия собственного веса грунта.

    Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле и вспомогательной

- на уровне подошвы  условного фундамента

       

- на уровне контакта 4-го  и 5-го слоев  с учетом взвешивающего  действия воды

        

ниже 4-го слоя залегает глина  твердая, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному  напряжению на кровлю глины добавится гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной.

    

    Полное  вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины

          

- на уровне кровли 5-го  слоя

          

    По  полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную  эпюру.

    По  формуле  найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.

      

    Построим  эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания  рассчитываемого  фундамента, используя  формулу и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*), определяя нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.

    Чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением , тогда высота элементарного слоя грунта

     

    Условие удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя вдвое, чтобы с одной стороны соотношение было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие .

 
 
 
 

   Определим осадку фундамента, пренебрегая различием  модуля деформации на границе слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

   

   где  - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций 

    - среднее  напряжение в i-ом элементарном слое

    - высота i-го  слоя грунта

      - модуль  деформации i-го слоя грунта

   По  нормам средняя осадка для такого типа зданий составляет 8,0см, следовательно, полная расчетная осадка здания не превышает допустимых величин. Основное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется.

     
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  СРАВНЕНИЕ

    Технико-экономическое сравнение вариантов производится по экономической эффективности. Кроме того, учитываются возможности выполнения работ в сжатые сроки, необходимость осуществления котлованов при устройстве фундаментов и величины ожидаемых осадок

    Сравниваемые варианты должны обеспечивать долговечность и восполнение функции сооружения в течение всего срока эксплуатации, рассчитываться на все возможные комбинации загружения, которые передают надземные конструкции.

S=1,3см (фундамент мелкого заложения); S=2,5 см (свайный фундамент)

    Т.к. деформации у фундамента мелкого  заложения меньше, чем у свайного фундамента то фундамент мелкого  заложения предпочтительнее.

    По  расходу бетона на фундамент мелкого  заложения V=3,1мЗ, на

свайный фундамент  V=4,7 мЗ.                                                СМЕТА №1