Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Бункер - файл фунд записка ВСЯ.docx


Бункер
скачать (2500.4 kb.)

Доступные файлы (7):

plot.log
Курсовая фундаменты.dwg
осадки.docx16kb.09.06.2010 01:31скачать
Area_fund v.1.0.exe
Deform_Os Ver. 1.1..exe
Svaji_W v.1.0..exe
фунд записка ВСЯ.docx111kb.14.06.2010 19:01скачать

фунд записка ВСЯ.docx

Федеральное агентство по образованию

ЭЛЕКТРОСТАЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал)

Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет

«МИСиС»


Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»

Специальность ПГС 270102.65


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


по курсу: «Основания и фундаменты»

на тему: «Бункер»


Выполнила: студентка гр. ДСТ-07-1

Шабан М.И.

Проверил: проф. Кочергин В.Д


Электросталь 2010 г.



Содержание


1. Введение

2. Исходные данные

3. Определение нагрузок на фундаменты

4. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

5. Определение глубины заложения фундаментов

6. Определение размеров подошвы фундамента

7. Определение осадок фундаментов

8. Расчет свайного фундамента

9. Список используемой литературы




1. Введение


Основания и фундаменты являются важнейшими элементами для зданий и сооружений. В общем объеме строительства сооружения и фундаменты занимают значительный удельный вес как по стоимости, так и по трудоемкости строительных работ. Например, в среднем стоимость работ по возведению фундаментов составляет до 15%, а в сложных грунтовых условиях доходит до 25% сметной стоимости сооружения.

Фундаменты устраиваются для передачи нагрузок от конструкций здания и сооружения, установленного в них технологического и другого оборудования и полезных нагрузок на грунты основания. Основание, воспринимая тип нагрузки, претерпевает, как правило, неравномерные деформации, что вызывает в конструкциях появление дополнительных перемещений и усилий. При неправильном проектировании, подготовке оснований и возведении фундаментов это может привести к тому, что даже безупречно выполненная конструкция перестанет удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям. Мировой опыт строительства показывает, что большинство аварий построенных зданий и сооружений вызвано ошибками, связанными с возведением фундаментов и устройством оснований. От правильного и рационального решения вопросов проектирования и возведения фундаментов зависит надежность и долговечность эксплуатации здания и сооружения.




2. Исходные данные


Здание бункера для кокса выполнено в сборном железобетоне.

Колонны каркаса сборные железобетонные, размером 60*60 см.

Воронки также из железобетона толщиной 8 см. По наружному контуру бункер имеет железобетонное ограждение из панелей толщиной 10 см.

Перекрытия сборные железобетонные. Перекрытия на уровне 7,2 м имеют отверстие 2*2 м. Вес 1 м2 этих перекрытий 360 кг.

Покрытие железобетонное, утепленное. Вес 1 м2 покрытия 360 кг.

Объемный вес материала 800 кг/м2. Полезный объем одной ячейки 80 м3.

Полезная нагрузка на перекрытия:

На отметке 7,2 м – 200 кг/м2

На отметке 18,2 м – 250 кг/м2

На отметке 23,2 м – 150 кг/м2.

Место строительства г. Челябинск.

Число этажей 5.

еа= еб




3. Определение нагрузок на фундаменты


Сбор нагрузок для сечения А-А

Грузовая площадь колонны – А = (6/2+6/2)*(9/2) = 27 м2.

^ Наименование нагрузок

Нормативные значения нагрузок, кН

γf

Расчетные значения нагрузок, кН

Вес покрытия

6*4,5*3,6 = 88,4

1,1

97,2

^ Вес перекрытия

7,2 м

17,2 м

23,2 м

6*4,5*3,6 = 88,4

88,4*2,0 = 176,8

88,4*2,5 = 221

88,4*1,5 = 132,6

1,1

1,1

1,1

1,1

97,2

194,4

243

145,8

^ Вес остекления

3,0*6,0 м

1,8*6,0 м


3*6*0,5*2 = 16,5

1,8*6*0,5 = 4,9


1,3


18

5,4

^ Вес колонны

0,6*0,6*25,8*24 = 202,65

1,1

222,912

Вес стеновых панелей

6*(1,2+1,8+1,8+1,2)*0,1*24 = 72

1,1

86,4

^ Вес пустой воронки

(17,97*24)/2 = 196,04

1,1

215,64

Вес полной воронки

(431,28*8)/2 = 3136,58

1,1

3450,24

^ Снеговая нагрузка







(2,4*07)*6*4,5 = 45,36

Полная нагрузка N0I







2941,632

Расчетная нагрузка N0II







2451,36


Сбор нагрузок для сечения Б-Б

Грузовая площадь колонны – А = (6/2+6/2)*(9/2+9/2) = 54 м2.

^ Наименование нагрузок

Нормативные значения нагрузок, кН

γf

Расчетные значения нагрузок, кН

Вес покрытия

6*9*3,6 = 176,7

1,1

194,4

^ Вес перекрытия

7,2 м

17,2 м

23,2 м

6*9*3,6 = 176,5

176,5*2,0 = 353

176,5*2,5 = 441,25

176,5*1,5 = 264,75

1,1

1,1

1,1

1,1

194,2

388,4

485,5

291,3

^ Вес колонны

0,6*0,6*25,8*24 = 202,65

1,1

222,912

Вес пустой воронки

17,97*24 = 392,1

1,1

431,28

^ Вес полной воронки

431,28*8 = 3136,4

1,1

3450,24

Снеговая нагрузка







(2,4*0,7)*6*9 = 90,72

Полная нагрузка N0I







5554,75

Расчетная нагрузка N0II







4628,9




4. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства


Для оценки инженерно- геологических условий строительной площадки необходимо:

- построить геологический разрез площадки строительства;

- определить физико-механические характеристики отдельных слоев грунта;

- дать полное наименование грунтов всех слоев;

- определить прочностные и деформационные характеристики всех грунтов;

- дать краткое описание особенностей строительной площадки.

Исходными данными для проектирования оснований и фундаментов сооружений служит паспорт площадки строительства. Он содержит результаты геодезической съемки и инженерно-геологических изысканий.

Проектируемое здание привязываем на строительной площадке так, чтобы его контур как можно лучше вписывался в треугольник, образованный скважинами. Принимаем планировочную отметку на уровне 130,4 м.

Определяем необходимые характеристики каждого слоя грунта.

Первый слой. Образец взят из первого слоя грунта. Песок пылеватый.

Коэффициент пористости:

e=γsγ1+W-1=26.518.8*1+0.142-1=0.61 – средней плотности.

Показатель водонасыщения:

Sr= Wγseγw= 0.142*26.50.61*10=0.62 – средней степени водонасыщения.

Полное наименование: песок пылеватый средней плотности влажный.

Сn = 4.8 кПа, φn = 31.6°, Е = 22 МПА, R0 = 150 кПА.

Второй слой. Образец взят из второго слоя грунта. Песок пылеватый.

Коэффициент пористости:

e=γsγ1+W-1=26.519,2*1+0.250-1=0.73 – средней плотности.

Показатель водонасыщения:

Sr= Wγseγw= 0.250*26.50.73*10=0.91 – насыщенный водой (т.к. 0,8˂0,91≤1,0).

Полное наименование: песок пылеватый средней плотности насыщенный водой.

Сn = 2,4 кПа, φn = 26,8°, Е = 12,4 МПА, R0 = 100 кПА.

Третий слой. Образец взят из третьего слоя грунта. Суглинок.

Ip=WL+WP=0.285-0.170=0.115*100%=11.5% - суглинок (т.к. 7˂11,5≤17).

IL=W-WpWL-Wp=0.254-0.1700.285-0.170=0.73 – мягкопластичный (т.к. 0,5˂0,73≤0,75).

e=γsγ1+W-1=26.519,8*1+0.254-1=0.68

Полное наименование: суглинок мягкопластичный.

Сn = 23,5 кПа, φn = 18,7°, Е = 15 МПА, R0 = 205,36 кПА.

Четвертый слой. Образец взят из четвертого слоя грунта. Суглинок.

Ip=WL+WP=0.384-0.279=0.105*100%=10.5% - суглинок (т.к. 7˂10,5≤17).

IL=W-WpWL-Wp=0.326-0.2790.384-0,279=0.45 – тугопластичный (т.к. 0,25˂0,45≤0,5).

e=γsγ1+W-1=26.517,3*1+0.326-1=0,1

Полное наименовании: суглинок тугопластичный.

Сn = 7,5 кПа, φn = 8,5°, Е = 4 МПА, R0 = 155 кПА.

Пятый слой. Образец взят из пятого слоя грунта. Песок мелкий.

e=γsγ1+W-1=26.519,5*1+0.284-1=0.74 – средней плотности (т.к. 0,6˂0,74≤0,75).

Sr= Wγseγw= 0.284*26.50.74*10=1 – насыщенный водой (т.к. 0,8˂1≤1,0).

Полное наименование: песок мелкий средней плотности насыщенный водой.

Сn = 0,2 кПа, φn = 28,4°, Е = 19 МПА, R0 = 100 кПА.

Шестой слой. Образец взят из шестого слоя грунта. Глина.

Ip=WL+WP=0.634-0.353=0.281*100%=28,1% - глина (т.к. 17˂28,1%).

IL=W-WpWL-Wp=0.480-0.3530.634-0,353=0.45 – тугопластичная (т.к. 0,25˂0,45≤0,5).

e=γsγ1+W-1=26.519,4*1+0.480-1=1

Сn = 34,5 кПа, φn = 12,5°, Е = 10,5 МПА, R0 = 206,67 кПА.




5. Определение глубины заложения фундаментов


Важной задачей при проектировании фундаментов является выбор несущего слоя грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечил бы нормальную работу сооружения. От расположения несущего слоя грунта зависит глубина заложения фундаментов.

Глубина заложения подошвы фундамента отсчитывается от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента.

При определении глубины заложения фундаментов следует руководствоваться СНиП 2.02.01-83, который рекомендует учитывать целый ряд факторов.

Для здания, не имеющего подвала, глубина фундамента должна быть принята как большая из величин, най

денных с учетом геологических и климатических условий и кон

структивных особенностей здания.

Определим глубину заложения фундамента (по скв. 1).

df=kh*dfn,

где kh- коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен;

dfn - нормативная глубина промерзания грунтов.

Нормативная глубина промерзания грунтов для г. Челябинска dfn = 1,9 м. kh = 1,1.

df=1,1*1,9=2,09 м

Опирать фундамент будем на суглинок. Глубина заложения фундамента не менее 2,09 м, т.к. IL≥0,25 . Принимаем глубину заложения фундамента 2,2 м.




6. Определение размеров подошвы фундамента.


Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией в плане возводимой надземной конструкции. Она может быть круглой, кольцевой, квадратной, прямоугольной, ленточной и т.д.

При расчетах фундаментов мелкого заложения по деформациям площадь подошвы предварительно определяется по условию , где pn – среднее давление под подошвой фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R—расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле:

,

где -- коэффициенты условий работы

k коэффициент принимаемый равным: k=1,если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями и k=1,1 если они приняты по таблицам СНиП.

My, Mc, Mqкоэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01-83

B - ширина подошвы фундамента, м;

kz - коэффициент, принимаемый равным: при , при , здесь zo=8 м;

- усредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3

- удельный вес грунтов слоев, залегающих выше подошвы фундамента;

Cll - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

, где

hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала, м;

ycf - расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м3

d1=d - для бесподвальных сооружений;

db - глубина подвала—расстояние от уровня планировки до пола подвала, м(для сооружений с подвалом шириной В<=20 м и глубиной более 2м принимается db=2 м, при ширине подвала B>20 м, db=0).




Расчет и конструирование фундамента под колонну А-А.


Определим необходимую площадь подошвы фундамента:

A=N0IIR-γmII*d=2451.36205.36-20*2.2=15.19 м2

Т.к. подошва фундамента квадратная, то b=A=3.9 м

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

N0II=2451,36 кН.

Расчетная нагрузка от веса фундамента определяем:

NfII=γf*γb*Vf, γf = 1, γf = 24 кН/м3,

Vf= (3.9*3.9*0.45)+(3*3*0.45)+(2.1*2.1*0.3)+(1.5*1.5*0.9) = 14.24 м3

NfII= 1*24*14,24 = 341,76 кН.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента определяем по формуле:

NgII=γf*γIII*A*d-Vf=1*18.9*15.21*2.2-14.24=363.3 кН

Удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

γIII=γ3h3I+γ2h2+γ1h1h3I+h2+h1=19.8*0.1+19.2*0.59+18.8*1.60.1+0.59+1.6=18.9 кН/м3.

Среднее давление по подошве фундамента для расчета основания по второй группе предельных состояний определяется по формуле:

pII=N0II+NfII+NgIIA= 2451.36+341.76+363.315.21=207.5 кН/м2.

Усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

γII=γ3h3I+γ3,SBh3II+γ4,SBh4+γ5,SBh5+γ6h6h3I+h3II+h4+h5+h6= 14 кН/м3,

γ3,SB=γs-γw1+e=26.5-101+0.68=9.82 кН/м3,

γ4,SB=16,51+1=8,25 кН/м3,

γ5,SB=16,51+0,74=9,48 кН/м3.

R=1*11.1*0.47*1*3.9*14+2.89*2.2*18.9+5.48*23.5=246.7 кН/м2.

pII≤ R , 207.5 кН/м2≤246.7 кН/м2.

Условие выполняется, но недонапряжение составляет 18,9%. Следовательно, фундамент запроектирован неверно. Уменьшим размер подошвы фундамента. Примем b=l=3.6 м, А=12,96 м2.

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

N0II=2451,36 кН.

Расчетная нагрузка от веса фундамента:

NfII=γf*γb*Vf=1*24*11,38=273,12 кН,

Vf= (3,6*3,6*0,45)+(2,7*2,7*0,45)+(1,8*1,8*0,3)+(1,2*1,2*0,9) = 11,38 м2.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента:

NgII=γf*γIII*A*d-Vf=1*18,9*12,96*2,2-11,38=323,8 кН.

Среднее давление по подошве фундамента:

pII=N0II+NfII+NgIIA= 2451,36+273,12+323,812,96=235,2 кН/м2.

R=1*11.1*0.47*1*3.6*14+2.89*2.2*18.9+5.48*23.5=245,34 кН/м2.

pII≤ R , 235,2 кН/м2≤245.34 кН/м2.

Условие выполняется, недонапряжение составляет 4%. Следовательно, фундамент запроектирован верно.


Расчет и конструирование фундамента под колонну Б-Б.


Определим необходимую площадь подошвы фундамента:

A=N0IIR-γmII*d=4628,9205.36-20*2.2=28,7 м2

Т.к. подошва фундамента квадратная, то b=A=5,4 м

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

N0II=4628,9 кН.

Расчетная нагрузка от веса фундамента определяем:

NfII=γf*γb*Vf, γf = 1, γf = 24 кН/м3,

Vf= (5,4*5,4*0,45)+(4,5*4,5*0,45)+(3,6*3,6*0,3)+(3,3*3,3*0,9) = 35,9 м3

NfII= 1*24*35,9 = 861,6 кН.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента определяем по формуле:

NgII=γf*γIII*A*d-Vf=1*18.9*28,7*2,2-35,9=514,84 кН

Удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

γIII=γ3h3I+γ2h2+γ1h1h3I+h2+h1=19.8*0.1+19.2*0.2+18.8*1.90.1+0.2+1.9=18.9 кН/м3.

Среднее давление по подошве фундамента для расчета основания по второй группе предельных состояний определяется по формуле:

pII=N0II+NfII+NgIIA= 4628,9+861,6+514,8428,7=209,25 кН/м2.

Усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

γII=γ3h3I+γ3,SBh3II+γ4,SBh4+γ5,SBh5+γ6h6h3I+h3II+h4+h5+h6= 15,3 кН/м3,

γ3,SB=γs-γw1+e=9.82 кН/м3,

γ4,SB= 8,25 кН/м3,

γ5,SB= 9,48 кН/м3.

R=1*11.1*0.47*1*5,4*15,3+2.89*2.2*18.9+5.48*23.5=259,08 кН/м2.

pII≤ R , 209,25 кН/м2≤259,02 кН/м2.

Условие выполняется, но недонапряжение составляет 24%. Следовательно, фундамент запроектирован неверно. Уменьшим размер подошвы фундамента. Примем b=l=4.8 м, А=23,04 м2.



Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

N0II=4628,9 кН.

Расчетная нагрузка от веса фундамента определяем:

NfII=γf*γb*Vf, γf = 1, γf = 24 кН/м3,

Vf= 10,37+4,05+1,323+2,025 = 17,77 м3,

NfII= 1*24*17,77 = 426,48 кН.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента:

NgII=γf*γIII*A*d-Vf=1*18,9*23,04*2,2-17,7=622,15 кН

Среднее давление по подошве фундамента:

pII=N0II+NfII+NgIIA= 4628,9+426,48+622,1523,04=246,42 кН/м2.

R=1*11.1*0,47*1*4,8*15,3+2,89*2,2*18,9+5,48*23,5=255,12 кН/м2

pII≤ R , 246,42кН/м2≤255,15 кН/м2.

Условие выполняется, недонапряжение составляет 3,5%. Следовательно фундамент запроектирован верно.




7. Определение осадок фундаментов.


Основным расчетом фундаментов является расчет его по предельным деформациям оснований. Целью этого расчета является ограничение деформаций оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами при которых гарантируется нормальная эксплуатация зданий или сооружений. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия S< Su,

Где S—величина совместной деформации основания и здания, определяемая расчетом

Su—предельно допустимая величина совместной деформации здания и основания, устанавливаемая по табл.4 СНиП 2.02.01-83.

Осадка основания фундамента, как правило, определяется методом послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи основания по теории деформаций упруго-линейно-деформируемого полупространства.

Расчет методом послойного суммирования ведется в следующей последовательности:

Строится эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта;

Строится эпюра дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки;

Определяется глубина сжимаемой толщи, Нс;

Вычисляется полная осадка, суммируя осадки элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.

Напряжение определяется как напряжение от собственного веса вышележащих слоев грунта по формуле:


Поскольку каждый слой характеризуется конкретными значениями удельного веса , напряжение на уровне подошвы i-го слоя определяется как сумма напряжений от отдельных слоев:


Где --удельный вес i-го слоя грунта;

dn—глубина заложения фундамента от уровня поверхности рельефа.

Для грунтов, лежащих ниже уровня грунтовых вод, значение принимается с учетом взвешивающего действия воды.

На кровле водоупорного пласта грунта в эпюре напряжений от собственного веса грунта имеется скачок за счет гидростатического давления столба воды, который равен .

Дополнительные напряжения на границе слоев определяются по по формуле .α

Далее определяются границы сжимаемой толщи.



Верхняя граница сжимаемой толщи соответствует уровню подошвы фундамента. Нижняя граница сжимаемой толщи соответствует глубине, ниже которой осадки слоев так незначительны, что ими можно пренебречь. Согласно СНиП, нижнюю границу сжимаемой толщи следует принимать там, где выполняется условие: , где и --соответственно дополнительное напряжение и напряжение от собственного веса грунта на глубине z=Hc, кПа.

Осадка основания методом послойного суммирования определяется по формуле:

,

Где --безразмерный коэффициент, равный 0,8;

--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 фундамента

, кПа;

Ei, hi—соответственно модуль деформации и толщина слоя;

n—число элементарных слоев, на которые разбита сжимаемая толщина основания.

Для отдельно фундамента в сечении А-А толщина слоёв:

hi ≤0,4b(b=3,6 м.)

hi ≤1,44 м.

Определяется осадка для каждого элементарного слоя и результат суммируется. После чего проверяется условие S<Su .

Все вычисления выполним в табличной форме (табл. 1). Определенная расчетом осадка равна S=4,33 см. Для бункера выполненного в сборном железобетоне Su =8 см.

Таким образом, основное условие расчёта S<Su по второй группе предельных состояний удовлетворяется.




8. Расчет свайного фундамента.


Для сечения А-А.

1. Тип и вид свайного фундамента и сваи.

Ростверковый тип, вид фундамента – свайный куст. Свайные кусты состоят из групп свай и используются под отдельные опоры (колонны и столбы), передающие значительные нагрузки.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи (сваи трения). Мы будем использовать висячие сваи, к таким относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Нагрузка на основание ими передается как за счет сил трения боковой поверхностью свай, так и за счет сопротивления грунта под нижними концами свай.

2. Глубина заложения ростверка. Сопряжение свай с ростверком.

С учетом конструктивных особенностей здания, глубину заложения ростверка выбираем из следующих соображений:

высота стакана: hcт=0,65 м;

толщина дна стакана: h = 0,45 м;

высота ростверка: hр= hcт+ h, hр=1,1 м;

заделка сваи: 0,1 м;

толщина пола: hп=0,2 м;

dр = 0,2+1,1=1,3 м – глубина заложения ростверка от планировочной отметки.

3. Подбор длины сваи и размеров ее поперечного сечения.

При заданных грунтовых условиях и нагрузке на фундамент, а также по конструктивным соображениям в качестве несущего слоя примем слой 6 – глина тугопластичная.

Общая длина сваи определяется по формуле:

L=△+Ʃhi+h0,

где △- глубина заделки головы сваи в ростверк,м;

Ʃhi - толщина прорезаемых слабых грунтов, расположенных выше несущего слоя, м;

h0 – глубина погружения нижнего конца сваи в несущий слой, м.

L = 0,1+(0,2+0,59+3,81+1,1+4,3)+1,9 = 12 м

В качестве расчетной примем монолитную железобетонную сваю С-12-40, длиной 12 м, размером сторон 0,4*0,4 м, длиной острия 0,35 м. Сваи погружаем с помощью дизель-молота.

4. Определим несущую способность сваи.

Fd=γc*(γcRRA+ui=1nγcffihi), где

γc- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R – расчетное сопротивление грунта, расположенного под нижним концом сваи;

А – площадь опирания сваи на грунт, м2;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

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

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

γcR, γcf - коэффициенты условий работы грунтов, расположенных под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта.

Для дальнейшего расчета с целью обеспечения надежности и безопасности работы конструкции принимается уменьшенное значение несущей способности, называемое расчетной несущей способностью или грузоподъемностью сваи. Она рассчитывается по формуле:

Fp=Fdγk, где

γk – коэффициент надежности.

Для рассчитываемой сваи:

γc= 1,

А = 0,16 м2,

u = 1,6 м,

z0 = 13,2 м – глубина погружения нижнего конца сваи, тогда R = 2158 кПа (215,8 тс/м2),

γcR= γcf= 1.

Толщину грунта, прорезаемого сваей, разбиваем на слои, толщиной не более 2 м. Находим расстояния li от планировочной отметки до середины каждого рассматриваемого слоя. Зная эти расстояния и вид грунта, находим по приложению расчетное сопротивление fi для каждого слоя.

Сопротивление fi в двух слоях пылеватого песка будет составлять:
при l1 = 1,4 м h1 = 0,2 м f1 = 17,4 кПа;

при l2 = 1,795 м h2 = 0,59 м f2 = 19,77 кПа;

Сопротивление fi в двух слоях суглинка с JL = 0,73 будет составлять:

при l3 = 3,045 м h3 = 1,91 м f3 = 7,745 кПа;

при l4 = 4,95 м h4 = 1,9 м f4 = 9,365 кПа;

Сопротивление fi в слое суглинка с JL = 0,45 будет составлять:

при l5 = 6,45 м h5 = 1,1 м f5 = 28,338 кПа;

Сопротивление fi в трех слоях мелкого песка будет составлять:

при l6 = 7,7 м h6 = 1,4 м f6 = 43,7 кПа;

при l7 = 9,1 м h7 = 1,4 м f7 = 45,1 кПа;

при l8 = 10,55 м h8 = 1,5 м f8 = 46,55 кПа;

Сопротивление fi в слое глины с JL = 0,45 будет составлять:

при l9 = 12,25 м h9 = 1,9 м f9 = 31,625 кПа.

Вычисляем несущую способность сваи:

Fd = 1*[345,28+1,6*333,14] = 878,304 кН,

Fp = 878,3041,4=627,36 кН.

5. Определение количества свай.

n=γkN01Fd=N01Fp, где

N01 - расчетная нагрузка на куст кН от веса здании или сооружения,

γk – коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от способа определения несущей способности сваи. При расчете практическим методом этот коэффициент принимается равным 1,4.

n = 2451,36627,36=3,9=4 шт.

6. Конструирование свайного ростверка.

По конструктивным соображениям принимаем высоту ростверка 1,1 м.

Размеры ростверка в плане (ширина «b» или длина «l») определяются по формуле:

b(l) = a(np- 1) + d + 2r, где

a – расстояние между осями свай, м;

np – количество свай в ряду по ширине или длине ростверка;

r -расстояние от края ростверка до грани сваи, м.

d принимаем равным 0,35 м.

Вычисляем размеры b и l сваи:

b = l = 1,2*(2-1) + 0,4 + 2*0,2 = 2 м.

7. Определение фактической расчетной нагрузки, передаваемой на сваю.

Согласно действующим нормам, фактическая действующая нагрузка на каждую сваю должна быть меньше расчетного значения:

N ≤ Fp= Fdγk, где

N – расчетная (фактическая) нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Мы проектируем центрально нагруженный фундамент. Для такого фундамента расчетная (фактическая) нагрузка определяется из условия :

N=N01+Np1+Ng1n≤Fdγk, где

N01 – расчетная нагрузка на свайный куст, кН, от веса надземных конструкций здания или сооружения;

n - количество свай в фундаменте;

Np1, Ng1 - расчетные нагрузки (силы) от веса ростверка и грунта на его обрезах, кН;

Np1=γfVpγb, где

γf=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций и грунтов;

Vp - объем ростверка, м3;

γb = 24 кН/м3 – удельный вес железобетона.

Ng1= γfVgγ1I, где

γ1I - средневзвешенное значение удельного веса грунта, кН/м3, расположенного выше ростверка;

Vg - объем грунта на ступенях ростверка, м3.


Vp = 1,1*2*2 = 4,4 м3;

Np1= 1,1*4,4*24 = 116,16 кН;

Vg = 3,64*0,2 = 0,728 м3;

Ng1 = 1,1*0,728*18,8 = 15,06 кН;



N=2451,36+116,16+15,064=622,645 кН.

Fp = 627,36 кН,

N≤ Fp, 622,645 кН ≤ 627,36 кН – условие выполняется.

8. Расчет свайного фундамента по деформациям.

Расчет свайного фундамента по деформациям.

Следующим этапом расчета является проверка прочности грунта основания куста свай в целом как условного массивного фундамента на естественном основании, включающего ростверк, сваи и грунт. Размеры условного фундамента на отметке заложения зависят от угла α=φII,mt4.

φII,mt=0hφII,ihihi, где

φII,i - расчетные значения углов внутреннего трения, для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Для центрально нагруженного свайного фундамента реактивные давления по подошве условного фундамента считаются равномерно распределенными.

p=N0II+NcII+NpII+NgIIAy=NIIAy≤R

φII,mt=0,2*31,6+0,59*26,8+3,81*18,7+1,1*8,5+4,3*28,4+2,25*12,50,2+0,59+3,81+1,1+4,3+2,25 = 20,65 град.

α=20,654 = 5,16 град.

tanα=0,09.

Размеры подошвы условного фундамента вычисляются по формулам:

ly=l+2h*tanα,by=b+2h*tanα,где

l, b- расстояния между наружными гранями крайних свай соответственно по продольным и поперечным осям, м,

h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м.

Длина подошвы условного фундамента:

ly= 1,6+2*12,25*0,09 = 3,805 м.

Ширина подошвы условного фундамента:

by = 1,6+2*12,25*0,09 = 3,805 м.

Площадь сечения условного фундамента: Ay = 3,805*3,805 = 14,48 м2.

Объем условного свайного фундамента будет равен:

Vy = 14,48*(0,2+1,1+0,2+0,59+3,81+1,1+4,3+1,9+0,35) = 196,204 м3,

а объем грунта в нем составит:

Vg = Vy - Vc - Vp = 196,204-7,68-4,4 = 184,124 м3.

Осредненный удельный вес грунта в свайном фундаменте с учетом взвешивающего действия воды для грунтов ниже уровня грунтовых вод будет равен:

γIII=γIIihihi = 1,5*18,8+0,59*19,2+2,32*19,8+1,49*9,82+1,1*8,25+4,3*9,48+2,25*19,41,5+0,59+2,32+1,49+1,1+4,3+2,25=12,9 кН/м3.

Расчетная нагрузка от веса грунта в объеме условного свайного фундамента: NgII=Vg*γf*γIII=184,124*1*12,9 = 2375,1996 кН.

Расчетная нагрузка от веса свай:

NcII=0,4*12+0,08*4=19,52 т=195,2 кН.

Расчетная нагрузка от веса ростверка:

NpII=γfVpγb=1*4,4*24=105,6 кН.

p=2451,36+2375,1996+105,6+195,214,48=354,1 кН/м2 = 354,1 кПа.

Расчетное сопротивление грунта основания несущего слоя под подошвой условного фундамента определяем по формуле:


Для данного фундамента: γС1=1,2, γС2=1,1, k=1,1, Мγ = 0,245, Мq = 1,995,

Mc = 4,485, kz = 1.

γII=0,2*18,8+0,59*19,2+2,32*19,8+1,49*9,82+1,1*8,25+4,3*9,48+2,25*19,40,2+0,59+2,32+1,49+1,1+4,3+2,25 = 13,8 кН/м3,

γIII= 1,1+0,2*18,81,3=18,8 кН/м3,

b = by = 3,805 м, d1 = d = 13,55 м, СII = 34,5 кН/м2.

R= 1,2*1,11,1*0,245*1*3,805*13,8+1,995*13,55*18,8+4,485*34,5= 810,96 кПа.

Основное требование расчета по второй группе предельных состояний выполняется, т.к. p ≤ R, 354,1 кПа ≤ 810,96 кПа.




Для сечения Б-Б.

1. Тип и вид свайного фундамента и сваи.

Ростверковый тип, вид фундамента – свайный куст. Свайные кусты состоят из групп свай и используются под отдельные опоры (колонны и столбы), передающие значительные нагрузки.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи (сваи трения). Мы будем использовать висячие сваи, к таким относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Нагрузка на основание ими передается как за счет сил трения боковой поверхностью свай, так и за счет сопротивления грунта под нижними концами свай.

2. Глубина заложения ростверка. Сопряжение свай с ростверком.

С учетом конструктивных особенностей здания, глубину заложения ростверка выбираем из следующих соображений:

высота стакана: hcт=0,65 м;

толщина дна стакана: h = 0,45 м;

высота ростверка: hр= hcт+ h, hр=1,1 м;

заделка сваи: 0,4 м;

толщина пола: hп=0,2 м;

dр = 0,2+1,1=1,3 м – глубина заложения ростверка от планировочной отметки.

3. Подбор длины сваи и размеров ее поперечного сечения.

При заданных грунтовых условиях и нагрузке на фундамент, а также по конструктивным соображениям в качестве несущего слоя примем слой 6 – глина тугопластичная.

Общая длина сваи определяется по формуле:

L=△+Ʃhi+h0,

где △- глубина заделки головы сваи в ростверк,м;

Ʃhi - толщина прорезаемых слабых грунтов, расположенных выше несущего слоя, м;

h0 – глубина погружения нижнего конца сваи в несущий слой, м.

L = 0,1+(0,2+0,59+3,81+1,1+4,3)+2,9 = 13 м

В качестве расчетной примем монолитную железобетонную сваю С-13-40, длиной 13 м, размером сторон 0,4*0,4 м, длиной острия 0,35 м. Сваи погружаем с помощью дизель-молота.

4. Определим несущую способность сваи.

Fd=γc*(γcRRA+ui=1nγcffihi), где

γc- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R – расчетное сопротивление грунта, расположенного под нижним концом сваи;

А – площадь опирания сваи на грунт, м2;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

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

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

γcR, γcf - коэффициенты условий работы грунтов, расположенных под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта.

Для дальнейшего расчета с целью обеспечения надежности и безопасности работы конструкции принимается уменьшенное значение несущей способности, называемое расчетной несущей способностью или грузоподъемностью сваи. Она рассчитывается по формуле:

Fp=Fdγk, где

γk – коэффициент надежности.

Для рассчитываемой сваи:

γc= 1,

А = 0,16 м2,

u = 1,6 м,

z0 = 14,2 м – глубина погружения нижнего конца сваи, тогда R = 2223 кПа (222,3 тс/м2),

γcR= γcf= 1.

Толщину грунта, прорезаемого сваей, разбиваем на слои, толщиной не более 2 м. Находим расстояния li от планировочной отметки до середины каждого рассматриваемого слоя. Зная эти расстояния и вид грунта, находим по приложению расчетное сопротивление fi для каждого слоя.

Сопротивление fi в двух слоях пылеватого песка будет составлять:
при l1 = 1,4 м h1 = 0,2 м f1 = 17,4 кПа;

при l2 = 1,795 м h2 = 0,59 м f2 = 19,77 кПа;

Сопротивление fi в двух слоях суглинка с JL = 0,73 будет составлять:

при l3 = 3,045 м h3 = 1,91 м f3 = 7,745 кПа;

при l4 = 4,95 м h4 = 1,9 м f4 = 9,365 кПа;

Сопротивление fi в слое суглинка с JL = 0,45 будет составлять:

при l5 = 6,45 м h5 = 1,1 м f5 = 28,338 кПа;

Сопротивление fi в трех слоях мелкого песка будет составлять:

при l6 = 7,7 м h6 = 1,4 м f6 = 43,7 кПа;

при l7 = 9,1 м h7 = 1,4 м f7 = 45,1 кПа;

при l8 = 10,55 м h8 = 1,5 м f5 = 46,55 кПа;

Сопротивление fi в двух слоях глины с JL = 0,45 будет составлять:

при l9 = 12,25 м h9 = 1,9м f9 = 31,625 кПа,

при l10 = 14,2 м h10 = 2 м f10 = 32,6 кПа.

Вычисляем несущую способность сваи:

Fd = 993,024 кН,

Fp = 993,0241,4=709,3 кН.

5. Определение количества свай.

n=γkN01Fd=N01Fp, где

N01 - расчетная нагрузка на куст кН от веса здании или сооружения,

γk – коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от способа определения несущей способности сваи. При расчете практическим методом этот коэффициент принимается равным 1,4.

n = 4628,9709,3=6,5=7 шт.

6. Конструирование свайного ростверка.

По конструктивным соображениям принимаем высоту ростверка 1,1 м.

Размеры ростверка в плане (ширина «b» или длина «l») определяются по формуле:

b(l) = a(np- 1) + d + 2r, где

a – расстояние между осями свай, м;

np – количество свай в ряду по ширине или длине ростверка;

r -расстояние от края ростверка до грани сваи, м.

d принимаем равным 0,4 м.

Вычисляем размеры b и l сваи:

b = 1,2*(3-1) + 0,4 + 2*0,2 = 3,2 м.

l = 1,2*(5-1) + 0,4 + 2*0,2 = 5,6 м.

7. Определение фактической расчетной нагрузки, передаваемой на сваю.

Согласно действующим нормам, фактическая действующая нагрузка на каждую сваю должна быть меньше расчетного значения:

N ≤ Fp= Fdγk, где

N – расчетная (фактическая) нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Мы проектируем центрально нагруженный фундамент. Для такого фундамента расчетная (фактическая) нагрузка определяется из условия :

N=N01+Np1+Ng1n≤Fdγk, где

N01 – расчетная нагрузка на свайный куст, кН, от веса надземных конструкций здания или сооружения;

n - количество свай в фундаменте;

Np1, Ng1 - расчетные нагрузки (силы) от веса ростверка и грунта на его обрезах, кН;

Np1=γfVpγb, где

γf=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций и грунтов;

Vp - объем ростверка, м3;

γb = 24 кН/м3 – удельный вес железобетона.

Ng1= γfVgγ1I, где

γ1I - средневзвешенное значение удельного веса грунта, кН/м3, расположенного выше ростверка;

Vg - объем грунта на ступенях ростверка, м3.


Vp = 1,1*3,2*5,6 = 19,712 м3;

Np1= 1,1*19,712*24 = 520,39 кН;

Vg = 17,56*0,2 = 3,51 м3;

Ng1 = 1,1*3,51*18,8 = 72,59 кН;

N=705,98 кН.

Fp = 709,3 кН,

N≤ Fp, 705,98 кН ≤ 709,3 кН – условие выполняется.

8. Расчет свайного фундамента по деформациям.

Расчет свайного фундамента по деформациям.

Следующим этапом расчета является проверка прочности грунта основания куста свай в целом как условного массивного фундамента на естественном основании, включающего ростверк, сваи и грунт. Размеры условного фундамента на отметке заложения зависят от угла α=φII,mt4.

φII,mt=0hφII,ihihi, где

φII,i - расчетные значения углов внутреннего трения, для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Для центрально нагруженного свайного фундамента реактивные давления по подошве условного фундамента считаются равномерно распределенными.

p=N0II+NcII+NpII+NgIIAy=NIIAy≤R

φII,mt=0,2*31,6+0,59*26,8+3,81*18,7+1,1*8,5+4,3*28,4+3,25*12,50,2+0,59+3,81+1,1+4,3+3,25 = 20,04 град.

α=20,214 = 5,01 град.

tanα=0,087.

Размеры подошвы условного фундамента вычисляются по формулам:

ly=l+2h*tanα,by=b+2h*tanα,где

l, b- расстояния между наружными гранями крайних свай соответственно по продольным и поперечным осям, м,

h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м.

Длина подошвы условного фундамента:

ly= 5,2+2*13,25*0,087 = 7,506 м.

Ширина подошвы условного фундамента:

by = 2,8+2*13,25*0,087 = 5,106 м.

Площадь сечения условного фундамента: Ay = 7,506*5,106 = 38,33 м2.

Объем условного свайного фундамента будет равен:

Vy = 38,33*(0,2+1,1+0,2+0,59+3,81+1,1+4,3+2,9+0,35) = 557,702 м3,

а объем грунта в нем составит:

Vg = Vy - Vc - Vp = 557,702-14,56-19,712 = 523,43 м3.

Осредненный удельный вес грунта в свайном фундаменте с учетом взвешивающего действия воды для грунтов ниже уровня грунтовых вод будет равен:

γIII=γIIihihi = 1,5*18,8+0,59*19,2+2,32*19,8+1,49*9,82+1,1*8,25+4,3*9,48+3,25*19,41,5+0,59+2,32+1,49+1,1+4,3+3,25=14,6 кН/м3.

Расчетная нагрузка от веса грунта в объеме условного свайного фундамента: NgII=Vg*γf*γIII=523,43*1*14,6 = 7642,1 кН.

Расчетная нагрузка от веса свай:

NcII=0,4*13+0,08*7=36,96 т=369,6 кН.

Расчетная нагрузка от веса ростверка:

NpII=γfVpγb=1*23,936*24=574,46 кН.

p=4628,9+7642,1+473,1+369,638,33=342,13 кН/м2 = 342,13 кПа.

Расчетное сопротивление грунта основания несущего слоя под подошвой условного фундамента определяем по формуле:


Для данного фундамента: γС1=1,2, γС2=1,1, k=1,1, Мγ = 0,245, Мq = 1,995,

Mc = 4,485, kz = 1.

γII=0,2*18,8+0,59*19,2+2,32*19,8+1,49*9,82+1,1*8,25+4,3*9,48+3,25*19,40,2+0,59+2,32+1,49+1,1+4,3+3,25 = 14,23 кН/м3,

γIII= 1,1+0,2*18,81,3=18,8 кН/м3,

b = by = 3,2 м, d1 = d = 14,55 м, СII = 34,5 кН/м2.

R= 1,2*1,11,1*0,245*1*3,2*14,23+1,995*14,55*18,8+4,485*34,5= 853,92 кПа.

Основное требование расчета по второй группе предельных состояний выполняется, т.к. p ≤ R, 342,13 кПа ≤ 853,92 кПа.




9. Список используемой литературы.

1. Кочергин В.Д., Метелева З.Л., Ведяков И.И. Проектирование фундаментов мелкого заложения зданий и сооружений: Учеб. пособие для практических занятий и курсового проектирования. – Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2005. – 122 с.

2. Кочергин В.Д., Метелева З.Л., Ведяков И.И., Основания и фундаменты. Раздел: Свайные фундаменты: Учеб. пособие для практических занятий и курсового проектирования. – Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2004. – 86 с.

3. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. – М. : Госстандарт, 1996. – 25 с.

4. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М. : ГУП ЦПП, 2000. – 48 с.

5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М. : ФГУП ЦПП, 2004. – 44 с.

6. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. – М. : СТройиздат, 1986. – 45 с.


Скачать файл (2500.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации