Расчет свайного фундамента

Курсовой проект
Содержание скрыть

Географическое положение площадки г. Ульяновск.

Строительная площадка состоит из трех видов грунтов:

  • слой — насыпной грунт — супесь со строительным мусором. Мощность слоя от 5,4 м до 0,85 м;
  • слой — супесь легкая,пылеватая с растительными остатками.

Мощность слоя 5,0 — 1,80 м.

слой — суглинок тяжелый с включением гравия и гальки.

Мощность слоя бурением не установлена.

Положение уровня грунтовых вод 4,0 м от уровня поверхности земли.

2 Физико-механические свойства грунтов

? d, кН/м3.

?II— удельный вес грунта, кН/м3,

W- влажность природная, принимаемая в долях единицы.

?d = 18,2 / (1 + 0,31) = 13,89 кН/м3

?d = 19,2 / (1 + 0,22) = 15,74 кН/м3

. Коэффициент пористости e.

?s — удельный вес частиц грунта,кН/м3.

Суглинок: e = (26,7 — 13,89) / 13,89 = 0,92;

Супесь: e = (26,5 — 15,74) / 15,74 = 0,68.

. Степень влажности S r.

? w — удельный вес воды, ?w= 10кН/м3

r= (0,31?26,7) / (0,92 ?10) = 0,90;

r= (0,22?26,5) / (0,68 ?10) = 0,86.

?sb,кН/м3.

?sb= (26,7 — 10) / (1 + 0,92) = 8,70 кН/м3;

?sb= (26,5 — 10) / (1 + 0,68) = 9,82 кН/м3.

p, %.

T— влажность на границе текучести, %;

Р — влажность на границе раскатывания, %.

p = 39 -26 = 13;

p = 24 -18 = 6.

. Показатель текучести I L

L = (31 — 26) / (39 — 26) = 0,38;

26 стр., 12751 слов

Датчики влажности

... единицей измерения количества воды во влажном воздухе. Величина абсолютной влажности воздуха подбирается в зависимости от данных расчетных требований. Различные размерности имеют постоянное соотношение друг с другом, смотри диаграмму. Относительная влажность Относительная влажность воздуха ...

L= (22 — 18) / (24 — 18) = 0,67;

0, кПа.

Определяем расчётное сопротивлениекПагрунтов по приложению 3 СНиП 2.02.01-83:

0 = 178,37 кПа

0 = 188,00 кПа

.3 Заключение по строительной площадке

Площадка пригодна для строительства. В качестве основания можно использовать супесь легкую, пылеватую и суглинок тяжелый с включениями гравия и гальки.

2. Расчет фундамента мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения фундамента

Влияние климата:

1 — учет глубины промерзания грунта, вычисляется с использованием формулы вСНиП 2.02.01-83.

1 = df= kh·dfn

fn — нормативная глубина промерзания, для Ульяновскаdfn = 1,6 м

k h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения; принимается по табл.1 (kh= 0,5 при t = 15°)

1 = df = 0,5·1,6 = 0,8 м

Инженерно-геологические особенности:

2 — учет геологии и гидрогеологии.

Используем табл.2 СНиП 2.02.01-83. Глубина заложения фундамента зависит от глубины расположения уровня подземных вод d ?.

При d ? = 4,0 м >df + 2 = 0,8+2=2,8м, следовательно, d2должна составлять не менееdf.

Конструктивные особенности:

Глубина заложения фундамента должна быть ниже отметки пола подвала или уровня подземных коммуникаций на 0,3-0,5м. Подвал находятся на отметке -3,000 м.

3 = 3,0+0,5 = 3,5 м

1, d2, d3 выбираем максимальную: d = d3 = 3,5 м

.2 Определение площади подошвы фундамента

0II — вертикальная нагрузка,

0 — расчётное сопротивление грунта для предварительного назначения размеров,

СР — средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах,

d — глубина заложения фундамента.

А= 1260 / (188 — 19 ? 3,5) = 10,37 м 2

центрально нагруженные фундаменты (М=0, F=0);

= =3,22 ? 3,5 м

2.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания

?с1 и ?с2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.5.2

СП 50-101-2004:

28 стр., 13776 слов

Расчёт и проектирование фундаментов мелкого заложения

... проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании 2.1 Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства По основным физическим характеристикам и классификационным показателям грунтов площадки, определяются физико-механические характеристики грунтов площадки, обеспечивающие возможность определения ...

с1= 1,0 и ?с2 = 1,0;

k — коэффициент, принимаемый равным 1;

?q, Мс— коэффициенты, принимаемые по табл. 5.3:

? = 0,72, Мq =3,87, Мс = 6,45;

k z — коэффициент, принимаемый равным 1, так как ширина подошвы фундамента b = 3,5 м < 10 м ;

b — ширина подошвы фундамента;

? II — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:?sb=9,82кН/м3-для супеси;

II = (19,2?0,5+9,82?1,25) / 1,75 = 12,5 кН/м3

II— то же, залегающих выше подошвы:

II= (19,2?1,0 + 16,0?2,5) / 3,5 = 16,91кН/м3

с II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: сII = 18 кПа;

b — глубина подвала: db= 2,0 м;

1-глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

1 = ;

1 = 0,3+25?0,2/16,91 = 0,6м .

R=(1,0?1,0/1)?(0,72?3,5?1?12,5+3,87?0,6?16,91+(3,87-1)?2?16,91+6,45?18) =283,93кПа

Исходя из значения полученного расчетного сопротивления, назначаем размеры подошвы фундамента.

0= 1260 / (283,93- 19 ? 3,5) = 5,79 м2

Принимаем b= l =2,2 , b/l= 1.(размеры округляем до десятых)

.4 Проверочный расчет

Проверка по давлению: P ? R

гр пренебрегаем)

ф= (V1 + V2) ??б=

=( 3?0,8?0,8+ 2,2?2,2?0,5) ? 25 = 108,5кН

2?R=283,93 кН/м2,

(283,93-282,75)/283,93 ?100%=0,42% — недогрузка приемлема.

.5 Определение осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

Осадка основания S определяется методом послойного суммирования по формуле:

, где

коэффициент, равный 0,8, учитывающий боковое расширение грунта;

? zpi — 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.

i и Ei — соответственно толщина и модуль деформации i-того слоя грунта;

n — число слоёв, на которые разбита сжимаемая толща основания;

11 стр., 5483 слов

Основания и фундаменты промышленных зданий

... название плоскости обреза фундамента, а нижняя — плоскости подошвы фундамента (рис. 29.2). Сопротивление материала фундамента нагрузке, как правило, значительно выше, чем сопротивление грунта основания. Поэтому размер площади подошвы фундамента всегда больше, чем ...

Разбиваем сжимаемую толщу основания на части по 0,4?b = 0.48 м.

P — расчётное давление по подошве фундамента от нагрузок, учитываемых при расчёте по деформациям, P = 282,75кПа;

? zg0 — природное напряжение на уровне подошвы фундамента: ?zg0 = ??d,

где ? удельный вес грунта выше подошвы фундамента (? = 19,2 кН/м3),d- глубина заложения фундамента от уровня планировки до поверхности природного рельефа (d = 3,5 м).

zg0 = 19,2 ? 1+16?2,5 = 59,2 кН/м3

?zp = ? ? P,

? — коэффициент, принимаемый по табл. 5.6 СП 50-101-2004 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон

l/b=1 и относительной глубины, равной: ? = 2z/b .

Нормы рекомендуют для обычных грунтов принимать сжимаемую толщину h c до глубины, на которой напряжение ?zp не превышает 20% природного напряжения ?zp ? 0,2 ?zg

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта z от подошвы фундамента определяется по формуле 5.21 СП 50-101-2004 :

h i и ?i — толщина и удельный вес i-того слоя грунта.Для грунтов, лежащих ниже уровня воды, используется ?sb=9,82 кН/м3-для супеси;8,7-для суглинка

Точка 0: z = 0

h = 0

?=1, ? = 2?0 / 2,2=0 ? ?=1

zp = 1? 282,75= 282,75кН/м3

zg = 19,2 ? 1+16?2,5 = 59,2кН/м3

zp ? 0,2 ?zg

,75>11,84 — условие не выполнено.

Точка 1: z = 0,5

h = 0,5

?=1, ? = 2?0,5 / 2,2= 0,45

?=0,940

zp = 0,940 ?282,75= 265,79кН/м3

zg = 59,2+ 0,5 ? 19,2 = 68,8 кН/м3

z? =59,2? 0,940 = 55,65кН/м3

,79>13,76- условие не выполнено.

Точка 2: z = 0,98

h = 0,48

?=1, ? = 2?0,98 / 2,2=0,89

?= 0,756

zp = 0,756 ?282,75= 213,76кН/м3

zg = 68,8 + 0,48 ? 9,82 = 73,51 кН/м3

z? =59,2 ? 0,756= 44,76кН/м3

,76>14,7 — условие не выполнено.

Точка 3: z = 1,46

h = 0,48

?=1, ? = 2?1,46 / 2,2= 1,33

?= 0,555

zp = 0,555 ?282,75= 156,93кН/м3

zg = 73,51 + 0,48 ? 9,82 = 78,22кН/м3

13 стр., 6250 слов

Проектирование фундамента мелкого и глубокого заложения

... Определение глубины заложения фундамента и его высоты Глубина заложения фундаментов определяется: инженерно-геологическими условиями площадки строительства; глубиной сезонного промерзания грунтов при возведении фундамента на суходоле; нагрузками, передаваемыми фундаментом на грунты основания. Вместе с тем глубина заложения фундамента должна быть ...

z? =59,2 ? 0,555= 32,86кН/м3

,93>15,64 — условие не выполнено.

Точка 4: z = 1,94

h = 0,48

?=1, ? = 2?1,94 / 2,2= 1,76

?= 0,404

zp = 0,404 ?282,75= 114,23кН/м3

zg = 78,22+ 0,48 ? 9.82 = 82,93кН/м3

z? =59,2 ? 0,404= 23,92кН/м3

,23>16,57 — условие не выполнено.

Точка 5: z = 2,42

h = 0,48

?=1, ? = 2?2,42 / 2,2= 2,2

?=0,297

zp = 0,297 ?282,75= 83,98 кН/м3

zg = 82,93 + 0,48 ? 9,82 = 87,64 кН/м3

z? =59,2 ? 0,297= 17,58кН/м3

,98>17,53 — условие не выполнено.

Точка 6: z = 2,9

h = 0,48

?=1, ? = 2?2,9 / 2,2=2,64

?=0,223

zp = 0,223 ?282,75= 63,05 кН/м3

zg = 87,64 + 0,48 ? 9,82 = 92,35 кН/м3

z? =59,2 ? 0,223 = 13,2кН/м3

,05>18,47 — условие не выполнено.

Точка 7: z = 3,38

h = 0,48

?=1, ? = 2?3,38 / 2,2=3,07

?=0,173

zp = 0,173 ?282,75= 48,92кН/м3

zg = 92,35 + 0,48 ? 9,82 = 97,06 кН/м3

z? =59,2 ? 0,173 = 10,24кН/м3

,92>19,41 — условие не выполнено.

Точка 8: z = 3,5

h = 0,12

?=1, ? = 2?3,5 / 2,2=3,18

?=0,162

zp = 0,162 ?282,75= 45,81 кН/м3

zg = 97,06 + 0,12 ? 9,82 = 98,24 кН/м3

z?=59,2 ? 0,162 = 9,59кН/м3

,81>19,65 — условие не выполнено.

Точка 9: z = 3,98

h = 0,48

?=1, ? = 2?3,98/ 2,2=3,62

?=0,13

zp = 0,13 ?282,75= 36,76 кН/м3

zg = 98,24 + 0,48 ? 8,7 = 102,42 кН/м3

z? =59,2 ? 0,13 = 7,7кН/м3

,76>20,48 — условие не выполнено.

Точка 10: z = 4,46

h = 0,48

?=1, ? = 2?4,46 / 2,2=4,05

?=0,106

zp = 0,106 ?282,75= 29,97 кН/м3

zg = 102,42 + 0,48 ? 8,7 = 106,6 кН/м3

z? =59,2 ? 0,106 = 6,45кН/м3

20 стр., 9840 слов

Методы возведения фундаментов в условиях плотной городской застройки

... зданий различной этажности № Этаж. в строит. на 1996-2000 гг. Проц. соот. Зд. по этаж. Прим. ур. давл. под фунд., кПа Тип фундаментов На естест. основании Свайные фундаменты Железобетонные фундаменты Сваи ... напластований, физико-механических свойств грунтов и гидрогеологических условий оснований существующих зданий; - прогноз возможного влияния строительства нового здания на деформации существующих; ...

,97?21,32 — условие не выполнено

Точка 11: z = 4,94

h = 0,48

?=1, ? = 2?4,94 / 2,2=4,49

?=0,088

zp = 0,088 ?282,75= 24,88 кН/м3

zg = 106,6 + 0,48 ? 8,7 = 110,78 кН/м3

z? =59,2 ? 0,088 = 5,21кН/м3

,88?22,16 — условие не выполнено

Точка 12: z = 5,42

h = 0,48

?=1, ? = 2?5,42 / 2,2=4,93

?=0,074

zp = 0,074 ?282,75= 20,92 кН/м3

zg = 110,78 + 0,48 ? 8,7 = 114,96 кН/м3

z? =59,2 ? 0,074 = 4,38кН/м3

,92?22,99 — условие выполнено

Осадка фундамента:

Согласно приложениюЕ СП 50-101-2004 максимальная осадка для данного типа здания равна 10 см, 3,3см <10 см, условие выполнено.

3. Расчёт свайного фундамента

.1 Определение вида свай

×300 мм, изготовленные из бетона и арматуры В15 4Ø12.

.2 Определение несущей способности свай

Несущую способность висячей забивной сваи определяем по формуле (7.8) СП 50-102-2003

, где:

с — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R — расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А — площадь опирания на грунт сваи, м 2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;А = 0,30 × 0,30 = 0,09 (м2).

= 4 × 0,30 = 1,2 м.

i — расчётное сопротивление i-того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

h i — толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, hi = 2м (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои толщиной по 2 м);

? сR, ?сf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта. Для свай, погруженных забивкой механическими паровоздушными или дизельными молотами коэффициенты равны 1.

Глубина погружения: 3,5+6 = 9,5 м

i и среднюю глубину расположения слоя zi:

i , м

i , м

i , кПа

1 = 4,5

1 = 30,2

7 стр., 3163 слов

Методы ремонта и усиления фундаментов

... на усиление фундаментов, насыпей и оснований существующих зданий и сооружений. усиления 1. Цементация Грунты: ... фундамента, оно может быть выполнено методом торкретирования. В этом случае на поверхностях фундамента ... усиления деформированных фундаментов. Усиление жестких фундаментов может осуществляться путем увеличения площади их подошвы или при помощи свай различного типа. При проектировании усиления ...

,5

2 = 6,25

2 = 33,45

,5

3 = 7,75

3 = 34,95

,0

4= 9

4=35,8

кН

Несущая способность по материалу

  • коэффициент, учитывающий продольный изгиб сваи, равный 1,0;

b — расчётное сопротивление бетона сжатию, Rb=8,6МПа;

b — площадь бетона Аb=А- Аs= 0,09 — 0,00045 = 0,0896м2;

sc — расчётное сопротивление арматуры сжатию, Rsc=225МПа;

s — площадь арматуры Аs=4?3,14/4?0,0122 = 0,00045 м2;

Из двух расчетов несущей способности выбираем меньший =336,7кН. ( k=1,4-коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с п. 7.1.11 СП 50-102-2003)

3 Определение количества свай

Сваи по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать, исходя из условия:

, где:

N — расчётная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчётных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

d — расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

k коэффициент надёжности, принимаемый 1,4 (несущая способность сваи определена расчётом),

Найдём фактическую нагрузку на сваю:

Определим количество свай в ростверке по формуле:

, где:

k — коэффициент надёжности, равный 1,4;

0I — расчётная нагрузка, передаваемая на фундамент:

0I = N0II × 1,2 = 1260 × 1,2 = 1512 кН;

d — глубина заложения подошвы ростверка: d = 3,5 м;

1 — площадь ростверка под 1 сваю, принимаемая равной 0,9 — 1,2 м2

? ср— средний удельный вес ростверка и грунта на его уступах:?ср = 20 кН/м3;

Принимаем количество свай в ростверке, равным5 шт.

3.4 Конструкция свайного ростверка

Для центрально нагруженного фундамента сваи должны располагаться равномерно.

Минимальное расстояние между осями висячих свай должно быть a?3d, где

d — диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи.

а= 3?0,3= 0,9 м;

Максимальное расстояние а=6d=6?0,3=1,8 м

15 стр., 7239 слов

Проектирование усиления фундамента буроинъекционными сваями

... В зависимости от условий и свойств грунта, а также наличия грунтовых вод, технология модернизируется следующим образом. Буроинъекционные сваи без применения обсадки скважины. Чаще всего такое устройство буроинъекционных свай применяется на глинистом ...

Ориентировочно расстояние от края ростверка до внешней стороны вертикально нагруженной сваи при свободной заделке ее в ростверк принимается при двух- и трехрядном размещении свай:

,3d+5 см=0,3?30+5=14 см (принимаем 15 см)

Принимаем ростверк размерами 2,1 х 2,1 м и толщиной 0,5 м.

3.5 Проверка свайного фундамента по фактической нагрузке

Найдём вес ростверка:

Объём ростверка равен:

р = 0,5?2,1?2,1 + 3,0?1,0?1,0 = 5,205(м3);

р = Vр × ? = 5,205 × 25 = 130,13кН.

При наличии подвала весом грунта пренебрежем

Рассчитаем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю:

ф = 328,43 кН <N = 336,7 кН,

Условие выполнено (недогрузка 2,46 %,что допустимо).

.6 Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям

Расчет ведется для условного фундамента. Границы условного фундамента определяются следующим образом:

Сверху — плоскостью планировки грунта АВ;

Снизу — плоскостью, проходящей через нижний конец сваи;

С боков — вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии a

где h-длина сваи h=6м

Вычислим осреднённый угол внутреннего трения основания, прорезаемого сваей:

Найдём ширину условного фундамента:

у =1,8+0,564?2=2,928 м.

у=2,928 м.

Площадь подошвы условного фундамента:

у = bу × lу = 2,9282 = 8,573 м2

Производим проверку по давлению

Среднее давление Р по подошве условного фундамента от центральной нагрузки не должно превышать расчетное сопротивление R

gII):

Среднее давление под подошвой условного фундамента:

Рассчитаем R.

Приведённая глубина заложения подошвы условного фундамента:

1 = ;

1 = 6,3+25?0,2/12,46 = 6,7м .

в = 2 м; ?c1 = 1,2; ?c2 = 1,0;

?II = 18?:

? = 0,43; Mq = 2,73; Mс = 5,31; сII = 20;

2<R = 465,81кН/м2

Условие выполнено.

3.7 Определение осадки свайного фундамента

Осадка основания S с использованием расчётной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

, где

безразмерный коэффициент, равный 0,8;

? zpi — 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.

13 стр., 6297 слов

Реферат усиление фундаментов

... усиления. Основными причинами усиления оснований и фундаментов являются увеличение нагрузки на грунты оснований и тело фундаментов, а также деформации и повреждения грунтов оснований и конструкций фундаментов. ... необходимости, образцов из обследуемых конструкций и испытание их в лабораторных условиях); установление фактической расчетной схемы (выявление на основе проектной документации принятой ...

i и Ei — соответственно толщина и модуль деформации i-того слоя грунта;

n — число слоёв, на которые разбита сжимаемая толща основания;

Разбиваем сжимаемую толщу основания на части по 0,4?b =0,4?2,928=1.2 м.

P — расчётное давление по подошве фундамента от нагрузок, учитываемых при расчёте по деформациям, P = 276,91 кПа;

zg0 — природное напряжение на уровне подошвы фундамента:

zg0 = ? ?dn

где ? — удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента от природного рельефа (? = 12,46 кН/м3), dn = глубина заложения фундамента от уровня планировки до поверхности природного рельефа (dn = 9,5 м).

zg0 = 12,46 ? 9,5 = 118,37 кН/м3

Затем определяем дополнительное вертикальное заложение от внешней нагрузки на уровне подошвы:

zp = ? ? P, где

? — коэффициент, принимаемый по табл.5.6 СП 50-101-2004 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон?=l/b = 2,928/2,928=1,0и относительной глубины, равной: ? = 2z/b .

Нормы рекомендуют для обычных грунтов принимать сжимаемую толщину h c до глубины, на которой напряжение ?zp не превышает 20% природного напряжения

zp ? 0,2 ?zg

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта z от подошвы фундамента определяется по формуле 5.21 СП 50-101-2004 :

, где

  • удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

i и ?i — толщина и удельный вес i-того слоя грунта.

Точка 0: z = 0

h = 0

0, ? = 2?0 / 2,928=0

?=1

zp = 1?276,91= 276,91кН/м3

zg = 12,46 ? 9,5= 118,37 кН/м3

z? =118,37 ? 1 = 118,37кН/м3

zp ? 0,2 ?zg

,91>23,67 — условие не выполнено.

Точка 1: z = 1,2

h = 1,2

0, ? = 2?1,2 / 2,928=0,82

?= 0,790

zp = 0,79?276,91= 218,76кН/м3

zg = 118,37+1,2?8,7= 128,81 кН/м3

z? =118,37 ? 0,79 = 93,51кН/м3

,76>25,76 — условие не выполнено.

Точка 2: z = 2,4

h = 1,2

0, ? = 2?2,4 / 2,928=1,64

?= 0,438

zp = 0,438?276,91= 121,29кН/м3

zg = 128,81+1,2?8,7= 139,25 кН/м3

z? =118,37 ? 0,438 = 51,85кН/м3

,29>27,85 — условие не выполнено.

Точка 3: z = 3,6

h = 1,2

0, ? = 2?3,6 / 2,928=2,46

?=0, 249

zp = 0,249?276,91= 68,95кН/м3

zg = 139,25+1,2?8,7= 149,69 кН/м3

z? =118,37 ? 0,249 = 29,47кН/м3

,95>29,94 — условие не выполнено.

Точка 4: z = 4,8

h = 1,2

0, ? = 2?4,8 / 2,928=3,28

?=0, 154

zp = 0,154?276,91= 42,64кН/м3

zg = 149,69+1,2?8,7= 160,13 кН/м3

z? =118,37 ? 0,154 = 18,23кН/м3

,64>32,03 — условие не выполнено.

Точка 5: z = 6,0

h = 1,2

0, ? = 2?6,0 / 2,928=4,1

?=0,1 04

zp = 0,104?276,91= 28,8кН/м3

zg = 160,13+1,2?8,7= 170,57 кН/м3

z? =118,37 ? 0,104 = 12,31кН/м3

,8?34,11- условие выполнено.

Осадка фундамента:

Согласно прил.Е СП 50-101-2004 максимальная осадка для данного типа зданий равна 10 см, 3,69см <10 см, условие выполнено.

4. Расчёт свайного фундамента

.1 Определение вида свай

800× 800 мм, изготовленные из бетона и арматуры В15 6Ø18- АIII.

.2 Определение несущей способности свай

Несущую способность висячей набивной сваи определяем по формуле (7.8) СП 50-102-2003

, где:

с — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R — расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А — площадь опирания на грунт сваи, м 2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;А = 0,80 × 0,80= 0,64 (м2).

4×0,8 = 3,2 м.

i — расчётное сопротивление i-того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

h i — толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои не более 2 м);

? сR, ?сf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта. Для буронабивных свай, устраиваемые при отсутствии воды в скважине с помощью вибросердечника в суглинках ?сf=0,8. ?сR=1

Глубина погружения: 3,5+6 = 9,5 м

Принимаем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи равным R = 796,667кПа (по табл. 7.2.7 СП 50-102-2003 ).

i и среднюю глубину расположения слоя zi:

h i , мzi , мfi , кПа2z1 = 4,5f1 = 30,21,5z2 = 6,25f2 = 33,451,5z3 = 7,75f3 = 34,951,0z4= 9f4=35,8

кН

Несущая способность по материалу

коэффициент, учитывающий продольный изгиб сваи, равный 1,0(для свай до 8 м);

b — расчётное сопротивление бетона сжатию, Rb=8,6МПа;

b — площадь бетона Аb=А- Аs= 0,64 — 0,00153 = 0,638м2;

sc — расчётное сопротивление арматуры сжатию, Rsc=225МПа;

s — площадь арматуры Аs=6?3,14/4?0,0182 = 0,00153 м2;

Из двух расчетов несущей способности выбираем меньший =727,71кН. ( k=1,4-коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с п. 7.1.11 СП 50-102-2003)

3 Определение количества свай

где: N — расчётная нагрузка, передаваемая на сваю ;

Определим количество свай в ростверке по формуле:

, где:

k — коэффициент надёжности, равный 1,4;

0I — расчётная нагрузка, передаваемая на фундамент:

0I = N0II × 1,2 = 1260 × 1,2 = 1512 кН;

d — глубина заложения подошвы ростверка: d = 3,5 м;

1 — площадь ростверка под 1 сваю, принимаемая равной 0,9 — 1,2 м2

? ср— средний удельный вес ростверка и грунта на его уступах:?ср = 20 кН/м3;

Принимаем количество свай в ростверке, равным 3 шт.

4 Конструкция свайного ростверка

Минимальное расстояние между осями висячих свай:а= 3?0,8= 2,4 м;

Максимальное расстояние: а=6d=6?0,8=4,8 м

Расстояние от края ростверка:0,3d+5 см=0,3?80+5=29 см (принимаем 30 см)

Принимаем ростверк размерами 4,0 х 4,0 м и толщиной 0,5 м.

4.5 Проверка свайного фундамента по фактической нагрузке

р = 1,0?2,0?1,0+ 0,5?3,0?3,0+0,5?2,0?2,0+0,5?4,0?4,0 = 16,5 (м3);

р = Vр × ? = 16,5× 25 = 412,5кН.

При наличии подвала весом грунта пренебрежем

Фактическую нагрузка, приходящаяся на одну сваю:

ф = 641,5 кН <N = 727,71 кН,

условие выполнено (недогрузка 11,85 %)

.6 Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям

Расчет ведется для условного фундамента.

где h-длина сваи h=6м

Осреднённый угол внутреннего трения основания, прорезаемого сваей:

Найдём ширину и длину условного фундамента:

у =3,4+0,564?2=4,528 м.

у=4,528 м.

Площадь подошвы условного фундамента:

у = bу × lу = 4,5282 = 20,503 м2

Производим проверку по давлению

Среднее давление Р по подошве условного фундамента от центральной нагрузки не должно превышать расчетное сопротивление R

gII):

Среднее давление под подошвой условного фундамента:

Рассчитаем R.

Приведённая глубина заложения подошвы условного фундамента:

1 = ;

1 = 6,3+25?0,2/12,46 = 6,7м .

в = 2 м; ?c1 = 1,2; ?c2 = 1,0;

?II = 18?:

? = 0,43; Mq = 2,73; Mс = 5,31; сII = 20;

2<R = 464,91 кН/м2

Условие выполнено.

4.7 Определение осадки свайного фундамента

Осадка основания:

, где

безразмерный коэффициент, равный 0,8;

? zpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта;

i и Ei — соответственно толщина и модуль деформации i-того слоя грунта;

n — число слоёв, на которые разбита сжимаемая толща основания;

Части по 0,4?b =0,4?2,728=1,1 м.

P — расчётное давление по подошве фундамента от нагрузокP = 196,96 кПаб

zg0 — природное напряжение на уровне подошвы фундамента:

строительный фундамент свайный ростверк

zg0 = ? ?dn

где ? — удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента от природного рельефа (? = 12,46 кН/м3), dn = глубина заложения фундамента от уровня планировки до поверхности природного рельефа (dn = 9,5 м).

zg0 = 12,46 ? 9,5 = 118,37 кН/м3

zp = ? ? P, где

? — коэффициент, принимаемый в зависимости от ?=l/b = 4,528/4,528=1,0и относительной глубины, равной: ? = 2z/b .

? zp ? 0,2 ?zg

, где

  • удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

i и ?i — толщина и удельный вес i-того слоя грунта.

Точка 0: z = 0

h = 0

?=1,0, ? = 2?0 / 4,528=0

?=1

zp = 1?196,96= 196,96кН/м3

zg = 12,46 ? 9,5= 118,37 кН/м3

z? =118,37 ? 1 = 118,37кН/м3

zp ? 0,2 ?zg

,96>23,67 — условие не выполнено.

Точка 1: z = 1,1

h = 1,1

1,1 / 4,528=0,486

?=0, 926

zp = 0,926?196,96= 182,38кН/м3

zg = 118,37+1,1?8,7= 127,94 кН/м3

z? =118,37 ? 0,926 = 109,61кН/м3

,38>25,59 — условие не выполнено.

Точка 2: z = 2,2

h = 1,1

2,2 / 4,528=0,972

?= 0,717

zp = 0,717?196,96= 141,22кН/м3

zg = 127,94+1,1?8,7= 137,51 кН/м3

z? =118,37 ? 0,717 = 84,87кН/м3

,22>27,5 — условие не выполнено.

Точка 3: z = 3,3

h = 1,1

3,3 / 4,528=1,46

?=0, 504

zp = 0,504?196,96= 99,27кН/м3

zg = 137,51+1,1?8,7= 147,08 кН/м3

z? =118,37 ? 0,504 = 59,66кН/м3

,27>29,42 — условие не выполнено.

Точка 4: z = 4,4

h = 1,1

4 / 4,528=1,94

?= 0,353

zp = 0,353?196,96= 69,53кН/м3

zg = 147,08+1,1?8,7= 156,65 кН/м3

z? =118,37 ? 0,353 = 41,78кН/м3

,53>31,33 — условие не выполнено.

Точка 5: z = 5,5

h = 1,1

5,5 / 4,528=2,43

?=0, 253

zp = 0,253?196,96= 49,83кН/м3

zg = 156,65+1,1?8,7= 166,22 кН/м3

z? =118,37 ? 0,253 = 29,95кН/м3

,83>33,24- условиене выполнено.

Точка 6: z = 6,6

h = 1,1

?=1,0, ? = 2?6,6 / 4,528=2,92

?=0,189

zp = 0,189?196,96= 37,23кН/м3

zg = 166,22+1,1?8,7= 175,79 кН/м3

z? =118,37 ? 0,189 = 22,37кН/м3

,23>35,16- условиене выполнено

Точка 7: z = 7,7

h = 1,1

?=1,0, ? = 2?7,7 / 4,528=3,4

?=0,146

zp = 0,146?196,96= 28,76кН/м3

zg = 175,79+1,1?8,7= 185,36 кН/м3

z? =118,37 ? 0,146 = 17,28кН/м3

,76<37,07- условие выполнено

Осадка фундамента:

Согласно приложениюЕ СП 50-101-2004 максимальная осадка для данного типа зданий равна 10 см, 2,7см <10 см, условие выполнено.

5. Технико-экономическое сравнение

Фундамент мелкого заложения:

Земляные работы

Разработка грунта:

×3,0 глубиной 3,5 м. V=31,5 м3

Стоимость работ: при глубине более 2 м на каждые 0,5 м стоимость земляных работ повышается на 10%. 3,60+0,36+0,36+0,36=4,68 руб.

при ширине котлована более 1 м, 4,68+7% = 4,68+0,2772 =4,96 руб/м 3

Итого: 31,5?4,96 = 156,24 руб.

Крепление котлована досками:

S=3?3,5?4= 42,0 м 2

Стоимость работ: 0,98руб/м 2

Итого: 42,0?0,98 = 41,16 руб.

Устройство монолитного фундамента: V=3,92 м 3

Стоимость работ: 31,10 руб/м 3

Итого: 3,92?31,10 = 121,91 руб.

Бетонный подстилающий слой:

V=2?2?0,1 = 0,4 м 3

Стоимость работ: 34,73 руб/м 3

Итого: 0,4?34,73 = 13,89 руб.

Свайный фундамент:

Земляные работы

Разработка грунта:

3,1×3,1 м глубиной 3,5 м. V=33,64 м3

Стоимость работ: 3,60+0,36+0,36+0,36=4,68 руб.

при ширине котлована более 1 м, 4,68+7% = 4,68+0,2772 =4,96 руб/м 3

Итого: 33,64?4,96 = 166,85 руб.

Крепление котлована досками:

=3,1?3,5?4 = 43,4 м 2

Стоимость работ: 0,98 руб/м2

Итого: 43,4?0,98 = 42,53 руб.

Устройство свайного фундамента:

свай =5?0,3?0,3?6 = 2,7 м3

Стоимость работ: 88,4 руб/м 3

,7?88,4 = 238,68руб

ростверка =5,205 м3

Стоимость работ: 31,1 руб/м 3

,205?31,1 = 161,88руб

Итого: 238,68 + 161,88 = 400,76 руб.

Бетонный подстилающий слой:

V=2,1?2,1?0,1 = 0,441 м 3

Стоимость работ: 34,73 руб/м 3

Итого: 0,441?34,73 = 15,32 руб.

Свайный фундамент буронабивной:

Земляные работы

Разработка грунта:

,0× 6,0 м глубиной 3,5 м. V=126,0 м3

Стоимость работ: 3,60+0,36+0,36+0,36=4,68 руб.

при ширине котлована более 1 м, 4,68+7% = 4,68+0,2772 =4,96 руб/м 3

Итого: 126?4,96 = 624,96 руб.

Крепление котлована досками:

=6?3,5?4 = 84м 2

Стоимость работ: 0,98 руб/м2

Итого: 84?0,98 = 82,32руб.

Устройство свайного фундамента:

свай =3?0,8?0,8?6 =11,52м3

Стоимость работ: 185,0руб/м 3

,52?185,0 = 2131,2руб

ростверка =16,5м3

Стоимость работ: 31,1руб/м 3

,5?31,1 =513,15руб

Итого: 2131,2 + 513,15 = 2644,35руб.

Бетонный подстилающий слой:

V=4?4?0,1 = 1,6 м 3

Стоимость работ: 34,73 руб/м 3

Итого: 1,6?34,73 = 55,57 руб.

Наименование работФундамент мелкого заложенияСвайный фундаментСвайный фундамент буронабивнойРазработка грунта156,24166,85624,96Крепление котлована досками41,1642,5382,32Устройство монолитного фундамента121,91—Устройство свайного фундамента-400,762644,35Бетонный подстилающий слой13,8915,3255,57Итого:333,2625,463407,2

Учитывая приведенные расценки на устройство фундаментов, наиболее выгодным по экономическим соображениям является фундамент мелкого заложения.

6. Расчет заданных вариантов фундаментов

1 Первый вариант

0II = 270 кН, М0II = 0 кН?м, F0II = 0

l =1,0b = 2,2 м (ленточный фундамент)

где ?с1 и ?с2 — коэффициенты условий работы ?с1 = 1,0 и ?с2 = 1,0;

k — коэффициент, принимаемый равным 1;

? , Мq, Мс— коэффициенты, принимаемые по табл. 5.3 СП 50-101-2004:

? = 0,72, Мq = 3,87, Мс = 6,45;

k z — коэффициент, принимаемый равным 1, так как ширина подошвы фундамента b = 2,2 м <10 м ;

b — ширина подошвы фундамента;

? II — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:?II= (19,2?0,5+9,82?0,6) / 1,1 = 14,08 кН/м3

II — то же, залегающих выше подошвы:?’II= 16,91 кН/м3

с II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: сII = 18 кПа;

b — глубина подвала: db = 2,0 м;

1 -глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d1=0,6 м

Принимаем размеры подошвы фундамента в соответствии с типовыми:

×b = 1,0х1,6 м.

Тогда окончательно,

Определяем давление на грунт:

ф= (V1 + V2) ??б=

=( 3,2?0,6?1+ 1,6?0,3?1) ? 25 = 60кН

гр= (V-Vф) ? ?зас=

÷2)?18= 28,8 кН

P<R

,25 кПа <268,65 кПа (недогрузка15,8%)

Условие выполняется.

.2 Второй вариант

0II = 200 кН, М0II = 0 кН?м, F0II = 0

l =1,0b = 1,65 м (ленточный фундамент)

где ?с1 и ?с2 — коэффициенты условий работы ?с1 = 1,0 и ?с2 = 1,0;

k — коэффициент, принимаемый равным 1;

? , Мq, Мс— коэффициенты, принимаемые по табл. 5.3 СП 50-101-2004:

? = 0,72, Мq = 3,87, Мс = 6,45;

k z — коэффициент, принимаемый равным 1, так как ширина подошвы фундамента b = 1,65 м <10 м ;

b — ширина подошвы фундамента;

? II — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:?II= (19,2?0,5+9,82?0,33) / 0,83 = 15,47 кН/м3

II — то же, залегающих выше подошвы:?’II= 16,91 кН/м3

с II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: сII = 18 кПа;

b — глубина подвала: db = 2,0 м;

1 -глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d1=0,6 м

×b = 1,0 х 1,0 м.

Тогда окончательно

Определяем давление на грунт:

ф= (V1 + V2) ??б=

=( 3,2?0,5?1+ 1,0?0,3?1,0) ? 25 = 47,5 кН

гр= (V-Vф) ? ?зас=

÷2?18=14,4 кН

P<R

,9 кПа <263,57 кПа (недогрузка 0,05 %)

Условие выполняется.

.3 Третий вариант

0II = 170 кН, М0II = 0 кН?м, F0II = 0

l =1,0b = 1,4 м (ленточный фундамент)

где ?с1 и ?с2 — коэффициенты условий работы ?с1 = 1,0 и ?с2 = 1,0;

k — коэффициент, принимаемый равным 1;

? , Мq, Мс— коэффициенты, принимаемые по табл. 5.3 СП 50-101-2004:

? = 0,72, Мq = 3,87, Мс = 6,45;

k z — коэффициент, принимаемый равным 1, так как ширина подошвы фундамента b = 1,4 м <10 м ;

b — ширина подошвы фундамента;

? II — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

II = (19,2?0,5+9,82?0,2) / 0,7 = 16,52 кН/м3

II — то же, залегающих выше подошвы:?’II= 16,91 кН/м3

с II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: сII = 18 кПа;

b — глубина подвала: db = 2,0 м;

1 -глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d1=0,6 м

Принимаем размер подошвы фундамента в соответствии с типовыми:

×b = 1,0 х 1,0 м.

Тогда окончательно

Определяем давление на грунт:

ф= (V1 + V2) ??б=

=( 3,2?1?0,5+ 1,0?0,3?1) ? 25 = 47,5 кН

гр= (V-Vф) ? ?зас=

)÷2?18=14,4 кН

P<R

,9 кПа <264,32 кПа (недогрузка 11,7 %)

Условие выполняется.

.4 Четвертый вариант

0II = 950 кН, М0II = 270 кН?м, F0II = 22 кН

а =4,0 b = 2,0 м

где ?с1 и ?с2 — коэффициенты условий работы ?с1 = 1,0 и ?с2 = 1,0;

k — коэффициент, принимаемый равным 1;

? , Мq, Мс— коэффициенты, принимаемые по табл. 5.3 СП 50-101-2004:

? = 0,72, Мq = 3,87, Мс = 6,45;

z — коэффициент, принимаемый равным 1, так как ширина подошвы фундамента b = 2 м <10 м ;

b — ширина подошвы фундамента;

? II — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

II = (19,2?0,5+9,82?0,5) / 1 = 14,51 кН/м3

II — то же, залегающих выше подошвы:?’II= 16,91 кН/м3

с II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: сII = 18 кПа;

b — глубина подвала: db = 0 м;

1 -глубина заложения фундаментов: d1=3,5 м

×b = 2,8 х 1,7 м.

Тогда окончательно

Определяем давление на грунт:

G ф= (V1 + V2) ??б=(2,5?1?0,6+1,8?0,5?1,1+2,8?0,5?1,7) ? 25 = 103,0 кН

гр = (V — Vф)??зас.= (2,8?1,7?3,5-4,12)?18= 225,72 кН

P<R

,64 кПа <362,91 кПа

Расчет на внецентренное сжатие:

II=950+103+225,72=1278,72 кН

= 22?3,5=77 кН?м

II=270+77=347кН?м

min= 113,21 кН > 0; Pmax=424,07кН

max< 1,2?R 424,07> 1,2?362,91 = 435,49 кН ( 2,62%, условие выполнено )

Данный фундамент удовлетворяет требованиям по давлению.

.5 Пятый вариант

0II = 700 кН, М0II = 260 кН?м, F0II = 20 кН

а =3,0 b = 2,0 м

где ?с1 и ?с2 — коэффициенты условий работы ?с1 = 1,0 и ?с2 = 1,0;

k — коэффициент, принимаемый равным 1;

? , Мq, Мс— коэффициенты, принимаемые по табл. 5.3 СП 50-101-2004:

? = 0,72, Мq = 3,87, Мс = 6,45;

z — коэффициент, принимаемый равным 1, так как ширина подошвы фундамента b = 2 м <10 м ;

b — ширина подошвы фундамента;

? II — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

II = (19,2?0,5+9,82?0,5) / 1 = 14,51 кН/м3

II — то же, залегающих выше подошвы:?’II= 16,91 кН/м3

с II — расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: сII = 18 кПа;

b — глубина подвала: db = 0 м;

1 -глубина заложения фундаментов: d1=3,5 м

×b = 2,6х 1,6 м.

Тогда окончательно

Определяем давление на грунт:

ф= (V1 + V2) ??б

=(2,5?0,6?0,5+1,8?0,5?1,1+0,5?2,6?1,6) ? 25 = 114,25кН

гр= (V — Vф)??зас.=(3,5?1,6?2,6- 4,57)?18= 179,82 кН

P<R

,96 кПа <361,86 кПа

Условие выполняется.

Расчет на внецентренное сжатие:

II=700+114,25+179,82=994,07кН

= 20?3,5=70 кН?м

II=260+70=330кН?м

min= 56,98 кН > 0; Pmax= 420,94 кН

max< 1,2?R 420,94 > 1,2?361,86 = 434,23 кН (3,06% , условие выполняется)

Данный фундамент удовлетворяет условиям по давлению.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/raschet-svaynogo-fundamenta/

.Пьянков С. А. , Азизов З. К. Основания и фундаменты: учебное пособие.- Ульяновск: УлГТУ, 2008;

.Сорочан Е. А. , Трофименков Ю. Г. Основания, фундаменты и подземные сооружения. — М.: Стройиздат, 1985;

.СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений;

.СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты;

.СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов;

.СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений;