Основания и фундаменты. Введение Посадка здания на местности

• Название: Введение Посадка здания на местности
• Анкор: Основания и фундаменты
• Дата: 06.03.2022
• Размер: 1.46 Mb.
• Имя файла: 7522048.docx
• Тип: Реферат; #384716
• страница: 3 из 3

6.4. Определение конечных осадок отдельных фундаментов с учетом их взаимного влияния
Исходные данные:

1. Фундаменты монолитные железобетонные под колонны квадратной формы размером 4,2х4,2 м; глубина заложения подошвы d = 3,25 м.

2. Дополнительное давление по подошвам фундаментов p_o = 195 кПа.

3. Грунт основания – суглинок полутвердый (v = 0,15), относительный коэффициент сжимаемости m_v = 3,79*10^-5 кПа.

Определить осадку фундаментов с учетом их взаимного влияния согласно расчетной схеме на рис. 10.

Мощность эквивалентного слоя по формуле

h_э= Аω_mb = 0,985·4,2 = 4,14 м.

где Аω_mb = 0,985 при v = 0,15, n = l/b = 1

Собственная осадка фундамента по формуле

= 195·4,14·2,57·10^-5 = 0,0207 м = 2,07 см

Дополнительная осадка фундамента S_д от загружения соседнего определяется по методу угловых точек. Центральная точка F рассматриваемого фундамента 2 является угловой для прямоугольников загрузки ACFD-I и ACFD-II, прямоугольник BCFE загружен фиктивно.



Рис. 10. Расчетная схема к определению осадки фундаментов с учетом их взаимного влияния
Дополнительная осадка в точке F фундамента 2 от загружения фундамента 1.



где: – соответственно осадки угловой точки F прямоугольников I и II.

Для прямоугольников I: n = l/b = 8,1/2,1 = 3,86; коэффициент эквивалентного слоя для угловой точки при v = 0,15 по табл. 4 по формуле

Аω_с = 0,5Аω₀ = 0,5·1,948 = 0,974

Мощность эквивалентного слоя

h^I_эc= Аω_cb = 0,974·2,1 = 2,05 м.

Для прямоугольников II: n = l/b = 3,9/2,1 = 1,86;

Аω_с = 0,5Аω₀ = 0,5·1,54 = 0,77

h^II_эc= Аω_cb = 0,77·2,1 = 1,62 м.

Полная осадка фундаментов под колонны с учетом их взаимного влияния

S = S_S + S_д = 2,07 + 0,636 = 2,706 см.
7. Проектирование котлована здания
Исходные данные:

1. Размеры здания в плане LхB = 36х18 м.

2. Глубина заложения подошвы фундамента d = 1,8 м.

3. Грунт основания песок мелкий, средней крупности.

4. Ширина сборного ленточного фундамента b = 2,8.

Требуется разработать рабочие чертежи котлована здания.

Ширина прохода между основанием откоса и фундаментом a принимается 0,8 м.

Размеры дна котлована в плане:

- длина

L_д = L + 2(a+b/2) = 36 + 2(0,8 + 1,4) = 40,4 м;

- ширина

B_д = B + 2(a+b/2) = 18 + 2(0,8 + 1,4) = 22,4 м;

Глубина котлована в точках 1, 2, 3, 4:

h₁ = 75,88 – 74,03 = 1,85 м;

h₂ = 75,96 – 74,03 = 1,93 м;

h₃ = 75,78 – 74,03 = 1,75 м;

h₄ = 75,71 – 74,03 = 1,68 м;

Размеры котлована поверху:

- длина по оси А

L_vА = L_d + Z₁ + Z₄ = 40,4 + 1,85 + 1,68 = 43,93 м.

где: заложения Z определяются по крутизне естественного откоса h/Z = 1/1 по табл. 5 учебно-методического пособия «Расчет и проектирование фундаментов»:

Z₁ = h₁ = 1,85 м;

Z₂ = h₂ = 1,93 м;

Z₃ = h₃ = 1,75 м;

Z₄ = h₄ = 1,68 м;

- длина по оси Г

L_vГ = L_d + Z₂ + Z₃ = 40,4 + 1,93 + 1,75 = 44,08 м.

- ширина по оси 1

В_v1 = В_d + Z₁ + Z₂ = 22,4 + 1,85 + 1,93 = 26,18 м.

- ширина по оси 8

В_v8 = В_d + Z₃ + Z₄ = 22,4 + 1,75 + 1,68 = 25,83 м.

Рабочие чертежи плана и разреза котлована показаны на рис. 11.





Рис. 11. Оформление рабочего чертежа котлована
8. Определение несущей способности одиночных свай
8.1. Расчёт несущей способности одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки
Исходные данные:

1. Сваи, забивные длиной l = 8,0 м, поперечным сечением х = 25х25 см с пустотой d = 11 см изготовлены из бетона класса В15 и армированы 8Ø16A-I.

см² (приложение 2 табл.8);

= 8,5 МПа (приложение 2 табл.14);

= 225 МПа (приложение 2 табл.14).

2. Нагрузка на 1 м фундамента = 550 кН/м.

3. Грунтовые условия приняты по заданию.

4. В расчете приняты: высота ростверка – 40 см, заделка головы сваи в ростверк – 30 см, глубина заложения подошвы ростверка d=1,6 м, размещение сваи приведено на рис.12



Рис. 12. Схема размещения сваи-стойки в грунтах основания
Сопротивление сваи по материалу:

,

где: .

Расчётная несущая способность грунта основания под нижним концом сваи

F_d=γ_c· γ_crRA= 1·0,7·7,207·10³·0,0625 = 315 кН,

где: γ_cr = 0,7 – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;

γ_с = 1 – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи.
Вывод: за несущую способность сваи принимается несущая способность грунта под нижним концом сваи как меньшее по значению.

8.2. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи на действие вертикальной нагрузки
Исходные данные:

1. Сваи, вибронагружаемые длиной l =8,0 м, поперечным сечением х = 25х25 см с пустотой d = 11 см изготовлены из бетона класса В15 и армированы 8d16A-I.

см² (приложение 2 табл.8);

= 8,5 МПа (приложение 2 табл.14);

= 225 МПа (приложение 2 табл.14).

2. Нагрузка на 1м фундамента = 550 кН/м.

3. Грунтовые условия приняты по заданию.

4. В расчете приняты: высота ростверка – 40 см, заделка головы сваи в ростверк – 30 см, глубина заложения подошвы ростверка d= 1,6 м, размещение сваи в грунте дано на рисунке 13.

Расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи:



где: - коэффициент условий работы сваи в грунте;

- расчетное сопротивление грунта под концом сваи, кПа;

- площадь опирания сваи в грунте, ;

- наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

- расчетное сопротивлениеi – го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

- коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.



Рис. 13. Размещение сваи в грунте основания
Сопротивление сваи по грунту по формуле



где: - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, кПа;

=1,4 - коэффициент надежности при расчётном способе определения несущей способности сваи .
8.3. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи-фундамента на действие горизонтальной нагрузки
Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов следует проверять по п. Ж.2 Приложения Ж СП 24.13330.2011 по следующему условию:



где τ_fh = 0,8·110 = 88 кПа – расчетная удельная касательная сила пучения, определяемая, как правило, опытным путем. При отсутствии опытных данных, допускается принимать значение τ_fh по таблице Ж.1 СП 24.13330.2011 в зависимости от глубины промерзания-оттаивания, вида и характеристик грунта. В зависимости от вида поверхности фундамента, приведенные значения умножают на коэффициенты: при гладкой бетонной необработанной поверхности – 1; при шероховатой бетонной поверхности, с выступами и кавернами до 5 мм – 1,1–1,2, до 20 мм – 1,25–1,5; при деревянной антисептированной поверхности – 0,9; при металлической без специальной обработки поверхности – 0,8.

A_fh = 0,165 м² – площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта;

F ‒ расчетная нагрузка на сваю, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т. п.);

F_rf ‒ расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания, кН;

γ_c ‒ коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

γ_k ‒ коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.



Условие выполняется.
9. Проектирование свайного кустового фундамента
9.1. Выбор конструкции свайного кустового фундамента
Выбор конструкции данного вида фундаментов заключается в подборе вида свай, типа свайного фундамента и ростверка, производится исходя из конкретных условий строительной площадки, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок путем сравнения вариантов.

Тип, вид и размеры свай выбираются в зависимости от геологических условий площадки, наличия технологического оборудования и уровня расположения подошвы ростверка. В обычных грунтах нижние концы свай должны заглубляться в более прочные грунты на глубину, не менее одного метра, в твердых глинистых, гравелистых и средней крупности песках на глубину, не менее 0,5 м.

Предпочтительным является низкий ростверк, который располагается ниже пола подвала.

9.2. Определение числа свай и размещение их в плане
Расчетная нагрузка на кустовой фундамент N_oI= 3680 кН.

Расчетная несущая способность сваи по грунту F_d = 654 кН.

Определить число свай в кусте, распределить их в плане, законструировать ростверки и свайный кустовой фундамент.

Необходимое число свай в кусте

n = γ_k N_oI / F_d = 1,4·3680 / 654 = 7,88 шт.

Принимается n = 8 с округлением значения в большую сторону.

Распределение свай в плане производится в шахматном порядке с расстоянием между осями свай а = 3d = 3‧0,25 = 0,75 м.

Конструктивная схема свайного кустового фундамента показана на рис. 14.

Размеры ростверка в плане

b_r = ℓ_r = 2·а + d + 2‧0,1 = 2·0,75 + 0,25 + 0,2 = 1,95 м.





Рис.14 Монтажная схема свайного кустового фундамента
9.3. Расчет осадки свайного кустового фундамента
Значения передаваемых кустовым фундаментом нагрузок на грунт зависят от числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта.

В большинстве случаев расчет осадок в настоящее время производится по методу условного массивного фундамента, что означает, что сваи, грунт межсвайного пространства и грунт, примыкающий к наружным сторонам свай фундамента, рассматривается как единый массив АБВГ (см. рис. 15), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков массивного фундамента – вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

с = h‧tg (φ_mt/4) = 7,7 · tg (21,14/4) = 0,71 м,

где: h– глубина погружения сваи в грунт;

φ_mt – осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта

φ_mt = ∑φ_ih_i / ∑h_i =

где φ_i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта мощностью h_i.

Размеры подошвы условного квадратного фундамента

b_y = l_y = a (m- 1) + d + 2с = 0,75·(3 – 1) + 0,25 + 2·0,71 = 3,17 м,

где a – расстояние между осями свай;

m– количество рядов свай по ширине фундамента;

d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи.

А_у = 3,17 · 3,17 = 10,05 м²





Рис. 15. Схема условного массивного фундамента
Расчет осадки свайного кустового фундамента, как условного массивного, выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения с соблюдением условия

ρ = N/A_y≤ R,

где: A_y- площадь подошвы условного фундамента;

N – расчетная нагрузка по второй группе предельного состояния

N = N_o + N_f + N_q = 3320 кН,

где: N_o – расчетная нагрузка от веса здания на уровне верхнего обреза фундамента;

N_f – вес свай и ростверка;

N_q – вес грунта в объеме условного фундамента.



Расчетное сопротивление грунта основания R определяется как и при расчете фундамента мелкого заложения по формуле, но с заменой фактической ширины и глубины заложения фундамента на условные.





Осадка кустового фундамента S определяется методом элементарного суммирования. Последовательность расчета та же, что и для фундамента мелкого заложения. Полная осадка фундамента

S = β

Она не должна превышать ее предельного нормативного значения по условию S ≤ S_u.

1. Вертикальное напряжение от веса грунта на уровне подошвы условного фундамента кПа.

2. Принимаем толщину элементарного слоя

м.

3. Дополнительное давление под подошвой фундамента

кПа.

Расчет осадки приведен в форме таблицы, где коэффициент α определяется по табл. 5.8 СП 22.13330.2016 «Основания и фундаменты».
Таблица 3 – Расчет осадки сборно-монолитного фундамента

Толщина слоя, м	Расстояние от подошвы до слоя R	ζ =	α	Давление на слой σzp= α‧Pа, кПа	Среднее давление σzg,i, кПа	Еi, кПа	Осадка элементарного слоя, мм Si=β
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0	0	1	171,3	-	38 ‧ 103	0
1,27	1,27	0,8	0,8	137,0	154,2		0,0041
1,27	2,54	1,6	0,449	76,9	107,0		0,0029
1,27	3,81	2,4	0,257	44,0	60,5		0,0016
1,27	5,08	3,2	0,16	27,4	35,7		0,0010
							ΣSi = 0,0096

ΣS_i = 9,6‧10^-3м = 9,6 мм S = ΣS_i < S_u = 100 мм



Масштаб: размеров - 1 см = 1 м; давлений - 1 см = 100 кПа.

Рис. 16. Расчетная схема осадки свайного кустового фундамента


10. Проектирование свайного ленточного фундамента
10.1. Конструирование свайного ленточного фундамента
При конструировании ленточного свайного фундамента необходимо рассмотреть варианты размещения свай в один и в два ряда с монолитными ростверками. Размеры ростверков назначают конструктивно с последующей проверкой их расчета по прочности. Сопряжение свай с ростверком может быть шарнирным и жестким (см. материал лекции). Основные требования по конструированию ленточных свайных фундаментов приведены на рис. 17.



Рис. 17. Конструкции свайных ленточных фундаментов

а – однорядное размещение свай с жестким сопряжением;

б – двухрядное размещение свай с шарнирным сопряжением

10.2. Определение числа свай и размещение их в плане
Исходные данные:

- по грунтам, нормативной нагрузке на 1 п.м фундамента, конструкции свай и способа ее погружения – по заданию;

- размеры и несущая способность висячей одиночной сваи принимать по результату расчета на вертикальную нагрузку – см. п. 8.2.

Требуется определить минимальное расстояние между сваями и законструировать свайный ленточный фундамент.

Расчетная нагрузка на 1 м фундамента

f = f_n‧ γ_f = 550 ‧ 1,2 = 660 кН/м,

где: γ_f = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.

Минимальное расстояние между сваями

ɑ_min= 3d = 3‧0,25 = 0,75 м,

где: d = 0,25 м – больший размер поперечного сечения сваи.

Максимальное расстояние между сваями в ряду по несущей способности при их размещении:

в один ряд ɑ_mах,1= F/f = 467/660 = 0,7 (м);

в два ряда ɑ_mах,2=2‧F/f = 2‧467/660 = 1,4 (м).

Принимаем ɑ₁ = 0,7 м; ɑ₂ = 1,4 м; высота ростверка h = 0,4 м; глубина заложения подошвы ростверка в =1,6 м; стены подвала до обреза фундамента – 2 ряда бетонных блоков ФСБ 24.6.6; ростверк железобетонный.

Конструкция свайных фундаментов показана на рис. 18

а) б)





Рис. 22 Свайные фундаменты с монолитным ростверком

а – размещение свай в один ряд; б - размещение свай в два ряда
Проверка фактической нагрузки на сваю:

а) Размещение сваи в один ряд

кН,

где кН/м

, так как грунта на ростверке нет

б) Размещение сваи в два ряда



где: кН/м;

кН/м.

Необходимо уменьшить расстояние между сваями. Принимаем а = 1,5 м.

Проверяем соблюдение условия кН.

Условие N < F соблюдается.
10.3. Расчет осадки свайного ленточного фундамента
Производим расчет фундамента с однорядным размещением сваи, как более экономического по расходу бетона на изготовление ростверка.

Напряжения от собственного веса грунта определены в пункте 5.3.

Используем их значения при построении эпюры природного давления и вспомогательной эпюры 0,2 для определения границы сжимаемой толщи. Природное давление на подошву условного фундамента на отметке - 9.30 составит кПа

Осредненное значение угла внутреннего трения для толщи грунта, пронизываемой сваей

φ_mt = ∑φ_ih_i / ∑h_i =

Высота условного фундамента до низа ростверка

h_red = 7,7 м.

Ширина условного фундамента

м.

Нагрузка от ростверка и стен подвала до обреза фундамента

кН/м (см. п. 10.2).

Нагрузка от свай, приходящихся на 1м фундамента

кН/м

Нагрузка от грунта в объеме САВД на 1м фундамента

кН/м

Давление на подошву условного фундамента

кПа

Дополнительное давление на подошву условного фундамента

кПа

Соотношение сторон ленточного фундамента п > 10.

Основание под концом сваи разбиваем на слои толщиной

м,

Значение коэффициента определяем по обязательному приложению 2 табл. 11 прил. 2.

Осадка фундамента, рассчитанная методом послойного суммирования (см. рис. 23), составляет S = 1,51 см.


Таблица 4 – Расчет осадки ленточного свайного фундамента

Толщина слоя, м	Расстояние от подошвы до слоя Ƶ	ζ =	α	Давление на слой σzp= α‧Pɑ,кПа	Среднее давление σƶр,i, кПа	Еi, кПа	Осадка элементарного слоя, мм Si=β
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0	0	1	223,3	-	38000	0
0,67	0,67	0,8	0,871	194,5	208,9		0,0029
0,67	1,34	1,6	0,642	143,4	168,9		0,0024
0,67	2,01	2,4	0,477	106,5	124,9		0,0018
0,67	2,68	3,2	0,374	83,5	95,0		0,0013
0,67	3,35	4,0	0,306	68,3	75,9		0,0011
0,67	4,02	4,8	0,258	57,6	63,0		0,0009
0,67	4,69	5,6	0,223	49,8	53,7		0,0008
0,67	5,36	6,4	0,196	43,8	46,8		0,0007
							ΣSi = 0,0118

ΣS_i = 11,8 мм, что меньше допустимой осадки = 100мм



Рис. 23. Расчетная схема осадки свайного фундамента

Масштаб: размеров - 1 см = 1 м; давлений - 1 см = 100 кПа.
Вывод:

Расчет осадки двухрядного свайного фундамента производится по приведенной методологии с учетом в ширине подошвы условного массивного фундамента АВСД минимального расстояния а между сваями.

Заключение
При выполнении курсового проекта по учебному курсу «Основания и фундаменты» на основе исходных данных, полученных для своего варианта, было произведено проектирование ленточных и столбчатых фундаментов мелкого заложения, свайных ленточных и кустовых фундаментов под наружные стены и под железобетонные колонны 400 х 400 мм административного здания с жесткой конструктивной схемой, размерами L x B x H = 36 х 18 х 15 м.

Была выполнена привязка здания на местности; рассчитаны сведения о грунтах основания; определены глубины заложения фундаментов; выбран вариант конструкции фундаментов; произведен расчет ленточных фундаментов мелкого заложения; расчет столбчатых фундаментов мелкого заложения; расчет свайных фундаментов; выполнено проектирование свайных ленточных фундаментов; разработан фундамент под машины и оборудование с динамикой.

Оформлен чертеж на формате А1, где отображен план строительной площадки, совмещенная схема расположения фундаментов (столбчатых, ленточных, свайных), инженерно-геологический разрез, разрезы фундаментов и схемы к расчету осадок фундаментов (столбчатого, ленточного, свайного кустового, свайного ленточного).

Список используемой литературы

1 СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменениями N 1, 2)

2 СП 131.13330.2018 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология"

3 Борозенец Л. М., Шполтаков В. И. Расчет и проектирование фундаментов: учебно-методическое пособие / Л.М. Борозенец, В. И. Шполтаков. – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2014, - 78 с.: обл.

4 Берлинов М.В., Ягупов Б.А. Расчет оснований и фундаментов: учебник для ср. спец. учеб. заведений. - 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 2001.- 272 с.: ил.