Материал: Проектирование устройства фундаментов и их оснований для жилого 16-этажного дома

Проектирование устройства фундаментов и их оснований для жилого 16-этажного дома

Введение

строительный фундамент свайной подвал

Цель работы является изучение вопросов проектирования устройства фундаментов и их оснований для жилого 16-этажного дома.

В проекте разработаны вопросы расчета и конструирования ленточного фундамента сборного типа и свайного фундамента с монолитным ростверком.

В ходе выполнения проекта вырабатываются навыки анализа инженерно-геологических условий строительной площадки, определение нагрузок на фундамент и конструирования элементов фундамента.

Полученные в результате работы знания и умения несут необходимый для инженера характер, поскольку от правильно выбранного основания и конструкции фундамента зависит нормальная эксплуатация здания.

Сложность проектирования заключается в том, что основные размеры фундаментов определяются расчетом, исходя из прочности и устойчивости грунтов оснований.

В процессе проектирования были выполнены следующий виды работ:

·        Установлены для каждого фундаменты давления на грунт основания.

·        Подобраны основные размеры фундаментов.

·        Разработаны конструкции.

·        Рассчитан свайный фундамент.

1. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки

.1 Характеристики песчаных грунтов

 

Определение вида песчаных грунтов по размерам минеральных частиц.

3-й слой - песок, глубина взятия образца 10,0 м.

	Гранулометрический состав грунта, %
	> 2	2 - 0,5	0,5 - 0,25	0,25 - 0,1		< 0,1
Частные остатки	2,0	22,0	32,0	15,0		29,0
Полные остатки	2,0	24,0	56,0	71,0		100,0
Условные	> 25	> 50	> 50	> 75	< 75
Вид песчаных грунтов	Гравелистые	Крупные	Средней крупности	Мелкие	Пылеватые
Песок средней крупности

Определение плотности сложения слоев грунта

                                                                                                (1)

где: ρ - плотность грунта, т/м³

γ - удельный вес грунта, кН/м³

                                                                                                       (2)

где: ρ_S - плотность твердых частиц, т/м³

γ_S - удельный вес твердых частиц, кН/м³

                                                                                    (3)

где: ρ - плотность сухого грунта, т/м³

W - влажность, %

Определение коэффициента пористости слоев грунта:

(4)

где: e - коэффициент пористости грунта

 - песок средней крупности плотный.

 

Определение степени влажности грунта:

         (5)

где: S_r - коэффициент водонасыщения,

ρ_W - плотность воды, т/м3

По влажности песчаный грунт (песок средней крупности) можно отнести к насыщенному водой.

1.2 Характеристики глинистых грунтов

 

Определение числа пластичности

                                                                                (6)

где: J_P - число пластичности;

W_L - влажность на границе текучести, %;

W_P - влажность на границе раскатывания, %.

слой 1.

В соответствии с индексом пластичности J_P грунт слоя 1 можно отнести к супесям пылеватым.

слой 2.

В соответствии с индексом пластичности J_P грунт слоя 2 можно отнести к суглинкам легким пылеватым.

Определение показателя консистенции (индекса текучести)

                                                                                        (7)

где: J_L - индекс текучести;

слой 1.

В соответствии с индексом текучести J_L грунт слоя 1 можно отнести к супесям пылеватым пластичным.

слой 2.

В соответствии с индексом текучести J_L грунт слоя 2 можно отнести к суглинкам пылеватым полутвердым.

Определение плотности сложения слоев грунта

слой 1.

слой 2.

Определение коэффициента пористости слоев грунта:

слой 1.

 

слой 2.

Определение степени влажности грунтов:

слой 1.

 - супесь, насыщенная водой.

 

слой 2.

 - суглинок, насыщенный водой.

Все физические характеристики грунтов сведем в таблицу 1.

Таблица 1. Физические характеристики слоев грунта строительной площадки

№ слоя	ρ, т/м3	ρS, т/м3	e	Sr	JP	JL	Литологическое описание грунта	R0, кПа
1	1,85	2,64	0,867	0,938	0,07	0,829	Супесь пылеватая пластичная насыщенная водой	209
2	2,2	2,7	0,4	0,945	0,08	0	Суглинок легкий пылеватый полутвердый насыщенный водой	300
3	2,01	2,64	0,528	0,815	-	-	Песок средней крупности плотный насыщенный водой	500

2. Определение нагрузок на фундамент

2.1 Определение размеров грузовых площадей

·        для стены с оконными проемами

·        для глухой стены

·        для колонны

 

.2 Сбор нагрузок

 

Для стены с проемами

                                                                                (8)

,             (9)

где А₁ - грузовая площадь стены с проемами, м²;

g_под - вес подвального перекрытия, кН/м²;

g_эт - вес этажного перекрытия, кН/м²;

g_кр - вес крыши, кН/м²;

n - количество этажей здания;

В-расстояние между центрами оконных блоков, м;

t - толщина стены, м;

h - высота этажа, м;

l₁, l₂ - ширина и высота оконного блока, м;

γ_ст - удельный вес материала стены, кН/м³.

                                                                                (10)

,                                                                                    (11)

где g_снег - нормативное значение снеговой нагрузки, кПа.

Для города Ижевск нормативное давление снежного покрова составляет 2,5 кПа (согласноТСН 20-01-05)

, где                                                                  (12)

где g_полезн - нормативная нагрузка от людей, кН/м²;

ψ_An - понижающий коэффициент нагрузки.

                                                                                (13)

,                                                                                  (14)

где A - нормативная грузовая площадь, А = 9 м².

 

Для глухой стены

,

где С - нормативная грузовая длина участка стены, С = 1 м.

 

Для колонны

,

где f - ширина колонны, f = 0,3 м;

γ_кол - удельный вес материала колонны (бетон), кН/м³.

Таким образом, полные нагрузки составили:

·        на стену с проемами

·        на глухую стену

·        на колонну

3. Глубина заложения фундамента

Глубина заложения фундамента определяется в зависимости от конструктивных особенностей здания, от его назначения, глубины промерзания.

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле:

,

где k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, ,

d_fn - нормативная глубина промерзания. Для г. Ижевск она определяется следующим образом:

Принимаем .

 

4. Определение параметров ленточного фундамента в части здания без подвала

4.1 Определение размеров фундаментов

Под стену с проемами

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.28.12-1 ГОСТ 13580-85.

, , , вес плиты .

Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13579-78

, , , бетон 0,33 м³, сталь 1,46 кг, масса блока .

Определяем количество блоков:

Принимаем 1 блок.

Определяем фактическое напряжение под подошвой фундамента:

Вес одного погонного метра фундамента:

,

где G_гр - вес грунта на обрезах фундамента

Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.

где γ_С1, γ_С2 - коэффициенты условий работы, для супеси пылеватой пластичной , ;

 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

 - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

M_γ, M_q, M_C - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3 СП50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»;

, ,

d₁ - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d₁ принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки, м;

b - ширина подошвы фундамента, м;

d_b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

k_z - коэффициент, учитывающий ширину подушки фундамента (при b<10 м k_z =1);

k - коэффициент, принимаемый равным 1,1 если прочностные характеристики грунта (φ и С) приняты по таблицам;

C_II - удельная сила сцепления грунта, кПа.

Сравнивая с фактической нагрузкой, получаем, что грунт перегружен на 175%. В связи с этим принимаем решение о полной замене несущего слоя грунта с супеси пылеватой на песок средней крупности (слой 3 данной строительной площадки).

Физические характеристики этого грунта:

Удельный вес

Удельный вес частиц

Влажность

Угол внутреннего трения ,

Удельная сила сцепления .

Построим новый геологический разрез.

Определим размеры фундамента с учетом нового грунта.

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.16.12-4 ГОСТ 13580-85.

, , , вес плиты .

Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13579-78

, , , бетон 0,33 м³, сталь 1,46 кг, масса блока .

Определяем количество блоков:

Принимаем 1 блок.

Определяем фактическое напряжение под подошвой фундамента:

Вес одного погонного метра фундамента:

,

где G_гр - вес грунта на обрезах фундамента

Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.

где γ_С1, γ_С2 - коэффициенты условий работы, для песка средней крупности , ;

 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

 - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

M_γ, M_q, M_C - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3 СП50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»;

, ,

d₁ - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d₁ принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки, м;

b - ширина подошвы фундамента, м;

d_b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

k_z - коэффициент, учитывающий ширину подушки фундамента (при b<10 м k_z =1);

k - коэффициент, принимаемый равным 1,1 если прочностные характеристики грунта (φ и С) приняты по таблицам;

C_II - удельная сила сцепления грунта, кПа.

Определим  для глубины  ниже подошвы фундамента.

Найдем удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды:

.

Осредненное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента:

, недонапряжение составляет 16,1%.

Принимаем под стену с проемами фундаментную подушку ФЛ.16.12-4 ГОСТ 13580-85.

Под глухую стену

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.20.12-4 ГОСТ 13580-85.

, , , вес плиты .

Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13579-78

, , , бетон 0,33 м³, сталь 1,46 кг, масса блока .

Определяем количество блоков:

Принимаем 1 блок.

Определяем фактическое напряжение под подошвой фундамента:

Вес одного погонного метра фундамента:

,

где G_гр - вес грунта на обрезах фундамента

Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.

Определим  для глубины  ниже подошвы фундамента.

Найдем удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды:

.

Осредненное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента:

, недонапряжение составляет 30%.

Принимаем фундаментную подушку марки ФЛ.20.12-4 ГОСТ 13580-85.

Под колонну

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф13: , ,  и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту: , ,

.

Вес фундамента

Полная высота фундамента:

.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Полный вес фундамента с грунтом:

Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.

Определим  для глубины  ниже подошвы фундамента.

Найдем удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды:

.

, недонапряжение составляет 27,2%.

Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф13 и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту 2,4 х 2,4 м.

5. Определение параметров ленточного фундамента в части здания с подвалом

 

.1 Определение размеров фундаментов

 

Под стену с проемами

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.16.12-1 ГОСТ 13580-85.

, , , вес плиты .

Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13579-78

, , , бетон 0,33 м³, сталь 1,46 кг, масса блока .

Принимаем 3 блока.

Вес одного погонного метра фундамента:

,

где G_гр - вес грунта на обрезах фундамента

Осредненное значение удельного веса грунтов выше подошвы фундамента:

Суммарное усилие, действующее в плоскости подошвы фундамента:

Расчетный угол внутреннего трения (средневзвешенное значение):

Приведенная высота

,

где q - величина пригрузки, q=10 кПа.

.

Боковое давление на уровне подошвы фундамента определим по формуле:

,

где .

Равнодействующую активного давления грунта определим по формуле:

Высоту точки приложения равнодействующей активного давления, считая от подошвы фундамента, определим по формуле:

.

Момент равнодействующей активного давления грунта относительно подошвы фундамента:

Эксцентриситет нагрузки от перекрытия подвала относительно оси стены фундамента определим с учетом глубины заделки подвального перекрытия 10 см.

.

Момент от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия подвала найдем по формуле:

Момент от веса грунта на уступах фундамента

,

где е₃ - величина эксцентриситета, ,

b - ширина подошвы фундамента, м;

b_c - ширина стены фундамента, м.

Суммарный момент всех сил относительно подошвы фундамента:

.

Эксцентриситет приложения равнодействующей активного давления

.

,

Поэтому проверим условие

.

Условие соблюдается.

Проверим выбранный фундамент с учетом слабого подстилающего слоя. Для определения влияния слабого подстилающего слоя определим давление на его кровлю.

Для ленточного фундамента при  найдем . Тогда

,

где  - глубина кровли слабого подстилающего слоя.

Следовательно давление на кровлю слабого грунта будет:

.

Площадь условного фундамента:

.

Определим расчетное сопротивление грунта с учетом , , , .

.

Таким образом, фундамент подходит.

Принимаем фундаментную подушку марки ФЛ.16.12-4 ГОСТ 13580-85.

Под глухую стену

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.20.12-1 ГОСТ 13580-85.

, , , вес плиты .

Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13579-78

, , , бетон 0,33 м³, сталь 1,46 кг, масса блока .

Определяем количество блоков:

Принимаем 3 блока.

Вес одного погонного метра фундамента:

,

где G_гр - вес грунта на обрезах фундамента

Суммарное усилие, действующее в плоскости подошвы фундамента:

Расчетный угол внутреннего трения (средневзвешенное значение):

Приведенная высота

,

где q - величина пригрузки, q=10 кПа.

.

Боковое давление на уровне подошвы фундамента определим по формуле:

,

где .

Равнодействующую активного давления грунта определим по формуле:

Высоту точка приложения равнодействующей активного давления, считая от подошвы фундамента, определим по формуле:

.

Момент равнодействующей активного давления грунта относительно подошвы фундамента:

Эксцентриситет нагрузки от перекрытия подвала относительно оси стены фундамента определим с учетом глубины заделки подвального перекрытия 10 см.

.

Момент от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия подвала найдем по формуле:

Момент от веса грунта на уступах фундамента

,

где е₃ - величина эксцентриситета, ,

b - ширина подошвы фундамента, м;

b_c - ширина стены фундамента, м.

Суммарный момент всех сил относительно подошвы фундамента:

.

Эксцентриситет приложения равнодействующей активного давления

.

,

Поэтому проверим условие

.

.

Проверим выбранный фундамент с учетом слабого подстилающего слоя. Для определения влияния слабого подстилающего слоя определим давление на его кровлю.

Для ленточного фундамента при  найдем . Тогда

,

где  - глубина кровли слабого подстилающего слоя.

Следовательно давление на кровлю слабого грунта будет:

.

Площадь условного фундамента:

.

Определим расчетное сопротивление грунта с учетом , , , .

.

Таким образом, фундамент подходит.

Принимаем фундаментную подушку марки ФЛ.20.12-1 ГОСТ 13580-85.

Под колонну

Определяем предварительные размеры фундамента в плане.

Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф21: , ,  и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту: , ,

.

Вес фундамента

Полная высота фундамента:

.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Полный вес фундамента с грунтом:

Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.

, недонапряжение составляет 14,7%.

Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф21 и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту 3,9 х 3,9 м.

6. Определение параметров свайного фундамента в части здания без подвала

 

.1 Определение несущей способности сваи

Предварительно принимаем сплошную сваю с поперечным армированием ствола и с не напрягаемой арматурой длиной 8 м и сечением 40х40 см. Марка С80.40 ГОСТ 19804-91.

Расчетное сечение сваи по грунту:

,

где γ_с - коэффициент условий работы сваи в грунте, ;

γ_g - коэффициент надежности по грунту, ;

γ_сR и γ_сf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.

А - площадь опирания сваи на грунт;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

,

,

,

,

Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности сваи каждый пласт грунта делим на слои не более 2 м.

Результаты определения:

, ,       

, ,  

, ,      

, ,      

, ,  

, ,  

Определяем количество свай под стены по формуле:

.

Для стены с проемами:

Полученное расстояние удовлетворяет условию .

Для глухой стены:

Полученное расстояние удовлетворяет условию .

Для стены с проемами:

Полученное расстояние удовлетворяет условию .

Определяем количество свай под колонну:

Принимаем сваи С80.40 и расстояние между ними .

 

6.2 Определение параметров ростверка под стены

Расстояние от края ростверка внешней стороны сваи при свободной заделке её в ростверк в вертикально нагруженных сваях принимается при однорядном их расположении:

Ширина .

Высота ростверка , где  - заделка сваи в ростверк.

Определяем высоту h₁ из условия прочности на продавливание ростверка сваей по формуле:

,

где - расчетное сопротивление бетона В25 на растяжение.

.

Тогда высота ростверка .

Принимаем высоту ростверка .

 

6.3 Определение параметров ростверка под колонну

Для определения параметров ростверка под колонну используем следующие формулы:

. Принимаем значение .

Ширина .

Глубина заделки колонны - 60 см.

Расчет на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженного ростверка проведем следующим образом:

_,

где  - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия , где n - число свай в ростверке, n₁ - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

 - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона,  для бетона В25;

 - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;

 - ширина сечения колонны;

c - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;

α - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле

здесь A_f - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле

здесь b_col, h_col - размеры сечения колонны;

h_апс - глубина заделки колонны в стакан фундамента.

Примем значение , при этом полная высота плиты ростверка будет равна .

Расчетная продавливающая сила

 

.

Таким образом, . Прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.

Полная высота ростверка .

Определяем величины расчетных нагрузок на сваи с учетом нагрузок от веса ростверка и грунта на его уступах.

Вес ростверка .

Вес грунта на полках ростверка .

Полная нагрузка на сваи

.

Нагрузка на одну сваю .

, следовательно, несущая способность свай обеспечена.

Расчет ростверка на продавливание угловой сваей выполним по следующим формулам:

,

где F_ai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения), ;

h₀₁ - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени;

 

 

₀₁; b₀₂ - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка;

c₀₁; c₀₂ - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколенника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;

 и  - значения коэффициентов принимаются по таблице Пособия по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84).

.

.

Определяем предельную нагрузку на сваю, которую может воспринять плита ростверка из условия ее продавливания угловой сваей

,

, следовательно, прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей обеспечена.

 

7. Расчет осадок фундамента

 

7.1 В части здания без подвала

 

Под стену с проемами

Исходные данные: , ,

Определяем ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры .

,

,

.

 - удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды.

,

,

 - удельный вес грунта слоя 2 с учетом взвешивающего действия воды.

,

,

,

 - удельный вес грунта слоя 3 с учетом взвешивающего действия воды.

,

,

Скачок эпюры вертикального напряжения на границе водоупорного слоя характеризуется следующей ординатой:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

,

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

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления

,

где α - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Рассчитаем модули деформации каждого слоя. Воспользуемся формулами:

где: m_v - коэффициент относительной сжимаемости;

m₀ - коэффициент сжимаемости.

.

По заданию ,

В случае если слой высотой h попадает на границу слоев грунта, рассчитываем средневзвешенное значение модуля деформации.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	319,60	20372	0,00755
0,64	0,8	0,881	281,57	20372	0,00612
1,28	1,6	0,642	205,18	20372	0,00449
1,92	2,4	0,477	152,45	20372	0,00342
2,56	3,2	0,374	119,53	14010	0,00397
3,2	4	0,306	97,80	14010	0,00329
3,84	4,8	0,258	82,46	14010	0,00281
4,48	5,6	0,223	71,27	14010	0,00245
5,12	6,4	62,64	14010	0,00217
5,76	7,2	0,175	55,93	14010	0,00194
6,4	8	0,158	50,50	14010	0,00176
7,04	8,8	0,143	45,70	20372	0,00110
7,68	9,6	0,132	42,19	20372	0,00102
8,32	10,4	0,122	38,99	20372	0,00094
8,96	11,2	0,113	36,11	20372	0,00088
9,6	12	0,106	33,88	20372	0,00043
Суммарная осадка					0,04435

Полная осадка равна 4,4 см < 10 см, условие выполняется.

Под глухую стену

Исходные данные: , ,

Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры  возьмем из предыдущего расчета.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

,

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

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления

,

где α - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	305,30	20372	0,00902
0,8	0,8	0,881	268,97	20372	0,00730
1,6	1,6	0,642	196,00	16793	0,00651
2,4	2,4	0,477	145,63	14010	0,00593
3,2	3,2	0,374	114,18	14010	0,00474
4	4	0,306	93,42	14010	0,00393
4,8	4,8	0,258	78,77	14010	0,00335
5,6	5,6	0,223	68,08	14010	0,00292
6,4	6,4	0,196	59,84	20372	0,00178
7,2	7,2	0,175	53,43	20372	0,00160
8	8	0,158	48,24	20372	0,00144
8,8	8,8	0,143	43,66	20372	0,00132
9,6	9,6	0,132	40,30	20372	0,00124
10	10	0,126	38,47	20372	0,00030
Суммарная осадка					0,05140

Полная осадка равна 5,1 см < 10 см, условие выполняется.

Под колонну

Исходные данные: , ,

Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры  возьмем из предыдущего расчета.

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления

,

где α - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	469,93	20372	0,01594
0,96	0,8	0,8	375,94	14010	0,01609
1,92	1,6	0,449	211,00	14010	0,00909
2,88	2,4	0,257	120,77	14010	0,00537
3,84	3,2	0,16	75,19	14010	0,00345
4,8	4	0,108	50,75	14010	0,00238
5,76	4,8	0,077	36,18	20372	0,00120
6,72	5,6	0,058	27,26	20372	0,00091
7,68	6,4	0,045	21,15	20372	0,00072
8,64	7,2	0,036	16,92	20372	0,00058
9,6	8	0,029	13,63	20372	0,00026
Суммарная осадка					0,05599

Полная осадка равна 5,6 см < 10 см, условие выполняется.

7.2 В части здания с подвалом

 

Под стену с проемами

Исходные данные: , ,

Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры  возьмем из предыдущего расчета.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

,

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

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления

,

где α - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	305,80	20372	0,00723
0,64	0,8	0,881	269,41	17092	0,00698
1,28	1,6	0,642	196,32	14010	0,00625
1,92	2,4	0,477	145,87	14010	0,00476
2,56	3,2	0,374	114,37	14010	0,00380
3,2	4	0,306	93,57	14010	0,00315
3,84	4,8	0,258	78,90	14010	0,00269
4,48	5,6	0,223	68,19	14010	0,00234
5,12	6,4	0,196	59,94	14010	0,00207
5,76	7,2	0,175	53,52	16098	0,00162
6,4	8	0,158	48,32	20372	0,00116
7,04	8,8	0,143	43,73	20372	0,00106
7,68	9,6	0,132	40,37	20372	0,00098
8,32	10,4	0,122	37,31	20372	0,00090
8,96	11,2	0,113	34,56	20372	0,00043
Суммарная осадка					0,04541

Полная осадка равна 4,5 см < 10 см, условие выполняется.

Под глухую стену

Исходные данные: , ,

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

,

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

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления

,

где α - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	292,40	20372	0,00864
0,8	0,8	0,881	257,60	14010	0,01017
1,6	1,6	0,642	187,72	14010	0,00747
2,4	2,4	0,477	139,47	14010	0,00568
3,2	3,2	0,374	109,36	14010	0,00454
4	4	0,306	89,47	14010	0,00377
4,8	4,8	0,258	75,44	15998	0,00281
5,6	5,6	0,223	65,21	20372	0,00192
6,4	6,4	0,196	57,31	20372	0,00170
7,2	7,2	0,175	51,17	20372	0,00153
8	8	0,158	46,20	20372	0,00138
8,8	8,8	0,143	41,81	20372	0,00066
Суммарная осадка					0,05029

Полная осадка равна 5,0 см < 10 см, условие выполняется.

 

Под колонну

Исходные данные: , ,

Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры  возьмем из предыдущего расчета.

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления

,

где α - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	138,90	14010	0,01114
1,56	0,8	0,8	111,12	14010	0,00773
3,12	1,6	0,449	62,37	14010	0,00437
4,68	2,4	0,257	35,70	20372	0,00177
6,24	3,2	0,16	22,22	20372	0,00068
Суммарная осадка					0,02569

Полная осадка равна 2,6 см < 10 см, условие выполняется.

 

7.3 Свайный фундамент

 

Под стену с проемами

Определим параметры условного фундамента.

Подошва условного фундамента располагается на глубине 8,3 м от уровня планировки. Определим ширину условного фундамента из расчета того, что подошва ростверка располагается на отметке 0,3 м ниже уровня планировки.

Для свайного фундамента с однорядным расположением свай ширина условного фундамента равна:

,

где d - ширина сечения сваи;

 - длина сваи;

,

где  - осредненный угол внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваей.

,

где  - расчетные значения угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваей слоев грунта толщиной .

Вес погонного метра ростверка:

Вес одной сваи:

,

Вес сваи с учетом шага:

,

Вес грунта в объеме условного фундамента:

Давление под подошвой условного фундамента определим по формуле:

Условный фундамент опирается на песок средней крупности. Определим осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

Определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

. Основное условие при расчете свайных фундаментов по второй группе предельных состояний удовлетворяется.

Для определения осадки найдем природное напряжение на уровне подошвы условного фундамента.

.

Дополнительное напряжение под подошвой условного фундамента:

.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	240,70	20372	0,00789
0,888	0,8	0,881	212,06	20372	0,00639
1,776	1,6	0,642	154,53	20372	0,00470
2,664	2,4	0,477	114,81	20372	0,00200
Суммарная осадка					0,02098

Полная осадка равна 2,1 см < 10 см, условие выполняется.

Под глухую стену

Определение параметров условного фундамента для данного участка совпадает с предыдущими расчетами.

Вес сваи с учетом шага:

,

Давление под подошвой условного фундамента определим по формуле:

Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

. Основное условие при расчете свайных фундаментов по второй группе предельных состояний удовлетворяется.

Для определения осадки найдем природное напряжение на уровне подошвы условного фундамента.

.

Дополнительное напряжение под подошвой условного фундамента:

.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	299,70	20372	0,00983
0,888	0,8	0,881	264,04	20372	0,00796
1,776	1,6	0,642	192,41	20372	0,00585
2,664	2,4	0,477	142,96	20372	0,00249
Суммарная осадка					0,02613

Полная осадка равна 2,6 см < 10 см, условие выполняется.

Под колонну

Определим параметры условного фундамента.

Подошва условного фундамента располагается на глубине 9,3 м от уровня планировки. Определим ширину условного фундамента из расчета того, что подошва ростверка располагается на отметке 1,35 м ниже уровня планировки.

Ширина условного фундамента равна:

,

где  - шаг свай под колонной;

,

где  - осредненный угол внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваей.

,

где  - расчетные значения угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваей слоев грунта толщиной .

Вес ростверка:

Вес свай: ,

Вес грунта в объеме условного фундамента:

Давление под подошвой условного фундамента определим по формуле:

Условный фундамент опирается на песок средней крупности. Определим осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

Определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

. Основное условие при расчете свайных фундаментов по второй группе предельных состояний удовлетворяется.

Для определения осадки найдем природное напряжение на уровне подошвы условного фундамента.

.

Дополнительное напряжение под подошвой условного фундамента:

.

Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной

.

Полную осадку определим по формуле:

,

где  - среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) - го слоев;

 - модуль деформации для i-го элементарного слоя.

Все результаты сведем в таблицу:

, мα, кПаE, кПаS, м
0	0	1	296,42	20372	0,00780
0,7	0,4	0,96	284,56	20372	0,00701
1,4	0,8	0,8	237,14	20372	0,00560
2,1	1,2	0,606	179,63	20372	0,00241
Суммарная осадка					0,02282

Полная осадка равна 2,3 см < 10 см, условие выполняется.

Библиографический список

1.   Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты - Л.: Стройиздат, Ленингрю отд., 1988.

2.      Кнаупе В. Устройство котлованов и водопонижение. под ред. Бурлакова В.Н., Сорокина В.В. - М.: Стройиздат, 1988.

.        Петрухин В.П., Колыбин И.В., Разводовский Д.Е. (НИИОСП) Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений

4.      Лабораторный практикум. ТулГУ. 2008 г.

5.      Прохоров Н.И. Проектирование оснований и фундаментов горнотехнических зданий и сооружении. - Тула. ТулГУ. 2010

.        СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. - М.; 2005

.        СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов. - М.; 2004.

.        СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*, Москва, 2011

.        СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* Москва, 2011

.        СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Москва, 2011

.        Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84). Москва. Центральный институт типового проектирования, 1985.