стр. 48 По оси Г = 360 /м; = ∙ ℎ ∙ ∙ + ∙ ∙ ∙ = 0,6 ∙ 0,3 ∙ 1 ∙ 24 + 0,6 ∙ 1 ∙ 24 × 2,84 = 45,26 кН/м = 0 = 0 = 0 Таким образом, сумма внешних вертикальных нагрузок: для оси А: = 360 + 45,26 + 0 + 0 + 0 = 405,26 кН/м для оси Б: = 860 + 36 + 11 + 0 + 4 = 911 кН/м для оси В: = 360 + 45,26 + 0 + 0 + 0 = 405,26 кН/м для оси Г: = 360 + 45,26 + 0 + 0 + 0 = 405,26 кН/м Определяем количество свай: = 1,1 × 911 365,3 = 3,7 − по оси Б = 1,1 × 405,26 365,3 = 1,2 − по оси А, В и Г Принимаем 4 свай, по оси Б; принимаем 2 свай по оси А, В и Г. В итоге для фундамента глубокого заложения принимаем сваи С8-30. Конструирование свайного ростверка: Конструирование ростверка начинаем с размещения свай в плане. Сваи располагаем в рядовом порядке. Расстояние между осями свай принимаем равным не менее 3d=3×0,3=0,9. Размеры ростверка: 1,7×1,4 м. 4.6 Определение усилий в сваях во внецентренно нагруженном фундаменте под колонну Для фундаментов с вертикальными сваями расчетная нагрузка N, передаваемая на сваю, определяется по формуле: = ± ∑ 2 ≤ св, (70)
стр. 49 где −полная расчетная нагрузка на свайный фундамент; −расчетный момент внешних сил относительно главной центральной оси плана свай в плоскости подошвы свайного ростверка; −число свай в фундаменте; −расстояние от главной оси плиты ростверка до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка; −расстояние от главной оси плиты ростверка до оси каждой оси. При этом расчетная нагрузка на одну сваю не должна отклоняться от допускаемой расчетной нагрузки св более чем на 10-15%. Если условие проверки выполняется, то расчет несущей способности свайного фундамента считается законченным. В противном случае нужно изменить длину свай или их число в фундаменте и повторить расчет. Если при больших величинах моментов в сваях возникают выдергивающие усилия, то производится проверка несущей способности свай на выдергивание. Выдергивающая сила не должна превышать расчетной нагрузки, допускаемой на сваю при выдергивании, то есть. выд ≤ к , (71) где −несущая способность висячей забивной сваи на выдергивание. = ∑ℎ , (72) где , , , ℎ −то же, что и формуле (65). −коэффициент условий работы; для свай,погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, = 0,6, на глубину 4 м и более = 0,8 −для всех зданий и сооружений. к −коэффициент надежности, равный к = 1,4. При воздействии вертикальных и горизонтальных сил на сваи необходимо проверить работу свай на совместное действие этих нагрузок. Если при такой проверке оказывается, что число вертикальных свай недостаточно, добавляют нужное число свай или применяют наклонные сваи. = 911 4 + 96 × 0,9 0,9 2 = 334 кН ≤ 405 кН = 911 4 − 96 × 0,9 0,9 2 = 121,08 кН ≤ 405 кН Условия выполняется, расчет несущей способности свайного фундамента считается законченным.
стр. 50 4.7 Проверка давления в основании свайного фундамента При расчете свайного фундамента из висячих свай по деформациям его заменяют условным фундаментом на естественном основании. Границы условного фундамента определяются следующим образом: снизу-плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай; с боков-вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии ℎ tan(, /4) но не более 2d в случаях, когда под нижними концами свай залегают пылеватоглинистые грунты с показателем текучести > 0,6, а при наличии наклонных свай- проходящими через нижние концы этих свай; сверху-поверхностью планировки грунта ВГ; здесь ,- осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле: , = ∑, ℎ/∑ℎ , (73) где , - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной ℎ ; h- глубина погружения свай в грунт; d- диаметр или сторона поперечного сеччения сваи Определенное значение угла внутреннего трения определяется: , = 2,3 ∗ 7 + 4,8 ∗ 24 + 0,3 ∗ 24,34 = 18,98 Ширина подошвы условного фундамента под стены: ст = у − − = 3,46 − 0,3 − 0,9 = 2,26 При расчете внецентренно нагруженного условного фундамента по второй группе предельных состояний должны выполняться следующие требования. Осадка фундамента не должна превышать предельных значений, а напряжения под подошвой условного фундамента ограничиваются условиями: рmax 1,2R, (74) рmin 0, (75) рср = N'II / А R. (76) Давление под подошвой условного фундамента определяется по формуле: = ± , (77) где -вертикальная нагрузка в плоскости подошвы условного фундамента с учетом вес грунтового массива АБВГ с заключенными в нем ростверком и сваями; -площадь условного фундамента;
стр. 51 -момент сопротивления условного фундамента в уровне нижних концов свай; -момент внешних сил относительно центра тяжести подошвы плиты ростверка; R-расчетное сопротивление основания свайного фундамента в уровне острия свай, определяемое по формуле методических указаний или по формуле (). Ширина условного фундамента может быть найдена по формуле: = + 2 ( 2 ) + 2ℎ tan(, /4), (78) где ,, ℎ, - то же, что и формуле (73); - расстояние между осями крайних рядов вертикальных свай. = 1,2 + 2 ( 0,3 2 ) + 2 × 8 tan(7 °/4) = 3,46 Рисунок 7. Определение ширины подошвы фундамента Определяем расчетные сопротивления грунтов R: = 1 × 2 × [ × × × + × × ̇ + (− 1) × × ̇ + ] , (79) для оси А: = 1,4 × 1,2 1 × [0,12 × 1 × 1,82 × 16,8 + 1,47 × 3,04 × 16 + (1,47 − 1) × 0 × 16 + 3,82] 1 = 1320кПа
стр. 52 для оси Б: = 1,4 × 1,2 1 × [0,12 × 1 × 3,32 × 16,8 + 1,47 × 3,04 × 16 + (1,47 − 1) × 0 × 16 + 3,82] 1 = 1370 кПа для оси В: = 1,4 × 1,2 1 × [0,12 × 1 × 1,82 × 16,8 + 1,47 × 3,04 × 16 + (1,47 − 1) × 0 × 16 + 3,82] 1 = 1320 кПа для оси Г: = 1,4 × 1,2 1 × [0,12 × 1 × 1,82 × 16,8 + 1,47 × 3,04 × 16 + (1,47 − 1) × 0 × 16 + 3,82] 1 = 1320 кПа Давление на основание под подошвой фундамента по оси А: = ̇ ⁄ = + + + + = 360 + 45,26 1,82 × 2,26 = 980 кПа = 980 кПа < = 1320 кПа −условие выполняется Давление на основание под подошвой фундамента по оси В: = ̇ ⁄ = + + + + = 360 + 45,26 1,82 × 2,26 = 980 кПа = 980 кПа < = 1320 кПа −условие выполняется Давление на основание под подошвой фундамента по оси Г: = ̇ ⁄ = + + + + = 360 + 45,26 1,82 × 2,26 = 980 кПа = 980 кПа < = 1320 кПа −условие выполняется Среднее давление на основание под подошвой фундамента по оси Б: = ̇ ⁄ = + × × × ± 6 = 860 + 3,32 × 3,04 × 2,26 × 22 3,32 × 2,26 ± 96 × 6 3,32 × 2,26 = = 1340 кПа; = 760 кПа = 760 кПа < 1,2 = 1584 кПа −условие выполняется. 4.8 Расчет осадки основания свайного фундамента Расчет осадки свайного фундамента под колонну производится как для условного фундамента по той же методике, что и для фундамента мелкого заложения в соответствии с требованиями. Осадки основания s с использованием расчетной схемы в виде линейнодеформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования. Основное условие применимости к грунтам теории линейного деформирования заключается в том, чтобы напряжения по подошве фундамента находились в пределах первых фаз напряженного состояния грунта, то есть соблюдалось условие ≤ .
стр. 53 Схема распределения вертикальных нормальных напряжений в линейнодеформируемом полупространстве приведен на рис. 10. Обозначения, принятые на рисунке: Основна задача при расчете осадки заключается в построении эпюр , и определении нижней границе сжимаемой толщи. Определяем коэффициент, учитывающий по глубине дополнительного напряжения: = 2 × , (80) где, -глубина подошвы слоя от подошвы фундамента, м; -ширина фундамента, м; = 2 × = 2 × 0,8 2,0 = 0,8 = ⁄ = 3,3 2 = 1,65 Коэффициент учитывающий по глубине дополнительного напряжения находим с таблицы 3.4. =0,8 из этого = 0,859 Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента. Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта. ,0 = ̇ ∙ , (81) где, ̇-удельный вес грунта выше подошвы фундамента, кН/м3 ; -глубина от подошвы фундамента до рельефа грунта, м; ,0 = 16,8 ∙ 1,15 = 19,32 кПа Определяем дополнительное вертикальное давление на основание: 0 = − ,0, (82) где, -среднее давление под подошвой фундамента; ,0 -вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: 0 = 760 − 19,32 = 740,68 Определяем напряжение , на глубине : , = × 0, (83) где, - коэффициент учитывающий по глубине дополнительного напряжения; 0-дополнительное вертикальное давление на основание, определяем по формуле: , = 0,859 × 740,68 = 636,2
стр. 54 Определяем среднее значение дополнительного нормального напряжения в i-м элементарном слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней −1 и нижней границах слоя. , = ,−1 + , 2 , (84) где, , - напряжение на глубине ; ,−1- напряжение на глубине −1; , = 740,68 + 636,2 2 = 688,64 Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта. = ̇ × + ∑ × ℎ =1 , (85) где, ̇- удельный вес грунта выше подошвы фундамента, кН/м3 ; -глубина от подошвы фундамента до рельефа грунта, м; ℎ - толщина рассматриваемого слоя, м; - удельный вес грунта рассматриваемого слоя, кН/м3 . 1 = 19,32 + 16,8 × 2,84 = 67,03 кПа 2 = 19,32 + 16,8 × 1,26 + 67,03 = 107,51 кПа 3 = 19,32 + 16,8 × 2,05 + 107,51 = 161,2 кПа 4 = 19,32 + 16,8 × 2,75 + 161,2 = 226,7 кПа 5 = 19,32 + 16,8 × 1,84 + 226,7 = 276,9 кПа 6 = 19,32 + 16,8 × 3,26 + 276,9 = 350,9 кПа Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи основания. ≤ 0,2 × , (86) где, - вертикальное напряжение от собственного веса грунта, кПа. 1 = 0,2 × 67,03 = 13,4 кПа 2 = 0,2 × 107,51 = 21,5 кПа 3 = 0,2 × 161,2 = 32,2 кПа 4 = 0,2 × 226,7 = 45,3 кПа 5 = 0,2 × 276,9 = 55,3 кПа 5 = 0,2 × 350,9 = 70,18 кПа
стр. 55 Таблица 3.4. Коэффициент : ζ = 2z/b Коэффициент α для фундаментов круглых прямоугольных с соотношением сторон η = l/b, равным ленточны х (η 10) 1,0 1,4 1,8 2,4 3,2 5,0 0 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,4 0,949 0,960 0,972 0,975 0,976 0,977 0,977 0,977 0,8 0,756 0,800 0,848 0,866 0,876 0,879 0,881 0,881 1,2 0,547 0,606 0,682 0,717 0,739 0,749 0,754 0,755 1,6 0,390 0,449 0,532 0,578 0,612 0,629 0,639 0,642 2,0 0,285 0,336 0,414 0,463 0,505 0,530 0,545 0,550 2,4 0,214 0,257 0,325 0,374 0,419 0,449 0,470 0,477 2,8 0,165 0,201 0,260 0,304 0,349 0,383 0,410 0,420 3,2 0,130 0,160 0,210 0,251 0,294 0,329 0,360 0,374 3,6 0,106 0,131 0,173 0,209 0,250 0,285 0,319 0,337 4,0 0,087 0,108 0,145 0,176 0,214 0,248 0,285 0,306 4,4 0,073 0,091 0,123 0,150 0,185 0,218 0,255 0,280 4,8 0,062 0,077 0,105 0,130 0,161 0,192 0,230 0,258 5,2 0,053 0,067 0,091 0,113 0,141 0,170 0,208 0,239 5,6 0,046 0,058 0,079 0,099 0,124 0,152 0,189 0,223 6,0 0,040 0,051 0,070 0,087 0,110 0,136 0,173 0,208 6,4 0,036 0,045 0,062 0,077 0,099 0,122 0,158 0,196 6,8 0,031 0,040 0,055 0,064 0,088 0,110 0,145 0,185 7,2 0,028 0,036 0,049 0,062 0,080 0,100 0,133 0,175 7,6 0,024 0,032 0,044 0,056 0,072 0,091 0,123 0,166 8,0 0,022 0,029 0,040 0,051 0,066 0,084 0,113 0,158 8,4 0,021 0,026 0,037 0,046 0,060 0,077 0,105 0,150 8,8 0,019 0,024 0,033 0,042 0,055 0,071 0,098 0,143 9,2 0,017 0,022 0,031 0,039 0,051 0,065 0,091 0,137 9,6 0,016 0,020 0,028 0,036 0,047 0,060 0,085 0,132 10,0 0,015 0,019 0,026 0,033 0,043 0,056 0,079 0,126 10,4 0,014 0,017 0,024 0,031 0,040 0,052 0,074 0,122 10,8 0,013 0,016 0,022 0,029 0,037 0,049 0,069 0,117 11,2 0,012 0,015 0,021 0,027 0,035 0,045 0,065 0,113 11,6 0,011 0,014 0,020 0,025 0,033 0,042 0,061 0,109 12,0 0,010 0,013 0,018 0,023 0,031 0,040 0,058 0,106 Расчет осадки рекомендуется выполнять в табличной форме, вид которой приведен в табл. 3.5.
стр. 56 Таблица 3.5.- Подсчет осадки основания: № слоя Глубина подошвы слоя от подошвы фундамен та zi,м Толщ ина слоя hi, м Коэффи циент ζi=2zi/b Напряжен ие σzp,i на глубине zi, кПа Среднее напряжен ие σzp,iср, кПа Модуль деформаци и Еi, кПа Осадка слоя si, м 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2,84 0,3 3,26 350,9 70,18 11000 0,015 2 1,26 0,3 1,84 276,9 55,3 11000 0,010 3 2,05 0,3 2,75 226,7 45,3 11000 0,009 4 2,75 0,3 2,05 161,2 32,2 11000 0,008 5 1,84 0,3 1,26 107,51 21,5 11000 0,007 6 3,26 0,3 2,84 67,03 13,4 11000 Полная осадка основания s = Σsi =0,049 м Примечание: Под слоем грунта подразумевается элементарный слои, на которые разделена сжимаемая толща основания. Полученное значение осадки s сравнивается с предельным значением принимаемым в соответствии с приложением 4. Для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки, без армирования = 10 см, а с армированием = 15 см. Осадка считается допустимой, если выполняется условие: Вывод: = 4,9 см ≤ = 15 см, то осадка допустима и увеличение ширины подошвы фундамента не требуется.
стр. 57 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ Основания и фундаменты здания в курсовой работе разрабатываются в двух вариантах: -фундаменты мелкого заложения на естественном основании; -свайные фундаменты. В процессе технико-экономического сравнения выполняют сравнение вариантов по основным технико-экономическим показателям, в число которых входят стоимостные и натуральные показатели. Оптимальное проектное решение принимается по минимуму приведенных затрат. Приведенные затраты определяются с учетом себестоимости, капитальных вложений в материальнотехническую базу, эксплуатационных затрат, фактора дефицитности материальных ресурсов и экономического эффекта, продолжительность возведения и др. В курсовой работе все эти вопросы прорабатываются эскизно, путем сравнения стоимостей фундаментов. Сравнение стоимостей производится в табличной форме по укрупненным расценкам или по расценкам (ЕНиР). Такие укрупненные единичные расценки на основные виды работ приводятся ниже в таблице 5.1. При этом расценки приведены в условных единицах. Таблица 5.1.- Укрупненные единичные расценки Работы и конструкции Единицы измерения Стоимость единицы, у.е. А. Фундамент на естественном основании I. Земляные работы а) при глубине выработки более 1,8 м и водонасыщенных грунтах на каждые 0,1 м увеличения глубины заложения фундамента стоимость земельных работ повышается на 15 % 2195 м 3 - II. Крепление котлована 1. Крепление стенок котлована досками а) при глубине котлована более 3 м 2195 м 3 (0,77) 1690,15 III. Устройство фундаментов А. Сборные фундаменты 1. Фундаменты железобетонные сборные 95,04 м 3 (32,9) 3126
стр. 58 Б. Монолитные фундаменты 1. Фундаменты железобетонные под колонны 4 м 3 (21,1) 84,4 В. Свайные фундаменты 1. Железобетонные забивные сваи (изготовление и забивка) А) сваи до 12 м 2586 м 3 (63,0) 16291 3. Устройство железобетонных ростверков 62,28 м 3 (80,0) 4928,4 IV. Искусственные основания под фундаменты 1. Песчаные подушки 69,6 м 3 (0,40) 27,84 3. Уплотнение грунтов песчаным сваями 69,6 м 3 (0,45) 31,32 Технико-экономические показатели обоих вариантов фундаментов рекомендуется представить в табличной форме (пример, таблица 5.2). Таблица 5.2.- Технико-экономические показатели фундаментов Показатели Единица измерения Фундамент на естественн ом основании Свайный фундамент Строительная стоимость у.е. 7095,55 21278 Объем бетонной и железобетонной кладки м 3 84,4 4928,4 В том числе сборного бетона и железобетона м 3 3126 35,22 Коэффициент сборности конструкции фундаментов - 0,026 0,1 Коэффициент сборности Кс конструкции фундаментов определяют по формуле: Кс=Vc /Vn, (88) где Vc - объем сборных конструкций; Vn - полный объем кладки фундамента. Вывод: по вышеприведенным расчетам видно, что более экономично выгодный вариант-фундамент на естественном основании. Поэтому принимаем за основной вариант- фундамент на естественном основании.
стр. 59 6. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. СНиП РК 5.01-01-2002. Основания зданий и сооружений. 2. СНиП РК 5.01-03-2002. Свайные фундаменты. 3. СНиП РК 2.04-01-2001. Строительная климатология. 4. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. 5. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1986.-415 с. 6. Пособие по проектированию подпорных стен и стен подвалов (к СНиП 2.09.03-85) / М.: Стройиздат, 1984. 7. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980.-151 с. 8. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика / Под общей редакцией Е. А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985.-480 с. 9. Основания и фундаменты: Справочник / Пол общей редакцией Г. И. Швецова. - М.: Высшая школа, 1991.-383 с. 10. Берлинов М.В., Ягупов Б.А. Расчет оснований и фундаментов. -М.: Стройиздат, 2001.-272 с. 11. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. - М.: Стройиздат, 1990.-304 с. 12. СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаменты / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат. 1983.-39 с. 13. ГОСТ 13579-78*. Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия. 14. СТ РК 956-93. Плиты ленточных фундаментов железобетонные. 15. ГОСТ 24476-80. Фундаменты железобетонные сборные под колонны каркаса межвидового применения для многоэтажных зданий. Технические условия. 16. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83) / Ленпромстройпроект Госстроя СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.-112 с. 17. Нугуманов Д.Т. Проектирование свайных фундаментов / ВКТУ, УстьКаменогорск, 1999.-82 с. 18. ГОСТ 19804.1-79. Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой/ М.: Издательство стандартов, 1981.-19 с. 19. Проектирование и устройство свайных фундаментов: Учеб. пособие для строительных вузов/ С.Б.Беленький, Л.Г.Дикман, И.И.Косоруков и др. –М.: Высшая школа, 1983.-328 с.