Расчет свайного куста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет транспорта нефти и газа

Кафедра «Нефтегазовое дело»

Практическая работа

по дисциплине: «Основания и фундаменты нефтегазовых сооружений»

Омск 2016г.

Расчет свайного куста

Основание сложено однородным грунтом. Рассчитать свайный куст, состоящий из пирамидальных забивных свай с основанием в виде правильного 9-угольника, под колонну однопролетного промышленного здания. Площадь большего основания сваи равна SБ = 0,20 м2, длина сваи равна l = 7 м, угол наклона апофемы к оси сваи равен б = 0,7є. По конструктивным соображениям глубина заложения подошвы ростверка толщиной hp = 0,7 м, от планировочной отметки принята равной dp = 0,9 м. Нормативная вертикальная нагрузка на свайный фундамент равна Р=1450 кН. Удельный вес бетона, из которого изготовлен ростверк и сваи, равен гб = 23,1кН/м2. Грунт основание- песок средней крупности, модуль деформации Е0 = 40 МПа, нормативное значение удельного сцепления cn = 2 кПа, нормативное значение угла внутреннего трения цn =38є, удельный вес ггр = 16,3 кН/м3. Свая выполнена в форме усеченной пирамиды.

Расчет:

Коэффициент условий работы сваи в грунте гс =1.

Учитывая назначенную по конструктивным соображениям глубину заложения подошвы ростверка от планировочной отметки dp = 0,9 м (рис. 1), рассчитаем глубину погружения нижнего конца сваи по формуле:

z=l+dp=7+0,9=7,9 м.

Рис. 1 - Расчётная схема висячей пирамидальной сваи l=7000 мм (размеры на схеме приведены в мм)

Из табл. 1.9 (Приложение 1) выберем расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R. Для заданной глубины погружения нижнего конца сваи z = 7,9 м и песка средней крупности, расчетное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи будет равно:

Вычислим радиус вписанной окружности rб бомльшего основания по формуле:

Радиус вписанной окружности rм меньшего основания усечённой пирамиды Sм вычислим через радиус вписанной окружности rб большего основания по формуле:

rм = rб - h•tgб=0,247 - 7 • tg0,7є =0,161 м.

Рассчитаем площадь опирания А на грунт сваи, которая равна площади меньшего основания усечённой пирамиды Sм через радиус вписанной окружности rм:

Поскольку основание сложено однородным грунтом, для удобства расчета разобьём его на слои толщиной по 2 м, считая от глубины заложения подошвы ростверка. Таким образом, толщина слоёв грунта h??, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи, будут равны:

h1=h2=h3=2 м; h4=1 м.

Расположение средних сечений по длине сваи l??, считая от её верхнего основания:

l1=1 м; l2=3 м; l3=5 м; l4=6,5 м.

Рассчитаем радиусы вписанных окружностей r?? средней части каждого из слоёв грунта по формулам:

r1 = rб - l1 • tg б = 0,247 - 1 • tg 0,7є = 0,235 м;

r2 = rб - l2 • tg б = 0,247 - 3 • tg 0,7є = 0,210 м;

r3 = rб - l3 • tg б = 0,247 - 5 • tg 0,7є = 0,186 м;

r4 = rб - l4 • tg б = 0,247 - 6,5 • tg 0,7є = 0,168 м.

Рассчитаем длину а?? стороны наружного периметра -го сечения средней части каждого из слоёв грунта по формулам:

Рассчитаем длину периметра и?? -го сечения средней части каждого из слоёв грунта по формулам:

u1 = n • a1 = 9 • 0,171 = 1,537 м;

u2 = n • a2 = 9 • 0,153 = 1,377 м;

u3 = n • a3 = 9 • 0,135 = 1,217 м;

u4 = n • a4 = 9 • 0,122 = 1,097 м.

Глубина залегания средней части каждого из слоёв z?? рассчитаем по формулам:

z?? =l?? +dp;

z1 =l1 +dp=1+0,9=1,9 м;

z2 =l2 +dp=3+0,9=3,9 м;

z3 =l3 +dp=5+0,9=5,9 м;

z4 =l4 +dp=6,5+0,9=7,4 м.

Из табл. 1.10 (Приложение 1) выберем расчетное сопротивление грунта f?? на боковой поверхности -го слоя забивной сваи. Для средней глубины z?? расположения -го слоя грунта и грунта основания-песка средней крупности расчетное сопротивление грунта f?? на боковой поверхности ??-го слоя забивной сваи будет равно:

Сумма размеров сторон -го поперечного сечения средней части каждого из слоёв грунта и0,?? равна соответствующему периметру и?? ??-го сечения средней части каждого из слоёв грунта:

и0,1 = и1 = 1,537 м;

и0,2 = и2 = 1,377 м;

и0,3 = и3 = 1,217 м;

и0,4 = и4 = 1,097 м.

Рассчитаем наклон боковых граней сваи в долях единицы ??р:

??p = tg б = tg 0,7є = 0,01222.

Из табл. 1.11 (Приложение 1) для грунта основания-песок средней крупности выберем коэффициент k?? для -го слоя грунта: k1=k2=k3=k4=0,5.

Расчетную несущую способность грунта основания одиночной забивной висячей сваи Fd рассчитываем по формуле:

Определяем коэффициент надежности гk. Поскольку несущая способность сваи определена расчетом, то гk = 1,4.

Определяем максимально возможную расчетную нагрузку N, передаваемую на одиночную висячую забивную сваю:

Результаты расчетов заносим в таблицу:

Расчёт максимально возможной нагрузки, передаваемой на одиночную забивную висячую сваю длиной l=7 м

Определяем требуемое количество свай j под колонну в свайном кусте, воспринимающем вертикальную нагрузку Р, по формуле:

Округляя j в бомльшую сторону до целого значения, принимаем свайный фундамент из одной сваи j=1.

Рассчитаем длину аб стороны наружного периметра большего основания пирамидальной сваи по формуле:

Определяем форму ростверка и его размеры в плане. Поскольку число свай j =1 и нагрузка действует вдоль оси симметрии ростверка, принимаем квадратную форму ростверка. Сваю размещаем в центре ростверка.

Рис. 2 - Расстановка сваи в плане ростверка (размеры на схеме приведены в мм)

Расстояние от центра сваи до края ростверка sкр рассчитаем по формуле:

где dб = 2rб = 2 • 0,247=0,494 м.

Длину стороны ростверка sр находим по формуле:

sр=2 • sкр=2 • 0,347=0,694 м.

Так как ростверк имеет квадратную форму, то

sp = sґp = 0,694 м.

Вес ростверка свайного куста определяем по формуле:

Расчетную вертикальную нагрузку Np, действующую по подошве ростверка, определяем по формуле

Np=P+Gp=1450+8=1458 кН.

Так как свая одна, то вертикальная нагрузка Рсв определяем как:

Рсв=Np=1458 кН

Проверим правильность расчетов свайного куста на действие кратковременных нагрузок (перегрузка 20%) с помощью условия N>1,2•Pсв:

1,2 • Рсв=1,2 • 1458=1750 кН

1879 кН > 1750 кН - условие выполняется.

Поскольку в плане ростверк принят квадратной формы, то опорная площадь условного фундамента также будет квадратом. Рассчитаем длину стороны квадрата опорной площади условного свайного фундамента (рис.3) по формуле

Рис. 3 - Расчётная схема свайного куста (размеры на схеме приведены в мм)

свайный куст колонна ростверк

Объём условного свайного фундамента рассчитаем по формуле

м3

Объём ростверка рассчитаем по формуле

м3

Объём сваи определим по формуле

м3

Вес сваи куста рассчитаем по формуле

Объём грунта в общем объёме условного свайного фундамента рассчитаем по формуле

Вес грунта в общем объёме условного свайного фундамента находим по формуле

Рассчитаем вертикальную нагрузку, действующую по низу условного свайного фундамента, по формуле

Среднее давление по подошве условного свайного фундамента определяем по формуле

Из табл. 1.7 (Приложения 1) выбираем коэффициент условий работы гс1 и гс2 для песка средней крупности и отношением длины сооружения к его высоте L/H < 1,5, а именно L/H=0,694:0,7=0,99, то гс1 = 1,4; гс2 = 1,4.

Поскольку в качестве прочностных характеристик грунта приняты их нормативные значения, то коэффициент k принимаем равным: k = 1,1.

Из табл. 1.8 (Приложения 1) для угла внутреннего трения ц = 38є выбираем коэффициенты Mг, Mq, Mc: Mг= 2,11; Mq= 9,44; Mc=10,80.

Ширина подошвы условного свайного фундамента b = X = 2,837 м.

Поскольку ширина подошвы условного свайного фундамента b < 10 м, то коэффициент kz принимаем равным: kz = 1.

Удельный вес грунта, залегающий выше подошвы условного свайного фундамента, примем равным удельному весу грунта, залегающего ниже подошвы условного свайного фундамента: ггр = гґгр = 16,3 кН/м3.

Глубина заложения условного свайного фундамента

d1 = l + dp = 7 + 0,9 = 7,9 м.

Поскольку в строящемся здании подвал не предусмотрен, то db = 0.

Расчетное сопротивление несущего слоя основания определяем по формуле

Проверим правильность расчета свайного куста на несущую способность R > pcp; 2378 кПа > 307 кПа.

Условие выполняется, расчёт фундамента проведён правильно.

Размещено на Allbest.ru