Проектирование фундаментов и расчет оснований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Волжский институт строительства и технологий

КАФЕДРА ГСХ

Курсовой проект

по дисциплине: «Механика грунтов, основания и фундаменты»

на тему: «Проектирование фундаментов и расчет оснований»

Выполнил студент гр. ГСХ-05

Калиновский

Проверил Ермаков

Волжский 2008

Содержание

1. Фундаменты мелкого заложения на естественном основании

1.1 Анализ физико-механических свойств грунта пятна застройки

1.2 Выбор глубины заложения подошвы фундамента

1.3 Выбор типа фундамента и определение его размеров

1.4 Вычисление вероятной осадки фундамента

2. Расчет и конструирование свайных фундаментов

2.1 Расчет основания свайного фундамента по деформациям

2.2 Расчет подпорной стенки из буроинъекционных свай

Литература

застройка фундамент осадка

1. Фундаменты мелкого заложения на естественном основании

1.1 Анализ физико-механических свойств грунтов пятна застройки

Прочное, устойчивое и экономичное основание можно выбрать на основе изучения инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки. В связи с этим в табл. 1 грунтовые условия из трех пластов представлены для данной строительной площадки.

Таблица 1 Физико-механические свойства грунтов

№ пласта	Мощность пласта по скважинам м	Плотность частиц грунта сs т/м3	Плотность грунта с т/м3	Влажность W %	Предел пластичности	Угол внутреннего трения ?	Удельное сцеп-ление С кПа	Вид песчаного грунта	Горизонт подземных вод от поверхн-ти земли м
	1	2	3				WL %	WP %
1	2	2	3	2.65	2.08	20	-	-	34	-	Ср.крупн.	1.5
2	6	5	4	2.63	2.16	15	23	15	26	3	-
3	10	9	8	2.67	2.11	8	-	-	42	-	Гравелистый

Для каждого из пластов, которые были вскрыты тремя скважинами должны быть определены их расчетные характеристики. В соответствии с ГОСТ 25100-82 определяется по числу пластичности вид глинистого грунта (табл. 2)

Таблица 2 Наименование грунтов по содержанию глинистых частиц и по числу пластичности

Наименование грунта	Содержание глинистых частиц (диаметром меньше 0005 мм) % по весу	Число пластичности JP
Глина	Больше 30	Более 17
Суглинок	30 - 10	17 - 7
Супесь	10 - 3	7 - 1
Песок	Меньше 3	Меньше 1

I. Песчаный грунт средней крупности

II. =23-15=8 % суглинок

III. Гравелистый песчаный грунт

Затем по данным лабораторных испытаний грунтов необходимо подсчитать следующие грунтовые характеристики, необходимые для расчета оснований

Плотность сухого грунта

I. =1,73 т/м3

II. =1,88 т/м3

III. =1.95 т/м3

Пористость и коэффициент пористости грунта



I.

II.

III.

Степень влажности

I.

II.

III.

Показатель текучести для глинистых грунтов

II.

где - плотность грунта, т/м3;

S - плотность частиц грунта, т/м3;

w - плотность воды, принимаемая равной 1,0 т/м3;

W - природная весовая влажность грунта, %;

WL - влажность грунта на границе текучести, %;

WP - влажность грунта на границе пластичности (раскатывания), %.

Песчаные грунты подразделяются по степени влажности Sr на

маловлажные если степень влажности Sr 0.5;

маловлажные если 0.5<Sr0.8;

насыщенные водой, если Sr>0.8

По плотности сложения песчаные грунты разделяются на плотные, средней плотности и рыхлые, в зависимости от величины коэффициента пористости е (табл. 3)

Таблица 3 Наименование песков по плотности в зависимости от коэффициента пористости

Виды песков	Плотность сложения песков
	плотные	Средней плотности	рыхлые
Пески гравелистые крупные и средней крупности	e<0.55	0.55 e 0.70	e > 0.70
Пески мелкие	e<0.60	0.60 e 0.75	e > 0.75
Пески пылеватые	e<0.60	0.60 e 0.80	e > 0.80

Данные о свойствах грунтов представим в таблице.

Таблица 4 Данные свойств грунтов

Показатели	Значения показателей для слоев
Плотность частиц грунта сs т/м	2.65	2.63	2.67
Плотность грунта с т/м	2,08	2.16	2.11
Природная весовая влажность W грунта, %	20	15	8
Степень влажности Sr	1,0	0,986	0.577
Число пластичности JP	--	8	--
Показатель текучести JL	--	0	--
Коэффициент пористости е	0.53	0.40	0.37
Угол внутреннего трения	34	26	42
Удельное сцепление c кПа	--	3	--
Наименование грунта и его физическое состояние	Песок средней крупности, насыщенный водой, плотный.	Суглинок твёрдый.	Песок гравелистый, маловлажный, плотный.

Определив вид грунта и, зная толщину слоя, строим геолого-литологический разрез строительной площадки.

1.2 Выбор глубины заложения фундамента

Минимальную глубину заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям

Если возможно пучение грунтов основания, то глубина заложения фундаментов для наружных стен, отапливаемых сооружение принимается не менее расчетной глубины промерзания df, определяемой по формуле:

df=khdfn

где dfn -- нормативная глубина промерзания, устанавливаемая по схематической карте равная 1.4 метра

kh -- коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, который равен 06

Минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0.5 м от поверхности планировки.

Тогда df=0.6*1.40.84 м.

По конструктивным соображениям dк=1.5 м.

Подошва фундаментов заглубляется ниже пола подвала не менее чем на 0.4 м. При этом верх подушки фундамента располагается ниже чистого пола подвала.

По конструктивным соображениям dк=3.5 м.

1.3 Выбор типа фундамента и определение его размеров

При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R Р R . Для внецентренно нагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:

Рmax 12R

P R

Pmin > 0

Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле

Определим ширину фундамента мелкого заложения сечения 2-2.

гc1, гc2 -- коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. В.1 СНБ 5.01.01-99 равные соответственно 1.4 и 1.2

k -- коэффициент надежности, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта и с определены непосредственными испытаниями (для нашего случая).

М Мq Мс -- коэффициенты, зависящие от расчетного угла внутреннего трения несущего слоя грунта равные соответственно 1,55; 7,22; 9,22

b -- ширина подошвы фундамента (для прямоугольной подошвы фундамента -- ее меньшая сторона), м;

kz -- коэффициент, принимаемый равным : при b<10 м kz=1

'11=g==26 кН/м3-- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

11 -- то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента(с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3

кН/м3

=

-удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

e - коэффициент пористости грунта;

- удельный вес воды;

; ;

=кН/м3;

=кН/м3;

=кН/м3;

с11 -- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа, равное с11=3;

d1 -- глубина заложения фундамента бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных или внутренних фундаментов от пола подвала, равная d1=1,5м:

Давление под подошвой фундамента определяется из следующих зависимостей:

для центрально нагруженного фундамента

для внецентренно нагруженного фундамента

Здесь Р Рmax Рmin -- соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента кПа;

N0,11 =1180 кН -- расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента

М011 =180 кНм -- расчетный изгибающий момент;

m -- осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20...22 кН/м3;

d -- глубина заложения фундамента (для подвальных помещений -- глубина заложения от пола подвала), м;

А -- площадь подошвы фундамента, м;

W -- момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, мі.

Выполнения условий PR и Pmах 12R можно достигнуть путем нескольких попыток : назначая соотношение сторон подошвы фундамента или решая систему уравнений относительно величины b . Более удобным является определение размеров подошвы фундамента графическим способом.

В случае внецентренно нагруженного фундамента строятся графики зависимостей Рmах=f(b) и R=f(m) Полученные значения ширины фундамента b будут удовлетворять условию Рmах =1,2R . Кроме того, для внецентренно нагруженного фундамента необходима проверка следующих условий: РR и Pmin >0 Определим ширину фундамента b.

, l= 1,2b

Решив систему уравнений, определяем, что ширина фундамента равна b ? 1,515 м

Исходя из конструктивного решения здания (колонна 600х400), размер подошвы b= 900+300+300=1500мм и l=1100+300+300=1700мм. Делаем проверку по следующим условиям: вычислим Р R при b=1,8 м, l=2,1 м

Определим ширину фундамента мелкого заложения сечения 6-6.

Определим сначала М011 и Т011 от действия активного давления грунта и нагрузки от перекрытия над подвалом.

Равнодействующая от активного давления грунта, приложенная на высоте H/3 = 1.17 м, равна:

Т0,11 = Еа = 11 * H2/2 * а, где

а - коэффициент активного давления

а = tg2 (45 - /2) ,

= (1 * h1 + 2 * h2) / (h1 + h2) = (34*2+26*2)/(2+6) = 28

а = tg2 (45 - 28/2) = 0,36

Т0,11 = Еа = 11,46 * 3,52/2 * 0,36 = 25.27 кН

Т011 = 25,27 * 1,15 = 29,06 кН

По условию N011 = 240 кН.

Нагрузка на 1 м.п. от перекрытия N = 25 * 1 * 0,22 * 6/2 = 16,5 кН

N011 = 240 + 16,5 = 256,5 кН - нагрузка на 1 м.п. на уровне обреза фундамента.

С учетом коэффициента перегрузки N011 = 256,5 * 1,15 = 294,98 кН

М011 = 29.06 * 3,5/3 = 33,9 кНм -- расчетный изгибающий момент;

d1 - приведенная глубина заложения наружных или внутренних фундаментов от пола подвала: d1=0,62 м.

'11=0.9 = 0.9=9,48кН/м3

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (с учетом фактического уплотнения обратной засыпки);

=-

удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

e - коэффициент пористости грунта;

- удельный вес воды;

М Мq Мс -- коэффициенты, зависящие от расчетного угла внутреннего трения несущего слоя грунта равные соответственно 0,84; 4,37; 6,9;

гc1, гc2 -- коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. В.1 СНБ 5.01.01-99 равные соответственно 1,4 и 1,2;

db=2,0 м -- глубина подвала, принимаемая от уровня планировки до пола подвала(при В20м и при глубине подвала больше 2 м);

1.2R = 32.34*b + 222.324

При центральном нагружении фундамента (без учета активного давления грунта):

Тогда толщина полосы ленточного фундамента шириной 1 м равна b = 1,17 м

С учетом активного давления грунта толщина полосы ленточного фундамента шириной 1м равна b = 1.56 м

Вычислим Рmax Рmin Р R при b=1.7 м

1.4 Вычисление вероятной осадки фундаментов

Расчет осадки фундамента производится по формуле:

S Su

где S -- конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

Su -- предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СНБ 5.01.01-99.

Основным методом определения полной (конечной) осадки фундаментов является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного (бытового) и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фундамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр.

Природное давление ?zg в кПа, определяется по формуле:



Величина бытового давления определяется на границе каждого слоя грунта. Если в пределах выделенной толщи залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом гидростатического взвешивания:

=;

e - коэффициент пористости грунта;

- удельный вес воды;

; ;

=кН/м3;

=кН/м3;

=кН/м3;

Вычисляем ординаты эпюры природного давления: (глубина h=1,5 м)



Ординаты вспомогательной эпюры =0.2- необходимые для определения глубины расположения границы сжимаемой толщи грунта.

Определяем дополнительное (осадочное) давление на грунт р, подразумевая, что осадка грунта произойдет только от действия дополнительного давления:

Р=Р-=345.17-39=306,17 кПа,

P=Р=345.17 кПа- полное давление по подошве фундамента,

==- природное давление на уровне подошвы фундамента.

Дополнительное вертикальное напряжение для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где -- коэффициент, принимаемый по табл.1 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b .

Здесь l и b -- соответственно длина и ширина фундамента.

Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

где S -- конечная осадка отдельного фундамента, см;

n -- число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая зона основания;

hi -- толщина i-го слоя грунта основания, см;

Ei -- модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;

-- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

-- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

Модуль деформации Ei определяется по результатам компрессионных испытаний грунтов из выражения:

где е1 -- начальный коэффициент пористости;

сс -- коэффициент сжимаемости, 1/кПa.

Коэффициент сжимаемости определяется по зависимости:

;

где е1 -- коэффициент пористости при нагрузке Р1= 100 кПа

е3 -- то же, при нагрузке Р3 = 300 кПа;

Расчет осадки фундамента удобно выполнять в табличной форме:

z	h	о	б	уzg	0.2уzg	уzp	E	Si
0.0	0.3	0.00	1.000	39.00	7.80	306.17	6616.22	0.0111
0.3	0.3	0.17	0.970	46.80	9.36	296.98	6616.22	0.0108
0.6	0.3	0.33	0.871	50.19	10.04	266.67	10666.67	0.0060
0.9	0.3	0.50	0.730	53.57	10.71	223.50	10666.67	0.0050
1.2	0.3	0.67	0.585	56.96	11.39	179.11	10666.67	0.0040
1.5	0.3	0.83	0.466	60.35	12.07	142.68	10666.67	0.0032
1.8	0.3	1.00	0.369	63.74	12.75	112.98	10666.67	0.0025
2.1	0.3	1.17	0.298	67.12	13.42	91.24	10666.67	0.0021
2.4	0.3	1.33	0.247	70.51	14.10	75.62	10666.67	0.0017
2.7	0.3	1.50	0.203	73.90	14.78	62.15	10666.67	0.0014
3.0	0.3	1.67	0.169	77.28	15.46	51.74	10666.67	0.0012
3.3	0.3	1.83	0.144	80.67	16.13	44.09	10666.67	0.0010
3.6	0.3	2.00	0.123	84.06	16.81	37.66	10666.67	0.0008
3.9	0.3	2.17	0.107	87.44	17.49	32.76	10666.67	0.0007
4.2	0.3	2.33	0.094	90.83	18.17	28.78	10666.67	0.0006
4.5	0.3	2.50	0.083	94.22	18.84	25.41	10666.67	0.0006
4.8	0.3	2.67	0.073	97.76	19.55	22.35	24355.56	0.0002
5.1	0.3	2.83	0.066	101.31	20.26	20.21	24355.56	0.0002
5.4	0.3	3.00	0.059	104.86	20.97	18.06	24355.56	0.0002
5.7	0.3	3.17	0.053	108.40	21.68	16.23	24355.56	0.0002
6.0	0.3	3.33	0.048	111.95	22.39	14.70	24355.56	0.0001
6.3	0.3	3.50	0.044	115.49	23.10	13.47	24355.56	0.0001
6.6	0.3	3.67	0.040	119.04	23.81	12.25	24355.56	0.0001
6.9	0.3	3.83	0.036	122.59	24.52	11.02	24355.56	0.0001
7.2	0.3	4.00	0.034	126.13	25.23	10.41	24355.56	0.0001
7.5	0.3	4.17	0.031	129.68	25.94	9.49	24355.56	0.0001
7.8	0.3	4.33	0.029	133.22	26.64	8.88	24355.56	0.0001
8.1	0.3	4.50	0.027	136.77	27.35	8.27	24355.56	0.0001
8.4	0.3	4.67	0.025	140.32	28.06	7.65	24355.56	0.0001
8.7	0.3	4.83	0.023	143.86	28.77	7.04	24355.56	0.0001
9.0	0.3	5.00	0.022	147.41	29.48	6.74	24355.56	0.0001
								0.055

Осадка фундамента S равна 55 мм нормативное значение Su=80 мм

Аналогичным образом определяем осадку фундамента по второму сечению учитывая, другие геологические условия под подошвой фундамента.

Расчет осадки фундамента производится по формуле

S Su

где S -- конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

Su -- предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СНиП 2.02.01-83.

Основным методом определения полной (конечной) осадки фундаментов является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного (бытового) и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фундамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр :

природное давление в ? кПа, определяется по формуле:



Величина бытового давления определяется на границе каждого слоя грунта. Если в пределах выделенной толщи залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом гидростатического взвешивания:

=;

e - коэффициент пористости грунта;

- удельный вес воды;

; ;

=кН/м3;

=кН/м3;

=кН/м3;

Вычисляем ординаты эпюры природного давления:

На контакте I и II слоев(глубина h=2.0 м)



Ординаты вспомогательной эпюры =0.2- необходимые для определения глубины расположения границы сжимаемой толщи грунта.

Определяем дополнительное (осадочное) давление на грунт р, подразумевая, что осадка грунта произойдет только от действия дополнительного давления:

Р=Р-=182.32-61,17=121,15 кПа, где

P==Р=182,32 кПа- полное давление по подошве фундамента,

==-

природное давление на уровне подошвы фундамента.

Дополнительное вертикальное напряжение для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где -- коэффициент, принимаемый по табл.1 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b .

Здесь l и b -- соответственно длина и ширина фундамента.

Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

где S -- конечная осадка отдельного фундамента, см;

n -- число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая зона основания;

hi -- толщина i-го слоя грунта основания, см; Ei- модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;

-- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

-- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

Модуль деформации Ei определяется по результатам компрессионных испытаний грунтов из выражения:

;

где е1 -- начальный коэффициент пористости;

сс -- коэффициент сжимаемости, 1/кПa.

Коэффициент сжимаемости определяется по зависимости:

;

где е1 -- коэффициент пористости при нагрузке Р1= 100 кПа

е3 -- то же, при нагрузке Р3 = 300 кПа;

Расчет осадки фундамента удобно выполнять в табличной форме:

z	h	о	б	уzg	0.2уzg	уzp	E	Si
0.0	0.3	0.00	1.000	61.17	12.23	121.15	10666.67	0.0027
0.3	0.3	0.18	0.979	64.56	12.91	118.61	10666.67	0.0027
0.6	0.3	0.35	0.905	67.94	13.59	109.64	10666.67	0.0025
0.9	0.3	0.53	0.799	71.33	14.27	96.80	10666.67	0.0022
1.2	0.3	0.71	0.693	74.72	14.94	83.96	10666.67	0.0019
1.5	0.3	0.88	0.605	78.11	15.62	73.30	10666.67	0.0016
1.8	0.3	1.06	0.528	81.49	16.30	63.97	10666.67	0.0014
2.1	0.3	1.24	0.466	84.88	16.98	56.46	10666.67	0.0013
2.4	0.3	1.41	0.418	88.27	17.65	50.64	10666.67	0.0011
2.7	0.3	1.59	0.376	91.65	18.33	45.55	10666.67	0.0010
3.0	0.3	1.76	0.344	95.04	19.01	41.68	10666.67	0.0009
3.3	0.3	1.94	0.315	98.43	19.69	38.16	10666.67	0.0009
3.6	0.3	2.12	0.290	101.97	20.39	35.13	24355.56	0.0003
3.9	0.3	2.29	0.270	105.52	21.10	32.71	24355.56	0.0003
4.2	0.3	2.47	0.251	109.07	21.81	30.41	24355.56	0.0003
4.5	0.3	2.65	0.235	112.61	22.52	28.47	24355.56	0.0003
4.8	0.3	2.82	0.221	116.16	23.23	26.77	24355.56	0.0003
5.1	0.3	3.00	0.206	119.70	23.94	24.96	24355.56	0.0002
5.4	0.3	3.18	0.197	123.25	24.65	23.87	24355.56	0.0002
5.7	0.3	3.35	0.187	126.80	25.36	22.66	24355.56	0.0002
6.0	0.3	3.53	0.178	130.34	26.07	21.56	24355.56	0.0002
6.3	0.3	3.71	0.170	133.89	26.78	20.60	24355.56	0.0002
6.6	0.3	3.88	0.163	137.43	27.49	19.75	24355.56	0.0002
6.9	0.3	4.06	0.156	140.98	28.20	18.90	24355.56	0.0002
7.2	0.3	4.24	0.149	144.53	28.91	18.05	24355.56	0.0002
7.5	0.3	4.41	0.144	148.07	29.61	17.45	24355.56	0.0002
7.8	0.3	4.59	0.137	151.62	30.32	16.60	24355.56	0.0002
8.1	0.3	4.76	0.133	155.16	31.03	16.11	24355.56	0.0002
8.4	0.3	4.94	0.128	158.71	31.74	15.51	24355.56	0.0002
8.7	0.3	5.12	0.123	162.26	32.45	14.90	24355.56	0.0001
9.0	0.3	5.29	0.119	165.80	33.16	14.42	24355.56	0.0001
								0.024

Осадка фундамента S равна 24 мм нормативное значение Su=80 мм

2. Расчет и конструирование свайных фундаментов

Исходные данные

Необходимо запроектировать свайные фундаменты под здание с подвалом. Инженерно- геологические условия представлены в следующей таблице:

Описание грунтов	Мощность слоя грунта
Рыхлый насыпной грунт из мелкого песка с органическими примесями с=1,3 (0,9) т/м3, ц=12о	1,0
Торф коричневый водонасыщенный JL=0,6, с=1,2 (0,6) т/м3, ц=8о	2,0
Мелкий пылеватый водонасыщенный песок (плывун) с =1,5 (0,95) т/м3, ц = 15о	4,0
Супесь пылеватая JL= 0,4, с =1,7 (1,1) т/м3, E =8000кПа , ц =25о	4,0
Глина JL=0,2, с=2,1 т/м3, Е=20 МПа, ц=20о, С=100 кПа	10,0

Примечания: 1. В скобках указанна плотность грунта во взвешенном состоянии.

2. Мощность пласта в колонке измеряется от кровли до его подошвы.

Фундаменты из забивных свай рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 по двум предельным состояниям:

по предельному состоянию первой группы (по несущей способности): по прочности -- сваи и ростверка, по устойчивости -- основания свайных фундаментов;

по предельному состоянию второй группы (по деформациям) -- основания свайных фундаментов.

Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от :

наличия подвалов и подземных коммуникаций;

геологических и гидрогеологических условий площадки строительства (вида грунтов, их состояния, положения подземных вод)

глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений;

возможности пучения грунтов при промерзании.

Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения. Длину сваи назначают такой, чтобы ее острие было заглублено в плотный слой грунта:

в мелкие пески и супеси -- не менее чем на 2,0 м;

в пески средней крупности, твердые глины и суглинки -- не менее чем на 1,0 м;

в крупные и гравелистые пески и галечники -- не менее чем на 0,5 м.

Полная длина сваи определяется как сумма:

где l1 -- глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается для свайных фундаментов с вертикальными нагрузками не менее 5 см, для свайных фундаментов, работающих на горизонтальную нагрузку, -- не менее наибольшего размера поперечного сечения сваи;

l2 -- расстояние от подошвы плиты до кровли несущего слоя;

l3 -- заглубление в несущий слой.

Рекомендуется применять железобетонные сваи квадратного сечения размером 250 х 250, 300 x 300 или 350 х 350 мм.

Полная длина сваи равна l=0,05+9,5+1,45=11 м

Принимаем железобетонную сваю квадратного сечения размером 300х300 мм длиной 11м.

Несущая способность Fd забивной висячей сваи по грунту определяется как сумма сопротивления грунтов основания под нижним концом сваи и по боковой ее поверхности:

Fd = гC·(гCR.R.A+UУгCf.fi.?i),

где гC -- коэффициент условий работы сваи в грунте (гC=1,0);

гCR и гCf -- коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи (табл.3 СНиП 2.02.03-85; для свай погружаемых забивкой молотами, гCR = 1,гCf = 1.)

А -- площадь опирания сваи на грунт (А=0,3х0,3 = 0,09 м2).

R -- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (прил.17), (R=5120 кПа при JL=0,2 и глубине 11,0 м).

U--периметр поперечного сечения сваи (U=0,3 х4=1,2 м).

fi--расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи (прил.18 ; см. табл.).

?i-- толщина i-го слоя грунта.

При определении fi пласты грунтов расчленяются на слои, толщиной не более 2-х метров.

Если на какой-то глубине залегает слой торфа, то сопротивление грунтов по боковой поверхности сваи в пределах этого слоя принимается равным нулю, а в пределах грунтов, залегающих над торфом -- по приведенной таблице со знаком минус.

Fd = гC·(гCR.R.A+UУгCf.fi.?i) =1·(1·5100·0,09+1,2·1,0·(-35·1+0+44·2+48·2+50·2+52·2+79·1))= =977,4 кН.

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

P = Fd/гК = 977,4/1,4 = 698,1 кН.

где гК -- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

Проверка несущей способности свайного фундамента производится из условия, чтобы расчетная нагрузка N, передаваемая на сваю, не превышала расчетной нагрузки, допускаемой на сваю.

Определим количество свай в кусте (n).

Р - расчетная нагрузка, передаваемая на одну сваю, кН;

N0 - расчетная нагрузка, приложенная на уровне обреза фундамента, кН; N0 = 1180 кН.

? N - суммарная нагрузка на свайный куст.

? N = N0 + Nрост + Nгрунт + Мх·у/?уi2 =1180+56,25+6,5 +180 ·0,6/ (0,62+0,32+0,32)=1242,75 + 200 = 1442,75 кН

n = ?N/P = 1442,75/698,1 = 2,1 шт.

Из условия, что в свайном кусте должно быть не менее 3-х свай принимаем свайный куст из 3-х свай.

Проверим нагрузку на одну сваю:

N - фактическая нагрузка, передаваемая на сваю:

N =?N /3 Р => 1442,75/3 = 480,9кН < 698,1 кН

Условие выполнено -- несущая способность обеспечена.

2.1 Расчет основания свайного фундамента по деформациям

Расчет по предельному состоянию второй группы производится аналогично расчету по деформациям свайных фундаментов на естественном основании и сводится к удовлетворению условия S<Su .

При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входят ростверк, сваи и грунт. Контур условного массива ограничивается сверху поверхностью планировки, снизу -- плоскостью в уровне нижних концов свай BC, с боков -- вертикальными плоскостями AB и CD, отстоящими от граней крайних свай на величину

.

Точка B и C находятся в результате пересечения горизонтальной плоскости в уровне нижних концов свай с наклонными линиями, проведенными от наружного контура свайного ряда в уровне подошвы ростверка под углом к вертикали.

=11;

При слоистом напластовании в пределах длины сваи h угол цIImt принимается средневзвешенным:

где цi -- расчетные значения углов внутреннего трения грунтов соответствующих участков сваи hi.

Таким образом, длина L1 подошвы условного фундамента определяется из выражения:

где -- расстояние между внешними плоскостями свай, м; m=1,2 м;

;

;

Давление Р (в кПа) по подошве условного фундамента определяется с учетом веса условного массива:

P=Nd1/A1

где А1 -- площадь подошвы условного фундамента, м., равная 2,912*2,912=8,48 мІ

Nd1 -- суммарный вес условного массива и нагрузок, приложенных на уровне обреза ростверка, кН.

Nd1=N0+G1+G2+G3=1180+56,25+102,96+616,5=1955,71 кН

Здесь N0 -- нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка; равная 1180 кН

G1 -- вес ростверка,

кН

G2 -- вес свай; равный

G2=

G3 -- вес грунта в объеме выделенного условного массива;



ср -- среднее расчетное давление грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента(с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3

P= кПа

Для внецентренно нагруженных фундаментов определяется максимальное и минимальное давление по краю подошвы условного фундамента:

Давление Р от расчетных нагрузок не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, то есть необходимо соблюде ние условий P<R и Pmax<1.2R.

Расчетное сопротивление грунтов R для свайных фундаментов будет представлено в следующей форме:

гc1, гc2 -- коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП 2.02.01-83 равные соответственно 1.2 и 1.0

k -- коэффициент надежности, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта и с определены непосредственными испытаниями (для нашего случая).

М Мq Мс -- коэффициенты, зависящие от расчетного угла внутреннего трения несущего слоя грунта равные соответственно 1,68 7,71 9,58

-- ширина подошвы условного фундамента (для прямоугольной подошвы фундамента -- ее меньшая сторона), м;

kz -- коэффициент, принимаемый равным : при b<10 м kz=1

'11=9 кН/м3-- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента ;

ср -- то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента(с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3

с11 -- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой условного фундамента, кПа, равное с11=20кПа;

db=0 м -- глубина подвала;

Расчет осадки фундамента производится по формуле:

S Su

где S -- конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

Su -- предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СНиП 2.02.01-83.

Основным методом определения полной (конечной) осадки фундаментов является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного (бытового) и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фундамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр:

природное давление в ? кПа, определяется по формуле:

Величина бытового давления определяется на границе каждого слоя грунта. Если в пределах выделенной толщи залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом гидростатического взвешивания.

Вычисляем ординаты эпюры природного давления:

На контакте I и II слоев(глубина h=1 м)

Ординаты вспомогательной эпюры=0.2- необходимые для определения глубины расположения границы сжимаемой толщи грунта.

Определяем дополнительное (осадочное) давление на грунт р, подразумевая, что осадка грунта произойдет только от действия дополнительного давления:

Р=Р-=230,63-196,5=34,13 кПа,

P==Р=230,63 кПа- полное давление по подошве фундамента,

=196,5 кПа - природное давление на уровне подошвы фундамента.

Дополнительное вертикальное напряжение для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где -- коэффициент, принимаемый по табл.1 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от формы подошвы условного фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b.

Здесь l и b -- соответственно длина и ширина фундамента.

Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

где S -- конечная осадка отдельного фундамента, см;

n -- число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая зона основания;

hi -- толщина i-го слоя грунта основания, см; Ei -- модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;

-- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

-- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

z	h	о	б	уzg	0.2уzg	уzp	E	Si
0.0	0.3	0.00	1.000	196.50	39.30	34.13	20000.00	0.0004
0.3	0.3	0.10	0.980	201.60	40.32	33.45	20000.00	0.0004
0.6	0.3	0.21	0.952	206.70	41.34	32.49	20000.00	0.0004
0.9	0.3	0.31	0.872	211.80	42.36	29.76	20000.00	0.0004
1.2	0.3	0.41	0.790	216.90	43.38	26.96	20000.00	0.0003
1.5	0.3	0.52	0.684	222.00	44.40	23.34	20000.00	0.0003
1.8	0.3	0.62	0.590	227.10	45.42	20.14	20000.00	0.0002
2.1	0.3	0.72	0.512	232.20	46.44	17.47	20000.00	0.0002
2.4	0.3	0.82	0.438	237.30	47.46	14.95	20000.00	0.0002
2.7	0.3	0.93	0.376	242.40	48.48	12.83	20000.00	0.0002
3.0	0.3	1.03	0.324	247.50	49.50	11.06	20000.00	0.0001
3.3	0.3	1.13	0.285	252.60	50.52	9.73	20000.00	0.0001
3.6	0.3	1.24	0.246	257.70	51.54	8.40	20000.00	0.0001
3.9	0.3	1.34	0.218	262.80	52.56	7.44	20000.00	0.0001
4.2	0.3	1.44	0.193	267.90	53.58	6.59	20000.00	0.0001
4.5	0.3	1.55	0.170	273.00	54.60	5.80	20000.00	0.0001
4.8	0.3	1.65	0.153	278.10	55.62	5.22	20000.00	0.0001
5.1	0.3	1.75	0.138	283.20	56.64	4.71	20000.00	0.0001
5.4	0.3	1.85	0.125	288.30	57.66	4.27	20000.00	0.0001
5.7	0.3	1.96	0.112	293.40	58.68	3.82	20000.00	0.0000
6.0	0.3	2.06	0.103	298.50	59.70	3.52	20000.00	0.0000
6.3	0.3	2.16	0.094	303.60	60.72	3.21	20000.00	0.0000
6.6	0.3	2.27	0.086	308.70	61.74	2.94	20000.00	0.0000
6.9	0.3	2.37	0.079	313.80	62.76	2.70	20000.00	0.0000
7.2	0.3	2.47	0.073	318.90	63.78	2.49	20000.00	0.0000
7.5	0.3	2.58	0.067	324.00	64.80	2.29	20000.00	0.0000
7.8	0.3	2.68	0.063	329.10	65.82	2.15	20000.00	0.0000
8.1	0.3	2.78	0.059	334.20	66.84	2.01	20000.00	0.0000
8.4	0.3	2.88	0.055	339.30	67.86	1.88	20000.00	0.0000
8.7	0.3	2.99	0.051	344.40	68.88	1.74	20000.00	0.0000
9.0	0.3	3.09	0.048	349.50	69.90	1.64	20000.00	0.0000
								0.004

Осадка фундамента S равна 4 мм нормативное значение Su=80 мм

2.2 Расчет подпорной стенки из буроинъекционных свай

Возле существующих фундаментов необходимо устроить приямки глубиной 1,5 м.

Ограждение котлованов рекомендуется выполнить в виде траншейных или свайных стен с необходимыми мерами по обеспечению их водонепроницаемости. При наличии близко водоупора стены следует заглублять в этот слой не менее чем на метр. При отсутствии естественного водоупора может быть предусмотрено создание искусственного за счет инъекционного закрепления в песке слоя, достаточного для восприятия взвешивающего давления воды. Ограждающие стены должны быть проверены на опрокидывание от действия бокового давления грунта в состоянии покоя и гидростатического давления воды. В случае недостаточной устойчивости свободностоящих защемленных в грунте стен нужно предусмотреть распорные системы или анкерные крепления.

Расчетом должна быть предусмотрена устойчивость козловой системы на воздействие опрокидывающего момента от бокового давления грунта в состоянии покоя. Наклонные сваи в целях унификации предусмотреть с отклонением от вертикали на 30 градусов. При восприятии опрокидывающего момента статическим расчетом следует определить усилия вдавливания в вертикальных сваях и выдергивающие усилия -- в наклонных. Кроме этого, должны быть определены несущие способности этих свай по грунту.

С учетом инъекционной опрессовки грунта расчетные сопротивления под нижними концами буроинъекционных свай рекомендуется принимать, как и для забивных. На границах пластов могут устраиваться локальные уширения.

Для формирования ствола сваи в скважину должен закачиваться водоцементный раствор с в/ц = 0,50 на основе портландцемента марки не ниже 400. Диаметр ствола сваи определяется по объему закачиваемого раствора с учетом водопотерь.

Расчет козловой системы в качестве ограждения котлована сводится к определению давления гр...