Расчет фундаментов мелкого заложения

метки: Фундамент, Заложение, Расчет, Мелкий, Подошва, Грунт, Формула, Энергия

Анализ грунтовых условий площадки строительства

Угол внутреннего трения: не определено

Удельное сцепление: не определено.

Для пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов расчетное сопротивление на основание устанавливается по виду грунта, его коэффициенту пористости и консистенции методом интерполяции: не определено.

Не может служить в качестве основания фундаментов.

Размер частиц d,мм	>2	2ч0,5	0,5ч0,25	0,25ч0,1	> 0,1
Частные остатки	5,0	16,0	14,0	31,0	34,0
Полные остатки	5,0	21,0	35,0	66,0	100,0
Услов.	>25	>50	>50	?75	<75
Виды песч-ых грунтов	гравистые	крупные	средней крупности	мелкие	пылеватые

Размер частиц d,мм	>2	2ч0,5	0,5ч0,25	0,25ч0,1	>0,1
Частные остатки	20,0	34,0	16,0	15,0	15,0
Полные остатки	20,0	54,0	70,0	85,0	100,0
Услов.	>25	>50	>50	?75	<75
Виды песч-ых грунтов	гравистые	крупные	средней крупности	мелкие	пылеватые

Размер частиц d,мм	>2	2ч0,5	0,5ч0,25	0,25ч0,1	>0,1
Частные остатки	20,0	20,0	20,0	20,0	20,0
Полные остатки	20,0	40,0	60,0	80,0	100,0
Услов.	>25	>50	>50	?75	<75
Виды песч-ых грунтов	гравистые	крупные	средней крупности	мелкие	пылеватые

№ слоя	Наименование грунта	Мощность слоя, м	sb sb		s s	d d	W,%	W L ,%	W P ,%	I P ,%	I L	e	Sr	C2, кПа	2 ,o	R0, кПа	Е, МПа
1
1	Растительный слой	0.3	—		—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
2	Суглинок текучепластичный	2.9	—				29	32	16	16	0.81	0.75	—	—	—	—	—
3	Песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой	2.0					26	—	—	—	—	0.71	0.98	2.8	27.6	200	13.8
4	Песок крупный, средней плотности, насыщенный водой	3.0					24	—	—	—	—	0.66	0.97	—	37.7	500	28.5
5	Песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой	5.0					22	—	—	—	—	0.62	0.94	1.3	36.0	400	28.5

1.1 Заключение о пригодности грунтов основания

Согласно инженерно-геологическому разрезу строительная площадка имеет абсолютные отметки 209.0-210.0. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов.

Первый слой — растительный слой. Прочностных и деформационных характеристик не имеет. Не может служить в качестве основания фундаментов.

Второй слой — суглинок текучепластичный. Прочностных и деформационных характеристик не имеет. Не может служить в качестве основания фундаментов.

Третий слой — песок пылеватый средней плотности насыщенный водой. Может служить в качестве основания для фундаментов мелкого заложения.

Четвертый слой — песок крупный средней плотности насыщенный водой. Может служить в качестве основания для фундаментов.

Пятый слой — песок средней крупности, средней плотности насыщенный водой.

По полученным данным строим инженерно-геологический разрез.

Принимаем планировочную отметку земли исходя из равенства объемов выемки и насыпи — 209.5.

(3.2)

где N ⁿ — расчётная нагрузка по обрезу фундамента, кН;

R ₀ — расчётное сопротивление грунта основания, кПа;

_ср — среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах ( принимаем _ср =20кН/м³ );

d _р — глубина заложения фундамента, м.

Ширина квадратного фундамента определяется по формуле b = A = 9 = = 3 м.

Определяем расчётное сопротивление грунта

,кПа (3.3)

При вычислении R значения характеристик , ,с и коэффициентов _{c 1, c 2} принимаем для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины z_r =0.5b=0.5·3.02=1.51м.

Так как , то по табл. В.2 [8] г _с2 = 1.0.

_{c 1} =1.1;

M, M _q ,M_c — коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения (табл. В.3):

• = 27.6;
• M= 0.97, M _q =4.862, M_c =7.298;

k _z — коэффициент, принимаемый равным 1 при b10м;

• k = 1.1 — коэффициент надёжности, т.к. значения и с приняты по таблицам;

Здание без подвала, следовательно d _b = 0;

• осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м ³

=19.4кН/м ³

c — расчётное значение удельного сцепления грунта: c = 2.8 кПа;

` — расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м ³ :

;

d ₁ -глубина заложения, м: d₁ = 3.4м

Ширина подошвы фундамента

Принимаем b ₁ = 2.1 м. Уточняем значение R при b₁ = 2.1 м и z_r = 0.5 ·b = 0.5

—

• 2.0 =1.05м.

Вычисленное значение R ₁ отличается от предыдущего на 4.6%. Следовательно, далее уточнение размеров производить не требуется.

Окончательно принимаем b = 2.1 м.

Определяем схему загружения фундамента.

Найдём эксцентриситет при b=2.1м:

• Т.к. е=0.078м >
• b/30=2.1/30=0.07м, то размеры фундамента определяем как для внецентренно загруженного фундамента.

Принимаем коэффициент К ₀ , учитывающий действие момента равным 1,02.

Длина фундамента

Принимаем размеры фундамента в плане

При расчете внецентренно нагруженных фундаментов должны выполняться следующие условия:

(3.4)

(3.5)

где:

момент сопротивления

Условие выполняется.

2. Расчет фундаментов мелкого заложения

2.1 Расчёт монолитного столбчатого фундамента

2.1.1 Расчёт осадки фундаментов методом послойного суммирования

Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия:

S S _u , (3.6)

где S — величина конечной осадки отдельного фундамента, определяемая расчётом, см;

S _u — предельная величина осадки основания фундаментов зданий и сооружений, см (по табл.В.4, 1 S_u = 8см).

Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях по формуле:

(3.7)

где _I — удельный вес грунта i-го слоя, кН/м³ ;

h _i — толщина i-го слоя грунта, м.

На подошве 1 слоя

_{zg 1} =0.25

• 14.72= 3.68 кПа

На подошве 2 слоя

_{zg 2} =3.68 + 2.95

• 19.6= 61.5 кПа

На подошве фундамента _{zg 0} =61.5+ 0.2

• 19.2= 65.34кПа

На подошве WL

_zgwl =65.34+ 0.8

• 19.2= 80.7кПа

На подошве 3 слоя с учётом взвешивающего действия воды

(3.8)

где е _i — коэффициент пористости i-го слоя; _si — удельный вес частиц грунта i-го слоя, кН/м³ ; _w = 10кН/м³ — удельный вес воды.

_{zg 3} =80.7+ 0.9

• 9.6= 89.34кПа

На подошве 4слоя с учётом взвешивающего действия воды:

_{zg 3} =89.34+ 3.35

• 9.81= 122.2кПа.

На подошве 5слоя с учётом взвешивающего действия воды:

_{zg 3} =122.2+ 4.65

• 10.0= 168.7 кПа.

Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

_{zp 0} =Р_ср — _{zg 1} = 325.4 — 65.34 = 260.06кПа

Толщу грунта разбиваем на слои толщиной h=0.2·b=0.2

• 2.1=0.42м.

Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле:

, (3.9)

где — коэффициент, учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине (по табл. В.5 1).

Строим эпюру _zgi .

Вычисления ведём до соблюдения условия: 0.2 _zg = _zp

Осадку каждого слоя основания определяем по формуле:

, (3.10)

где = 0.8 — безразмерный коэффициент для всех видов грунтов;

_zpicp — среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах i-го слоя толщиной hi, кПа;

• Еi — модуль деформации i-го слоя, кПа.

Таблица 3.1.1- К расчёту осадок (соотношение = 2.2 / 2.1 =1.05)

№№ слоев	Z, см		б	h i , см	у zpi , кПа	у zgi , кПа	0.2у zgi , кПа	Е i , кПа	S i , см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
3	0	0	1	0	260.06	65.34	13.07	13800	—
3	42	0.4	0.961	42	249.9	73.04	14.61	13800	0.62
3	80	0.76	0.82	38	213.2	80.7	16.14	13800	0.51
3	84	0.8	0.806	4	210.04	81.08	16.22	13800	0.05
3	126	1.2	0.62	42	161.24	85.11	17.02	13800	0.45
3	168	1.6	0.459	42	119.4	89.14	17.83	28500	0.34
3	170	1.62	0.45	2	117.03	89.34	17.87	28500	0.014
4	210	2	0.34	40	88.42	93.26	18.65	28500	0.115
4	252	2.4	0.25	42	65.02	97.4	19.48	28500	0.09
4	294	2.8	0.186	42	48.4	101.52	20.3	28500	0.07
4	336	3.2	0.166	42	43.17	105.64	21.13	28500	0.054
4	378	3.6	0.136	42	35.37	109.8	22	28500	0.05
4	420	4	0.113	42	29.4	113.92	22.8	28500	0.04
4	462	4.4	0.091	42	23.66	118.04	23.61	28500	0.03
									2.433

Проверяем условие S _i = 2.433см S_u = 8см

Условие выполняется, т.е. деформации основания меньше допустимых.

2.1.2 Конструирование тела фундамента

2.1.2.1 Конструирование монолитного столбчатого фундамента

Форму монолитных столбчатых фундаментов в плане при центральной нагрузке рекомендуется принимать квадратную, а при внецентренной нагрузке — прямоугольную. Фундаменты рекомендуется проектировать для условий выполнения работ нулевого цикла до монтажа колонн, отметка верха фундамента принимается на 150 мм ниже отметки чистового пола здания. Монолитные фундаменты под сборные и монолитные железобетонные опоры надземных конструкций необходимо проектировать ступенчатого типа с размерами в плане подошвы и подколонника, кратными 100 мм. Высоту ступеней монолитных фундаментов рекомендуется назначать кратной 50 мм, а при высоте плитной части фундамента более 1.5 м — 150 мм. Фундаменты под сборные колонны следует проектировать с устройством стакана для установки колонны, размеры которого должны быть больше размеров колонны. Зазоры между стенками стакана и колонной должны составлять: по низу — не менее 50 мм, по верху — не менее 75 мм. Глубину стакана фундамента следует принимать равной глубине заделки колонн плюс 50 мм. Толщина дна стакана должна быть не менее 200 мм. Под монолитными фундаментами независимо от подстилающих грунтов рекомендуется предусматривать устройство бетонной подготовки толщиной 100 мм из бетона класса С 8 / 10. Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подошвы фундаментов при этом принимается равной 35 мм.

Принимаем конструкцию стаканного типа с подколонником. Толщину стенок стакана назначаем по верху 225мм, что больше 150мм для фундаментов с армированной частью.

Зазор между колонной и стаканом 75мм. Т.к. размеры колонны в плане 0.6х0.4м, то размеры подколонника в плане:

? _cf = 600+2·225+ 2·75= 1200мм

b _cf =400+2·225+ 2·75= 1000мм

Глубину стакана назначаем 650мм.

Вынос ступени:

С ₁ =(? — ?_cf )/ 2= (2.2 — 1,2)/ 2= 0.5м

С ₂ =(b — b_cf )/ 2= (2.1 — 1.0)/ 2= 0.55м

Принимаем 1 ступень высотой 0,3м.

Конструкция тела фундамента см. рис. 3.1.2

2.2 Расчет ленточного фундамента

2.2.1 Назначение глубины заложения фундамента

Согласно задания по курсовому проектированию рассматриваем два варианта фундаментов:

• фундаменты на естественном основании;
• фундаменты свайные.

В качестве расчётного принимаем сечение 4-4 с максимальной нагрузкой:

N _II = 274.5 кН/м.п.

Согласно плану строительной площадки сечение расположено между скважинами №1 и №2: мощность 1 слоя — 0.3м, 2 слоя — 2.95м, 3 слоя — 2.0 м, 4 слоя — 3.25 м, 5 слоя — 4.75 м, расстояние до уровня грунтовых вод — 4.0м.

Высота фундамента составит: 4 стеновых блоков высотой 0.6м, 1 стеновой блок 0.3 м и фундаментная плита высотой 0.3 м.

Нф=0.6

• 5 + 0.3=3.3м. Подошва фундамента находится на отм. -3.7 м, т.е. глубина заложения составит 3.55м.

2.2.2 Определение размеров подошвы фундамента

Определяем площадь подошвы фундамента в плане по формуле 3.2;

А=м ²

Определяем расчётное сопротивление грунта

z _r =0.5b=0.5·2.1=1.05м.

_c1 =1.1; _c2 =1;

• = 27.6: M= 0.97, M _q =4.862, M_c =7.298

= кН/м ³

c =2.8кПа;

` =кН/м ³

Принимаем d _b =2.0м

d ₁ -приведенная глубина заложения, м

d ₁ = h_s +h_cf

• _cf /’_II , (3.11)

где h _s — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h _cf — толщина конструкции пола, м;

_cf — расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м³ .

d ₁ =1.3+0.1

• 22/17.24= 1.43м

R = (0.97

• 1.0
• 2.1 ·15.54+ 4.862
• 1.43 ·17.24 +(4.862 — 1)
• 2.0·17.24 + + 7.298
• 2.8) = 305.3 кПа.

Ширина подошвы фундамента

b =м

Принимаем b ₁ = 1.4 м. Уточняем значение R при b₁ = 1.4 м.

R = (0.97

• 1.0
• 1.4
• 19.2+ 4.862
• 1.43 ·17.24 +(4.862 — 1)
• 2.0 ·17.24 + + 7.298
• 2.8) = 296.87 кПа.

Вычисленное значение R ₁ отличается от предыдущего на 2.7%. Следовательно, далее уточнение размеров производить не требуется.

Окончательно принимаем b = 1.4 м.

Определяем фактическое давление под подошвой фундамента:

Р _ср =+ 20

• 3.55 = 267.1кПа

(296.87 — 267.1) / 296.87 ·100%= 10% <10%.

Условие, необходимое для расчёта по деформациям выполняется.

Принимаем — ФЛ 14.30.3

2.2.3 Расчёт фундаментов по деформациям

Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия: S S _u . Для расчёта используем метод послойного суммирования. Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях

На подошве 1 слоя

_{zg 2} =0.3

• 14.7 = 4.42кПа

На подошве 2 слоя

_{zg 3} = 2.95

• 19.6 + 4.42 = 62.24кПа

На подошве фундамента

_{zg 1} =62.24+ 0.3

• 19.2 = 68кПа

На отметке УГВ

_{zg 1} =68+ 0.7

• 19.2 = 81.44кПа

На подошве 3 слоя с учётом взвешивающего действия воды

_{zg 4} = 81.44+ 1.0

• 9.6 = 91.04 кПа

На подошве 4 слоя с учётом взвешивающего действия воды

_{zg 4} = 91.04+ 3.25

• 9.81 = 122.92 кПа

На подошве 5 слоя с учётом взвешивающего действия воды

_{zg 4} = 122.92+ 4.75

• 10 = 170.42 кПа

Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

_{zp 0} =Р^ф _ср — _{zg 2} =267.1 — 68= 199.1 кПа

Толщу грунта мощностью разбиваем на слои толщиной h = 0.2

• b = 0. 2
• ·1.4= 0.7 м.

Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте. Строим эпюру _zgi .

Вычисления ведём до соблюдения условия: 0.2 _zg = _{zp .}

Таблица 3.2.1 — К расчёту осадок

№№ слоев	Z, см		б	h i , см	у zpi , кПа	у zgi , кПа	0.2у zgi , кПа	Е i , кПа	S i , см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
3	0	0	1	0	199.1	68	13.6	13800	—
3	70	1	0.818	70	162.86	81.44	16.3	13800	0.73
3	140	2	0.55	70	109.5	88.16	17.63	13800	0.55
3	170	2.43	0.47	30	93.56	91.04	18.21	13800	0.18
4	210	3	0,397	40	79.04	94.9	18.99	28500	0.1
4	280	4	0.306	70	60.92	101.7	20.34	28500	0.14
4	350	5	0.249	70	49.58	108.5	21.74	28500	0.11
4	420	6	0.208	70	41.41	115.3	23.12	28500	0.09
4	490	7	0.18	70	35.84	122.1	24.5	28500	0.075
4	495	7.07	0.179	5	35.64	122.92	24.58	28500	0.006
5	560	8	0.158	65	31.46	129.42	25.68	28500	0.06
5	630	9	0.14	70	27.8	136.42	27.4	28500	0.06
									2.101

Проверяем условие S _i =2.101см S_u = 8см

Условие выполняется, т.е. деформации основания меньше допустимых.

2.2.4 Армирование фундаментной плиты

Конструктивно принимаем арматурную сетку (С1) с рабочей арматурой 14Ш10мм S240 с шагом 200мм.

2.3 Технология производства работ по устройству фундаментов на естественном основании, Подготовительные опалубочные и арматурные работы

Под фундаменты на естественном основании после разработки грунта устанавливается опалубка под возведение монолитных железобетонных столбчатых фундаментов. Конструкция опалубки должна обеспечить достаточную прочность, надёжность, простоту монтажа, демонтажа её элементов, возможность укрупнённой сборки. Для наибольшей оборачиваемости опалубки целесообразно применять металлическую опалубку. Для уменьшения адгезии используют гидрофобные материалы, наносят на поверхность специальные смазки. Арматуру для железобетонных изделий изготавливают в виде сеток, плоских и пространственных каркасов, арматурно-опалубочных блоков, закладных деталей. Арматуру устанавливают после проверки и приёмки опалубки. Монтаж арматуры выполняют укрупнёнными элементами. После установки арматуры должны быть обеспечены предусмотренные проектом толщина защитного слоя и расстояние между рядами арматуры

Установка арматуры

Арматура фундаментов монтируется из сеток и каркаса, заранее изготовленных в арматурном цехе. Из-за больших размеров и трудности транспортировки сетки изготавливать не целиком, а из двух равных частей. Стыковать сетки необходимо электродуговой сваркой стержней внахлестку одним фланговым швом. На подготовленное основание уложить в шахматном порядке через бетонные подкладки размером 70х70 мм, которые должны обеспечить необходимую толщину защитного слоя бетона. После проверки горизонтальности их укладки рейкой и уровнем уложить первую половину сетки нижней ступени фундамента, затем внахлестку — вторую половину и сетки сварить. После этого смонтировать каркас с приваркой его к сетке. Требования к качеству сварки: швы по внешнему виду должны иметь мелкочешуйчатую поверхность без наплывов, пережогов и сужений, наплавленный металл — плотный по всей длине шва, без трещин. До начала монтажа арматурщики должны спустить в котлованы и траншею лестницы, бетонные подкладки, трапы и инструмент; разметить места установки бетонных подкладок для фиксации толщины защитного слоя, разложить их и выверить горизонтальность положения трехметровой рейкой и уровнем. Затем застропить одну из половин арматурной сетки. Крановщик должен поднять сетку и подать ее к месту установки. Проверив правильность ее установки, арматурщики должны аналогично установить вторую половину сетки, но с нахлесткой стержней на величину длины сварного шва. После прихватки зачистить и сварить стыки одним фланговым швом.

Бетонирование фундаментов

Уложить бетон в фундаменты в два этапа:

1. Бетонирование башмака фундамента до низа отметки стакана подколонника. При этом бетонирование выполнить послойно слоями толщиной 0,3 м.

2. Укладка бетонной смеси после установки и выверки опалубки стакана фундамента.

Бетонную смесь уплотнять глубинными вибраторами: в углах и у стенок опалубки произвести дополнительное уплотнение штыкование ручными шуровками. Укладку каждого последующего слоя необходимо выполнять до начала схватывания предыдущего слоя. При этом конец рабочей части вибратора погрузить в ранее уложенный слой бетона на глубину 5-10 см. Бетонщик должен принять бетонную смесь из самосвала, очистить кузов от налипшего бетона, а в остальное время заниматься подготовкой площадки для следующей стоянки крана. При обработке поверхности бетона (после перерывов в работе) водовоздушной струей бетонщик должен держать сопло форсунки под углом 30° на расстоянии 30-40 см обрабатываемой поверхности. Обработку поверхности механической щеткой производить полосами зигзагообразными движениями вперед и равномерном нажатии на щетку, чтобы не допустить перегрузку двигателя.

Устройство сборных железобетонных фундаментов

Перед строповкой блоков убедиться, что кран находится на безопасном расстоянии от края котлована, что его опоры расположены за пределами бермы обрушения. Фундаментные блоки укладываются по схеме их раскладки в соответствии с проектом. Монтаж начинать с установки маячных блоков по углам и в местах пересечения стен на расстоянии 20-30 м друг от друга. Правильность установки по осям маячных блоков проверить по осевым рискам. После укладки маячных блоков шнур-причалку (натянутый на грани фундаментной ленты) поднять до уровня верхнего наружного ребра блоков и по ней расположить все промежуточные блоки.

При монтаже фундаментные блоки поднять за четыре петли четырехветвевым стропом. Поворотом стрелы монтажного крана блок переместить к месту укладки и по команде звеньевого опустить на основание. Незначительные отклонения от проектного положения устранить, перемещая блок монтажным ломом при натянутых стропах. При этом нельзя нарушать поверхность основания.

Стропы снимать после того, как блок займет правильное положение по высоте и в плане. Положение рядовых блоков контролировать по причалке, отвесу визированием на ранее установленные блоки и по разметочным рискам на фундаментах.

3. Заглублять сваи в крупнообломочные грунты, крупные и средней крупности пески, а также в глинистые грунты с показателем консистенции I _L < 0.1 не менее чем на 0.5м, а прочие нескальные грунты — не менее чем на 1.0м.

3. Проектирование фундамента свайного

3.1 Основные положения расчета свайных фундаментов

3.1.1 Определение глубины заложения

Рассчитываем сечение 1-1.

Глубину заложения ростверка принимаем ниже расчётной глубины промерзания 0.84 м.

Требуется запроектировать фундамент под колонну сечением 40х60.

Конструктивная глубина заложения ростверка определяется по формуле:

, (4.1)

глубина стакана.

минимальная толщина дна стакана .

Высота ростверка принимаем: Н=0.95м.

d ₁ = 0.15 + 0.65 + 0.30 =1,1 м;

• Принимаем глубину заложения подошвы ростверка с учетом фундаментной балки — 1,4м.

Принимаем заделку сваи в ростверк 50мм и заделку выпусков арматуры сваи 250мм. Сваи по характеру работы принимаем жесткие.

Определяем минимальную длину сваи по формуле:

l _св = l₀ + l _гр +l _н.сл ., (4.2)

l ₀ — глубина заделки сваи в ростверк, м;

l _гр — расстояние от подошвы до кровли несущего слоя, м;

l _н.сл. — заглубление в несущий слой, м

l _св = 0.05+2.15+1,0= 3.2м

По табл. Г.1 1 принимаем сваю С 50.25-3 (армирование 4Ш 10 S400 и бетон класса С12/15).

3.1.2 Определение несущей способности сваи на грунт

Определяем несущую способность сваи по формуле:

, (4.3)

где _с — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый — 1;

_{с R} , _cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие способы погружения свай на расчётные сопротивления грунтов: при погружении свай забивкой молотами _{с R} = _cf = 1;

А — площадь опирания на грунт сваи, м ² : А=0,25² = 0,0625 м²

U — наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

• R — расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяемое по таблице Г.2 1 — 7210 кПа;

Rf _i — расчётное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа , определяемое по таблице Г.3 1;

h _i — толщина i-го слоя грунта, м.

Таблица 4.1.1 — К определению несущей способности сваи.

Z o , м	f i , kПа	H i , м	h i fi kH/пм
2.2	7.8	1.8	14.04
3.7	42.8	1.0	42.8
4.65	45.95	0.9	41.36
5.725	78.35	1.25	98
		Итого	196.2

U = 0.25

• 4 = 1.0 м.

F _d = 1

• ( 1
• 0.0625
• 7225+ 1.0
• 1
• 196.2) = 647.7 кН

Несущая способность сваи по материалу:

N _ств = m

—

• (R_в

• А_в + R_s

• A_s ), (4.4)

где m — коэффициент условий работы сечения, равный 1.0;

• коэффициент продольного изгиба ствола, равный 1.0;

R _в — расчётное сопротивление бетона осевому сжатию, кПа (R_в = f_cd =8 МПа);

А _в — площадь поперечного сечения бетона, м² ;

R _s — расчётное сопротивление сжатой арматуры, кПа (класс S400 R_s = 365000кПа);

Аs -площадь сечения продольной арматуры, м2 (по сортаменту А _s =0.00314м² для арматуры 4Ш10)

N _ств = 1

• 0.85
• (8000
• 0.0625 + 365000
• 0.000314) = 522.42 кН.

В дальнейших расчётах принимаем меньшее значение несущей способности.

Расчётная допустимая нагрузка на сваю определяется по формуле:

(4.5)

где _к =1.4.

Определяем количество свай по формуле:

(4.6)

где =1.2 — коэффициент учитывающий действие момента;

• Принимаем 4 сваи. Так как расстояние между центрами свай должно быть не менее 3d = 0.9, примем = 0.9м.

Учитывая конструктивные требования, что расстояние между сваями не должно быть меньше, чем . Расстояние от края ростверка до ближайшей грани сваи не менее 100мм.

Получаем ширину ростверка конструктивно: м.

Определяем давление на голову сваи по формуле:

, (4.7)

где N _i , M_i , Q_i — расчетные нагрузки, передаваемые на фундамент;

• n — количество свай в фундаменте;
• y — расстояние от главной оси подошвы ростверка до оси наиболее удаленной сваи, м;

у _i — расстояние от главной центральной оси подошвы ростверка до оси каждой сваи, м;

G _ip — фактический вес ростверка: = 25

• (1.4
• 1.4
• 0.3 + 1.2
• 1.0
• 0.65)
• 1.1= = 36.85кН;

G _{i гр} — вес грунта на уступах ростверка: = (1.4·0.2·19.6·2)+(1.4·0.1·19.6·2) = =16.5 кН;

d _p — глубина заложения ростверка — 1.4м.

3.1.3 Проверка прочности куста свай

Определим размеры условного фундамента.

Средневзвешенное значение угла внутреннего трения в пределах длины сваи определяется по формуле:

; (4.8)

Определяем угол под которым строитcя условный фундамент:

; .

;

Находим стороны условного фундамента:

;

• Вычисляем расчетное сопротивление для условного массивного фундамента по формуле 3.3.

где:

• коэффициент условий работы грунтового основания;
• коэффициенты условий работы здания во взаимодействии с основанием:
• коэффициент надежности, т.к. прочностные характеристики приняты на основе данных статических испытаний;
• т.к.

b<10 м;

Осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента на — 9.9 кН/м ³ ;

• безразмерные коэффициенты определяемые в зависимости от угла внутреннего трения. В данном случае при :

с _II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: с_II = 0;

;

Определим давление под подошвой условного фундамента:

, (4.9)

G _св = V_cd

• n
• г _ж/б = 0.0625

• 5
• 4
• 25 = 31.25 кН;

G _{гр ,р} = 25

• (1.4
• 1.4
• 0.3 + 1.2
• 1.0
• 0.65)
• 1.1 = 36.85кН;

G _гр = (V_уф — V_роств. )

• г^‘ _II = (21.84 — 1.37)

• 16.34 = 334.49 кН.

т.е. устойчивость сваи обеспечена.

3.1.4 Расчёт осадки свайного фундамента

Дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента:

(4.10)

Р =398 кН , h = 6.05 м,

Мощность эквивалентного слоя вычисляется по формуле:

h _s = А _w

• b _усл (4.11)

где А _w — коэффициент эквивалентного слоя = 0.99

h _s = 0.99·4= 3.96 м. h_a = 2

• h_s = 2·3.96 =7.92 м.

Осадку свайного ф-та вычисляем по формуле:

S = h _s

• m_v ·у_Zpo (4.12)

3.1.5 Выбор сваебойного оборудования и определение отказа свай

Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется минимальная энергия удара Э по формуле:

Э = 1.75

• б
• Р, (4.13)

где б — коэффициент, равный 25 Дж/кН;

• Р=462.2 — расчетная нагрузка, допускаемая на сваю и принятая в проекте, кН.

Получаем Э = 1.75

• 25
• 462.2 =20221Дж = 20.22 кДж.

По табл. Г.15 и Г.16 [1] подбираем молот, энергия удара которого соответствует расчетной минимальной.

Имеем — трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С- 1047 со следующими характеристиками:

• масса ударной части — 2500 кг;
• высота подскока ударной части — от 2000 до 2800 мм;
• энергия удара — 37 кДж;
• число ударов в минуту — не менее 44;
• масса молота с кошкой — 5500 кг.

Далее производим проверку пригодности принятого молота по условию:

, (4.14)

где Э _р — расчетная энергия удара, Дж;

G _h =55000 — полный вес молота, H;

G _В =(25·0,25² ·5+2+1)·10³ =10812 — вес сваи, наголовника и подбабка, Н;

K _m — коэффициент, принимаемый = 6;

Для дизель-молотов расчетная энергия удара принимается:

для трубчатых

;

• где — вес ударной части молота, кН;

h _m — фактическая высота падения ударной части молота, м; при выборе молотов, принимаемая на стадии окончания забивки свай для штанговых h_m =2.0 м.

Имеем:

Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота определяем отказ сваи:

(4.15)

где S _р — остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей — от их работы в течение 1 мин., м;

з — коэффициент, принимаемый =1500 кН/м ² ;

A=0,0625 — площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м ² ;

Э _р = 45 — расчетная энергия удара молота, кДж;

F _d =647.7 — несущая способность сваи, кН;

q ₁ =55 — вес молота, кН;

q ₂ =9.99- вес сваи и наголовника, кН;

q ₃ — вес подбабка = 1 кН;

е ² — коэффициент восстановления удара и при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем — 0.2

Получаем:

3.1.6 Армирование ростверка

3.2 Расчёт свайного фундамента в сечении 4-4

3.2.1 Определение глубины заложения ростверка

Значение определяем по климатической карте, d _f = 0,84м;

• Т.к. здание имеет подвал глубиной d _b = м, толщиной пола h_ef =0,10м, а минимально допустимая h_s =0,3м, то глубина заложения ростверка будет равна:

d= d _b + h_s + h_ef =2.15+0,3+0,1=2.55м> d_f = 0, 84м.

Принимаем d=2,55м.

Конструктивно принимая толщину ростверка равной 0,5м.

3.2.2 Определение длины сваи

Определяем длину сваи:

;

где: l _o — глубина заделки сваи в ростверк, ;

l _нк — глубина забивки сваи в несущий слой грунта = 1м;

L _гр — расстояние от подошвы ростверка до несущего слоя грунта;

м

Принимаем сваю С40. 25 -1 (4Ш10S240).

3.2.3 Определение несущей способности сваи

Определяем расчётное усилие на сваю по грунту по формуле 4.3.

Таблица 4.2.1- К определению несущей способности сваи по грунту

Z o ,м	f i , kПа	h i , м	h i fi kH/пм
2.9	8.85	0.7	6.195
3.75	43	1.0	43
4.75	46.25	1.0	46.25
5.855	79.27	1.25	99.09
ИТОГО:	194.54

F _d = 1·(1

• 0.0625
• 7260 +1.0·194.54) = 648.29 кH.

Определяем расчётное усилие на сваю по материалу по формуле 4.4.

N _ств = 0.85

• 1
• (8000
• 0.0625 + 218000
• 0.000314) = 483.18 кН.

В дальнейших расчётах принимаем меньшее значение несущей способности.

Расчетно-допустимая нагрузка на сваю:

кН

3.2.4 Определение количества свай

Количество свай:

;

• Принимаем 1 сваю.

Так как расстояние между сваями должно находиться по формуле

м.

Принимаем шаг свай — 1.2 м.Принимаем ширину ростверка конструктивно — 0.8 м.

Определим фактическую нагрузку на сваи по формуле:

; (4.16)

где:

• ширина ростверка;
• =1,2 м — принимается равной расстоянию между сваями;
• d=2,55м-глубина заложения ростверка;
• коэффициент надежности по нагрузке;
• n- количество свай.

;

3.2.5 Проверка прочности куста свай

Определим размеры условного фундамента.

Средневзвешенное значение угла внутреннего трения в пределах длины сваи определяется по формуле 4.8.

Определяем угол под которым строитcя условный фундамент по формуле:

;

Находим стороны условного фундамента по формуле:

м

;

Определим давление под подошвой условного фундамента по формуле:

; (4.17)

; (4.18)

Вычисляем расчетное сопротивление для условного массивного фундамента по формуле 3.3.

• коэффициент условий работы грунтового основании;
• коэффициенты условий работы здания во взаимодействии с основанием, зависящий от вида грунта и отношения:
• коэффициент надежности, т.к. прочностные характеристики приняты на основе статических данных;
• т.к.

b<10 м;

осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента:

• безразмерные коэффициенты определяемые в зависимости от угла внутреннего трения. В данном случае при :

с _II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: не установлено;

d _b — глубина подвала, d_b =2 м;

;

• Р = 368.7 кПа <
• R _усл = 1329 кПа, т.е. устойчивость сваи обеспечена.

3.2.6 Определение осадки свайного фундамента методом эквивалентного слоя

Дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента определяем по формуле:

Р =368.7 кН , h = 6.5 м,

Мощность эквивалентного слоя вычисляется по формуле:

h _s = А _w

• b _усл

где А _w — коэффициент эквивалентного слоя = 0.99

h _s = 0.99·1.15= 1.14 м. h_a = 2

• h_s = 2·1.14 =2.28 м.

Осадку сварного ф-та вычисляем по формуле:

S = h _s

• m_v ·у_Zpo

3.2.7 Выбор сваебойного оборудования и определение отказа свай

Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется минимальная энергия удара Э по формуле:

Э = 1,75·б·Р,

где:б -эмпирический коэффициент, равный 25 Дж/кН;

• Р=463.1-расчетная нагрузка, допускаемая на сваю и принятая в проекте, кН.

Получаем Э=1,75

• 25
• 463.1 =20260.6Дж = 20.260 кДж.

По табл. Г.15 и Г.16 [1] подбираем молот, энергия удара которого соответствует расчетной минимальной.

Имеем — трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С- 1047 со следующими характеристиками:

• масса ударной части — 2500 кг;
• высота подскока ударной части — от 2000 до 2800 мм;
• энергия удара — 37 кДж;
• число ударов в минуту — не менее 44;
• масса молота с кошкой — 5500 кг.

Далее производим проверку пригодности принятого молота по условию:

где Э _р — расчетная энергия удара, Дж;

G _h =55000 — полный вес молота, H;

G _В =(25·0,25² ·4+2+1)·10³ =9250 — вес сваи, наголовника и подбабка, Н;

K _m — коэффициент, принимаемый = 6;

Для дизель-молотов расчетная энергия удара принимается:

для трубчатых

;

• где — вес ударной части молота, кН;

h _m — фактическая высота падения ударной части молота, м; при выборе молотов, принимаемая на стадии окончания забивки свай для штанговых h_m =2.0 м.

Имеем:

Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота определяем отказ сваи по формуле 4.15.

S _р — остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей — от их работы в течение 1 мин., м;

з — коэффициент, принимаемый =1500 кН/м ² ;

A=0,0625 — площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м ² ;

Э _р = 45 — расчетная энергия удара молота, кДж;

F _d =463.1 — несущая способность сваи, кН;

q ₁ =55 — вес молота, кН;

q ₂ =6.69- вес сваи и наголовника, кН;

q ₃ — вес подбабка = 1 кН;

е ² — коэффициент восстановления удара и при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем — 0.2

Получаем:

3.2.8 Конструирование ростверка

3.3 Технология производства работ по устройству свайных фундаментов

Сваи предназначены для передачи нагрузки от здания или сооружения на грунты, повышения несущей способности слабых грунтов, ограждения пространств от доступа воды, предотвращения осыпания или оползания грунтов.Свайные фундаменты по сравнению с ленточными и столбчатыми на естественном основании позволяют уменьшить объем земляных работ на 70…75%, расход бетона — на 25…30%, снизить трудоемкость работ по возведению подземной части сооружений в 1,5…2 раза, сократить сроки строительства и создать благоприятные условия для возведения надземной части зданий, а также для монтажа технологического оборудования при строительстве промышленных объектов и специальных сооружений.

Подготовка площадки для свайных работ.