Расчет и конструирование фундаментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь Белорусский Национальный Технический Университет

Контрольная работа

на тему: Расчет и конструирование фундаментов

Выполнил:

Карпека Д.Н.

Минск 2011 г

Содержание

1.Фундаменты мелкого заложения на естественном основании

1.1 Анализ физико-механические свойств грунтов пятна застройки

1.2 Выбор глубины заложения подошвы фундаментов

1.3 Выбор типа фундамента и определение его размеров

1.4 Вычисление вероятной осадки фундаментов

2. Свайные фундаменты

2.1 Основные положения по расчёту и проектированию свайных фундаментов

2.2 Расчёт и конструирование свайных фундаментов

2.3 Расчёт основания свайного фундамента по деформации

3. Реконструкция фундаментов

3.1 Конструктивные решения по усилению фундаментов и упрочнению грунтов оснований (расчет ограждающей стенки котлована).

Литература

1. Фундаменты мелкого заложения на естественном основании

1.1 Анализ физико-механические 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 трёх пластов представлены для данной строительной площадки.

Таблица 1

	Мощность пласта по скважинам? м	с	с		Преде-лы пластич-ности	б?
	1	2	3				WL%	Wp%
1	4	6	3	2.67	2.14	17	-	-	31	-	МЕЛК.	1,8
2	5	6	5	2.61	2.61	18	-	-	35	-	крупный	1,8
3	10	12	8	2.61	2.01	23	37	27	18	105	-“-	1,8

Для каждого из пластов, которые были вскрыты тремя скважинами? должны быть определены их расчётные 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

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

Плотность сухого грунта:

Пористость и коэффициент пористости грунта:

Степень влажности:

Показатель текучести для глинистых грунтов:

Обозначения в приведенных выше формулах?

с -- плотность грунта, т/м

сs -- плотность частиц грунта, т/м

сw -- плотность воды, принимаемая равной 1,0 т/м

W -- природная весовая влажность грунта, %

WL -- влажность на границе текучести, %

Wс -- влажность на границе пластичности (раскатывания), %

Песчаные грунты подразделяются по степени влажности Sr на?

маловлажные? если степень влажности Sr.??0.5;

маловлажные? если 0.5<Sr?0.8;

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

Таблица 3

	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

Таблица 4 Данные свойств грунтов

Показатели	Значения показателей для слоёв
Плотность частиц грунта сs ? т/м	2.67	2.61	2.68
Плотность грунта с ? т/м	2.14	2.61	2.01
Природная весовая влажность W грунта, %	17	18	23
Степень влажности Sr	0.99	2.6	1.88
Число пластичности Jp	-	-	10
Показатель текучести JL	-	-	-0.4
Коэффициент пористости е	0.46	0.44	-
Угол внутреннего трения ??	31	35	18
Удельное сцепление С? кПа	-	-	105
Наименование грунта и его физическое состояние	Песок мелкий,плотный ,насыщенный водой	Песок крупный плоный ,насыщенный водой	Суглинок твёрдый

1.2 Выбор глубины заложения подошвы фундамента

Минимальную глубину заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям Если пучение грунтов основания возможно, то глубина заложения фундаментов для наружных стен отапливаемых сооружение принимается не менее расчетной глубина промерзания df , определяемой по формуле df=khdfn

где dfn - нормативная глубина промерзания, устанавливаемая по схематической карте? равная 0,9 метра.kh - коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен.

Минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки.Подошва фундаментов заглубляется ниже пола подвала не менее чем на 0,4 м. При этом верх подушки фундамента располагается ниже чистого пола подвала.

Тогда df=0,9?07?0,630,65 м

По конструктивным соображениям df=3,5 м

1.3 Выбор типа фундамента и определение его размеров

Определение размеров для ленточного фундамента.

При проектировании оснований и фундаментов всегда можно предложить ряд вариантов конструктивных решений. Так, например, рассматривают варианты с различными типами фундаментов или варианты с различными отметками подошвы фундамента, учитывая при этом несущую способность грунтов основания. На основе технико-экономических сравнений следует выбрать наиболее рациональный вариант.

Для расчёта осадки фундаментов используются нагрузки, приложенные на уровне обреза фундамента, приведенные на схемах зданий. Объекты имеют подвальные помещения.

При расчёте оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчётного cопротивления грунта R ? Р ? R . Для внецентренно нагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:

Р_max ? 12R ; P ? R ; P_min > 0

Расчётное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле?

коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3 СНиП2.02.01-83 равные соответственно 1,4 и 1,37

к -- коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ? и с определены непосредственными испытаниями (для нашего случая), и 1,1 - если они приняты по таблицам прил.1 СНиП 20201-83

М?? Мq? Мс -- коэффициенты, принимаемые по табл.4 СНиП 2.02.01-83? равные соответственно 1.68? 7.71? 9.58

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

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

?'11 -- осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (с учётом фактического уплотнения обратной засыпки), кН/м³;

?11 -- то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³

с11 - расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 -- глубина заложения фундамента? равная 1,5



Давление под подошвой фундамента определяется из следующих зависимостей:

для центрально нагруженного фундамента?

для внецентренно нагруженного фундамента?

Здесь Р? Р_max? Р_min - соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента? кПа

N_0.11 -- расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента? 1100кН?

М_0.11 -- расчетный изгибающий момент, 44кН?м;

?m -- осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20...22 кН/м⁸;

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, м³?

Для определения размеров подошвы фун-та зададимся соотношением длины к ширине К_n=L*B=1.20. Получим ур-ние, которое решим относительно b:

Решая уравнение получаем, что ширина -b=0.98м, округляя получаем b=1м. Тогда длину ф-та принимаем равной L=1·1.2=1.2м

Для внецентренно нагруженного фундамента необходимо выполнение трех условий:

Определим P_min при b=1м

.

Так как P_min>0 то условие выполнено.

Определим значение R при b=1м:

Найдем значение P_max при данных условиях:

P_max=1033.9кПа<1.2R=1075.332кПа

Все условия выполняются, поэтому окончательно принимаем: b=1.2м, L=1.0м

Принимаем высоту ф-та:300мм

Определение размеров для столбчатого фундамента.

М?? Мq? Мс -- коэффициенты, принимаемые по табл.4 СНиП 2.02.01-83? равные соответственно 1.24? 5.95? 8.24

с11 - расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

?'11 -- осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (с учётом фактического уплотнения обратной

засыпки), кН/м³;

?11 -- то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³

N_0,11 -- расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента? 1280кН?

М_0,11 -- расчетный изгибающий момент, 260кН·м;

Для определения размеров подошвы фун-та зададимся соотношением длины к ширине К_n=L*B=1.2. Получим ур-ние, которое решим относительно b:

Решая уравнение получаем, что ширина -b=2.0568м, примем b=2.1м. Тогда длину ф-та принимаем равной L=2.1·1.2=2,4м.

Для внецентренно нагруженного фундамента необходимо выполнение трех условий:

Определим P_min при b=2,1м

.

Так как P_min>0 следовательно условие выполнено.

Определим значение R при b=2,1м:

Найдем значение P_max при данных условиях:

P_max=359,15Па<1.2R=421,18кПа

Все условия выполняются, поэтому окончательно принимаем: b=2,1м, L=2,4м

Выполним расчет размеров ф-та:

Расчет прочности тела фундамента производится на расчетные нагрузки, приложенные на уровне обреза фундамента.

Под сборную ж-б колонну 60*40 проектируем фундамент ступенчатого типа со стаканом. Размеры фундамента:

Определим P_max и P_min напряжения в кПа под подошвой фундамента от расчетных нагрузок:

Внецентренно нагруженный фундамент с прямоугольной подошвой рассчитываем на продавливание по условию: где

b_c и b₁ - верхняя и нижняя сторона одной грани пирамиды продавливания, м.

Определим наименьшую высоту фундамента:

Минимальная высота ступени

определяется:

Принимаем h_{ступени}=0,45м, высота стакана h₀-h_{ступени}=1,35-0,45=0,9м

1.4 Вычисление вероятной осадки фундамента

Определение осадки ленточного фундамента.

Основным методом определения полной осадки фундамента является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений (см. рис. 2 -- эпюры давлений). На геологический разрез наносятся контуры сечения фундамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр природного давления ?_zg в кПа, определяемого по формуле

?_zg=??_ih_i,

Где ?_i -- удельный вес грунта i-го слоя, кН/м³;

h_i -- толщина грунта i-го слоя, м.

Вправо от оси фундамента откладывается эпюра природного давления, но уменьшенная в 5 раз.

Для построения эпюры дополнительного давления ?_zp толщина грунта ниже подошвы фундамента в пределах глубины, приблизительно равной трехкратной ширине фундамента, разбивается на ряд слоев мощностью не более 0,4b . Дополнительное вертикальное давление P₀ непосредственно под подошвой фундамента определяется как разность между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

P₀=P - ?_zg,0.

Дополнительное вертикальное напряжение ?_zp для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле проектирование свайный фундамент

?_zp=?P₀,

где ? -- коэффициент, принимаемый по табл. 1 СНиП 2.02.01-83 (прил.16) в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента ?=l/b (для ленточных фундаментов ??10) и относительной глубины ?=z/b. Построив в произвольном, но одинаковом масштабе эпюры бытового и дополнительного напряжений, определяют нижнюю границу сжимаемой толщи основания, находящуюся в точке 0, где ?_zp =0,2?_zg.

При модуле деформации Е<5000 кПа, нижняя граница сжимаемой зоны будет соответствовать точке, в которой дополнительное напряжение будет равно 0,1?_zg. Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

S=??(?_zpi?h_i)/E_i,

где S - конечная осадка отдельного фундамента, см;

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

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

? - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

?_zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта, равное полу сумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

Расчет осадки фундаментов удобно выполнять в табличной форме (см. далее).

Значение ?_zg,0 согласно таблице на уровне z = 3,5м равно ?_zg,0= 21,4 · 3,5 = 79,4кПа.

Тогда Р₀ будет равняться: P₀ = P - ?_zg,0= 877,7-79,4 =799 кПа

Таблица 5

Z, м	о	б	г	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2уzg, кПа	Е, кПа	(?zpi?hi)/Ei
0	0	1,0000	21,4	79,4	799	14,98	5986	0
0,24	0,2	0,977	21,4	84,54	780,623	16,908	5986	0,023
0,48	0,4	0,881	21,4	89,68	703,919	17,936	5986	0,019
0,72	0,6	0,755	21,4	94,82	603,245	18,964	5986	0,016
0,96	0,8	0,642	21,4	99,96	512,958	19,992	5986	0,012
1.2	1	0,550	21,4	105,1	439,45	22,048	5986	0,0094
1,44	1,2	0,477	21,4	110,24	381,123	23,076	5986	0,0073
1,68	1,4	0,420	21,4	115,38	335,58	24,104	5986	0,0058
1,92	1,6	0,374	21,4	120,52	298,826	25,132	5986	0,0047
2.16	1,8	0,337	21,4	125,66	269,263	26,16	5986	0,0038
2.4	2,0	0,306	21,4	130,8	244,494	27,188	5986	0,0032
2,64	2,2	0,280	21,4	135,94	223,72	28,216	5986	0,0027
2,88	2,4	0,258	21,4	141,08	206,142	29,244	5986	0,0008
3.12	2,6	0,239	21,4	146,22	190,961	30,272	5986	0,0006
3.36	2,8	0,223	21,4	151,36	178,177	31,3	5986	0,0005
3,.6	3,0	0,208	21,4	156,5	166,192	32,328	5986	0,0005
3,2	3,2	0,058	21,4	161,64		33,356	5986	0,0004
3,4	3,4	0,051	21,4	166,78		34,384	5986	0,00039
3,6	3,6	0,046	21,4	171,92		35,412	5986	0,00035
							У=	0,16264

Согласно вычислений, проделанных в таблице, получаем, что:

S=0,8·0,16264=0,1301 м => S=13,01 см < S_норм = 16 см

Определение осадки столбчатого фундамента.

Значение ?_zg,0 согласно таблице на уровне z = 1,5м равно ?_zg,0= 21,4 · 1,5 = 15,2кПа.

Тогда Р₀ будет равняться: P₀ = P - ?_zg,0= 219-15,2 =203,8 кПа

Таблица 6

Z, м	о	б	г	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2уzg, кПа	Е, кПа	(?zpi?hi)/Ei
0	0	1,0000	21,4	15,2	203,8	3,04	5986
0,32	0,2	0,969	21,4	18,42	197,48	3,68	5986	0,0097
0,64	0,4	0,836	21,4	25,68	170,38	5,14	5986	0,0068
0,96	0,6	0,663	21,4	29,52	135,12	5,9	5986	0,0054
1,28	0,8	0,511	21,4	33,36	104,14	6,67	5986	0,0042
1,6	1	0,395	21,4	37,2	80,50	7,44	5986	0,0032
1,92	1,2	0,308	21,4	41,04	62,77	8,21	5986	0,0025
2,24	1,4	0,245	21,4	44,88	49,93	8,98	5986	0,002
2,56	1,6	0,198	21,4	48,72	40,35	9,74	5986	0,0016
2,88	1,8	0,162	21,4	52,56	33,02	10,51	5986	0,0013
3,2	2,0	0,136	21,4	56,4	27,72	11,28	5986	0,0011
3,52	2,2	0,114	21,4	61,24	23,23	12,25	5986	0,0003
3,84	2,4	0,098	21,4	65,15	19,97	13,03	5986	0,0002
4,16	2,6	0,085	21,4	69,05	17,32	13,81	5986	0,0002
4,48	2,8	0,074	21,4	72,96	15,08	14,59	5986	0,00017
							У=	0,03847

Согласно вычислений, проделанных в таблице, получаем, что:

S=0,8·0,03847=0,03078 м => S=3,1 см < S_норм = 16 см

2. Свайные фундаменты

2.1 Основные положения по расчёту и проектированию свайных фундаментов

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 ростверки, 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

В скобках указана плотность грунта во взвешенном состоянии. Мощность пласта в колонке измеряется от кровли до его подошвы

Таблица 7

Описание грунтов	Мощность слоя, м
Рыхлый насыщенный грунт из мелкого песка с органическими примесями ?=1,3(0,9)т/м3 ,?=12о	2,0
Ил коричневый водонасыщенный, ?=1,4(0,8)т/м3 ,?=10о Jl=0,6	4,0
Супесь пылеватая ?=1,7(1,1) т/м3, ?=25? Jl=0,4 Е=8000 кПа С=20 кПа	3,0
Глина Jl=0,2 ?=2,1 т/м3, Е=20000 кПа, ?=20?, С=100 кПа	12,0
Горизонт подземных вод от поверхности земли , м	1,5

2.2 Расчёт и конструирование свайных фундаментов

Для ленточного фундамента.

Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить её 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, твёрдые 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:

гдеl l₁ - глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается для свайных фундаментов с вертикальными нагрузками на 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 mм.

Принимаем сваи размером 350 х 350 mм.

Полная длина сваи равна l=0.05+4,5+1=5.55 м

Принимаем длину сваи L=9 м

Несущая способность Fd (в кН) забивной висячей сваи по грунту определяется как сумма сопротивления грунта основания под нижним концом сваи и по её боковой поверхности

А - площадь опирания на грунт сваи? в м?? принимаемая по площади поперечного сечения сваи;

R - расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

U - периметр поперечного сечения сваи, м;

fi - расчётное сопротивление i- го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи

li - толщина i-го слоя грунта, м.

Таблица 8

Наименование грунта	Мощность слоя грунта, м.	?i, м.	Средняя глубина слоя, м	fi, кПа
Рыхлый насыщенный грунт из мелкого песка с органическими примесями ?=1,3(0,9)т/м3,?=12о	2,0	2,0
		2,5
		1,5	5,25	17,25
		2	7,0	32,0
		1	8,5	33,25
Глина Jl=0,2 ?=2,1 т/м3, Е=20000 кПа, ?=20?, С=100 кПа	12,0	2	10	65



Проверка несущей способности свайного фундамента производится из условия, чтобы расчётная нагрузка N (в кН), передаваемая на сваю, не превышала расчетной нагрузки? допускаемой на сваю

Для центрально нагруженного фундамента это условие определяется из зависимости:

где N - расчётная нагрузка, передаваемая на одну сваю, кН;

No- расчётная нагрузка, приложенная на уровне обреза фундамента, кН;

No=1100 кН

Gm - расчётная нагрузка oт веса ростверка и грунта на его уступах, кН;

Gm=100 кН;

n - количество свай в фундаменте, равное 4;

P - расчетная нагрузка, допускаемая на сваи, кН.

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента необходима проверка нагрузки с учётом действия расчётных моментов:

Здесь - расчётные моменты относительно главных осей x и y плана свай в плоскости подошвы свайного ростверка, кНм

Xi и Уi - расстояние от главных осей свайного поля до оси каждой сваи, м

Х и У - расстояние от главных осей свайного поля до оси наиболее удалённой сваи, для которой вычисляется нормальная нагрузка, м.

При действии момента только в одном направлении формула превращается в двухчленную. При выполнении курсового проекта необходимо определить отказ свай (погружение сваи от одного удара в конце забивки), необходимых для контроля несущей способности сваи. Отказ определяют по формуле профессора Н. М. Герсеванова:

з - коэффициент, принимаемый для железобетонных свай с наголовником равным 1500 кН/м?, для деревянных свай без наголовника - 1000 кН/м?

А - площадь поперечного сечения сваи, м A=0.35*0.35

Ed - расчётная энергия удара молота, кДж

m1 - полный вес молота, кН;

Е - коэффициент восстановления анергии удара, E? =0,2;

m2 - вес сваи с наголовником, кН;

m3 - вес подбавка, кН;

Fd - несущая способность сваи, определяемая по ранее приведенной формуле, кН.

Для трубчатых дизель-молотов Еd = 0,9 GH , где G - вес ударной части молота, кН; Н - расчетная высота падения ударной части молота, м.

При подборе сваебойного агрегата необходимо выдерживать следующие соотношения между весом ударной части молота G и весом сваи m2:

Принимаем трубчатый дизель-молот C-949, тогда:

Ed=43.5 кДж G=25 H=Ed/0.9·G=43.5/0.9·25=1.933 м

При использовании трубчатых дизель-молотов G:m2=0.7 m2=G/0.7=25/0.7=35.7

Для столбчатого фундамента.

Принимаем сваи размером 250 х 250 mм.

Полная длина сваи равна l=0.05+7,5+1=8.55 м

Принимаем длину сваи L=9 м

Таблица 9

Наименование грунта	Мощность слоя грунта, м.	?i, м.	Средняя глубина слоя, м	fi, кПа
Рыхлый насыщенный грунт из мелкого песка с органическими примесями ?=1,3(0,9)т/м3,?=12о		1,5	--	--
		0,5	1,75	11
		2	3,0	14,0
		2	5,0	17,0
		2	7,0	32,0
		1	8,5	33,25
Глина Jl=0,2 ?=2,1 т/м3, Е=20000 кПа, ?=20?, С=100 кПа	12,0	2	10	65



Проверка несущей способности свайного фундамента:

Определяем отказ свай:

Геометрические размеры ростверка принимаем конструктивно. Толщину ростверка ниже дна стакана рекомендуется делать не менее 40см, толщину стенок стакана - не менее 22,5см. Глубина заделки головы сваи в ростверк при свободном опирании ростверка на сваи равна 5….10см.

2.3 расчет основания свайного фундамента по деформациям

Для ленточного фундамента.

При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входят ростверк, сваи и грунт.



h - длина сваи, м;

b₁=m+(2htg?cр)/4= 0.35+2·9tg20/4=2м,

l₁= m+(2htg?cр)/4=1.25+2·9tg20/4=2.9м,

h - длина сваи, м;

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

,

Где A₁ - площадь подошвы условного фундамента, м²;

N_d1 - суммарный вес условного массива и нагрузок, приложенных на уровне обреза ростверка, кН.

N_d1=N₀+G₁+ G₂+ G₃ .

Здесь N₀ - нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка;

G₁ - вес ростверка;

G₂ - вес свай=2(9·0,35·0,35)25=55,13;

G₃ - вес грунта в объеме выделенного условного массива G3=5,8·(2·12,88+4·13,734+3·16,68+4,5·20,6)=1295,9

N_d1=1100+100+55,13+1295,9=2551 кН.

Давление Р от расчетных нагрузок не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, то есть необходимо соблюдение условий P<R

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

 кПа.

P=439,8 кПа <R=1941 кПа

Условия выполняются.

Вычисление вероятной осадки свайного фундамента.

Расчет осадки фундамента производится по формуле:

S<S_u

Где S - конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

S_u - предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СниП 2.02.01-83;

Определим осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений.

Расчет осадки фундаментов удобно выполнять в табличной форме (см. далее). Значение ?_zg,0 согласно таблице на уровне z = 13,5м равно ?_zg,0= 8,2 · 13,5 = 110,7кПа.

Тогда Р₀ будет равняться: P₀ = P - ?_zg,0= 439,8 -110,7 =329,1 кПа

Таблица 10

Z, м	о	б	г	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2уzg, кПа	Е, кПа	(?zpi?hi)/Ei
0	0	1,0000	8,2	110,7	329,1	22,14	24373
0,2	0,1	0,986	8,2	112,32	324,49	22,46	24373	0,0027
0,4	0,2	0,972	8,2	113,94	319,89	22,78	24373	0,0026
0,6	0,3	0,91	8,2	115,56	299,48	23,11	24373	0,0025
0,8	0,4	0,848	8,2	117,18	279,08	23,44	24373	0,0023
1	0,5	0,765	8,2	118,8	251,76	23,76	24373	0,002
1,2	0,6	0,682	8,2	120,42	224,45	24,08	24373	0,0018
1,4	0,7	0,607	8,2	122,04	199,76	24,41	24373	0,0016
1,6	0,8	0,532	8,2	123,66	175,08	24,73	24373	0,0014
1,8	0,9	0,473	8,2	125,28	155,66	25,06	24373	0,0013
2,0	1,0	0,414	8,2	126,9	136,25	25,38	24373	0,0011
							У=	0,0193

S=0,8·0,0193м=1,54см

S=1,54см<Su=16см.

Для столбчатого фундамента.

l₁=m+(2htg?cр)/4= 1,45+2·9tg16,8/4=2,8м

b₁=2,8м

G₂ - вес свай=4(9·0,25·0,25)25=56,25;

N_d1=N₀+G₁+ G₂+ G₃ .

G3=7,84·(2·12,88+4·13,734+3·16,68+1,5·20,6)=1267,2

N_d1=630+100+56,25+1267,2=2053,5 кН.

P=262 кПа <R=1937 кПа

Условия выполняются.

Значение ?_zg,0 согласно таблице на уровне z = 10,5м равно ?_zg,0= 8,2 · 10,5 = 86,1кПа.

Тогда Р₀ будет равняться: P₀ = P - ?_zg,0= 262 -86,1=175,9 кПа

Таблица 11

Z, м	о	б	г	уzg, кПа	уzp, кПа	0,2уzg, кПа	Е, кПа	(?zpi?hi)/Ei
0	0	1,0000	8,2	86,1	175,9	17,22	24373
0,2	0,07	0,986	8,2	87,72	173,44	17,54	24373	0,0014
0,4	0,14	0,972	8,2	89,34	170,98	17,87	24373	0,0014
0,6	0,21	0,952	8,2	90,96	167,46	18,19	24373	0,0013
0,8	0,29	0,888	8,2	92,58	156,2	18,52	24373	0,0013
1	0,36	0,832	8,2	94,2	146,35	18,84	24373	0,0012
1,2	0,43	0,771	8,2	95,82	135,62	19,16	24373	0,0011
1,4	0,5	0,703	8,2	97,44	123,66	19,49	24373	0,001
1,6	0,57	0,635	8,2	99,06	111,7	19,81	24373	0,0009
1,8	0,64	0,574	8,2	100,68	100,97	20,14	24373	0,0008
2,0	0,71	0,52	8,2	102,3	91,47	20,46	24373	0,0008
							У=	0,01

S=0,8·0,01м=0,8см

S=0,8см<Su=16см.

3. Реконструкция фундаментов

3.1 Конструктивные решения по усилению фундаментов и упрочнению грунтов оснований

Расчет ограждающей стенки котлована.

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 отсут-ствии естественного водоупора может быть предусмотрено создание искусственного за счёт инъекционного закрепления в песке слоя, достаточного для восприятия взвеши-вающего 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 защемлённых в грунте стен нужно предусмотреть распорные системы или анкерные крепления.

Расчётом 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. При восп-риятии опрокидывающего момента статическим расчётом следует определить усилия вда-вливания в вертикальных сваях и выдёргивающие усилия - в наклонных. Сами сваи нужно рассчитать по прочности арматуры наклонных анкерных свай - на растяжение. Кроме этого, должны быть определены несущие способности этих свай по грунту.С учётом инъекционной опрессовки грунта расчётные 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 опреде- ляется по объёму закачиваемого раствора с учётом водопотерь.

Расчёт козловой системы в качестве ограждения котлована сводится к определению давления грунта в состоянии покоя на глубине (Н + I м), то есть примерно на I м ниже уровня пола подвала :

Опрокидывающий момент на глубине (H+1) составит:

Усилие в ряду вертикальных свай на 1 погонный метр ограждающей стены равно:

Усилие на погонный метр ряда наклонных свай равно:

Чтобы грунт между сваями не высыпался за счёт арочного эффекта, расстояние между вертикальными сваями нужно принять по 0,6 м. Тогда усилие на одну сжимаемую сваю составит 0,6 Ns , кН. Оно должно восприниматься за счёт сопротивления на боковой по-верхности только ниже дна котлована и под нижним концом сваи. Глубина заделки i и диаметр уширения ствола D должны устанавливаться расчётом из условия восприятия грунтом расчётной вдавливающей нагрузки. Усилие в одной анкерной свае легко устано-вить при заданном шаге между ними в ряду исходя из расчёта несущей способности сваи, которая зависит от сопротивлений грунта вдоль её боковой поверхности и, возможно, пе-ред уширениями. Наличие локального уширения по длине инъекционного отреза поз-волит уменьшить общую длину анкерной сваи, которая должна быть в любом случае больше чем (Н + I).

Принимаем сваю длиной L=5 м., d=200 мм

Несущая способность вертикальной сваи равна:

Расчётная нагрузка P, допускаемая на сваю

P=63,1/1,4=45,1 кН

Усилие на одну вертикальную сваю

N'=0.6Ns=0.6·70,36=42,22<P=45,1кН

-следовательно несущая способность сваи по грунту обеспечена.

Определим длину корня анкерной сваи исходя из того, что свая работает на трение по боковой поверхности:

Fd = г_C ·U·г_Cf ·Уf_i·?_I ·t > Na

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

г_Cf -- коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи (г_Cf =1,6); Fd =1·3,14·0,2·1,6·(8·2+14·2+16,5·1)·t = 60,8·t кН

Na=81,25 кН

t = 81,25/60,8 = 1,33 м.

Принимаем длину корня сваи t = 1,5 м.

Тогда несущая способность анкерной сваи: Fd ·t=60,8· 1,5 = 91,2 кН > Na=81.25 кН

При такой длине корня несущая способность анкера по грунту будет обеспечена.

Из условия, что расчётное сопротивление цементного камня сжатию Rb=25000 кПа, видно, что допустимое сжимающее усилие в одной свае, которое она может воспринять равно:

Rb·3,14·d?/4=25000·3,14·0,2?/4 = 785 кН

N' = 42,22 кН < 785кН, значит прочность вертикальной сваи обеспечена.

По расчёту арматура не требуется, но принимается конструктивно 1 стержень S500 ?16.

В наклонной свае выдёргивающие усилия будут восприниматься за счёт арматуры,площадь которой определяем из условия:

Принимаем 1 стержень S500 ?18, A =2,545 см? , следовательно, прочность арматуры наклонных анкерных свай обеспечена.

Литература

1. Долматов Б.И. “Механика грунтов, основания и фундаменты.”- М.: Стройиздат, 1981.

2. Соболевский Ю.А. “Механика грунтов.” - Мн.: Внш. школа, 1986.

3. Цитович Н.А. “Механика грунтов (краткий курс)”.- М.:Высш. школа, 1979.

4. Цитович Н.А., Березанцев В.Г., Долматов Б.И., “Основания и фундаменты.”- М.: Высш. школа, 1970.

5. Берлинов М.В. Основания и фундаменты,- М.: Высш. школа, 1988.

6. СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений.

7. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.

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

9. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

Размещено на Allbest.ru

...