оиф. Проектирование фундаментов под 11 этажное здание в открытом котловане

Название	Проектирование фундаментов под 11 этажное здание в открытом котловане
Дата	23.05.2023
Размер	4.97 Mb.
Формат файла
Имя файла	Zapiska_OiF_1 (1).docx
Тип	Курсовой проект #1152801
страница	6 из 6

1 2 3 4 5 6

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНУТРЕНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ Б’)

Определение расчетной нагрузки, передающейся на свайный фундамент

Для расчетов по второй группе предельных состояний N₁=1.2*[(335+55]=468 кН

468.0 кН - расчетная нагрузка от сооружения без учета собственного веса ростверка Q и надростверковой конструкции (стены подвала) и G-пригрузки грунтом и полом подвала на обрезах ростверка, т.к. конструкция фундамента еще не разработана.

Назначение предварительной глубины заложения ростверка и решение надростверковой конструкции

Предварительно принимаем из конструктивных соображений h_р=0.5м, получим глубину заложения ростверка:

d_р=2.5+0.2+0.5-0.9=2.3 м

2.5 м-глубина подвала;

0.9 м-уровень земли;

0.2 м-толщина пола подвала;

0.5м-высота ростверка;

Из-за достаточно глубокого подвала (2.5м), закладываем ростверковую плиту в ИГЭ-3.

Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения

Принимаем сваю квадратного сечения 30×30 марки С60.30 6.0 м и с длиной острия 0.25м. Нижний конец сваи заглубляем в ИГЭ-5. Т.к. свая работает на центральное сжатие, то заделку в ростверк принимаем 0.1м. Рабочую длину сваи составляет расстояние от подошвы ростверка до начала заострения. Исходя из этого, рабочая длина сваи

l_св^p=6м-(0.25м+0.1м)=5.65м.

Определение несущей способности сваи по грунту F_d и расчетной нагрузки P_св. на одну сваю.

.- несущая способность по грунту одиночной забивной висячей сваи.

γ_сR– коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; принимается по табл.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»; при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γ_сR= 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по табл.1 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» в зависимости от вида грунта под нижним концом сваи и глубины погружения нижнего конца сваи; для песка средней крупности при глубине погружения нижнего конца сваи Z= 7.95 м расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи будет равно R = 3795 кПа;

A – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; при сечении сваи 0,3х0,3м площадь опирания на грунт сваи будет равна А = 0,09м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи; при сечении сваи 0,3х0,3м наружный периметр поперечного сечения сваи будет равен u = 1.2м;

γ_сf– коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; принимается по 20 табл.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»; при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γ_сf= 1,0;

f_i– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по табл.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции; при определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности сваи пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2м (рис.5);

h_i– толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (принимается толщины однородных слоев не более 2м.

Определим расчетное сопротивление под нижним концом сваи R и расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи f_i слоев грунта, через которые проходит свая.

Расчетное сопротивление R под нижним концом сваи для песка средней крупности на глубине погружения нижнего конца сваи от поверхности планировки

z=7.95 (м); R=3795 (кПа) ;

Сопротивление грунта f_i по боковой поверхности:

- в песке средней крупности влажном, мощностью 1.075 м (с учетом будущего расположения ростверка) z₁=3.225м f_i=49.125 кПа.

- в песке средней крупности влажном, мощностью 1.075 м (с учетом будущего расположения ростверка) z₂=4.3 м f_i=53.9 кПа.

- в суглинке твердом с Y_l=-0.111<0.2 на глубине расположения середины слоя от отметки планировки DL z₃=5.2м мощностью 1.8 м f_i=56.4 кПа.

- в песке средней крупности влажном, мощностью 1.025 м, z₄=6.625 м

f_i=59.25 кПа.

- в песке средней крупности влажном, мощностью 1.025 м, z₅=7.638 м

f_i=61.276 кПа.

Используя найденные значения R и f_i вычислим несущую способность сваи по грунту F_d

744.52 (кН);

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

(кН), где γ_k- коэффициент надежности по грунту (т.к.

была вычислена, то 1.4).

Рис.11. Схема определения несущей способности сваи по грунту

Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка

Количество свай на 1 погонный метр фундамента определяется по формуле:

где – N₁ - расчетная нагрузка на ленточный фундамент по I группе предельных состояний = 468.0 кН/м;

P_св– расчетная нагрузка, допускаемую на сваю по грунту; P_св= 731.35 кН.

α – коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для ленточного фундамента под стену α = 7,5;

d – сторона сечения сваи; d = 0,3м;

d_рф– высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении нагрузки на ленточный фундамент по I группе предельных состояний; d_рф= 2.3 м;

γ_б– удельный вес бетона; γ_б= 24 кН/м³;

Необходимое число свай:

сваи/пог.м.

Определяем расстояние а между осями свай. Принимаем

сваи/пог.м:

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3…6)d между их осями. а=1.13 м>3d=0.9м, поэтому принимаем однорядное расположение свай с тем, чтобы расстояние между соседними сваями составляло по длине ростверка -1.13 м.

Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 0.3d+5см, но не менее 10см. Ширина ростверка:

b_p=2∙0.15+2∙0.14=0.58 м.

Рис.12. План расположения свай под ростверком стены ось Б

Высота ростверка ленточного однорядного фундамента должна определяться по условию продавливания его сваей. Но в нашем случае при достаточно небольшой нагрузке ростверк имеет толщину 0.5м, причем сваи четвертью площади попадают под стену, продавливание ростверка оказывается маловероятным и расчет не производится.

Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем h_p=0.5м и не делаем перерасчетов.

Определение высоты ростверка из условия продавливания стеной плиты ростверка

Ростверк должен быть проверен на продавливание и изгиб. В данном случае продавливание стеной невозможно, т.к. площадь основания гипотетической пирамиды продавливания значительно больше площади межсвайного пространства.

На изгиб ростверк не просчитываем.

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений h_p=0.5м.

Проверка выполнения условия расчета основания по первому предельному состоянию.

Находим фактическую нагрузку F, приходящуюся на 1 сваю, и сравниваем ее с ранее полученной расчетной нагрузкой P_cb.

,

где:

нормативный вес ростверка и надростверковой конструкции (ФБС, пола подвала):

Q_p=

6.96

- вес ростверка;

Вес надростверковой конструкции Q_нк( 1 пог.м стены подвала из 4 блоков ФБС 24-4-6-Т:

Q_нк=

23.04

Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала:

G_п=2*0.09*0.2*1*22= 0.792 кН; (пол подвала с двух сторон от стены);

Общий вес конструкций и грунта составит:

Q+G_п=

= 30.792 кН;

Условие первого предельного состояния F≤P_cb выполняется.( P_cb=531.8 кН).

Проверка выполнения условия расчета по второму предельному состоянию p_IIR

Для того, чтобы произвести расчет по второму предельному состоянию, используя теорию линейного деформирования грунта, необходимо выполнение условия p≤R.

Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

а) Площадь условного ленточного фундамента:

A_усл=b_усл∙1 пог.м= b_усл=с_р+2

,

где

среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах рабочей длины сваи l_св=5.65м;

=0.1238; b_усл=0.3+2*5.65*0.1238=1.7 м;

A_усл=b_усл∙1 пог.м=1.7 м²;

б) Объемы условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

- условного фундамента: V_усл= A_усл∙h_усл=1.7 *8.2=13.93 м³;

- ростверка: V_р=0.58*0.5*1= 0.29 м³;

- части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента ( ниже отметки DL):

V_чсп=1.8∙0.4∙1=0.72 м³;

- части пола подвала (справа и слева от стены подвала): V_чпп=2*0.2*0.65*1=0.26 м³;

- грунта: V_гр.усл.= V_усл- V_р- V_чсп- V_чпп =13.93- 0.29-0.72-0.26=12.66 м³;

Объем свай не вычитается из объема V_усл. При подсчете веса грунта в условном фундаменте G_гр.усл. не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения при забивке свай.

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- ростверка и всей надростверковой конструкции, т.е. всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL:

(см. расчет по I пред.сост.);

- части пола подвала

0.26 *22=5.72 кН;

Свай (1 свая рабочей длины l_cb^p=5.65м, из которых 2.05м- в водонасыщенном грунте:):

Q_св=(0.3²*(5.65-2.05)*24+0.3²*2.05*(24-10))*1=8.307 кН;

- грунта в объеме условного фундамента: Q_гр=V_гр.усл.γ_2ср,усл;

G_гр.усл=12.66 *20.07=254.03 кН;

г) Среднее давление под подошвой условного фундамента.

=405.08 кПа;

Вычисление расчетного сопротивления R по формуле (7) СНиП [6] для

суглинка твердого (IV слой), залегающей под подошвой условного

фундамента.

Для песка средней крупности коэффициент условий работы грунта γ_c1=1.4; коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием при гибкой конструктивной схеме γ_c2=1.

Коэффициент k=1-т.к. характеристики грунта φ и с определены экспериментально в лаборатории.

Коэффициенты M_γ,M_q и М_с определяем по таблице для φ=30 ͦ:

M_γ= 1.15, M_q= 5.59, M_c= 7.95;

b-ширина условного фундамента, b=1.7 м.

γ₂- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.

_II=20.07 кН/м³

то же, но выше подошвы условного фундамента, от подошвы до планировочной отметки.

’_II= _ср.усл=20.07 кН/м³;

d₁-приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала до подошвы условного фундамента.

d₁=

3.8

h_s- толщина слоя грунта выше подошвы условного фундамента до пола подвала, м ;

d_b- глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, d_b=1.6 м;

с₂- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с₂=0 кПа.

φ_II_,4=φ₄=30ᵒ; L/H=19.5/16.8=1,16;

R₁=

858.141

Условие р≤R выполняется: 405.08< 858.141. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования или методом эквивалентного слоя.

10. Расчет стабилизированной осадки свайного фундамента

(ось А)

Исходные данные:

Условный фундамент свайного фундамента наружной стены многоэтажного кирпичного жилого дома имеет ширину b_усл= 1.68 м, l = 19.5 м, глубину заложения d_усл=5,2 м, среднее давление под подошвой

р=283.4 кПа=673.27 кПа. Инженерно-геологические условия по расчетной вертикали разреза приведены в таблице на графической схеме (рис. 14).

Вычисление ординат эпюры природного давления σ_z_g:

σ_z_gI_-_II= 18*0.4=7.2 кПа;

σ_z_gII_-_III= 19.6*1.1+7.2=36.6 кПа;

σ_z_gIII_-_IV_: =36.6+20*2.8=92.6 кПа;

σ_z_gIV_-_V_: =92.6+1.8*20=128.6кПа;

σ_zg_V_-_VI_:γ= = =10.189кН/м³; σ=128.6+10.189*4.5=174.45кПа

σ_zg_VI₌σ_zg_V_-_VI₊σ_zg_скачка+ γ₆*h₆=174.45+10*4.5+19.8*4.4=306.57кПа
Вычисление ординат эпюры дополнительного (осадочного) давления σ_zр от сооружения.

Под подошвой: σ_zp,0=p - σ_zg,0=283.4 -111.0= 172.4 кПа;

Ниже подошвы условного фундамента σ_zp,i= σ_zp,0∙α_i ;

h_i≤0.4b=0.4∙1.68=0.67.Примем 0.6м. Тогда примем шаг ξ=0.6.

,м

α_i

σ_zp,I, кПа

h_i,м

0.2 , кПа

слои осн-я

0

0

1

172.4

0

22.2

ИГЭ-4

0.6

0.505005

0.929

160.1596

0.6

24.6

ИГЭ-4

0.9

0.757508

0.8495

146.4538

0.3

25.76

ИГЭ-4

1.5

1.262513

0.6703

115.5597

0.6

26.98

ИГЭ-5

2.1

1.767518

0.5318

91.68232

0.6

28.19

ИГЭ-5

2.7

2.272523

0.4343

74.87332

0.6

29.41

ИГЭ-5

3.3

2.777528

0.3648

62.89152

0.6

30.62

ИГЭ-5

3.9

3.282533

0.3138

54.09912

0.6

31.84

ИГЭ-5

4.5

3.787538

0.2745

47.3238

0.6

33.06

ИГЭ-5

5.1

4.292543

0.2438

42.03112

0.6

34.27

ИГЭ-5

5.4

4.545045

0.231

39.8244

0.3

34.88

ИГЭ-5

6

5.05005

0.208

35.8592

0.6

46.25

ИГЭ-6

Сжимаемая толща: Н=5.405м.

Определение деформационных характеристик и инженерно – геологических характеристик:

ИГЭ-4-суглинок твердый

Для определения деформационных показателей этого слоя было проведено компрессионное испытание образца с глубины 5м с поверхности.

Построим компрессионную кривую по данным испытаний:

Коэффициент сжимаемости:

σ_zg=239.6 кПа e₁=0.602;

σ_zg_,полн=399.025 кПа e₂=0.5992;

m_0,_II= 1.75631*10^-5 кПа^-1

Относительный коэффициент сжимаемости:

m_ν,_II= 1.09632*10^-5кПа^-1

Модуль деформации: E= 72971.1 кПа^-1

Рис.13. Испытания для ИГЭ-4, ИГЭ-5

ИГЭ 5--песок средней крупности

Для определения деформационных показателей этого слоя было проведено штамповое испытание грунта на глубине 8 м от поверхности.

Построим кривую по результатам испытаний:

σ_zg=174.03 кПа S₁=1.462мм;

σ_zg_,полн=267.16 кПа S₂=2.244 мм;

Δσ_z=267.16-174.03=93.135 кПа;

ΔS=2.244-1.462=0.637 мм;

E=ω(1-ν²)d )*27.7* =23416 кПа

ИГЭ 6—глина полутвердая

E=35000кПа^-1

Осадка свайного фундамента заложения (Ось А)

= 0.013177593 м=1.32 см < 10 см.

Рис.14 Схема определения сжимаемой толщи массива грунта (свайный фундамент, осьА)
Расчет стабилизированной осадки свайного фундамента

(ось Б’)

Исходные данные:

Условный фундамент свайного фундамента наружной стены многоэтажного кирпичного жилого дома имеет ширину b_усл= 0.93 м, l = 19.5 м, глубину заложения d_усл=5,2 м, среднее давление под подошвой

р=526.93 кПа=604.16 кПа. Инженерно-геологические условия по расчетной вертикали разреза приведены в таблице на графической схеме (рис. 15).

Вычисление ординат эпюры природного давления σ_z_g:

σ_z_gI_-_II= 18*0.4=7.2 кПа;

σ_z_gII_-_III= 19.6*1.1+7.2=36.6 кПа;

σ_z_gIII_-_IV_: =36.6+20*2.8=92.6 кПа;

σ_z_gIV_-_V_: =92.6+1.8*20=128.6кПа;

σ_zg_V_-_VI_:γ= = =10.189кН/м³; σ=128.6+10.189*4.5=174.45кПа

σ_zg_VI₌σ_zg_V_-_VI₊σ_zg_скачка+ γ₆*h₆=174.45+10*4.5+19.8*4.4=306.57кПа
Вычисление ординат эпюры дополнительного (осадочного) давления σ_zр от сооружения.

Под подошвой: σ_zp,0=p - σ_zg,0=405.1-150.08= 254.99 кПа;

Ниже подошвы условного фундамента σ_zp,i= σ_zp,0∙α_i ;

h_i≤0.4b=0.4∙1.7= 0.68. Примем 0.6 м. Тогда примем шаг ξ=0.6.

,м

α_i

σ_zp,I, кПа

h_i,м

0.2 , кПа

слои осн-я

0

0

1

254.9977982

0

30.02

ИГЭ-5

0.6

0.509576571

0.929

236.8929545

0.6

31.23

ИГЭ-5

1.2

1.019153142

0.755

192.5233376

0.6

32.45

ИГЭ-5

1.8

1.528729713

0.596

151.9786877

0.6

33.66

ИГЭ-5

2.405

2.042552755

0.4762875

121.4522638

0.605

43.89

ИГЭ-5

3.005

2.552129326

0.396425

101.0875021

0.6

46.27

ИГЭ-6

3.605

3.061705897

0.3366125

85.83544634

0.6

48.85

ИГЭ-6

4.205

3.571282468

0.292675

74.63148058

0.6

51.04

ИГЭ-6

4.805

4.080859039

0.2577625

65.72886995

0.6

53.42

ИГЭ-6

5.405

4.59043561

0.2308

58.85349182

0.6

55.8

ИГЭ-6

6.005

5.100012181

0.20785

53.00129235

0.6

58.19

ИГЭ-6

Сжимаемая толща: Н=5.627 м.

Определение деформационных характеристик и инженерно – геологических характеристик:

ИГЭ 5--песок средней крупности

Для определения деформационных показателей этого слоя было проведено штамповое испытание грунта на глубине 8 м от поверхности.

Построим кривую по результатам испытаний:

σ_zg=162.265 кПа S₁=1.363мм;

σ_zg_,полн= 350.485 кПа S₂=2.974 мм;

Δσ_z=350.485-162.265=188.22 кПа;

ΔS=2.974-1.363=1.611 мм;

E=ω(1-ν²)d )*27.7* =22971.32 кПа^-1

ИГЭ 6—глина полутвердая

E=35000кПа^-1

Рис.15. Испытания для ИГЭ-5

Осадка свайного фундаментазаложения (Ось Б’)

= 0.016105719 м=1.61 см < 10 см.
Относительная разность осадок: (16.1-13.2)/4800=0.0006<0.002. Допустимая разность осадок составляет 0.002. Таким образом видно, что условие по допустимой осадке для данного вида зданий (10см) выполняется, и по допустимой разности осадок тоже. Оставляем конструкцию фундамента без изменений.

Рис.16. Схема определения сжимаемой толщи массива грунта (свайный фундамент, ось Б’)
12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 25001-82 «Грунты. Классификация».

2. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

4. СНиП II-1-82 «Строительная климатология и геофизика».

5. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

6. СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты».

7. «Проектирование оснований и фундаментов в открытых котлованах» Методические указания.

8. «Свайные фундаменты. Примеры расчета и проектирования». Методические указания.

9. Основание, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика, Москва, Стройиздат, 1985 г., 470 с.

Оглавление

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ 2

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО – МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ 3

2.ОПРЕДЕЛНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТЫ 11

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД НАРУЖНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ А) 11

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 14

5. ПРОВЕРКА ФАКТИЧЕСКОГО СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА 17

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ПОД ВНУТРЕННЮЮ СТЕНУ (ОСЬ Б) 19

7. РАСЧЕТ КОНЕЧНОЙ (СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ) ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 23

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНЕШНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ А) 37

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНУТРЕНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ Б’) 49

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 72

1 2 3 4 5 6