Проектирование фундаментов: столбчатого неглубокого заложения и свайного

Проектирование столбчатого фундамента неглубокого заложения

  • 1. Определение недостающих характеристик грунта
  • 2. Анализ грунтовых условий
  • 3. Выбор глубины заложения фундамента
  • 4. Определение предварительных размеров фундамента и расчетного сопротивления
  • 5. Приведение нагрузок к подошве фундамента
  • 6. Определение давлений на грунт и уточнение размеров фундамента
  • 7. Расчет осадки
  • 8. Проверка слабого подстилающего слоя
  • 9. Конструирование столбчатого фундамента
  • 10. Расчет столбчатого фундамента
  • 11. Расчет армирования плитной части фундамента
  • 12. Подсчет объемов работ и стоимости
  • Проектирование свайного фундамента
  • 1. Выбор глубины заложения ростверка и длины свай
  • 2.

    Определение несущей способности свай

  • 3. Определение количества свай и размещение их в фундаменте
  • 4. Приведение нагрузок к подошве ростверка
  • 5. Определение нагрузок на сваи и проверка несущей способности свай
  • 6. Расчет на горизонтальные нагрузки
  • 7. Конструирование ростверка
  • 8. Расчет ростверка на продавливание колонной
  • 9. Проверка ростверка на продавливание угловой сваей
  • 10. Расчет ростверка на изгиб
  • 11. Подбор сваебойного оборудования и расчет отказа
  • 12. Подсчет объемов и стоимости работ
  • 13. Сравнение вариантов фундамента
  • Библиографический список
  • [Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/stolbchatyiy-fundament-2/

    Проектирование столбчатого фундамента неглубокого заложения

    13 стр., 6250 слов

    Проектирование фундамента мелкого и глубокого заложения

    ... основания фундамента 1.5.2 Определение крена фундамента 2. Проектирование фундамента глубокого заложения 2.1 Определение глубины заложения ростверка и его размеров 2.2 Выбор длины и размеров поперечного сечения свай 2.3 Определение несущей способности сваи 2.5 Определение расчётной нагрузки на сваю ...

    1. Определение недостающих характеристик грунта

    Инженерно-геологический разрез.

    Рисунок 1. ИГР.

    Условные обозначения:

    Таблица 1. Характеристика грунта основания.

    № ИГЭ

    Полное наимено-вание грунта

    Мощность слоя, м

    W

    с, т/м 3

    с s , т/м3

    с d , т/м3

    е

    S r

    г, кН/м 3

    г sb , кН/м3

    W P

    W L

    I L

    с, кПа

    ц, град

    Е, МПа

    R o , кПа

    Песок мелкий, влажный, средней плотности

    1,5

    0,13

    1,81

    2,66

    1,60

    0,66

    0,524

    18,10

    ;

    ;

    ;

    ;

    1,8

    31,6

    Песок мелкий, влажный, плотный

    4,4

    0,15

    1,97

    2,66

    1,71

    0,56

    0,713

    19,70

    ;

    ;

    ;

    ;

    3,8

    35,6

    Супесь, пластичная

    (I P = 0,06)

    3,8

    0, 20

    1,80

    2,70

    1,50

    0,80

    0,675

    18,00

    ;

    0,18

    0,24

    0,33

    6,5

    8,5

    ;

    Суглинок, туго-пластичный

    (I P = 0,1)

    9,5

    0,23

    1,98

    2,71

    1,61

    0,68

    0,917

    19,80

    ;

    0, 20

    0,30

    0,30

    26,5

    21,7

    17,5

    234,6

    Аргиллит

    Скальный грунт

    где W — влажность;

    • плотность грунта;
    • s — плотность твердых частиц грунта;
    • d — плотность сухого грунта;
    • е — коэффициент пористости грунта;
    • Sr — степень водонасыщения;
    • г — удельный вес грунта;
    • sb — удельный вес грунта, ниже уровня подземных вод;
    • WР — влажность на границе раскатывания;
    • WL — влажность на границе текучести;
    • IL — показатель текучести;
    • Iр — число пластичности;
    • с — удельное сцепление грунта;
    • ц — угол внутреннего трения;
    • E — модуль деформации;
    • Roрасчетное сопротивление грунта.

    Для определения некоторых характеристик воспользуемся формулами:

    где с w = 1 т/м3 — плотность воды; г = 10

    • с — удельный вес грунта.

    Модуль деформации, расчетное сопротивление грунта, угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта определяются согласно табл.3 прил.1, табл.3 прил.3 табл.2 прил.1 соответственно.

    2. Анализ грунтовых условий

    1. С поверхности слабые грунты отсутствуют.

    2. Имеется слабый подстилающий слой — супесь, на глубине 5,9 м.

    3. Подземные воды не обнаружены. Грунты не пучинистые.

    4. Расчетная глубина сезонного промерзания равна: d f = df, n

    • kh = 310
    • 0,7 = 217 см, где df, n — нормативная глубина сезонного промерзания грунта: для Красноярска — 300 см для песков мелких и пылеватых, kh = 0,7 — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения.

    3. Выбор глубины заложения фундамента

    1. Здание не имеет подвалов и других заглубленных помещений и сооружений.

    2. Фундамент разрабатывается под колонны одноэтажного промышленного здания серии 1.424−5, отметка низа типовых колонн — 1,0 м, глубина стакана принимается на отметке — 1,05 м, отметка верха фундамента — 0,150 м.

    3. Глубина промерзания грунта: d f = 0,73,1= 2,17 м.

    Принимаем глубину заложения на отметке (- 2,250) м, высота фундамента — 2,1 м.

    4. Определение предварительных размеров фундамента и расчетного сопротивления

    1. Определим сумму вертикальных нагрузок на обрезе фундамента в комбинации с N k max :

    где N k ma х — максимальная нагрузка на колонну; Nст — нагрузка на стену.

    2. В первом приближении предварительно площадь подошвы столбчатого фундамента определяем по формуле:

    где A — площадь подошвы фундамента; cp = 20кН/м3 — усредненный удельный вес фундамента и грунта на его обрезах; d = 2,1м — глубина заложения фундамента; R0 = 300 кПа — условно принятое расчетное сопротивление в первом приближении.

    В первом приближении принимаем размеры подошвы фундамента:

    b = 2,4 м и l = 3,3 м; l/b = 1,38 < 1,65; А = 7,92 м 2 .

    Тогда среднее расчетное сопротивление грунта основания:

    где с1 =1,3 и с2 = 1,0 — коэффициенты условия работы, принятые по табл.3. [3]; k = 1,1 — коэффициент, учитывающий надежность определения характеристик с и; M = 1,76, Mg = 8,03, Mc = 9,88 — коэффициенты зависящие от, принятые по табл.4 [3]; kz — коэффициент, принимаемый равным 1,0 при ширине фундамента b 10 м; II = 19,70 — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 ; = (0,6

    • 19,7 + 1,5•18,1) /2,1 = 18,60 — то же, залегающих выше подошвы, кН/м3 ;
    • сII = 3,8 кПа — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

    3. Поскольку R = 513кПа > R 0 = 300кПа, определим площадь подошвы фундамента во втором приближении:

    Во втором приближении принимаем размеры подошвы фундамента:

    b = 2,1 м и l = 2,4 м; l/b = 1,14 < 1,65; А = 5,04 м 2 .

    Тогда среднее расчетное сопротивление грунта основания:

    4. При значении R=501 кПа определим требуемую площадь подошвы фундамента:

    Принимаем размеры подошвы фундамента: b = 2,1 м и l = 2,4 м, А = 5,04 м 2 .

    5. Приведение нагрузок к подошве фундамента

    I комбинация:

    II комбинация:

    6. Определение давлений на грунт и уточнение размеров фундамента

    Проверим выполнения условий при R = 501 кПа:

    фундамент столбчатый свайный подошва

    I комбинация:

    Условия не удовлетворяются, поэтому увеличиваем l, принимая l = 2,7 м.

    Выполним пересчет нагрузок с учетом увеличения веса фундамента.

    I комбинация:

    II комбинация:

    Определим давления на грунт.

    I комбинация:

    II комбинация:

    Условия выполняются, окончательно принимаем размеры подошвы фундамента: b = 2,1 м и l = 2,7 м с, А = 5,67 м 2 .

    7. Расчет осадки

    Расчет осадок приведен в таблице 2.

    Расчет выполняется методом послойного суммирования.

    1. Разделяем грунт под подошвой фундамента на слои.

    2. Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:

    где

    = (1,5

    • 18,10 + 0,6•19,70) /2,1 = 18,557 кН/м 3 — удельный вес грунта выше подошвы фундамента, d — высота фундамента — 2,1 м.

    3. Определяем природное давление на границе слоев:

    где i и hi соответственно удельный вес и мощность для каждого слоя.

    4. Определим дополнительное давление под подошвой фундамента:

    где

    Р ср — большее из двух комбинаций среднее давление от фундамента.

    5. Определим напряжение на границе слоев:

    где б i — коэффициент рассеивания, принимаемый по табл.5 [3], в зависимости от отношения l/b = 2,7/2,1 = 1,29 и 2zi /b (zi — глубина расположения i-го слоя ниже подошвы фундамента).

    6. Построим эпюры напряжений с правой стороны оси фундамента и эпюру природных давлений слева.

    7. Определим условную границу сжимаемой толщи ВСТ, до которой следует учитывать дополнительные напряжения и возникающие при этом осадки. Она находится там, где удовлетворяется условие:

    или, если в пределах сжимаемой толщи находится слабый грунт с модулем деформации Е? 10МПа.

    8. Для каждого слоя в пределах сжимаемой толщи определяем среднее давление:

    9. Определим осадку каждого слоя по формуле:

    где E i — модуль деформации i-го слоя кПа, — коэффициент, принимаемый равным 0,8.

    10. Суммируем осадку слоев переделах сжимаемой толщи и сравниваем полученный результат с предельно допустимым:

    где S и = 15 см — предельная осадка фундамента для промышленного одноэтажного здания.

    Таким образом, следовательно, осадка не превышает предельно допустимого значения.

    8. Проверка слабого подстилающего слоя

    Произведем проверку слабого подстилающего слоя (пластичной супеси) в основании столбчатого фундамента:

    где — вертикальные напряжения на кровле слабого слоя (ила), кПа, — расчетное сопротивление слабого слоя.

    Суммарное напряжение определяем из таблицы 2 на кровле слоя:

    Расчетное сопротивление ила определяем по формуле:

    где

    с1 =1,25 и с2 = 1,0 — коэффициенты условия работы; k = 1,1 — коэффициент, учитывающий надежность определения характеристик с и; M = 0,23, Mg = 1,94, Mc = 4,42 — коэффициенты зависящие от, принятые по табл.4 [3]; kz — коэффициент, принимаемый равным 1,0 при ширине фундамента b 10 м; II = 18,00 — удельный вес грунта, кН/м3 ; = = 113,83/5,9 = 19,3 — то же, вышележащего грунта, кН/м3 ; dz = 5,9 м — глубина залегания кровли супеси; сII = 6,5 кПа — расчетное значение удельного сцепления грунта;

    Тогда расчетное сопротивление супеси составит:

    Итак, проверка слабого подстилающего слоя удовлетворяется:

    9. Конструирование столбчатого фундамента

    Колонна одноветвевая сечением 400×600мм с отметкой нижнего торца — (-1,000) м, отметка верха фундамента — (-0,150) м.

    Рисунок 2. Схема с обозначением размеров фундамента.

    b k , lk — размеры сечения колонны: bk = 400 мм, lk (hk ) = 600 мм;

    d с — глубина заделки колонны в стакан: dс = 1000 — 150 = 850 мм;

    b p , lp — размеры стакана понизу: bp = bk + 2•50 = 400 + 100 = 500 мм; lp = lk + 2•50 = 600 + 100 = 700 мм;

    b p 1 , lp 1 — размеры стакана поверху: bp 1 = bk + 2•75 = 400 + 150 = 550 мм; lp 1 = lk + 2•75 = 600 + 150 = 750 мм;

    d р — глубина стакана: dр = dс + 50 = 850 + 50 = 900 мм;

    b cf , lcf — размеры сечения подколонника: bcf = 1200 мм, lcf = 1200 мм.

    h cf — высота подколонника: hcf = 1500 мм.

    b, l — размеры сечения подошвы фундамента: b = 2100 мм, l = 2700 мм.

    h — высота фундамента: h = 2100 мм.

    Со стороны l:

    c 1 = 300 мм, c2 = 450мм — вылеты ступеней, h1 , h2 = 300 мм — высоты ступеней.

    Со стороны b:

    c 1 ‘ = 450 мм — вылет ступени, h1 ‘ = 600 мм — высота ступени.

    Рисунок 3. Опалубочный чертеж.

    10. Расчет столбчатого фундамента

    1. На продавливание.

    Определим тип фундамента:

    h cf — dр = 1,5 — 0,9 = 0,6 м > 0,5 (lcf — lk ) = 0,5 (1,2 — 0,6) = 0,3 м.

    Следовательно, фундамент высокий выполняем расчет на продавливание подколонником:

    где F — сила продавливания, R bt — расчетное сопротивление, для бетона класса В12,5 Rbt = 660 кПа, — рабочая высота пирамиды продавливания.

    Сила продавливания составит:

    где

    Где

    где = 25кН/м 3 — удельный вес железобетона, = 1,1 — коэффициент надежности по нагрузке. Так как

    то

    Таким образом,

    Итак, условие выполняется.

    11. Расчет армирования плитной части фундамента

    Рассчитаем и запроектируем арматуру плитной части фундамента.

    Под давлением отпора грунта фундамент изгибается, в сечениях возникают моменты, которые определяют, считая ступени работающими как консоль, защемленная в теле фундамента, по формуле:

    где N = = 2125 + 141 = 2266 кН — расчетная нагрузка на основание без учета веса фундамента и грунта на его обрезах, = М/N = 467,12/2266 = 0, 206 м — эксцентриситет нагрузки при моменте М, приведенном к подошве фундамента и равном — вылеты ступеней. Изгибающие моменты в сечениях, действующих в плоскости, параллельной меньшей стороне фундамента b:

    По величине моментов в каждом сечении определим площадь рабочей арматуры:

    где — рабочая высота каждого сечения, м, определяется как расстояние от верха сечения до центра рабочей арматуры:

    для сечения 1−1:

    для сечения 2−2:

    для сечения 3−3:

    для сечения 1′-1′:

    для сечения 2′-2′:

    — расчетное сопротивление растяжению, для арматуры А-III — = 365 МПа;

    — коэффициент, определяемый в зависимости от величины:

    — ширина сжатой зоны сечения:

    в направлении х:

    для сечения 1−1:

    для сечения 2−2:

    для сечения 3−3:

    в направлении y:

    для сечения 1′-1′:

    для сечения 2′-2′:

    — расчетное сопротивление на осевое сжатию, для бетона В12,5 — R b = 7,5 МПа;

    Результаты расчета приведены в табл.3, сечения, в которых рассчитывалась арматура, показаны на рис. 4, армирование фундамента представлено на листе 1 графической части.

    Рисунок 4. Схема к расчету армирования плитной части фундамента.

    Таблица 3. Результаты расчета армирования плитной части фундамента.

    Сече-ние

    Вылет,, м

    М, кН

    • м

    м

    A s , см2

    1−1

    0,30

    37,77

    1,424

    53,78

    0,0546

    0,9719

    0,25

    6,06

    2−2

    0,75

    236,04

    1,373

    324,08

    0,1190

    0,9367

    0,55

    17,23

    3−3

    1,05

    462,64

    1,339

    619,48

    0,0328

    0,9834

    2,05

    8,42

    1′-1′

    0,45

    109,25

    109,25

    0,0178

    0,9911

    0,55

    5,49

    2′-2′

    0,85

    389,81

    389,81

    0,0069

    0,9985

    2,05

    5,22

    Конструируем сетку С-1. Шаг арматуры в обоих направлениях принимаем 200 мм, таким образом сетка С-1 имеет в направлении l — 11ш16 А-III с A s = 22,11 см2 (> 17,23 см2 ), в направлении b — 14ш10 А-III с As = 10,99 см2 (> 5,49 см2 ).

    Длины стержней принимаем соответственно 2630 мм и 2030 мм.

    Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая продольную арматуру конструктивно с шагом 200 мм — 6ш12 А-III с A s = 7,88 см2 с каждой стороны подколонника, l = 2330 мм; поперечную с шагом 600 — 3ш6 А-I с As = 0,85 см2 , l = 1130 мм, предусматривая ее только на участке от дна стакана до подошвы.

    Стенки стакана армируем сеткой С-3, диаметр арматуры принимаем — ш8 А-I, длину всех стержней 1130. Сетки С-3 устанавливаются следующим образом: защитный слой у верхней сетки — 50 мм; расстояние между сетками — 50, 100, 100, 200 и 200 мм.

    12. Подсчет объемов работ и стоимости

    Номер расценок

    Наименование работ и затрат

    Единицы измерения

    Объем

    Стоимость, руб.

    Трудоемкость, чел•ч

    Ед. изм.

    Всего

    Ед. изм.

    Всего

    1−168

    Разработка грунта 1 гр.

    экскаватором

    1000 м 3

    0,0769

    91,2

    7,01

    8,33

    0,64

    1−935

    Ручная доработка грунта 1 гр.

    м 3

    0,667

    0,69

    0,46

    1,25

    0,83

    6−2

    Устройство подбетонки

    м 3

    0,667

    39,10

    26,08

    4,50

    3,00

    6−6

    Устройство монолитного фундамента

    м 3

    4,68

    40,94

    191,60

    5,17

    24, 20

    Стоимость арматуры

    т

    0,10 804

    25,93

    ;

    ;

    1−255

    Обратная засыпка 1 гр. грунта бульдозером

    1000 м 3

    0,0719

    14,9

    1,07

    ;

    ;

    Итого:

    252,15

    28,67

    Проектирование свайного фундамента

    1. Выбор глубины заложения ростверка и длины свай

    Глубину заложения ростверка d p принимаем минимальной из конструктивных требований: — 1,0м — 0,05м — 0,40 м = — 1,45 м (-1,0м — отметка низа колонны, 0,05м — зазор между колонной и стаканом, 0,40м — минимальная толщина стакана), высота ростверка hp = dp -0,15 должна быть кратной 300 мм, следовательно, принимаем hp = 1,5 м, dp = — 1,65 м.

    Отметку головы сваи принимаем на 0,3 м выше подошвы ростверка — 1,35 м.

    В качестве несущего слоя принимаем суглинок тугопластичный, так как свая должна прорезать слой слабого грунта — пластичной супеси — от которого следует ожидать значительные деформации при применении более коротких свай.

    Заглубление свай в суглинок тугопластичный должно быть не менее 1 м, поэтому длину свай принимаем 10 м (С100.30).

    Отметка нижнего конца сваи — 11,350 м (15, https:// ).

    Заглубление в суглинок составит — 1,5 м.

    Сечение сваи принимаем 300 300 мм.

    Рисунок 5. ИГР и отметки ростверка и свай.

    2. Определение несущей способности свай

    Так как свая опирается на сжимаемый грунт, она является висячей сваей, работающей за счет сопротивления грунта под нижним концом и за счет сопротивления грунта по боковой поверхности.

    Несущая способность висячих свай определяется по формуле:

    где — коэффициент условия работы сваи в грунте, принимаемый равный 1,0; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемый 3620кПа, согласно табл.2 [2]; А = 0,09 м 2 — площадь поперечного сечения сваи;

    • коэффициент условия работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый для свай, погруженных забивкой, равный 1,0;
    • и = 1,2 м — периметр поперечного сечения сваи;
    • коэффициент условия работы по боковой поверхности сваи, принимаемый для свай, погруженных забивкой, равный 1,0;
    • расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа, принимаемый по табл.3 [2];
    • толщина i-го слоя грунта, м.

    Данные для расчета несущей способности свай приведены в табл.4.

    Таблица 4. Определение несущей способности свай.

    Допускаемая нагрузка на сваю согласно расчету составит где = 1,4 — коэффициент надежности сваи по нагрузке. Так значение допускаемой нагрузки не превышает значения, принимаемые в практике проектирования для глинистых грунтов с I L =0,2−0,5, то значение допускаемой нагрузки на сваю принимаем равное расчетному, = 400*1,4=560 кН.

    Допускаемая нагрузка на сваю составит:

    Количество свай в кусте определяем по формуле:

    где кН — расчетная нагрузка, — допускаемая нагрузка на сваю, — нагрузка, приходящаяся на одну сваю, м 2 , — площадь ростверка, приходящаяся на одну сваю, м2 , = 1,65м — глубина заложения ростверка, = 20 кН/м — усредненный средний вес ростверка и грунта на его обрезах.

    Расстановку свай в кусте принимаем так, чтобы расстояние между осями не превышало 900 мм. Размеры ростверка с учетом свеса его за наружные грани свай 150 мм, — 3000×2100мм.

    Рисунок 6. Схема расположения свай в кусте.

    4. Приведение нагрузок к подошве ростверка

    I комбинация:

    II комбинация:

    5. Определение нагрузок на сваи и проверка несущей способности свай

    Рисунок 7. Схема к определению нагрузок на сваю.

    Проверим выполнение условий:

    где — нагрузка на сваю крайнего ряда.

    где n — количество свай в кусте;

    • расстояние от оси свайного куста до оси сваи, в которой определяется усилие, м;
    • расстояние от оси куста до каждой сваи, м.

    Для наглядности сведем полученные данные в табл.5.

    Таблица 5. Нагрузки на сваи.

    №сваи

    I комбинация

    II комбинация

    (), кН

    N св , кН

    Q св, к Н

    N св , кН

    Q св, к Н

    251,2

    554,8

    — 22,7

    (480)

    2,3

    303,8

    420,2

    — 22,7

    356,4

    347,1

    — 22,7

    5,6

    409,1

    274,1

    — 22,7

    461,7

    139,5

    — 22,7

    (480)

    Из таблицы видно, что несущая способность свай не обеспечена. Увеличим количество свай до 8ми.

    Рисунок. Схема расположения свай в кусте.

    Для наглядности сведем полученные данные в табл.6.

    Таблица 6. Нагрузки на сваи.

    №сваи

    I комбинация

    II комбинация

    (), кН

    N св , кН

    Q св, к Н

    N св , кН

    Q св, к Н

    1,2

    241,7

    18,4

    409,3

    — 19,9

    (480)

    276,8

    18,4

    352,5

    — 19,9

    4,5

    311,9

    18,4

    303,8

    — 19,9

    347,0

    18,4

    255,1

    — 19,9

    7,8

    382,1

    18,4

    206,4

    — 19,9

    (480)

    Из таблицы видно, что несущая способность свай обеспечена.

    6. Расчет на горизонтальные нагрузки

    Произведем расчет на горизонтальную нагрузку. Таким образом, проверим сваи по деформациям и прочность свай по материалу. На основе данного расчета определим тип сопряжения свай с ростверком: если — проектируют свободное опирание на сваи, если — жесткое.

    ;

    где u р , p — расчетные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, определяемые согласно указаниям п. 5 [2]; иu , u — предельные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад.

    Перемещение допускается определять по графикам представленным на рис. 8 и 9. Определим значение коэффициента пропорциональности — К = 19 600 кН/м 4 и единичное перемещение от = 1 кН,, таким образом, общее горизонтальное перемещение составит:. Поэтому можно применяем гибкое сопряжение свай с ростверком.

    Прочность свай определяют по графикам, как внецентренно-сжатых элементов проверяют по графикам, представленным на рис. 10 и 11.

    Сначала по графикам, приведенным на рис. 10, определим значение максимальных моментов M Н от действия единичной нагрузки = 1 кН. MН = 1,15 кН•м.

    M св = .

    Затем проверим прочность типовой сваи по графику на рис. 11. Класс бетона сваи — В20, продольная арматура — 4ш12А — III. Так как согласно графику точка пересечения M св и Nсв лежит ниже графика, соответствующего типовому армированию сваи С100.30.

    7. Конструирование ростверка

    Глубина заложения ростверка d p = — 1,65 м, высота ростверка — hp = 1,5 м.

    Размеры подколонника в плане назначаем типовыми — для колонны сечением 400×500мм они составляют 1200×1200мм.

    Высота ступени — 450 мм, высота подколонника составит — h cf = 1500 — 450 = 1050 мм.

    Глубина заделки колонны в стакан: d с = 1000 — 150 = 850 мм, глубина стакана: dр = dс + 50 = 900 мм.

    Размеры ростверка в плане 3000×2100 мм.

    Вылеты ступеней с одной стороны c 1 = (3000−1200) /2 = 900 мм, с другой c2 = (2100−1200) /2 = 450 мм.

    Рисунок 8. Опалубочный чертеж ростверка.

    8. Расчет ростверка на продавливание колонной

    Рисунок 9. Схема продавливания.

    Суть проверки заключается в том, чтобы продавливающая сила не превысила прочности бетона на растяжение по граням пирамиды продавливания.

    Проверка производится из условия:

    где F = 2 () = 2245 кН — расчетная продавливающая сила; = 900 кПа — расчетное сопротивление бетона растяжению для класса бетона В20;

    • рабочая высота ступени ростверка; — коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N через стенки стакана, определяемый по формуле:

    Принимаем

    — размеры сечения колонны, м; , — расстояние от граней колонны до граней основания пирамиды продавливания, м, принимаются не более = 0,45 — 0,05 = 0,40 м и не менее 0,4 = 0,16 м. Принимаем = = 0,550 м, = 0,400 м.

    Условие выполняется.

    9. Проверка ростверка на продавливание угловой сваей

    Производим проверку на продавливание угловой сваей.

    Проверка производится по формуле:

    где

    = 409,3 — наибольшее усилие в угловой свае, кН; = 900 кПа — расчетное сопротивление бетона растяжению для класса бетона В20; = 0,4 — рабочая высота ступени ростверка; = = 0,45 — расстояние от внутренних граней сваи до наружных граней ростверка, м; , — расстояние от внутренней грани свай до подколонника, м, при расстоянии более, принимаем =, при расстоянии менее 0,4, принимаем =; , — коэффициенты, принимаемые по табл.3.

    Таким образом,

    1, = 0,6.

    = 2,5, = 1,0.

    Увеличим высоту ступени до 600 мм.

    Условие удовлетворяется.

    10. Расчет ростверка на изгиб

    Рассчитаем и запроектируем арматуру плитной части фундамента.

    Под давлением отпора грунта фундамент изгибается, в сечениях возникают моменты, которые определяют, считая ступени работающими как консоль, защемленная в теле фундамента, по формуле:

    где — расчетная нагрузка на сваю, кН;

    • расстояние от центра каждой сваи в пределах изгибаемой консоли до рассматриваемого сечения.

    По величине моментов в каждом сечении определим площадь рабочей арматуры:

    где — рабочая высота каждого сечения, м, определяется как расстояние от верха сечения до центра рабочей арматуры:

    для сечения 1−1:

    для сечения 2−2:

    для сечения 1′-1′:

    для сечения 2′-2′:

    — расчетное сопротивление растяжению, для арматуры А-III — = 365 МПа;

    — коэффициент, определяемый в зависимости от величины:

    — ширина сжатой зоны сечения.

    — расчетное сопротивление на осевое сжатию, для бетона В20 — R b = 11,5 МПа.

    Результаты расчета приведены в табл. 7.

    Рисунок 10. Схема к расчету ростверка на изгиб.

    Таблица 2. Результаты расчета армирования плитной части фундамента.

    Сечение

    м

    М, кН

    • м

    м

    A s , см2

    1−1

    0,60

    686,46

    0,1644

    0,910

    0,55

    37,58

    2−2

    0,90

    1054,00

    0,1090

    0,942

    1,45

    21,14

    1′-1′

    0,15

    140,36

    0,0034

    0,983

    0,55

    2,70

    2′-2′

    0,55

    514,64

    0,035

    0,982

    1,45

    9,90

    Конструируем сетку С-1. Шаг арматуры в обоих направлениях принимаем 200 мм, таким образом сетка С-1 имеет в направлении l — 11ш22 А-III с A s = 41,80 см2 (>37,58 см2 ), в направлении b — 15ш10 А-III с As = 11,78 см2 (> 9,81 см2 ).

    Длины стержней принимаем соответственно 2930 мм и 2030 мм.

    Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая продольную арматуру конструктивно с шагом 200 мм — 6ш12 А-III с A s = 7,88 см2 с каждой стороны подколонника, l = 1430 мм; поперечную с шагом 600 — 2ш6 А-I с As = 0,57 см2 , l = 1130 мм, предусматривая ее только на участке от дна стакана до подошвы.

    Стенки стакана армируем сеткой С-3, диаметр арматуры принимаем — ш8 А-I, длину всех стержней 1350. Сетки С-3 устанавливаются следующим образом: защитный слой у верхней сетки — 50 мм; расстояние между сетками — 50, 100, 100, 200 и 200 мм.

    11. Подбор сваебойного оборудования и расчет отказа

    Критериями контроля несущей способности свай при погружении являются глубина погружения и отказ.

    Для забивки свай выбираем подвесной механический молот.

    Отношение массы ударной части молота (m 4 ) к массе сваи (m2 ) должно быть не менее 1,5 при забивке свай в грунты средней плотности. Так как масса сваи m2 =2,28 т, принимаем массу молота m4 =4т. Расчетный отказ сваи желательно должен находится в пределах 0,005−0,01 м.

    Отказ определяем по формуле:

    где

    — энергия удара для подвесных дизелей молотов, m 4 = 4 т — масса молота, = 1м — высота подъема молота; — коэффициент, принимаемы для железобетонных свай 1500 кН/м2 ; A = 0,09 м2 — площадь поперечного сечения сваи; Fd = 560 кН — несущая способность сваи; m1 = m4 = 4 т — полная масса молота для механических молотов; m2 = 2,28 т — масса сваи; m3 = 0,2 т — масса наголовника.

    Расчетный отказ сваи находится в пределах 0,005−0,01 м

    12. Подсчет объемов и стоимости работ

    Номер расценок

    Наименование работ и затрат

    Единицы измерения

    Объем

    Стоимость, руб.

    Трудоемкость, чел•ч

    Ед. изм.

    Всего

    Ед. изм.

    Всего

    1−230

    Разработка грунта 1 гр.

    бульдозером

    1000 м 3

    0,050

    33,8

    1,69

    ;

    ;

    1−935

    Ручная доработка грунта 1 гр.

    м 3

    0,738

    0,69

    0,51

    1,25

    0,92

    Стоимость свай

    пог. м.

    7,68

    614,4

    ;

    ;

    5−9

    Забивка свай в грунт 1гр.

    м 3

    7,2

    16,5

    118,8

    2,70

    19,44

    5−31

    Срубка голов свай

    свая

    1, 19

    9,52

    0,96

    7,68

    6−2

    Устройство подбетонки

    м 3

    0,736

    39,10

    28,78

    4,50

    3,31

    6−6

    Устройство монолитного ростверка

    м 3

    4,8

    42,76

    205,25

    6,66

    31,97

    Стоимость арматуры ростверка

    т

    0,15 267

    36,64

    ;

    ;

    1−255

    Обратная засыпка 1 гр. грунта бульдозером

    1000 м 3

    0,045

    14,9

    0,67

    ;

    ;

    Итого:

    1016,26

    ;

    63,32

    13. Сравнение вариантов фундамента

    Столбчатый фундамент более экономичный по стоимости и менее трудоемок по сравнению со свайным. В виду отсутствия подземных вод мелкий песок, залегающий на поверности и являющийся несущим слоем для столбчатого фундамента, не является пучинистым. Таким образом, главным критерием в данном случае будет экономичность фундамента, поэтому предпочтение отдаем фундаменту неглубокого заложения. Однако следует отметить, что при строительстве и дальнейшей эксплуатации здания следует не допускать замачивания несущих слоев грунта, что в свою очередь требует серьезного подхода к проектированию систем инженерного обеспечения здания.

    Библиографический список

    [Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/stolbchatyiy-fundament-2/

    1. СНиП 2.02.01−83*. Основания зданий и сооружений/Минстрой РФ. — М: ГУП ЦПП, 1995. — 89с.

    2. СНиП 2.02.03−85. Свайные фундаменты/Госстрой СССР. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 78с.

    Козаков Ю. Н., Козаков Ю. Н.