Расчёт и проектирование оснований и фундаментов

 

Граница сжимаемой  зоны (при )=72,73

=4,86см < S_u=8см. [2, прил. 4]

Условие выполняется, осадка фундамента не превышает допустимого значения.

 

 

8. Определение влияния соседнего фундамента.

 

 МПа.

=0,95

=12·1,02=12,24см=1224

=5,94

11,08<5,94

Фактическое расстояние L_f=12м (шаг колонн)

По графикам L_g=5,94м. Условие не выполняется, следовательно, осадка соседнего фундамента не влияет на осадку рассматриваемого.

 

 

9.Расчет крена фундамента.

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле

,  

где E и v - соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания; в случае неоднородного основания значения Е и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии:

 

Коэффициент Пуассона v принимается для грунтов:

суглинков – 0,35;   глин – 0,42.

                                               

K_e   -   коэффициент, принимаемый по [2, прил.2, табл.5],     K_e =1,56 т.к L>10м;

k_f - коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов по схеме линейно деформируемого слоя [2, п. 2.40б] при а ³ 10 м и Е ³ 10 МПа (100 кгс/см²) и принимаемый по [2, прил.2, табл.3].

К_f=1, т.к. b<10м

=0,00008 м,

  Крен не превышает допустимой величины.

 

 

           

 

10. Расчет по первой группе предельных состояний.

Проверяем выполнение условия: ,

    где =0,027,       =

          

=0,05=0,34 – условие соблюдено. Значит, необходим расчет на глубинный сдвиг.

11.Расчет на глубинный сдвиг

Расчет  оснований по несущей способности  производится    исходя из условия

 

где F_v    -  расчетная   нагрузка   на основание;

       N_u  -   сила предельного сопротивления основания;

       g_с     -   коэффициент условий работы, принимаемый:

для пылевато-глинистых грунтов в  нестабилизированном состоянии      g_с = 0,9

       g_n   -    коэффициент надежности  по  назначению сооружения, принимаемый равым 1,15 [1, прил. 4]

         

где и - приведенные ширина и длина фундамента, причем символом b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

l’=l-2e=5,4-1,48=3,92м

b’=b=3,6 м.

 

N_y=2,67, N_q=6,16, N_c=14,14 - безразмерные коэффициенты несущей способности (δ=3º),

 и  - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³ (тс/м³), находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента;

С_I=14 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта;

   кН/м

  d=1,8 м - глубина заложения фундамента;

xg, x_q, x_c - коэффициенты формы фундамента,

xg = 0,75

x_q = 2,5

x_c = 1,3 

N_u=3,6∙3,92∙(2,67∙0,75∙3,6∙17,3+6,6∙2,5∙16,4∙1,65+14,14∙1,3∙25)= 14601,69 кН.

 

Условие выполнено, следовательно, сдвиг не произойдёт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет и проектирование свайных  фундаментов.

Рис. К расчету несущей способности сваи.

12. Определение глубины заложения подошвы ростверка.

Принимаем высоту ростверка 0,5 м

Назначаем глубину  заложения подошвы ростверка  по аналогии с фундаментом мелкого  заложения d=1,35 м.

 

 

 

 

 

 

 

12.1 Определение несущей способности свай.

 

При небольших расчетных  эксцентриситетах сопряжение сваи с ростверком- шарнирное.

 Назначаем  заделку в ростверк =0,1м. Глубина заложения ростверка 1,35м. Принимаем сваи сечением 350х350 мм. Выбираем стандартную железобетонную сваю С10-35 (ГОСТ 19804.1-79), длина сваи 10,3м, длина острия- 0,25м. Оставляем на сруб сваи 0.3м. Острие сваи будет располагаться на глубине 12,75 м от поверхности планировки. Так как сваи висячие, их несущая способность по материалу больше, чем по грунту. Определяем несущую способность сваи по грунту:

, где =1, =1, =1, u – периметр сваи, R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, A – площадь сечения сваи, - вертикальные участки по длине сваи (должны быть не более 2 м, а также число таких участков в  i-ом слое грунта должно быть целым), - расчетное сопротивление i-го грунта по боковой поверхности.

Определяем  вертикальные участки , и соответствующие им сопротивления грунтов (берутся по центру тяжести каждого участка , который определяется от уровня планировки).

Таблица 4

 Расчетные  сопротивления

на боковой поверхности  свай

, м	Центр тяжести , м	, кПа*
0,75	1,725	40
2	3,1	47
2	5,1	55
2	7,1	60
2	9,1	63,5
0,75	9,745	64

[3, табл.1]

 

 

13. Определение числа и шага свай в ростверке.

13.1. Определение требуемого количества свай для фундамента под колонной крайнего ряда.

Нагрузка на фундамент по 1-ой группе предельных состояний : 

Fv₁=3523,1 кН

Предварительно  G_p=0,05N_I=0,05∙3523,1=176,155 кН

  → 4 сваи

Принимаю размеры  ростверка 1,8(м)x1,5м

Размещаем сваи в ростверке (см.рис.18a)

 

 

 

Рис. 18 К определению Размеров ростверка 1,8(м)x1,5м

14. Проверка нагрузок действующих на сваи.

 

;

 

Вес ростверка: кН.

Вес грунта на уступе:  кН,

где кН/м;

.

Условие не выполняется.

Принимаю  размеры ростверка2.8(м)x2,4м и 7 свай

Вес ростверка: кН.

Вес грунта на уступе:  кН,

.

 

;

;

Все условия выполнены. Окончательно принимаем размеры ростверка  согласно рис.12.

 

 

 

Рис.12. К определению размеров ростверка 2,8мx3,5м

 

 15.Расчет по второй группе предельных состояний.

Проверка давления под  подошвой условного фундамента

 

=1508,28кН

Определяем размеры уширения:

9.5tg(25.13/4)=1,045 м

=6,5 м

 

 

 

Размеры условного фундамента:

b_y=м

l_y=2,45+1,09=3,54м

м,

18.81 кН/

              

 

 

 

 

 

A_у= b_у .l_у=3,83,8=14,44 м²

 

 

 

Давление под подошвой условного фундамента :

 ; Pmax;Pmin

 

 

=

      =

Где γ_с1=1,2 ;  γ_с2=1,2 [1, табл.3]; k=1,1, т.к. с и φ были определены по[ 1,прил.3] ;

по [1, табл.4] в  зависимости от  φ_II =28⁰; k_z=1, т.к. b<10м; d_y=10,3м; 

 

   P_max=596.47 кПа <1,2R

P_min=183.53 кПа >0

Условие  выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.Расчет осадки.

 

=390.72-178,19=109,11,

где =18.81=178,69кПа,

.

Разбиваем каждый слой грунта на равные части - .

Составляем  таблицу.

Таблица 5 

Расчет осадки условного фундамента

, м		,			, кПа	α	, кПа		, кПа	E, кПа	Si, м
0	0	0.85		18.81	204.1	1	186.62		-	-	-
1.4	0.79	1.4		19.9	231.96	0,824	153.77		170.2	7000	0,027
2.8	1.58	1.4		19.9	259.82	0,499	99.12		123.44	7000	0,02
4.2	2.37	1.4		19.9	287.68	0,287	53.56		73.34	7000	0,01
5.6	3.16		1.4	19.9	315.54	0,185	34.52	44.04		7000		0,007

Граница сжимаемой  зоны (при )

=6,4 см < S_u=8 см. [2, прил. 4]

Условие выполняется, осадка фундамента не превышает допустимого  значения.

 

 

 

17. Подбор сваебойного оборудования.

 

, где =25 кДж/кН, =2026/1,4=1447 кН,

=63,31 кДж

Выбираем трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С-1047[5, табл. 3.1], с массой ударной части молота m₁=2500кг, общей  массой m=5500кг и энергией удара – 67 кДж.

Проверяем выполнение условия:

, где k_m=6 – для трубчатых дизель-молотов, G_h=5,5- вес всего молота.

=2,5- вес ударной части молота

Расчетная энергия  удара вычисляется как:

, =63 кДж.

 - высота падения ударной части молота (для трубчатых =2,8м)

- данное  условие выполнено.

Расчетный отказ  вычисляется по формуле:

, где

=0,2, =1500, A=0,1225- площадь сечения сваи, =1, M=1, – внешняя нагрузка на фундамент.

==0,012м =0,35см.

0,35см>0.2см

Условие выполнено

 

 

 18. Проектирование котлована.

 

Для фундаментов мелкого заложения.

 Вычисляем размеры по низу котлована:

                                                                  ,

 

Вычисляем размеры  по верху котлована:

 

,

Величина недобора грунта при разработке грунта экскаватором обратная лопата равна 5см [5, табл.3.2](суглинок I)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технико-экономическое  сравнение вариантов фундаментов

 

- фундамент мелкого заложения

Стоимость устройства  фундамента мелкого заложения для колонны  крайнего ряда составляет 38007,32  руб. (подробный расчет стоимости приведен в прил.1)

Кол-во фундаментов крайнего ряда: 10

Итого: 380070,32  руб.

 

Стоимость устройства  фундамента мелкого заложения для колонны  среднего ряда составляет 46079,17  руб. (подробный расчет стоимости приведен в прил.2)

Кол-во фундаментов среднего ряда: 10

Итого: 460790,17  руб.

 

Итого:840860,49 руб.

 

  - свайный фундамент

Стоимость устройства  свайного фундамента для колонны крайнего ряда составляет  97189,24  руб.(подробный расчет стоимости приведен в прил.3)

Кол-во фундаментов крайнего ряда: 10

Итого: 971890,24  руб.

 

Стоимость устройства  свайного фундамента для колонны среднего ряда составляет  126825,32  руб.(подробный расчет стоимости приведен в прил.4)

Кол-во фундаментов среднего ряда: 10

Итого: 1268250,32  руб.

 

Итого:2240140,4 руб.

Наиболее выгодным является устройство фундамента мелкого заложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Сбор нагрузок на  фундамент средней колонны.

 

Грузовая площадь A₂= A_2слева + A_{2справа} = 6×12 + 6×12 =72 м² + 72 м²

Значение снижающего коэффициента:

 

 

 

 

Вид нагрузки	Нормативная, NII, кН			γf	Расчётная, NI, кН
	слева		справа		слева		справа
1	2		3	4	5		6
Постоянная:
1. От покрытия А)Защитный слой гравия 0.4·72	28,8		28,8	1,3	37,44		37,44
Б)Трехслойный рубер.ковер 0,12·72	8,64		8,64	1,2	10,36		10,36
В)Ребристые панели 1,58·72	113,76		113,76	1,1	125,5		125,5
Г)Ригели 0,6·0,3·25·12	9		9	1,1	9,9		9,9
	160,2		160,2		182,84		182,84
Итого от покрытия	320,4				365,68
2. от чердачного перекрытия
А) цементно-выравнив.слой 0,4 ·72	28,8	28,8		1,3	37,44		37,44
Б)Утеплитель пенобетон	34,56	34,56		1,2	41,48		41,48
В) Пароизоляция 0,1·72	7,2	7,2		1,2	8,64		8,64
Д) жб плита 230 мм 2,3·72	165,6	165,6		1,1	182,16		182,16
Е) ригель 300×600 мм γ=25 кН/м3 0,3·0,6·25·12	72	72		1,1	79,2		79,2
	245,16	245,16			279,06		279,06
Итого от чердачного перекрытия:	490,32				558,12
3. от междуэтажных перекрытий	6 этажей	8 этажей			6 этажей	8 этажей
А) пол плиточный t=15 мм γ=20 кН/м3 0,015·20·72·n	129,6	172,8		1,1	142,56	190,08
Б) цементно-песчаная стяжка t=30 мм γ=18 кН/м3 0,02·20·72·n	172,8	130,4		1,3	224,26	299,52
В) звукоизоляция шлакобетон t=60 мм γ=15 кН/м3 0,06·15·72·n	388,8	518,4		1,3	505,44	673,92
Г) жб плита 220 мм 2,2·72·n	992,2	1324,8		1,1	1092,96	1457,28
д) ригель 300×600 мм γ=25 кН/м3 0,3·0,6·25·12·n	54	72		1,1	59,4	79,2
	1738,8	2318,4			2025	2700
Итого от перекрытий:	4057,2				4725
4) Колонна 400×600 мм γ=25 кН/м3     h=25,4 м 0,4·0,8·25,4·25	166,2			1,1	182,82
5) Стеновые панели t=300 мм (от отм.+16,400 до +22,800) h=6,4 м  γ=18 кН/м3   0,3·6·5,6·18	181,44			1,1	199,58
Итого постоянной нагрузки:	4404,84				5107,4
Временная:	6этажей	8этажей			6 этажей			8 этажей
1) от перегородок на этажах 0,5·72·0,95·n	205,2	273,6		1,3	266,76			355,68
2) снеговая нагрузка S=0,5 кПа  а) длительная 0,8\1,4·72·0,95·0,5  б) кратковременная 0,8·72·0,9	19,54 -	19,54 -		- -	- 51,84			- 51,84
3) от временной нагрузки (СНиП) на междуэтажных перекрытиях   а)  длительная  0,3·72·0,95··n   б) кратковременная  1,5·72·0,9··n	38,16 -	42,68 -		- 1,3	- 235			- 262,82
4) от временной по заданию q1=2 кН/м 3·n·72·0,95=136,8	102,6	410,4		1,2	123,12			492,48
	365,94	746,22			676,72			1162,82
Итого временной нагрузки:	1112,16				1839,54