Проектирование фундаментов: столбчатого неглубокого заложения и свайного

метки: Фундамент, Столбчатый, Принимать, Размер, Формула, Нагрузка, Образ, Рисунок

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

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;
• S_r — степень водонасыщения;
• г — удельный вес грунта;
• _sb — удельный вес грунта, ниже уровня подземных вод;
• W_Р — влажность на границе раскатывания;
• W_L — влажность на границе текучести;
• I_L — показатель текучести;
• I_р — число пластичности;
• с — удельное сцепление грунта;
• ц — угол внутреннего трения;
• E — модуль деформации;
• R_o — расчетное 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 = d_{f, n}

• k_h = 310

• 0,7 = 217 см, где d_{f, n} — нормативная глубина сезонного промерзания грунта: для Красноярска — 300 см для песков мелких и пылеватых, k_h = 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; N_{ст —} нагрузка на стену.

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

где A — площадь подошвы фундамента; _cp = 20кН/м^{3 —} 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, M_g = 8,03, M_c = 9,88 — коэффициенты зависящие от, принятые по табл.4 [3]; k_z — 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 ;
• с_II = 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 h_{i —} 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 2z_i /b (z_i — 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, M_g = 1,94, M_c = 4,42 — коэффициенты зависящие от, принятые по табл.4 [3]; k_z — 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 ; d_z = 5,9 м — глубина залегания кровли супеси; с_II = 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 , l_k — размеры сечения колонны: b_k = 400 мм, l_k (h_k ) = 600 мм;

d _с — глубина заделки колонны в стакан: d_с = 1000 — 150 = 850 мм;

b _p , l_p — размеры стакана понизу: b_p = b_k + 2•50 = 400 + 100 = 500 мм; l_p = l_k + 2•50 = 600 + 100 = 700 мм;

b _{p 1} , l_{p 1} — размеры стакана поверху: b_{p 1} = b_k + 2•75 = 400 + 150 = 550 мм; l_{p 1} = l_k + 2•75 = 600 + 150 = 750 мм;

d _р — глубина стакана: d_р = d_с + 50 = 850 + 50 = 900 мм;

b _cf , l_cf — размеры сечения подколонника: b_cf = 1200 мм, l_cf = 1200 мм.

h _cf — высота подколонника: h_cf = 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 — d_р = 1,5 — 0,9 = 0,6 м > 0,5 (l_cf — l_k ) = 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 R_bt = 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 A_s = 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 A_s = 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 h_p = d_p -0,15 должна быть кратной 300 мм, следовательно, принимаем h_p = 1,5 м, d_p = — 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]; и_u , _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. M_Н = 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 N_св лежит ниже графика, соответствующего типовому армированию сваи С100.30.

7. Конструирование ростверка

Глубина заложения ростверка d _p = — 1,65 м, высота ростверка — h_p = 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: d_р = d_с + 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 A_s = 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 A_s = 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; F_d = 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.