Контрольная работа по "Строительству"

 

При σ_zp7=0,2σ_zg7=28,0кПа нижняя граница сжимаемой толщи основания Нс=Z7=3.01 м

Для производственных одноэтажных  зданий с полным каркасом из железобетона предельная величина средних осадок оснований фундаментов S_u=8 см.

S=6.5 см < S_u=8 см

Осадка ленточного фундамента в пределах допустимой осадки.

 

Относительная разность осадок производственных зданий с полным железобетонным каркасом

ΔS/L=(7.8-6.5)/2400=0.00054<(ΔS/L)_u=0.002

 

Относительная разность осадок столбчатого и ленточного фундаментов находится в допустимых пределах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №2

Проектирование  свайных фундаментов.

 

Задача №1

Выбор типа и  вида свай, определение глубины заложения подошвы свайного ростверка и предварительной длины свай.

 

1. Сваи.

По характеру взаимодействия с грунтами принимаем висячие  сваи, заглубленные в сжимаемые грунты.

По способу возведения принимаем сборные сваи.

Принимаем сваи сечением 300х300 мм. По ГОСТ 19804.1-79 и ГОСТ 19804.2-79 с нижними концами свай без поперечного армирования, с напрягаемой арматурой

 

 

2. Ростверки.

По способу возведения принимаем  низкие(заглубленные в грунт) ростверки из монолитного железобетона.

Принимаем жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями. Жесткое  сопряжение предусматривает заделку  в ростверк выпусков арматуры сваи на длину анкеровки – для забивных свай это достигается путем разбивки их головы. В голове предварительно-напряженных свай предусматривается ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры. Принимаем длину выпусков 0.4м, что входит в общую длину свай.

Принимаем предварительную толщину плиты ростверка hр=60 см.

Принимаем отметку верха  ростверка:

- для столбчатого фундамента -1,350 (111,15)

- для ленточного фундамента -3,500 (109,00)

 

Определение несущей  способности висячей забивной сваи.

 

В общем случае несущая способность сваи определяется исходя из двух условий: сопротивление грунта основания свай; сопротивления материала свай. Для большинства стандартных висячих свай сопротивление их материала обычно больше сопротивления грунта основания для заданных инженерно-геологических условий.

На стадии технического проекта несущую способность  висячей сваи определяют практическим методом расчета по таблицам расчетных  сопротивлений грунтов.

Несущая способность  висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку.

где γ_с=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

 А=0,3*0,3=0,09 м2 - площадь  опирания на грунт сваи, принимаемая  по площади поперечного сечения  сваи;

 U=0,3*4=1,2 м – наружный периметр поперечного сечения сваи;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

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

γ_cR= γ_cf =1.0 – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи для свай погружаемых механическими, паровоздушными и дизельными молотами.

Допускаемая на сваю расчетная  вертикальная нагрузка по грунту

где γ_k=1.4 – коэффициент надежности для несущей способности сваи, определяемой расчетом.

 

Для столбчатого  фундамента.

 

Расчетное сопротивление  грунта под нижним концом сваи R=9385 кПа;

 

Fd=1,0*(1,0*9385*0,09+1,2*1,0*(39,1+75,1+80,1))=1077,8 кН

 

Допускаемая на сваю расчетная вертикальная нагрузка по грунту

Р=1077,8/1,4=769,9 кН.

 

 

Для ленточного фундамента.

 

Расчетное сопротивление  грунта под нижним концом сваи R=9430 кПа;

 

Fd=1,0*(1,0*9430*0,09+1,2*1,0*(68,3+72,0))=1017,1 кН

 

Допускаемая на сваю расчетная  вертикальная нагрузка по грунту

Р=1017,1/1,4=726,5 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2

Предварительное определение числа свай в свайном  фундаменте и размещение свай в плане.

 

Для столбчатого  фундамента.

 

Предварительно необходимое  число свай в фундаменте под колонну 

Расчетная вертикальная нагрузка, действующая по обрезу фундамента

 

 

 

Площадь подошвы ростверка

Где а=3d=3*0,3=0,9 м – шаг свай;

γ_f=1.1 – коэффициент надежности по нагрузке;

γ_ср =20кН/м3 – усредненный удельный вес материала свайного ростверка и грунта на уступах;

dp=1.35 м – глубина заложения ростверка.

Ар=660/((769,9/0,9²)-1,1*20*1,35)=0,72 м2

Ориентировочная расчетная  нагрузка

N_РГI=γ_f*γ_ср*Ар*dp=1,1*20*0,72*1,35=21,4 кН

Коэффициент, приближенно учитывающий влияние опрокидывающего момента и горизонтальных сил η=1,2

n=(660+21.4)*1.2/769.9=1.06

 

Принимаем 2 сваи

Для ленточного фундамента.

Шаг свай по длине ленточного свайного фундамента

а=mp*Fd/(N_I*γ_k)

где mp=1 – принятое число рядов свай;

N_I= N_0I=1.1*195=214.5 кН – расчетная нагрузка от здания и веса ростверка с грунтом на уступах, приходящаяся на 1 м длины фундамента;

γ_k=1,4 – коэффициент надежности.

а=1*1017,1/(214,5*1,4)=3,4м

Принимаем шаг свай по длине ленточного свайного фундамента а=1м.

Расстояние от края ростверка  до наружной грани сваи.

С₀=0,2d+5=0.2*30+5=11 см

Ширина ленточного ростверка  при однорядном расположении свай

b_p=d+2 С₀=30+2*11=52 см

 

 

 

 

 

Расчет свайных  фундаментов и их оснований по предельному состоянию первой группы (по несущей способности грунта основания свай)

 

Для столбчатого  фундамента.

 

Дополнительная вертикальная нагрузка от веса ростверка

N_P1=γ_fV_Pγ_σ ,

Где γ_f=1.1 – коэффициент надежности по нагрузке;

V_P=1,2*1,5*0,6+1,2*1,2*1,05=2,6 м³ – объем, занимаемый ростверком;

γ_σ=24 кН/м³ – удельный вес монолитного железобетонного ростверка.

N_P1=1,1*2,6*24=68,7 кН

 

Дополнительная вертикальная нагрузка от веса грунта обратной засыпки  на обрезах ростверка

N_Г1=γ_fV_гγ_г ,

 

где V_г=(1,5*1,2-1,2*1,2)*0,75=0,3 м³ – объем грунтовой засыпки на обрезах ростверка;

γ_г=18 кН/м³ – удельный вес грунта засыпки.

N_Г1=1,1*0,3*18=6,0 кН

 

Дополнительная вертикальная нагрузка от веса свай

 

N_СВ1=γ_fl_свАnγ_σ ,

где l_св=5 м – длина сваи;

А=0,3*0,3=0,09 м2 – площадь  поперечного сечения сваи;

n=2 - количество свай в свайном фундаменте.

 

N_СВ1=1,1*5*0,09*2*24=23,8 кН

 

Уточненная расчетная  вертикальная нагрузка на свайный фундамент  под колонну

N_d=N_0I+ N_P1+ N_Г1+ N_СВ1 ,

где N_0I=1,2*550=660кН – вертикальная нагрузка от колонны на обрезе фундамента

N_d=660+68,7+6,0+23,8=758,5 кН

 

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю

где n – число свай в фундаменте;

Мх , Му – расчетные  изгибающие моменты относительно главных  центральных осей Х и У плана  свай в плоскости подошвы ростверка;

Хj, Yj – расстояние от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка;

Xi , Yi – расстояние от главных осей до оси каждой сваи.

Нормативное значение изгибающего момента, действующего на обрезе столбчатого фундамента

 M^н₀=40 кНм

изгибающие моменты относительно главных центральных осей Х и У плана свай в плоскости подошвы ростверка

Мх=1,2*M^н₀=1,2*40=48 кНм , Му =0

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю №1

N=758.5/2+48*0.45/(0.45²+0.45²)=432.6 кН

 

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю №2

N=758.5/2-48*0.45/(0.45²+0.45²)=325.9 кН

 

Проверка несущей способности  грунта основания сваи №1

 

N₁=432.6 кН<P=F_d/γ_к=769,9 кН

 

Грунт основания выдерживает  нагрузку от свай ростверка.

 

Для ленточного фундамента.

 

V_P=0,6*0,52*1,0=0,32 м³ – объем, занимаемый ростверком;

V_ст=0,4*3,5*1,0=1,4 м³ – объем, занимаемый стеной подвала;

V_прс=0,12*3,5=0,42 м³ – объем, занимаемый прижимной стенкой из кирпича;

 

Дополнительная вертикальная нагрузка от веса ленточного фундамента, стеной подвала и прижимной стенки

N_P1=1,1*((0,32+1,4)*24+0,42*18)=53,7 кН

 

Дополнительная вертикальная нагрузка от веса грунта обратной засыпки  на обрезах ростверка

N_Г1=0

 

Дополнительная вертикальная нагрузка от веса свай

N_СВ1=1,1*3*0,09*1*24=7,2 кН

 

Уточненная расчетная  вертикальная нагрузка на ленточный фундамент под стену

N_d=53,7+7,2= 60,9 кН

 

При однорядном свайном  фундаменте одиночную сваю по несущей  способности рассчитывают только на действие вертикальных нагрузок.

 

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю

N= N_d=60,9 кН< P=F_d/γ_к=726,5 кН

 

Грунт основания выдерживает нагрузку от свай ленточного фундамента.

Задача №3

 

Расчет свайных  фундаментов и их оснований по предельному состоянию второй группы (по осадкам оснований свайных  фундаментов от вертикальных нагрузок).

 

Осредненное расчетное  значение угла внутреннего трения грунта

φ_II,mt=(Σφ_i h_i)/Σ h_i ,

где φ_i и h_i – соответственно толщина и расчетное значение угла внутреннего трения отдельного i-го слоя грунта, пройденного сваей.

 

Для столбчатого  фундамента

 

φ_II,mt=(29,2*1,65+27*2,8)/(1,65+2,8)=27,8 град.

 

Размеры подошвы условного  фундамента

Ширина

by=(m_pb-1)b_b+d+2l_p tg(φ_II,mt/4)

Длина

ly=(m_pl-1)b_l+d+2l_p tg(φ_II,mt/4),

где m_pb и m_pl – количество рядов свай соответственно по ширине и длине фундамента;

b_b и b_l – расстояние между рядами свай соответственно по ширине и длине фундамента;

d – размер поперечного сечения свай

 

by=0,3+2*4.45*tg(27.8/4)=1.4 м

 

ly=(2-1)*0.9+0,3+2*4.45*tg(27.8/4)=2.3 м

 

Площадь подошвы условного  фундамента

Аy=by*ly=1.4*2.3=3.22 м²

 

Расчетная нагрузка от веса грунта условного фундамента

N_ГII=(3,22*5,8-2,6-5*2*0,09)*19,6=297,5 кН

 

Среднее давление, передаваемое на грунт по подошве условного  фундамента

 

P_II=(N_0II+N_PII+N_ГII+N_свII)/A_y=(660.0+68.7+297.5+23.8)/3.22=326.1 кПа

 

Момент сопротивления подошвы условного фундамента

W=by*ly²/6=1.4*2.3²/6=1.24 м³

 

 

Максимальное и минимальное  давление на пересечении осей подошвы  условного фундамента с ее гранями

 

P_max=P_II+M_II/W=326.1+48/1.24=364.8 кПа

 

P_min=P_II-M_II/W=326.1-48/1.24=287.4 кПа

 

Расчетное сопротивление  грунта

где γ_II^I=19,6 кН/м³ – средневзвешенное расчетное значение удельного веса грунта природного залегания в пределах высоты условного фундамента;

γ_II=19,8 кН/м³ – средневзвешенное расчетное значение удельного веса грунта природного залегания ниже подошвы условного фундамента

d₁=d_p+l_p=1.35+4.45=5.8 м

d_b=0

 

R=1.25*1.0/1.1*(0.91*1.0*2.3*19.8+4.64*5.8*19.6+7.14*15)=768.2 кПа

 

P_II=326.1 кПа<R=768.2 кПа

 

P_max=364.8 кПа<1.2R=921.8 кПа

 

Расчет осадки столбчатого  фундамента

 

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента

σ_zg0=γd_n=19.6*6.3=123.5 кПа

 

Дополнительное вертикальное давление на основание по подошве  условного фундамента

 

σ_zp0=P_II- σ_zg0=326.1-123.5=202.6 кПа

 

где β - безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8; п -число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания; σ_zpi_ср – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней Zi-1 и нижней Zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; hi, Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.