Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗДАНИЯ

1.1 Построение инженерно-геологического разреза

1.2 Оценка грунтов основания

2. СБОР ДЕЙСТВУЮЩИХ НАГРУЗОК

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ РОСТВЕРКА

3.1 Учет глубины сезонного промерзания грунтов

3.2 Конструктивные требования

4. ВЫБОР ДЛИНЫ СВАИ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВИСЯЧЕЙ СВАИ ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ ГРУНТА

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СВАЙ

6.1 Предварительное определение количества свай в фундаменте и их размещение при центральной нагрузке

6.2 Уточнение количества свай в фундаменте и их размещение

6.3 Проверка усилий в сваях

6.4 Определение степени использования несущей способности сваи

7. РАСЧЕТ КОНЕЧНОЙ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

7.1 Определение размеров подошвы условного фундамента

7.2 Проверка напряжений на уровне нижних концов свай

7.3 Определение нижней границы сжимаемой толщи основания

8. ПОДБОР МАРКИ СВАИ

9. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ

9.1 Расчет ростверков на продавливание колонной

9.2 Расчет ростверков на продавливание угловой сваей

9.3 Расчет ростверка на изгиб

9.4 Конструктивные рекомендации

10. ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА И ЕГО ТРУДОЕМКОСТЬ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проектирования состоит в приобретении студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты» на примере проектирования свайных фундаментов под колонны промышленного здания.

Настоящие методические указания призваны облегчить выполнение курсового проекта (работы), научить студентов пользоваться литературой по вопросам проектирования фундаментов зданий и сооружений, применять ЭВМ (программа КОСТ-2).

Исходные данные для курсового проектирования приведены в задании.

При выполнении курсового проекта (работы) студент должен: оценить грунтовые условия строительной площадки, определить глубину заложения ростверка и выбрать длину сваи, определить несущую способность и количество свай для фундаментов под среднюю и крайнюю колонны промышленного здания, а также рассчитать осадку фундамента, подобрать марку сваи и провести расчет ростверков по прочности.

Студентами специальности 270114 “Проектирование зданий” не выполняется раздел 2 «Сбор действующих нагрузок» настоящих указаний (нагрузки заданы в прил. 2 методических указаний). Проектирование фундаментов рекомендуется вести в такой последовательности, в которой изложены разделы методических указаний.

1. ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗДАНИЯ

1.1 Построение инженерно-геологического разреза

Исходными данными для оценки грунтовых условий строительной площадки служат материалы инженерно-геологических изысканий. Схема расположения скважин и контур здания приведены на рис. 1, а результаты инженерно-геологических изысканий оговорены заданием на курсовое проектирование.

По этим результатам строится инженерно-геологический разрез площадки строительства [9]. Расстояние между скважинами С-1 и С-2 принимается равным 40 м, размеры контура здания - 2L х 36 м, где L - пролет здания, м.

В проекте следует условно принять, что грунтовая среда не агрессивна по отношению к железобетонным конструкциям.

Рис. 1. Схема расположения скважин и контур здания

Затем на разрезе указываются оси проектируемых фундаментов.

1.2 Оценка грунтов основания

В проекте к слабым грунтам следует относить водонасыщенные глинистые грунты, у которых модуль общей деформации Ео < 5 МПа .

Оценку грунтов основания рекомендуется выполнять послойно сверху вниз, используя схему грунтов основания, построенную по оси проектируемого фундамента (рис.2).

Рис. 2. Схема грунтов основания: hi -- мощность i-го слоя грунта;

d1 i - глубина заложения фундамента в i -м слое грунта; Ri - расчетное сопротивление i-го слоя грунта; Ei - модуль деформации i-го грунта;

WL - уровень подземных вод

Так как подвал в здании отсутствует, то для каждого слоя грунта, кроме почвенно-растительного, его расчетное сопротивление грунта R определяют по формуле, следующей из формулы (7) [1]:

,

где с1 и с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 [1]; k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями; М , Мq,, Мс - коэффициенты, принимаемые по табл. 4[1]; kz - коэффициент, принимаемый равным 1 при b10 м; b - ширина подошвы фундамента, м; (для предварительной оценки грунтов основания можно принять b=1м); с - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; гІІ - осредненное (в пределах b/2) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, кН/м.

Осредненное расчетное значение удельного веса грунта гІІ определяется следующим образом:

1. При наличии WL - уровень подземных вод ниже подошвы фундамента за пределами b/2 (рис.3).

,

где сІІ - плотность грунта, г/см3; g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения; FL - отметка подошвы фундамента; DL - отметка планировки.

2. При наличии WL в пределах b/2 от подошвы фундамента (FL) гІІ определяется как средневзвешенное в пределах b/2 (рис.4).

,

где - плотность частиц грунта, г/см3; - плотность воды, г/см3.

3. При расположении подошвы фундамента ниже уровня WL гІІ, кН/м3 , определяется с учетом взвешивающего действия воды (рис.5).

.

4. При расположении подошвы фундамента FL ниже кровли водоупора

гІІ , кН/м3, определяется без учета взвешивающегося действия воды (рис.6).

,

сІІ - плотность грунта ниже подошвы фундамента, т/м3.

гІІ' - осредненное расчетное значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента, кН/м3, определяется как средневзвешенная величина в пределах от DL до FL (рис.7).

,

где h2 = dw-h1 , h3= d1-dw , d1 - глубина заложения фундаментов бесподвального здания от уровня планировки.

Первое значение R рассчитывают на глубине d1 1,5...2,0 м, а для последующих слоев на их кровле. В однородных грунтах значительной мощности (h >3 м) R определяют для разных глубин с шагом 2...3 м.

После определения Ri их численные значения показывают на схеме грунтов основания (см. рис.2). Здесь же приводят значения модулей деформации грунтов Еi.

По значениям R и E проводят анализ инженерно-геологических условий строительной площадки, оценив каждый из грунтов по их прочности и деформативности. На основе анализа проводится обоснование выбора несущего слоя основания свайных фундаментов.

2. СБОР ДЕЙСТВУЮЩИХ НАГРУЗОК

Для студентов специальности ПЗ значения нагрузок, действующих на уровне обреза фундамента, принимаются по прил.2.

Для студентов специальности ПГС сбор нагрузок сводится к определению расчетных сочетаний усилий с заполнением табл. 1, 2.

Рис. Схема приложения нагрузок от стенового ограждения:

Ncm.п, - вес стеновых панелей, кН; NФ.б - вес фундаментных балок, кН;

е - эксцентриситет приложения нагрузки, м; - момент от стенового ограждения и фундаментной балки, кН·м

Рис.9. План здания: а - с шагом колонн по крайнему ряду 6 м, по среднему - 12 м; б - с шагом колонн по крайнему и по среднему рядам 12м

Таблица 1 Расчетные сочетания усилий

	Pn	Pn+Pkp	Pn+Pвт	Pn+Pcн	Рn+(Ркр+Рвт)0,9	Рn+(Pkp+Pcн)0,9	Рn+(Pсн+Рвт)0,9	Рn+(Pkp+Pвт+Рсн)0,8
	1	2	3	4	5	6	7	8
N									крайняя
M
Q
N									средняя
M
Q

Варианты сочетаний усилий

Примечания:

1. Основным сочетанием нагрузок может быть выбрано сочетание 5, 6 или 8. Критерием выбора является максимальное значение N. Значения M и Q принимаются соответственно (из того же сочетания).

2. Дополнительным сочетанием нагрузок может быть выбрано сочетание 3. Критерием являются минимальные значения N и максимальные из соответствующих M и Q.

Усилия от постоянных нагрузок, а также от действия кранов и ветра принимают по прил. 3 и 4 соответственно для средних и крайних колонн.

Дополнительные усилия от веса стеновых панелей Ncm.п, кН, и фундаментных балок NФ.б , кН, определяют только для крайней колонны:

где gcm.п - вес 1м2 стеновой панели; gф.б - вес 1 п.м фундаментной балки; В - шаг колонн по крайней оси; hст.п - высота стены.

hcm.п = ОНСК + hФ+ hпл+ hкр+hп ,

где ОНСК - отметка низа стропильной конструкции; hф = 0,9 м - высота фермы на опоре; hпл = 0,3 м - высота прилива, при В = 6 м; hпл = 0,45 м при В = 12 м; hкр= 0,3 - высота кровли; hn = 0,5 м - высота парапета; f =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке [2].

Определяется момент от стенового ограждения и фундаментной балки (рис.8).

,

,

где е - эксцентриситет приложения нагрузки, м; ст.п= 0,3 м - толщина стеновой панели; hk - высота сечения колонны, м.

Усилие от снеговой нагрузки определяют по формуле [2]:

где Агр - грузовая площадь, полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия (рис. 9), при шаге колонн В = 6 м

а) Агр1 =2BL, Агр2 =BL/2; при В = 12 м; б) Агр1 =BL, Агр2=BL/2.

,

где So - расчетное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимаем по табл.4 [2], в зависимости от снегового района (определяем по карте 1 [2]); - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп. 5.3 - 5.6 [2], нормативное значение снеговой нагрузки следует принимать умножением расчетного значения на коэффициент 0,7.

Изгибающий момент Мсн и поперечная сила Qсн, вызванные действием снеговых нагрузок, определяются из пропорции

,

где Мпокр, Qnокp, Nпокр - усилия от веса покрытия.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ РОСТВЕРКА

Для фундаментов наружного ряда колонн глубина заложения ростверка Нр (пп. 2.25-2.28 [1]) зависит от 2-х факторов: расчетной глубины сезонного промерзания грунтов df и конструктивных требований Нкон. Из этих двух значений выбирается наибольшее.

Для фундаментов под внутренние колонны зданий, с положительными температурами помещений, отметка подошвы ростверка определяется исключительно его конструктивной высотой.

3.1 Учет глубины сезонного промерзания грунтов

Подошва ростверка должна располагаться ниже расчетной глубины сезонного промерзания грунтов:

Hp > df ,

где df - расчетная глубина сезонного промерзания грунта [1].

df = khdfn, .

Здесь kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания; dfn - нормативная глубина сезонного промерзания.

,

где d0 - величина, принимаемая равной:

- для суглинков и глин - 0,23;

- супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28;

- песков гравелистых, крупных и средних - 0,3;

- крупнообломочных грунтов - 0,34;

Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе строительства [3].

3.2 Конструктивные требования

Для обеспечения конструктивных требований необходимо, чтобы

глубина заложения ростверка Нр принималась не менее конструктивных требований Н кон:

НР ? Нкон .

Верх монолитного стакана фундамента должен находиться ниже отметки пола как минимум на 0,15 м. Тогда (см. рис.5):

Hкон=0,15+hcm+hdн',

высота стакана для средней колонны

hcm= 0,33hk + 0,5;

высота стакана для крайней колонны

hcm> (1,0...1,5)hk;



Рис. Схема к определению глубины заложения ростверка

толщина днища стакана

hдн = (0,6…0,8) м; hдн' = hдн+0,05.

4. ВЫБОР ДЛИНЫ СВАИ

Минимальная длина сваи 1св должна быть достаточной для того, чтобы прорезать слабые грунты основания и заглубиться на минимальную величину ?h в несущий слой (рис.11).

Величина ?h зависит от показателя текучести глинистых грунтов IL: при IL < 0,1; ?hmin=0,5 м; при IL > 0,1 ?hmin=1...1,5 м.

Для песчаных грунтов:

- плотных - ?h > 0,5 м;

- песков средней плотности - ?h > 1 м.

Минимальную длину сваи lсв устанавливают с учётом её заделки в ростверк на 5…10 см (шарнирное сопряжение).

Полную длину сваи устанавливают исходя из анализа результатов оценки грунтов основания, действующих нагрузок и конструктивных особенностей здания.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВИСЯЧЕЙ СВАИ ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ ГРУНТА

До определения несущей способности сваи Fd [4, п. 4.2] необходимо произвести вертикальную привязку сваи к грунтовым условиям на основе определенных в п.3 глубины заложения ростверка Нр и длины сваи 1св (см. рис.11).

Согласно п. 4.2 [4] имеем

,

где с - коэффициент условий работы сваи в грунте, с=1; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл.1 [4]; А - площадь опирания сваи на грунт, м2; и - периметр поперечного сечения сваи, м; fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл.2 [4]; hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.3 [4].

При вычислении составляющих сил трения по боковой поверхности свай fij каждый слой грунта по высоте разбивают на участки не более

2-х м.

Расчет силы трения по боковой поверхности сваи (второе слагаемое формулы (20)) следует проводить в табличной форме (см.табл. 3).

Таблица 3 Расчет силы трения по боковой поверхности сваи

Номер слоя	hij, м	dij, м	fij, кПа
1
2
3
….
п

и

Расчетное сопротивление сваи по грунту вычисляют по формуле [4]:

Рг=Fd /,

где - коэффициент надежности, равный 1,4 (если несущая способность сваи определена расчетом).

Для определения количества свай в фундаменте необходимо вычислить расчетное сопротивление сваи, уменьшенное на значение ее собст венного веса (полезную несущую способность сваи):

,

где gс - собственный вес сваи, кН, определяемый по формуле

gс = A lсв гb ,



Рис. Схема к определению несущей способности сваи:

dij - расстояние от поверхности земли до середины участка сваи hij

где - коэффициент надежности по нагрузке, ; А - площадь поперечного сечения сваи, м2; lсв - длина сваи без учета величины заделки сваи в ростверк, м; гb - удельный вес железобетона, равный 25 кН/м3.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СВАЙ

Число свай в фундаменте и схему их размещения устанавливают расчетами по первой группе предельных состояний. Рекомендуется коли-чество свай определять из условия несущей способности свай по грунту

Nic<Рг',

где Nic - среднее усилие в свае, кН (п. 6.3).

При этом следует обеспечить условие Nс max<1,2Pг', где Nc max - продольное усилие в голове наиболее нагруженной сваи от невыгодного сочетания нагрузок, кН (п. 6.3).

Число свай определяется методом последовательных приближений.

6.1 Предварительное определение количества свай в фундаменте и их размещение при центральной нагрузке

В первом приближении число свай определяется как для центрально нагруженного фундамента без учета действующего момента. При центральной нагрузке усилия между сваями фундамента распределяются равномерно.

Количество свай п определяется с последующим округлением до целого числа в большую сторону:

,

где Nmax - максимальное расчетное усилие, кН, из табл.1; tmin - минимальное расстояние между осями свай, принимаемое равным 3dc; dc - сторона сечения сваи, м; Hp - глубина заложения ростверка, м; - осредненный объемный вес бетона ростверка со стаканом и грунта на уступах ростверка, 20 кН/м; =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке. После определения количества свай, выполняется их размещение (рис. 12).

6.2 Уточнение количества свай в фундаменте и их размещение

Расчету фундамента предшествует выбор положения центра тяжести свайного поля относительно оси надфундаментной части сооружения. При висячих сваях центр тяжести свайного поля целесообразно совмещать с точкой приложения равнодействующей постоянной и длительных нагрузок.

На фундамент действуют несколько сочетаний нагрузок, как правило, заранее неизвестно, какое из этих сочетаний является невыгодным. Поэтому на начальном этапе одно из сочетаний нагрузок (произвольно) принимается за невыгодное. По нему находят число свай и размеры ростверка, а потом выполняют проверочные расчеты на другие сочетания нагрузок (см. рис. 13).

Количество свай определяем по формуле

,

где Му0 - обобщенный момент, определяемый по формуле

,

где Му, Qx, Nmax - расчетные сочетания усилий с максимальной нормативной силой; - коэффициент, зависящий от числа рядов свай по оси х, вычисляется по формуле

,

где тх - число рядов свай по оси х; а - расстояние между осями крайних свай.

При свободном опирании ростверка на сваи согласно п.8.8 [5] dm=0 формула (25) приобретает вид

.

Рис. Схема к определению количества рядов свай

Усилия в сваях определяются как от І (основного), так и от ІІ (дополнительного) сочетаний нагрузок для каждого ряда свай.

При Ni<0 следует проверить сваю на выдергивание из условия

.

Значение величины - определялось ранее в п.5 табл. 3;

гс - коэффициент условия работы, принимается по п. 4.5 [5]; gc - собственный вес сваи.

После определения окончательного числа свай уточняется схема их размещения, расстояние между ними, привязка их к осям и граням ростверка, определяются усилия в сваях (рис. 13).

6.3 Проверка усилий в сваях

Усилие в любой свае от основного и дополнительного сочетаний нагрузок в плоскости действия момента Му находится по формуле

,

- расстояние от оси сваи до оси у; Jуо - момент инерции свайного поля:

, Gp

- вес ростверка, определяется по формуле

Gp= apbpHp.

Усилие в максимально (минимально) нагруженной свае

=,

- расстояние от ЦТ свайного поля до оси крайней сваи в направлении действия момента (см. рис.13).

В случае, если расчет свайных фундаментов проводится с учетом ветровых и крановых нагрузок, нагрузку на крайние сваи допускается повышать на 20%, т.е.

,

где Nc max - продольное усилие в голове наиболее нагруженной сваи от невыгодного сочетания нагрузок, кН .

В принятой при проектировании схеме размещения свай усилия в сваях должны отвечать следующим условиям:

1) Nic P'г ;

2) ;

3) ,

где Nic - усилие в свае, кН.

Для центрально-нагруженных фундаментов

;

для отрицательных значений х должно выполняться условие Ni > 0 или условие.

Рис. Схема к определению количества свай в общем случае действия нагрузки

6.4 Определение степени использования несущей способности сваи

Степень использования несущей способности сваи определяется по формуле

д = (%).

В случае, если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, для наиболее нагруженных свай

д =(%).

При этом степень перегрузки свай (при д<0) не должна превышать

%, степень недогрузки (при д>0) допускается принимать не более 15 %.

7. РАСЧЕТ КОНЕЧНОЙ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

Осадка запроектированного фундамента должна удовлетворять условию [1]:

,

где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом (см. п.7.4); Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения [1, п.2.39].

Относительная разность осадок [1, прил.4], согласно условию

,

где - разность осадок смежных фундаментов средней и крайней колонны промышленного здания, м; L - пролет промышленного здания, м. строительный ростверк свайной фундамент

7.1 Определение размеров подошвы условного фундамента

Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям следует проводить как для условного фундамента на естественном основании [4, п.6].

Границы условного фундамента определяются следующим образом:

· снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай;

· с боков - вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстояние ?;

· сверху - поверхностью планировки грунта.



Рис. Схема к определению размеров условного фундамента

Размеры подошвы условного фундамента определяются по формуле

ау = а + dc + 2?,

,

,

где - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения в пределах высоты условного фундамента (рис.14), рассчитывается по формуле

,

в которой - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi; - глубина погружения свай в грунт.

7.2 Проверка напряжений на уровне нижних концов свай

На уровне нижних концов свай давление в грунте от нормативных нагрузок р не должно превышать расчетного сопротивления грунта R:

р ? R.

Для проверки напряжений на уровне нижних концов свай определяют давление под подошвой условного фундамента

,

здесь - осредненное значение коэффициента надежности по нагрузке, принимаем равное 1,2; Gнyф - нормативный вес условного фундамента (рис.14).

Gнуф= ауbуНг,

где - осредненный объемный вес бетона и грунта, равный 20 кН/м3.

Определяем расчетное сопротивление грунта на уровне нижних концов свай:

коэффициенты: те же, что в формуле (1), п.1.

В формуле d1 принимаем равное Н, b = bу.

7.3 Определение нижней границы сжимаемой толщи основания

Для определения нижней границы сжимаемой толщи основания вычисляем вертикальные напряжения от собственного веса грунта:

.

В случае наличия водоупора выше ВС необходимо скорректировать эпюру природного давления путем добавления эпюр давления воды с максимальной ординатой в уровне кровли водоупора и нулем на уровне WL. При этом удельный вес грунта выше WL и ниже кровли водоупора принимать не во взвешенном состоянии.

Вычисляем дополнительное вертикальное давление на основание:

po= p-o ,

где - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Дополнительное давление находим по формуле [1]:

,

где - коэффициент, принимаемый по табл.1 прил. 2 [1], в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента

и относительной глубины , значения z отсчитываются от подошвы условного фундамента.

Таблица 4 Определение давления под подошвой условного фундамента

0
0,4
….
4,8

Строим эпюры вертикальных напряжений от веса грунта, дополнительных давлений. Находим границу сжимаемой толщи основания на глубине z=Hc , где выполняется условие

.

7.4 Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Осадка фундамента определяется по формуле [1]:

,

где Ei - модуль деформации для слоев грунта ниже подошвы условного фундамента, кПа; п - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща; hi - мощность i -го слоя грунта, м.



Рис. Схема к определению ВС

8. ПОДБОР МАРКИ СВАИ

Подготовка исходных данных для расчета по программе КОСТ-2. Перемещение несущего элемента от единичной силы [4]:

,

.

Перемещение несущего элемента от единичного момента:

,

где A0,, В0,, С0 - коэффициенты, определяемые по прил. 1 [4], при = если > 4, то = 4, т.к. сопряжение свай с ростверком принято шарнирным; бэ - коэффициент деформации; Н - фактическая глубина погружения сваи.

,

где К, кН/м4 - коэффициент пропорциональности грунта [4, прил.1].

;

h1 - мощность слоя грунта с К1 от подошвы ростверка до кровли слоя грунта с К2; h2 - мощность слоя в пределах

hm от кровли слоя грунта с К2; Еb - модуль упругости материала сваи принимается по табл. 5 с коэффициентом условия работ гш = 0,8

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. Схема к определению приведенного значения коэффициента пропорциональности грунта

Таблица 5 Модуль упругости бетона

Класс бетона	В15	В20	В25	В30	В35
Еb ,кПа	20,5·106	24,0·106	27·106	29,0·106	31·106

Приведенное значение K получают из предположения, что влияние различных значений Ki на работу сваи уменьшается до нуля в пределах hm-мощности слоев грунта (рис. 16), определяющих в основном работу свай на горизонтальные нагрузки

hm=3,5dc+1,5.

Расчетный размер сваи вычисляется по формуле

dp=Kэ(1,5dc+0,5),

где Kэ=1 - для прямоугольного сечения сваи; Еb - начальный модуль упругости бетона; I - момент инерции поперечного сечения сваи; dс -размер поперечного сечения сваи, м.

Момент в голове сваи

Мв=0.

Поперечная сила в голове сваи

Qв=Qx /n,

где п - количество свай; l0 - свободная длина сваи, l0=0.

Расчет изгибающего момента Мz осуществляется с помощью ЭВМ по программе КОСТ - 2. Данные для расчета сводятся в табл. 6.

Таблица 6 Исходные данные к расчету Mz, Qz, Pzь

Перемещение свай от единичной силы		м/кН
Перемещение свай от единичной силы		І/кН
Перемещение свай от единичного момента		І/(кН·м)
Момент в голове сваи	МВ	кН·м
Поперечная сила в голове сваи	QB	кН
Свободная длина сваи	l0	м
Коэффициент деформации сваи		І/м
Жесткость сечения ствола сваи	EJ	кН/м2
Коэффициент пропорциональности грунта	K	кН/м4
Число сечений	N	-

При свободном опирании ростверка на сваи принимается MB=0. N - количество сечений свай, в которых вычисляем вышесказанные величины при ,принимаем N=18; при N=17;при ?3,0;

.

Наибольший момент по длине элемента устанавливается по эпюре Mz.

Марку сваи определяют по типовому проекту 1.001-10.1[8].

9. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ

Необходимо провести расчет по прочности плитной части ростверков под железобетонные колонны: на продавливание колонной, продавливание угловой сваей, на изгиб по нормальному и наклонному сечениям.

9.1 Расчет ростверков на продавливание колонной

Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай проводится из условия (51), при этом продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с ( рис. 18):

,

где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакции всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, м, определяется по условию (54); Rbt, - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона, кПа; ho - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана, м; 0 - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле

здесь Af - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, м2, вычисляется по формуле

Af=2(bcol+hcol)hanc,

где bcol,hcol - размеры сечения колонны, м; hanc - глубина заделки колонны в стакан фундамента, м; c1 - расстояние от грани колонны с размером bсо1 до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, м; с2 - расстояние от грани колонны с размером hcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, м.

Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.

При принимается равным h0; при принимается равным 0,4h0.

Расчет на продавливание колонной внецентренно-нагруженных ростверков проводится по тем же формулам, что и на продавливание центрально-нагруженных ростверков. При этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной



Рис. Схема образования пирамиды продавливания под железобетонной колонной прямоугольного сечения

Fper = 2,

где - сумма реакций всех свай, расположенных с одной стороны от оси колонны в наиболее нагруженной части ростверка за вычетом реакций свай, расположенных в зоне пирамиды продавливания с этой же стороны от оси колонны.

В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.

При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина определяется в каждом направлении отдельно. В расчет принимается большая из этих величин.

9.2 Расчет ростверков на продавливание угловой сваей

Расчет ростверков на продавливание угловой сваей проводится из условия



где Fai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения),кН; h01 - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени; ui - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания высотой h01, образующейся при продавливании плиты ростверка угловой сваей, м; - коэффициент, определяемый по табл. 7 в зависимости от:

В преобразованном виде формула (55) будет иметь вид

где b01; b02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка, м (рис. 12); с01,с02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке, м; - значения этих коэффициентов принимаются по табл. 7.

Примечания: 1. При h1/c01 и h1/c02, меньшем I, коэффициенты и принимаются соответственно такими же, как и при h01/coi=1, то есть равными 0,6; при этом с01 и с02 принимаются равными h1.

2. При h1/c01 и h1/c02,, большем 2,5, коэффициенты и принимаются равными 1, а величины с01 и c02 равными 0,4h1.

3. В тех случаях, когда угловая свая в ростверках с подколонником

по проекту заходит в плане за обе грани подколонника на 50 мм и более, проверка на продавливание плиты ростверка угловой сваей не проводится.

Таблица 7 Определение коэффициента

1	0,600	1,4	0,765	1,8	0,887	2,2	0,968
1,05	0,622	1,45	0,782	1,85	0,900	2,25	0,974
1,1	0,645	1,5	0,800	1,9	0,912	2,3	0,980
1,15	0,666	1,55	0,815	1,95	0,920	2,35	0,986
1,2	0,688	1,6	0,832	2	0,932	2,4	0,991
1,25	0,709	1,65	0,845	2,05	0,941	2,45	0,996
1,3	0,728	1,7	0,860	2,1	0,951	2,5	1,000
1,35	0,746	1,75	0,875	2,15	0,960

Рис. Схема продавливания ростверка угловой сваей

9.3 Расчет ростверка на изгиб

Расчет прочности ростверков на изгиб проводится в сечениях по граням колонны, а также по наружным граням подколонника ростверка или по граням ступеней ростверка.

Расчетный изгибающий момент для каждого сечения определяется как сумма моментов от реакций свай (от расчетных нагрузок на ростверк) и от местных расчетных нагрузок, приложенных к консольному свесу ростверка по одну сторону от рассматриваемого сечения:

где Mxi, Myi - изгибающие моменты в рассматриваемых сечениях; Fi -расчетная нагрузка на сваю, нормальная к площади подошвы ростверка; xi, уi - расстояния от осей свай до рассматриваемого сечения.

Площадь сечения арматуры, параллельной стороне аp , на всю ширину ростверка определяется (рис.19):

в сечении 1 - 1

в сечении 2 - 2 по грани ступени (подколонника)

,

где Asу - площадь поперечного сечения арматуры, должна приниматься не менее минимального процента армирования для железобетонных конструкций м = 0,05 %.

Площадь сечения арматуры, параллельной стороне bp, на всю длину ростверка ( см. рис. 19) определяется:

в сечении 3 - 3

в сечении 4 - 4 по грани ступени (подколонника)

где My1,My2 - изгибающие моменты на всю ширину ростверка соответственно в сечениях 1 - 1 и 2 - 2; Мx1, Мx2 - изгибающие моменты на всю длину ростверка соответственно в сечениях 3 - 3 и 4 - 4; h02 - рабочая высота ростверка в сечениях 1 - 1 и 3 - 3; h01 - рабочая высота ростверка в сечениях 2 - 2 и 4 - 4; Rs - расчетное сопротивление арматуры; v - коэффициент, определяемый по табл. 8 в зависимости от коэффициента, рассчитываемого для:

сечения 1 - 1 (см. рис. 13)

,

сечения 2 - 2

сечения 3 - 3

сечения 4 - 4

,

где Rb - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию; аp,bp - размеры подошвы ростверка; а1, b1 - размеры сечения стаканной части ростверка.

Таблица 8 Значения коэффициента v

	v		v		v		v
0,01	0,995	0,18	0,9	0,314	0,805	0,412	0,71
0,02	0,99	0,188	0,895	0,32	0,8	0,416	0,705
0,03	0,985	0,196	0,89	0,326	0,795	0,42	0,7
0,039	0,98	0,204	0,885	0,332	0,79	0,428	0,69
0,049	0,975	0,211	0,888	0,338	0,785	0,435	0,68
0,058	0,97	0,219	0,885	0,343	0,78	0,442	0,67
0,068	0,965	0,226	0,87	0,349	0,775	0,449	0,66
0,077	0,96	0,234	0,865	0,354	0,77	0,455	0,65
0,086	0,955	0,241	0,86	0,36	0,765	0,461	0,64
0,095	0,95	0,248	0,855	0,365	0,76	0,466	0,63
0,104	0,945	0,255	0,85	0,37	0,755	0,471	0,62
0,113	0,94	0,262	0,845	0,375	0,75	0,476	0,61
0,122	0,935	0,269	0,84	0,38	0,745	0,48	0,6
0,13	0,93	0,276	0,835	0,385	0,74	0,489	0,575
0,139	0,925	0,282	0,83	0,39	0,735	0,495	0,55
0,147	0,92	0,289	0,825	0,394	0,73	0,499	0,525
0,156	0,915	0,295	0,82	0,399	0,725	0,5	0,5
0,164	0,91	0,302	0,815	0,403	0,72	-	-
0,172	0,905	0,308	0,81	0,407	0,715	-	-

Сетки рабочей арматуры следует конструировать в соответствии с требованиями [7].

9.4 Конструктивные рекомендации

1. Проектный класс бетона по прочности на сжатие для ростверков

рекомендуется принимать не ниже В-12,5 , В-15. При достаточном обосновании класс бетона может быть повышен до В-20, В-25.

2. Рабочая арматура сеток подошв ростверков принимается класса

АIII.

Минимальный диаметр рабочей арматуры сеток принимается 10 мм вдоль стороны ростверка aр ? 3 м и 12 мм при aр > 3 м.

10. ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА И ЕГО ТРУДОЕМКОСТЬ

Проект (работа) по дисциплине "Основания и фундаменты" состоит из пояснительной записки и чертежей. Пояснительная записка должна соответствовать методическим указаниям по наименованию разделов и их содержанию. Макеты обязательных чертежей приведены в прил. 5.

В процессе курсового проектирования студент отчитывается перед преподавателем по объему выполнения проекта (табл. 9).

Таблица 9 Трудоемкость выполнения курсового проекта (работы)

№ этапа	Этап выполнения	% выполнения
1	Оценка грунтов основания Сбор действующих нагрузок Определение глубины заложения ростверка и длины сваи Определение несущей способности сваи по сопротивлению грунта Определение количества свай	5 5 5 15 15
2	Расчет конечной осадки свайного фундамента	20
3	Подбор марки сваи	10
4	Расчет ростверка по прочности	15
5	Оформление проекта	10

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.СНиП 2.02.01 - 83*. Основания зданий и сооружений.

2.СНиП 2.01.07 - 85. Нагрузки и воздействия.

3.СНиП 23-01 -99. Строительная климатология.

4.СНиП 2.02.03 - 85. Свайные фундаменты.

5.СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов.

6.СНиП 2.03.01 - 84. Бетонные и железобетонные конструкции.

7.Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01 - 84). - М., 1985.

8.Типовой проект серия: 1.011.1-10.1- Сваи железобетонные призма-тические сплошного сечения.

9.Геологическое картирование: Методические указания к лабораторной работе / Сост. О.В.Тюменцева. - Омск: Изд-во СибАДИ, 1994. - 40 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Физико-механические характеристики грунтов

Номер слоя	Разновидность грунта	Плотность грунта, с /с, т/м3	Плотность частиц грунта s, т/м3	Природная влажность,W	Граница текучести, WL	Граница раскатывания, WP	Число пластичности, JP	Показатель текучести, JL	Коэффициент пористости, е	Степень влажности, SГ	Удельное сцепление сI/сII, кПа	Угол внутреннего трения ,I/II, град	Модуль деформации E, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Почвенно-растительный слой	1,60 1,62	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2	Суглинок	1,96 1,97	2,68	0,25	0,31	0,18	0,13	0,54	0,69	0,96	15 17	17 19	5,0
3	Супесь	1,65 1,73	2,69	0,21	0,23	0,17	0,06	0,67	0,75	0,75	7 10	24 25	8,0
4	Суглинок	1,97 1,98	2,70	0,22	0,26	0,17	0,09	0,56	0,64	0,92	12 14	19 20	6,0
5	Суглинок	1,92 1,95	2,68	0,23	0,27	0,17	0,10	0,56	0,69	0,89	8 10	21 22	3,0
6	Суглинок	1,90 1,92	2,68	0,27	0,29	0,18	0,11	0,84	0,75	0,96	5 7	20 21	2,0
7	Суглинок	1,96 1,97	2,68	0,25	0,34	0,21	0,13	0,30	0,71	0,94	19 20	20 21	7,0
8	Супесь	1,86 1,87	2,66	0,20	0,22	0,16	0,06	0,67	0,45	0,99	6 8	23 24	6,5
9	Суглинок	1,94 1,96	2,71	0,27	0,38	0,22	0,16	0,31	0,78	0,92	21 23	18 19	10,0
10	Песок мелкий	1,78 1,84	2,66	0,26	-	-	-	-	0,69	1,0	-	27 30	20,0
11	Песок средний	1,79 1,87	2,66	0,24	-	-	-	-	0,64	1,0	-	32 35	25,0
12	Глина	1,89 1,90	2,73	0,32	0,66	0,33	0,33	-0,03	0,88	0,99	58 62	6 7	30,0
13	Суглинок	1,77 1,79	2,68	0,08	0,23	0,14	0,09	<0	0,61	0,48	23 28	17 18	12,0
14	Суглинок	1,97 1,97	2,68	0,22	0,28	0,18	0,10	0,40	0,66	0,91	7 12	...

Подобные документы

• Проектирование свайных фундаментов под колонны промышленного здания

  Оценка грунтовых условий строительной площадки здания, построение инженерно-геологического разреза; учет конструктивных требований. Определение глубины заложения ростверка, длины и количества свай. Расчет осадки и размеров подошвы свайного фундамента.
  
  курсовая работа [713,9 K], добавлен 23.04.2012
  

• Расчет свайного фундамента

  Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Физико-механические свойства грунтов. Выбор глубины заложения фундамента и определение площади его подошвы. Расчетное сопротивление грунта основания. Виды и конструкция свайного ростверка.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.05.2012
  

• Основания и фундаменты промышленного здания

  Оценка инженерно-геологических условий, анализ структуры грунта и учет глубины его промерзания. Определение размеров и конструкции фундаментов из расчета оснований по деформациям. Определение несущей способности, глубины заложения ростверка и длины свай.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.05.2014
  

• Проектирование фундаментов вычислительного центра железной дороги

  Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Определение глубины заложения ростверка и несущей способности сваи. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента. Технология производства работ.
  
  курсовая работа [1002,4 K], добавлен 26.11.2014
  

• Основания зданий и сооружений

  Назначение и конструктивные особенности подземной части здания. Строительная классификация грунтов площадки. Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки. Выбор типа свай. Назначение глубины заложения ростверка. Расчет осадки фундамента.
  
  курсовая работа [848,1 K], добавлен 28.01.2016
  

• Проектирование монтажного цеха

  Оценка инженерно-геологических условий. Расчет фундамента мелкого заложения. Выбор глубины заложения ростверка и конструкция сваи. Определение несущей способности. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов. Расчет осадки фундамента.
  
  курсовая работа [463,7 K], добавлен 21.08.2011
  

• Фундаменты транспортных сооружений

  Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение минимальных размеров подошвы и осадки фундамента методом послойного суммирования. Проверка несущей способности подстилающего слоя грунта. Конструирование свайного ростверка.
  
  курсовая работа [3,2 M], добавлен 11.09.2012
  

• Проектирование строительства здания

  Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Гранулометрический состав грунта. Определение глубины заложения фундамента. Подбор и расчет фундамента мелкого заложения под наружную и внутреннюю стену. Определение осадки фундамента.
  
  курсовая работа [320,6 K], добавлен 04.03.2015
  

• Основания и фундаменты

  Выбор глубины заложения подошвы фундамента. Расчет несущей способности сваи и определение количества свай в фундаменте. Конструирование ростверка свайного фундамента. Проверка напряжений под подошвой условного фундамента, определение его размеров.
  
  методичка [1,7 M], добавлен 12.01.2014
  

• Расчет свайного фундамента

  Определение физико-механических характеристик грунтов площадки строительства. Построение геологического разреза и плана здания. Выбор глубины заложения подошвы свайного фундамента, расчет его параметров и осадок. Водопонижение и гидроизоляция фундаментов.
  
  курсовая работа [697,3 K], добавлен 18.06.2013
  

• Фундаменты мелкого и глубокого заложения

  Оценка инженерно-геологических условий стройплощадки. Конструктивные особенности подземной части здания. Выбор типа и конструкции фундаментов, назначение глубины их заложения. Определение несущей способности сваи и расчет осадки свайных фундаментов.
  
  курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.07.2010
  

• Проектирование фундамента на естественном основании

  Анализ инженерно-геологических условий. Конструктивные особенности здания. Выбор типа, длины и поперечного сечения сваи. Определение глубины заложения ростверка. Расчет осадки фундамента. Технология устройства фундамента на естественном основании.
  
  курсовая работа [732,7 K], добавлен 08.12.2014
  

• Проектирование фундамента промышленного здания

  Оценка инженерно-геологических условий площадки. Разработка вариантов фундаментов. Глубина заложения подошвы. Расчет осадок основания методом послойного суммирования. Проектирование свайного фундамента. Глубина заложения ростверка, несущая способность.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.11.2013
  

• Проектирование фундаментов пятиэтажного 20-квартирного дома до и после реконструкции

  Определение наименования и состояния грунтов. Построение инженерно-геологического разреза. Выбор глубины заложения фундамента. Определение осадки фундамента. Определение глубины заложения и назначение размеров ростверка. Выбор типа и размеров свай.
  
  курсовая работа [623,7 K], добавлен 20.04.2013
  

• Расчет оснований и фундаментов промышленного здания

  Инженерно–геологические условия строительной площадки. Сбор нагрузок на верх обреза фундамента. Назначение конструктивной глубины заложения подошвы фундамента. Уточнение расчетного сопротивления грунта. Определение нагрузок на минимально загруженные сваи.
  
  курсовая работа [940,2 K], добавлен 04.08.2014
  

• Проектирование фундаментов для промышленного одноэтажного здания

  Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор глубины заложения фундаментов, сооружаемых в открытом котловане. Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения (на естественном основании). Расчет свайного фундамента.
  
  курсовая работа [336,3 K], добавлен 13.12.2013
  

• Механика грунтов, основания и фундаменты

  Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрогеологические условия. Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания. Определение несущей способности и количества свай. Назначение глубины заложения ростверка.
  
  курсовая работа [331,0 K], добавлен 23.02.2016
  

• Проектирование фундаментов

  Строительство жилого здания. Определение расчетных характеристик грунтов основания и размеров подошвы фундамента мелкого заложения. Расчет несущей способности сваи, выбор ее типов и размеров. Нахождение сопротивления грунта и осадки подошвы фундамента.
  
  курсовая работа [205,3 K], добавлен 28.10.2014
  

• Проект фундаментов под здание гаража в г. Быхове

  Оценка инженерно-геологических и грунтовых условий строительной площадки. Определение прочностных и деформативных характеристик для грунта. Расчет фундаментов свайного и мелкого заложения глубины заложения, размеров подошвы. Проверка подстилающего слоя.
  
  курсовая работа [348,1 K], добавлен 13.09.2015
  

• Расчет основания фундаментов мелкого заложения и свайного фундамента

  Анализ грунтовых условий. Сбор нагрузок на фундамент. Назначение глубины заложения. Определение напряжений и осадки основания под участком стены с пилястрой. Расчет основания фундаментов мелкого заложения по деформации. Проектирование свайного фундамента.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.05.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам