Курсовая работа: Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов на естественном основании

_{? zg} -вертикальное напряжение от собственного веса грунта, определяемое по формуле:

n

s _zg = s _{sgi -1} + еg _i * h_i (6) прил.2 [1]

i=1

h_i ,g _i -удельный вес и толщина i-го слоя грунта;

Сжимаемая толща разбивается на слои h_i с обязательным соблюдением двух условий:

1. Элементарный слой при разбивке не должен превышать 0,4b;

2. Состав грунта элементарного слоя должен быть однородным.

h_i Ј 0,4b ; h_i=0,4ґ2,2=0,8 м, h_i принимаем различным исходя из условия однородности грунта

слоя;

Расчет осадки сведен в табл.5.

Таблица №5. Расчет осадки основания методом послойного суммирования.

S = 0,8 ґ [(284,65+261,31)Ч0,67/(11000ґ2) + (261,31+202,39)Ч0,67/(2ґ11000) + (202,39+146,03) Ч0,67/(2ґ11000) + (146,03+104,75) Ч0,67/(2 ґ11000) + (104,75+71.45) Ч0,67/(2ґ11000)+(71,45+58,07) Ч0,67/(2ґ11000) + (58,07+45,26) Ч0,67/(2 ґ11000) + (45,26+36,15)

Ч0,67/(2ґ11000) + (36,15+29,32) Ч0,67/(2 11000) + (29,32+24,2) Ч0,67/(2ґ11000) +

= 0,0574(м) = 5,74(см);

Осадка удовлетворяет требования норм, т.к. она меньше максимально допустимой осадки основания для многоэтажного бескаркасного здания с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования, определяемая по прил.4 [1]. S_u = 10 см.

S = 5,74 см < S_u = 8 см - основание удовлетворяет требованиям СНиП по двум группам предельных состояний.

рис. 4. К расчёту осадки фундамента мелкого заложения

4. Расчет свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов ведется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

_{N Ј} ^Fd

^g k

где: N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

г_к - коэффициент надежности, принимаемый 1,4 если несущая способность сваи определяется расчетом.

4.1. Расчет свайного фундамента на забивных железобетонных сваях

К расчету принята свая С120.40.8 глубина котлована d = 2,6 (м);

способ погружения свай - погружение механическим дизель-молотом. · Определение несущей способности сваи

рис. 5. К расчету забивной сваи

Несущую способность F_d, кН (тс), висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где g_c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g_c = 1;

R = 4200 (кПа) - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по

табл.1;

A = 0,16 (м2) - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его

наибольшему диаметру, или;

u = 1,6 (м) - наружный периметр поперечного сечения сваи;

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа,

принимаемое по табл.2;

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

g_cR = 1 и g_cf = 1 - 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.

F_d = 1ґ{1ґ1095,9ґ0,16 + 1,6ґ1ґ[(2ґ26,55)+(2ґ30,25)+(2ґ32,75)+(2ґ19)+(2ґ65,5)+(2ґ70,15)]} = 956,944 (кН);

? Определение допустимой нагрузки на сваю

Допустимая нагрузка на сваю определяется по формуле:

N_d = F_d/ г_к =956,944/1,4 = 683,54 (кН);

где: г_к =1,4, - коэффициент надежности сваи (п. 3.10. СНиП);

? Определение количества свай в ростверке:

n = N_II/N_d = N+G_pоств+G_св+G_гр/ N_d = (523,83+12+48+17,6)/ 683,54=0,87.

Проектируем ленточный фундамент с 1,2 сваи на 1 м, расстояние между сваями а=1/n=0,87 ? ?1,150 м.

При 1,5d?а?3d и n<2 принимается двухрядное шахматное расположение свай. Расстояние между рядами свай с_р определяется по формуле:

_{с р} =--(3d )² - a ² = 0,847 м ? 3d=1,2 м.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяют по формуле:

_{в р} = d | +2c₀ + (m -1)c _p = 0,4 + 2 Ч 0,1 + (2 -1) Ч 0,847 = 1,447 м

? Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайных фундаментов аналогичен расчету осадки фундаментов мелкого заложения, за исключением того, что расчет ведется на условный фундамент (см. рис. 6).

В_усл = с_р(m_b-1)+2c+d;

L_усл = 1м;

с= l* tg б;

? = ц_ср/4;

ц_ср=( ц1*h1+ц2*h2+ц3*h3+ц4*h4)/(h1+h2+h3+h4)= =(14*6+12*2+27*4)/(6+2+4)=18⁰

? = 18/4 = 4,5(град); l =13,6-2,6=11,0 (м); с= 11,0* tg 4,5=0,87;

В_усл = 0,847(2-1)+2*0,87+0,4 = 2,987(м); А_усл=2,987*1=2,987 (м²).

Определим давление на грунт у подошвы условного фундамента:

P = (N+G_св+G_гр+G_роств)+G_гр/А_усл = (523,83+1,4*48+33,817+25,055+634,2)/2,987 = 495,72 (кПа); G_гр=19,3ґ11,00ґ1ґ2,987=634,2 (кН).

Среднее давление под подошвой фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м²), определяемого по формуле

R = ^{g c1g c2} [M _g k _z bg _II + M _q d₁g ў_II + (M _q -1)d_bg ў_II + M _c c_II ],

k

где g_с1 = 1,0 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3; g_с2 = 1,0 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта

определены непосредственными испытаниями;

рис. 6. К расчёту осадки фундамента на забивных ж/б сваях

Мg = 0,91 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; М_q = 4,64 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; M_c = 7,14 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

k_z - коэффициент, принимаемый равным k_z = 1при b < 10 м;

b = b_усл =2,987(м) - ширина подошвы условного фундамента, м;

gII = 19,3 (кН/м3) - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g/II = (19,3ґ4+18,9ґ2+18,6ґ6,65+12,3ґ1,85)/(4+2+6,65+1,85) = 18,03 (кН/м3) - то же, залегающих выше подошвы;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁ = 13,6- d_b=12,4 (м) - глубина заложения фундаментов от пола подвала; d_b =1,2 (м) -глубина подвала;

R = 1ґ1 ґ(0,91ґ1ґ2,987ґ19,3 + 4,64ґ12,4ґ18,03+(4,64-1)ґ1,2ґ18,03) = 1168,59(кПа)

Р=495,72 кПа < R=1168,59 кПа - условие выполняется.

у_zрi< 0,2ґу_zgi,

у_{zро =} Р_оґб = Р_о = P - у_zgo =495,72- 245,208= 250,512 (кПа), у_zgo =g_срґН=18,03ґ13,6=245,208(кПа),

h_i = 0,4ґВ_усл = 0,4ґ2,987 =1,195 (м);

расчеты по определению мощности сжимаемой толщи сведены в таблицу №6 Таблица №6. Определение мощности сжимаемой толщи.

рис. 7. К расчету осадки фундамента глубокого заложения

Расчет осадок ведется до глубины Нс = 6,8 (м) от подошвы условного фундамента.

S = 0,8ґ1,0/40000 ґ[(250,512+225,36)/2+(225,36+167,6)/2+(167,6+115,98)+ +(115,98+91,938)/2+(91,938+59,12)/2] =0,01511(м) = 1,51(см);

S = 1,51(см) < S_u = 10(см) - основание удовлетворяет требованиям СНиП.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

В данном проекте предложены 2 варианта устройства фундамента. Эти варианты отличаются друг от друга матери-алом и конструкцией фундамента, глубиной его заложения, шириной подошвы, подготовкой основания и т.д., по-этому для окончательного выбора типа фундамента необходимо провести технико-экономическое сравнение пред-ложенных вариантов. Характеристики сведены в таблицу.

Таблица №7. Технико-экономическое сравнение вариантов устройства фундамента