МГОиФ. Трохимик (Маради). Пояснительная записка к курсовому проекту расчет и конструирование фундаментов

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту расчет и конструирование фундаментов
• Анкор: МГОиФ
• Дата: 08.04.2021
• Размер: 0.84 Mb.
• Имя файла: Трохимик (Маради).docx
• Тип: Пояснительная записка; #192563
• страница: 5 из 5

Таблица – Характеристики грунтов для проектирования свайных фундаментов согласно варианту задания

Описание грунтов	Мощность слоя, м
Ил коричневый водонасыщенный =14(8)кН/м3,IL=0,6,=100	2
Торф коричневый водонасыщенный IL= 0,6, =12(6) кН/м3,  =80	2
Супесь пылеватая IL=0,4, =17(11)кН/м3, Е =8000 кПа, =25°, C =20 кПа	3
Слой суглинка IL = 0,3, =18(11,5)кН/м3,Е =14000 кПа, = 22°, С= 50 кПа	2
Гравелистый песок, =19(11) кН/м3,=35°, E= 30 кПа	12
Горизонт подземных вод от поверхности земли , м	1,2

Примечания

1.В скобках указан удельный вес грунта во взвешенном состоянии.

2. Мощность пласта в колонке измеряется от кровли до его подошвы.
3.1. Расчет и конструирование свайных фундаментов

Прежде всего, необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения. Длину сваи назначают в зависимости от глубины заложения ростверка и несущего «прочного» слоя, подстилающего прорезанные «слабые» грунты, в которую она погружается на глубину заделки:

1) в мелкие пески и супеси - не менее чем на 2,0 м.

2) в пески средней крупности, твердые глины и суглинки – не менее чем на 1м.

3) в крупные и гравелистые пески и галечники – не менее чем на 0,5 м.

Полная длина сваи: l=l₁+l₂+l₃.

l₁-глубина заделки сваи в ростверк ( =0,1 м),

l₂-расстояние от подошвы плиты до кровли несущего слоя ( =7,5 м),

l₃-заглубление в несущий слой ( =1 м),

l=0,1+7,5+1=6,15м . Принимаем l_cв=8,5 м.

Принимаем забивные железобетонные сваи, квадратного сечения размером 300х300 мм.

Несущая способность F_d (в кН) сваи определяется как сумма сопротивления грунта основания под нижним концом сваи и по её боковой поверхности:

-для свай стоек

-для свай, защемленных в грунте

Где g_c –коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый для КП равным 1,0

g_cR и g_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи (для свай, погруженных забивкой молотами, g_cr =1.0 и g_cf =1.0);

А – площадь опирания на грунт сваи, в м², принимаемый по площади поперечного сечения сваи 0,3х0,3=0,09 м²;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (по приложению К), R=9700кПа;

u – периметр поперечного сечения сваи, м 0,3х4=1,2 м;

R_fi – расчетное сопротивление трению грунта в пределах i-го слоя основания по боковой поверхности сваи, кПа (приложение Л);

h_i – толщина условных i-ых слоев грунта, м, на которые разбивается основание вдоль боковой поверхности сваи.

№	Слой	γII	Расстояние от расчетной поверхности грунта до середины рассматриваемого слоя, м	Толщина слоя, м	Сопротивление (Rfi), кПа
1	Торф коричневый водонасыщенный	6	0,3	0,6	2,7
	Супесь пылеватая	11	1,35	1,5	17,45
	Супесь пылеватая	11	2,85	1,5	27,1
	Слой суглинка	11,5	4,1	1	40,3
	Слой суглинка	11,5	5,1	1	43,2
	Гравелистый песок	11	6,3	1,4	96,5

F_d=1×(1×9700×0,09+1,2×1× (2,7*0,6+17,45*1,5+27,1*1,5+40,3*1+43,2*1+96,5*1,4)) =1217,5кН.

Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяются из зависимости:

P= F_d/g_к, где g_к – коэффициент надежности, зависящий от способа определения несущей способности сваи, принимаемый равным 1,4.

P=1271,5/1,4=869,7 кН

Определим количество свай в кусте.

N=830 кН, n_св=N/P=830/869,7=0,95 принимаем ростверк на 3-х сваях с шагом более 3d=3*300=900мм

3.2. Определение отказа свай

При применении забивных свай необходимо определить также проектный отказ свай . Это необходимо для контроля несущей способности свай при их забивке или добивке на строительной площадке. Отказ для забивных свай (М=1) определяется по формуле профессора Герсенова:



где -коэффициент, принимаемый для ж/б свай с наголовником равным 1500кН/м;

А-площадь поперечного сечения сваи, м²;

F_d - несущая способность сваи;

Е_d-расчетная энергия удара молота, кДж;

m₁ - полный вес молота или вибропогружателя, кН;

=0,2-коэффициент восстановления энергии удара;

m₂=9,81*ρ*l*A=9,81*2,6*8,5*0,09=16,07 - вес сваи с наголовником, кН;

m₃=5кН – вес подбабка.

Для трубчатых дизель - молотов Е_d = 0,9GH, где G — вес ударной части молота, кН; Н — расчетная высота падения ударной части молота, м.

При подборе сваебойного агрегата необходимо выдерживать следующее соотношение между весом ударной части молота G и весом сваи m₂ равное 0,7.



П о этому соотношению принимаем трубчатый дизель-молот C-859, тогда:

E_d=32 кДж; G=18; H=E_d/0.9*G=32/0.9*18=1,975 м; m₁=35 кН
Таким образом, получаем, что отказ сваи составляет 0,17 см.

3.3. Расчет основания по несущей способности свайного фундамента под столбчатый фундамент

Расчет свайных фундаментов по несущей способности грунтов основания в общем случае сводится к проверке условия N < Ргде N- фактическая расчетная нагрузка на сваю: Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетная нагрузка на сваю Nопределяется по формуле


где, ,Mx,My— соответственно расчетная сжимающая сила, кН, и расчетные моменты, кНм, действующие на свайный ростверк

n - число свай в фундаменте;

xi,yi, - расстояние от осей ростверка до оси каждой сваи, м

x,y - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вы­числяется расчетная нагрузка, м.

Расчетная нагрузка, передаваемая на одну сваю, определяется поформуле



n - число свай в фундаменте

G—расчетная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах

No=830кН

Mx=M_o1+T₀*d=55+90*3.4=361кНм

G= G₁₊ G₂

G₁ = 1*2,4*2,4*22=126,72 кН. – вес ростверка

G₂ = 2,1*2,1*(6*1,4+14*1,5+8*0,5)=138,424 кН вес грунта на уступе ростверка

G=126,72+138,424=265,144кН




Условия выполняются.

3.4. Расчет основания свайного фундамента по деформациям под столбчатый фундамент

При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входят ростверк, сваи и грунт (Приложение Д).



j_II,mt = (j₁×h₁+ j₂×h₂+j₃×h₃ +j₄×h₄₊+j₅×h₅)/ (h₁ + h₂ +h₃ +h₄+ h₅)=

=(25*3+22*2+35*12)/( 3+2+12)=31.71

где m,n – расстояние между внешними плоскостями свай, м;

l₀ – расчетная длина свай, м.



Где A – площадь подошвы условного фундамента, м²;


N_d1 – суммарный вес условного массива и нагрузок, приложенных на уровне обреза ростверка, кН.

N_d1=N₀₁₁+G₁+ G₂+ G₃ .

Здесь N₀ – нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка;

G₁ – вес ростверка;

G₁ = 1*2,4*2,4*22=126,72 кН.

G₂ – вес свай;

G₂ = 0,3*0,3*8,5*22=16,83 кН.

G₃ – вес грунта в объеме выделенного условного массива.

G₃ = 3,56*2,67*(14*1,5+8*0,5+6*2+3*11+2*18+1,4*19)=1021.14кН

N_d1=830+126,72+16,83+2174.97=1994.69 кН.
P=1994,69/9,505=209.82кН

О пределим расчетное сопротивление грунта:











db=0, тк B=30>20м

Условия выполняются.
2.5 Вычисление вероятной осадки свайного фундамента

Расчет осадки фундамента производится по формуле:

Su ,

Где S – конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

S_u – предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по нормам.

Определим осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений.

Ординаты эпюры природного давления грунта:

_n

s_zg=åg_i×h_i ,

ⁱ⁼¹

s_zр=a×P₀

Значение коэффициента α определяется в зависимости от значения ξ и η=l/b=1.


P₀ = 209.82-187,6=22.22 кПа.

Для построения эпюры дополнительных напряжений разбиваем зону под подошвой на элементарные слои толщиной:

h=0.2*bус=0,2*2,67=0,81м

Соотношение сторон подошвы фундамента bус/lус=1,33,  . Значения коэффициента на глубине от подошвы фундамента по вертикали

Максимальное, минимальное и среднее давления по краю подошвы условного фундамента:

Mo=Mo11+To*d=48+78*3.4=313.2 кНм






Результаты вычислений заносим в таблицу.

zф	ξ	α	σzg	0,2σzg	σzp	E	s
0	0	1	187	37,4	22,22	—	—
0,81	0,704348	0,445	202,99	40,598	9,8879	30
1,62	1,408696	0,154	218,98	43,796	3,42188	30
2,43	2,113043	0,75	234,97	46,994	16,665	30
3,24	2,817391	0,44	250,96	50,192	9,7768	30

Так как эпюра бытовых давлений меньше 0.2 от эпюры природных сразу на конце сваи, то осадки происходить не будет. Это связано с завышенной глубиной погружения сваи.


Литература:

1. 
   Долматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. — М.: Стройиздат, 1981.
   
2. 
   Соболевский Ю.А. Механика грунтов. — Мн.: Выш. школа, 1986.
   
3. 
   Цитович Н.А. Механика грунтов (краткий курс). — М.:Высш. школа, 1979.
   
4. 
   Цитович Н.А., Березанцев В.Г., Долматов Б.И. Основания и фундаменты. — М.: Высш. школа, 1970.
   
5. 
   Берлинов М.В. Основания и фундаменты. — М.: Высш. школа, 1988.
   
6. 
   СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений.
   
7. 
   СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.
   
8. 
   СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.
   
9. 
   П11-01 к СНБ 5.01.01-99. Геотехнические реконструкции оснований и фундаментов зданий и сооружений.
   
10. 
    ТКП 45-5.01-67-2007. Фундаментные плиты. Правила проектирования
    
11. 
    СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции