Проектирование фундаментов: столбчатого неглубокого заложения и свайного

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

  • 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

Проектирование столбчатого фундамента неглубокого заложения

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/м3

сs, т/м3

сd, т/м3

е

Sr

г, кН/м3

гsb, кН/м3

WP

WL

IL

с, кПа

ц, град

Е, МПа

Ro, кПа

1

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

27

200

2

Песок мелкий,

влажный, плотный

4,4

0,15

1,97

2,66

1,71

0,56

0,713

19,70

-

-

-

-

3,8

35,6

37

300

3

Супесь,

пластичная

(IP = 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

12

8,5

-

4

Суглинок, туго-пластичный

(IP = 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

5

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; Ro — расчетное сопротивление грунта.

Для определения некоторых характеристик воспользуемся формулами:

где сw = 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 [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: df = 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: df = 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 Nk max:

где Nk maх — 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 м2.

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 > R0 = 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 м2.

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 м2.

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 м2.

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/м3 — 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

Рср — большее из двух комбинаций среднее давление от фундамента.

5. Определим напряжение на границе слоев:

,

где бi — 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 Ei — 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 Sи = 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.

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

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

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

bp1, lp1 — размеры стакана поверху: bp1 = bk + 2•75 = 400 + 150 = 550 мм; lp1 = lk + 2•75 = 600 + 150 = 750 мм;

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

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

hcf — 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:

c1 = 300 мм, c2 = 450мм — вылеты ступеней, h1, h2 = 300 мм — высоты ступеней.

Со стороны b:

c1' = 450 мм — вылет ступени, h1' = 600 мм — высота ступени.

Рисунок 3. Опалубочный чертеж.

10. Расчет столбчатого фундамента

1. На продавливание.

Определим тип фундамента:

hcf — 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, Rbt — расчетное сопротивление, для бетона класса В12,5 Rbt = 660 кПа, — рабочая высота пирамиды продавливания.

Сила продавливания составит:

где

,

Где

где = 25кН/м3 — 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 — Rb = 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

As, 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

1

109,25

0,0178

0,9911

0,55

5,49

2'-2'

0,85

389,81

1

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 As = 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 As = 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 м3

0,0769

91,2

7,01

8,33

0,64

1−935

Ручная доработка

грунта 1 гр.

м3

0,667

0,69

0,46

1,25

0,83

6−2

Устройство подбетонки

м3

0,667

39,10

26,08

4,50

3,00

6−6

Устройство монолитного фундамента

м3

4,68

40,94

191,60

5,17

24, 20

Стоимость арматуры

т

0,10 804

240

25,93

-

-

1−255

Обратная засыпка 1 гр. грунта бульдозером

1000 м3

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 dp 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.

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 м2 — 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 IL=0,2−0,5, то значение допускаемой нагрузки на сваю принимаем равное расчетному, = 400*1,4=560 кН.

3. Определение количества свай и размещение их в фундаменте

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, м2, — 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

Nсв, кН

Qсв, кН

Nсв, кН

Qсв, кН

1

251,2

21

554,8

-22,7

(480)

2,3

303,8

21

420,2

-22,7

400

4

356,4

21

347,1

-22,7

400

5,6

409,1

21

274,1

-22,7

400

7

461,7

21

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

Nсв, кН

Qсв, кН

Nсв, кН

Qсв, кН

1,2

241,7

18,4

409,3

-19,9

(480)

3

276,8

18,4

352,5

-19,9

400

4,5

311,9

18,4

303,8

-19,9

400

6

347,0

18,4

255,1

-19,9

400

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 uр, 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 [4]. Определим значение коэффициента пропорциональности — К = 19 600 кН/м4 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 [4].

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

Mсв =.

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

7. Конструирование ростверка

Глубина заложения ростверка dp= - 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 — hcf = 1500 — 450 = 1050 мм.

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

Размеры ростверка в плане 3000×2100 мм.

Вылеты ступеней с одной стороны c1 = (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 [4].

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 — Rb = 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

As, 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 As = 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 As = 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 (m4) 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, m4 = 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 м3

0,050

33,8

1,69

-

-

1−935

Ручная доработка

грунта 1 гр.

м3

0,738

0,69

0,51

1,25

0,92

Стоимость свай

пог. м.

80

7,68

614,4

-

-

5−9

Забивка свай в грунт 1гр.

м3

7,2

16,5

118,8

2,70

19,44

5−31

Срубка голов свай

свая

8

1, 19

9,52

0,96

7,68

6−2

Устройство подбетонки

м3

0,736

39,10

28,78

4,50

3,31

6−6

Устройство монолитного ростверка

м3

4,8

42,76

205,25

6,66

31,97

Стоимость арматуры ростверка

т

0,15 267

240

36,64

-

-

1−255

Обратная засыпка 1 гр. грунта бульдозером

1000 м3

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

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.

3. Козаков Ю. Н., Шишканов Г. Ф. Проектирование фундаментов неглубокого заложения: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Красноярск. — КрасГАСА, 2002. — 60с.

4. Козаков Ю. Н., Шишканов Г. Ф. Проектирование свайных фундаментов из забивных свай: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Красноярск. — КрасГАСА, 2003. — 54с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой