Расчет и проектирование оснований и фундаментов многоэтажного здания

1.Изучение, обработка и анализ исходной информации содержащейся в задании. 3 1.1Определение расчетных нагрузок на фундаменты. 3 1.2Определение классификационных признаков грунто площадки строительства и их расчетных сопротивлений R0. 4 1.3Привязка сооружения к инженерно-геологическому разрезу. 7 2 Проектирование сборных фундаментов мелкого заложения, возводимых воткрытых котлованах. 8 2.1Определение глубины заложения и размеров подошвы фундамента для внутренней и наружной стены сооружения. 8 2.2Расчет оснований по второму предельному состоянию — по деформациям. Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования для внутренней и наружной стены сооружения. 18 3.Проектирование свайных фундаментов. 23 3.1Проектирование свайных фундаментов под внутреннюю и под наружную стену. 23 3.2Подбор сваебойного оборудования. 29 3.3Расчет конечной (стабилизированной) осадки свайного фундамента методом послойного суммирования для внутренней и наружной стены сооружения. 31 4.ТЭП 35 Список литературы 36

1. Изучение, обработка и анализ исходной информации содержащейся в задании.

Проектируемое здание – жилой 7-этажный дом. Наружные кирпичные толщиной 64 см, внутренние стены(перегородки) кирпичные толщиной 15 см, колонны железобетонные 40х40см. Перекрытия — сборные многопустотные железобетонные плиты толщиной 22см.и покрытия — сборные железобетонные плиты. Здание имеет подвал во всех осях. Отметка пола подвала – 2,20 м. Отметка пола первого этажа 0,00 м на 0,6 м выше отметки спланированной поверхности земли.

1.1 Определение расчетных нагрузок на фундаменты.

Расчетные нагрузки на фундаменты в подвальной – на уровне пола подвала. Расчетные нагрузки определены для основного сочетания расчетных нагрузок по II предельному состоянию расчета оснований. Величины постоянных и временных нагрузок на фундамент даны с учетом нагрузок от пола и перекрытия над подвалом.

Нагрузки на фундаменты
На ось А(стены) кН/м	Постоянные NП	263
	Временные NВ	20
На ось Б (колонны_  кН/м	Постоянные NП	752
	Временные NВ	139

За плоскость обреза принята спланированная поверхность земли, в подвале – пол подвала. Город строительства – Олонец. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта : • Глубина промерзания для суглинков и глин, м = 1,4м • Глубина промерзания для супесей, песков мелких и пылеватых, м = 1,7м • Глубина промерзания для песков гравелистых, крупных и средней крупности, м = 1,8м • Глубина промерзания для крупнообломочных грунтов, м = 2,0м В курсовом проекте при вычислении расчетной нагрузки NI для расчетов основания по первому предельному состоянию (по прочности и устойчивости) принимается обобщенное значение =1,2, при вычислении NII для расчетов основания по второму предельному состоянию (по деформациям) – =1. Для оси А: Для оси Б:

1.2 Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчетных сопротивлений R0

На основе исходных данных анализа получаем 2й слой (проба отобрана с глубины 1,5 м) Вид – глинистый грунт, так как из таблицы видно, что Ip=wL-wp>1% Разновидности: − по числу пластичности Ip=wL-wp=38.4–27.9=10.5 — суглинок — по показателю теку чести IL= — текучий Для определения R0 необходимо знать также коэффициент пористости e: Расчетное сопротивление R0 находим для значения e = 1 при IL = 1, R0=100кПа 3й слой (проба отобрана с глубины 5 м) Вид – глинистый грунт, так как из таблицы видно, что Ip=wL-wp>1% Разновидности: − по числу пластичности Ip=wL-wp=63.5–35.3=28.2 — глина — по показателю теку чести IL= — тугопластичная Для определения R0 необходимо знать также коэффициент пористости e: Расчетное сопротивление R0 находим для значения e = 1.1 путем интерполяции по показателю текучести между IL = 1 и IL = 0 Итак, расчетное сопротивление R0=182.5кПа 4й слой (проба отобрана с глубины 8 м) Вид – глинистый грунт, так как из таблицы видно, что Ip=wL-wp>1% Разновидности: − по числу пластичности Ip=wL-wp=36.5–23.5=13 — суглинок — по показателю теку чести IL= — полутвердый Для определения R0 необходимо знать также коэффициент пористости e: Расчетное сопротивление R0 находим для значения e = 0,7 Итак, расчетное сопротивление суглинка полутвердого с коэффициентом пористости е=0,7 равно R0=238.1кПа 5й слой (проба отобрана с глубины 12 м) Вид – песчаный грунт, по гранулометрическому составу – песок средней крупности Для определения R0 необходимо знать также коэффициент пористости e: — средней плотности Расчетное сопротивление R0=400кПа

1.3 Привязка сооружения к инженерно-геологическому разрезу

По исходным данным строим геологический разрез в масштабе 1:200. На схеме указаны отметки природного рельефа, планировки, уровня грунтовых вод, подошвы пластов. На геологический разрез нанесен контур и оси здания. По построенному геологическому разрезу и найденным характеристикам грунтов можем сделать следующие выводы.,Что второй слой – суглинок текучий, является ненадежным грунтом, не может служить основанием. Третий слой – глина тугопластичная, среднесжимаемый грунт средней прочности, может служить основанием. Четвертый слой – суглинок полутвердый, среднесжимаемый грунт средней прочности, может служить основанием , пятый слой – песок средней крупности, средней плотности, прочный малосжимаемый грунт, является надежным основанием. Глина тугопластичная может служить основанием для фундамента мелкого заложения. Основанием для свайного фундамента назначаем пятый слой – песок средней крупности. Уровень грунтовых вод расположен выше глубины заложения фундамента мелкого заложения больше, , поэтому их действие влияет на фундамент. На работу свайного фундамента грунтовые воды не влияют. Грунтовые воды протекают на границе 1 и 2 слоя, который представлен. Уровень грунтовых вод проходит на отметке WL = 159.55 м. Расстояние от поверхности до воды dw = 0,9 м. Подземная часть здания находится под влиянием грунтовых вод , поэтому нужно предусмотреть дополнительную гидроизоляцию и воодтвод из котлована.

2. Проектирование сборных фундаментов мелкого заложения, возводимых в открытых котлованах

2.1 Определение глубины заложения и размеров подошвы фундамента для внутренней и наружной стены сооружения

Конструктивные особенности подземной части здания Рис.2.1 Конструктивная схема подземной части здания(наружная стена) Рис.2.2 Конструктивная схема подземной части здания(внутренняя стена) Климатические условия района строительства (глубины промерзания) Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df определяется по формуле: где kh- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. При t = +10 в подвале kh=0,6 dfn – нормативная глубина промерзания. d0 =0,23 – для глин . Мt=27.9 – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в Олонце (СНиП по строительной климатологии и геофизике). Инженерно-геологические условия площадки застройки. Под верхним слоем насыпи неслежавшейся и суглинка текучего залегает слой глины тугопластичной мощностью 4,2 м, имеющий расчетное сопротивление R0=182.5 кПа. Проверяем возможность использования его в качестве рабочего слоя при максимальной ширине стандартной фундаментной плиты b=3,2 м и нагрузке NII=283кН/м – для наружной стены — для наружнвх стен Опирание фундамента на этот слой по проведенному предварительному расчету возможно с подушкой меньше максимального стандартного размера, так как для наружнвх стен При максимальной стандартной площади 2,1х2,1 м одноблочного фундамента марки 2Ф21.9-3 давление под подошвой фундамента внутренней колонны составит — для внутренней стены Это значительно больше расчетного сопротивления грунта основания R=182.5 кПа .Поэтому стандартный одноблочный фундамент заменяем монолитным с площадью подошвы необходимой по условию рII ≤R. Принимаем фундамент с основанием 2.6х2.6 м. При этом глубина заложения фундамента внутренней колонны определится из конструктивных соображений. Относительная отметка подошвы фундамента внутренней колонны FL=-3.25. Гидрогеологические условия. Грунтовые воды бурением до 12 метров вскрыты на отметке кровли III слоя, то есть на глубине 1,5 м Учет рассмотренных факторов, влияющих на глубину заложения фундамента, показывает, что определяющей является глубина заложения, полученная из конструктивных особенностей подземной части здания – d=1.9…2,2 м. Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяемые по табл. 3 СНиП k – коэффициент, принимаемый равным 1, так как прочностные характеристики грунта ϕII и cII определены по результатам непосредственных испытаний грунтов; Мγ, Мq , Мc – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта ϕII , находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. «рабочего слоя». При ϕII = 10о Мγ = 0,18, Мq = 1,73, Mc = 4,17; kz – коэффициент, принимается равным единице при ширине фундамента b<10 м и kz=z0/b+0,2 , при b≥10 м,; b – меньшая сторона (ширина) подошвы фундамента, м; γ’II — осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, то есть в пределах глубины заложения фундамента d=2,1 м (от подошвы фундамента до уровня планировки срезкой или подсыпкой; γ’II – определяется по формуле: где h1 и h2 – мощности слоёв грунтов в пределах глубины заложения фундамента/ γII – удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента d1– приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала, м где hs – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м; hcf– толщина конструкции пола подвала, м; γcf – расчетное значение удельного веса материала конструкций пола подвала, принимается равным 22 кН/м3. db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной b≤20 м и глубиной свыше 2 м, принимается db =2 м сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента для наружной стены для колонны Конструкция стеновой части фундамента (стены подвала). Для ее возведения используются 4 сплошных стеновых блока ФБС24.6.6-т длиной 2,4 м*), шириной 0,6 м и высотой 0,6 м из тяжелого бетона. Такие размеры блоков согласуются с величиной нагрузки NII и шириной стены. Высота стены подвала равна расстоянию от верха опорной плиты до низа надподвального перекрытия. При толщинах пола подвала hcf = 0,2 м. и надподвального перекрытия – 0,3 м оно составит 2,4 м, что соответствует суммарной высоте 4 стеновых блоков. Проверяем фактическое среднее давление рII под подошвой фундамента. Собственный вес 1 пог. м фундамента QII складывается из веса железобетонной п ФЛ24.24-2, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части ак опорной плиты Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным γб=γcf =22 кН/м3. Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ24.24-2 принят равным γжб =22 кН/м3. Вес грунта на консольной части фундаментной плиты с наружной стороны: ак= 1,0 м – вылет консольной части плиты в сторону обратной засыпки (и в сторону подвала при вычислении веса пола подвала, входящего в QII); γII = 18 кН/м3 – удельный вес обратной засыпки. Итак, полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2,4 м составляет: При этом среднее напряжение pII под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит: Сравниваем полученное значение pII при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ24.24-2 с расчетным сопротивлением R грунта основания: Cреднее давление под подошвой фундамента рII не должно превышать paсчетного сопротивления R несущего слоя основания, так как расчет ведется по модели линейного деформирования грунта. Определяем разницу между R и рII: Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента рII не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 7%, то ширина подошвы фундамента подобрана экономично правильно . Рис. 2.2 Фундамент мелкого заложения под внешнюю стену здания Определяем размеры площади подошвы фундамента под колонну Для этого задаемся как минимум тремя размерами площади подошвы Аi отдельного фундамента под колонну, например: А1=2 м2, А2=4 м2, А3=9 м2 и определяем среднее давление под подошвой фундамента для каждого размера площади по формуле: где NII – расчетная нагрузка на колонну; NфII,i – расчетная нагрузка от веса фундамента, грунта на его обрезах, определяемая по приближенной формуле: Расчетное сопротивление R определяем при ширине фундамента в=0 и в=3м. Полученные значения R наносим на график и точки соединяем прямой линией. Пересечение прямой R=f(А) и кривой PII=f(А) определяем требуемое значение площади подошвы отдельного столбчатого фундамента Ат=4.4м2 Рис. 2.3. Графическое определение площади подошвы отдельного фундамента под колонну внутренней стены. Фундамент под центрально нагруженную квадратную колонну принимается также квадратным со стороной принимаю 2.2 м Определяем новое значение R при ширине фундамента b=2,2 м Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента. Для этого определяем вес самого фундамента Qф, вес колонны Qк, ригеля Qр, грунта на обрезах фундамента Gгр, вес пола подвала Gп. В соответствии с рис. 6.2 общий объем фундамента и грунта на его обрезах Vo = 2,2 х 2,2х 0.85 = 4.1 м3; объем опорной плиты и подколонника Vф = 2,2 х 2,2 х 0,3 + 1,6х1,6х0,3+0.8х0.8х0.25 = 2,38 м3; объем грунта на опорной плите вокруг подколонника Vгр = Vo — Vф = 4.1 – 2.38 = 1,72 м3. Удельный вес конструктивных элементов фундамента принимаем равным 22 кН/м3. Таким образом, вес самого фундамента Qф = 1.72 х 22 = 37.8 кН. Собственный вес колонны размером 0,4х0,4 м Qk = 0,4 х0,4 х 3 х 24 = 11,52 кН. Собственный вес ригеля размером 0,4х0,4 м длинной 5,6 м Qp = 0,4 х 0,4 х 5,6 х 24 = 21,50 кН. Удельный вес грунта обратной засыпки принимаем равным 16 кН/м3. Тогда вес грунта на обрезах фундамента Gгр = 1,72 х 16 = 27.52 кН. Вес пригрузки от бетонного пола подвала в пределах плана фундамента Gп=(2,22-0,42) х0,2х22=20,6 кН. QII= Qф+Qk+ Qp = 37.8+11,50+21,50=70.8 кН. GII= Gгр+ Gп = 27.52+20,6=48.12кН Cреднее давление под подошвой фундамента рII не должно превышать paсчетного сопротивления R несущего слоя основания, так как расчет ведется по модели линейного деформирования грунта. Определяем разницу между R и рII: Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента рII не должно составлять более 10%. Так как оно составляет менее 1%, то ширина подошвы фундамента подобрана экономично правильно Рис. 2.4 Фундамент мелкого заложения под колонну

2.2 Расчет оснований по второму предельному состоянию — по деформациям.

Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования для внутренней и наружной стены сооружения Испытание грунтов пробной нагрузкой Глубина 5,0 м Глубина 12 м Диаметр штампа d=27,7 см d=27,7 см Компресионные свойства грунтов Глубина 1,5м Глубина 8,0 м При планировке срезкой эпюра природного давления на планировочной отметке DL принимается равной нулю. • на границе I и II слоев • на отметке подошвы фундамента σzg,0= на границе II и III слоев на границе III и IV слоев В III слое на глубине h3′ = 3,84 м — нижняя граница сжимаемой толщи для наружной стены В III слое на глубине h3′ = 4.52 м — нижняя граница сжимаемой толщи для колонны Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры σzp,о непосредственно под подошвой фундамента при z = 0: — для наружной стены — для колонны для наружной стены для колонны — нижняя граница сжимаемой толщи Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев. zp,i – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта. β=0,8; Е – модуль деформации i-того слоя Для удобства расчет сведем в таблицу. Наружная стена zi =0,4b=0,42,4= 0,96 м Рис. 2.5 эпюры природного и дополнительного давления для наружной стены колонна zi =0,4b=0,42.2= 0.88 м Рис. 2.6 эпюры природного и дополнительного давления для для колонны Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев. zp,i – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта. β=0,8; Е – модуль деформации i-того слоя Компрессионные испытания II слой – суглинок текучий (глубина отбора 1.5 м) III слой – суглинок текучий (глубина отбора 5 м) Осадка составляет 140см>10 см Полученная осадка оказалась значительно больше Su=10см – предельной величины осадки, приведенной в СНиП. Следовательно, условие расчета по второму предельному состоянию s≤ sи не выполнено следовательно не обходимо приманять свайный фундамент.

3. Проектирование свайных фундаментов.

3.1 Проектирование свайных фундаментов под внутреннюю и под наружную стену.

Расчетная нагрузка от сооружения NI=339.6 кН-для наружной стены, NI=1069.2 кН- для колонны в исходных данных без учета собственного веса Q ростверка и надростверковой конструкции (в данном случае стены подвала) и G — пригрузки грунтом и полом подвала на обрезах ростверка, так как конструкция фундамента еще не разработана. Поэтому после определения размеров ростверка (глубины заложения, ширины, высоты) и вычислений Q и G полная расчетная нагрузка, необходимая для вычисления F – фактической нагрузки, передающейся на одну сваю определится как сумма всех нагрузок, действующих до отметки подошвы ростверка: где 1,2 – обобщенный коэффициент перегрузки для перерасчета нормативных нагрузок Q и G в расчетные по I предельному состоянию. На начальном этапе разработки проекта глубина заложения ростверка dр может быть назначена лишь предварительно, так как неизвестна высота ростверка hр, которая вычисляется после определения Рсв – расчетной нагрузки, допускаемой на одну сваю. Назначив предварительно из конструктивных соображений hр=0,5 м, получим глубину заложения ростверка dр : dр=2,2+0,2+0,5-0,9=2 м. Определение несущей способности сваи по грунту Fd и расчетной нагрузки Рсв на одну сваю. Fd — определяется по формуле где γс — коэффициент условий работы сваи в грунте ; γс=1; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, A – площадь поперечного сечения сваи, м2; u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м; Площадь поперечного сечения сваи A=0,32=0,09 м2. Периметр площади поперечного сечения сваи u=1,2 м. fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, hi –толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; γсR,γсf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи В данном случае γсR =γсf = 1. Расчетная допускаемая нагрузка на сваю Рсв коэффициент надежности Если Fd определена расчетом, как в нашем случае, =1,4 Необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента определяется по формуле: 8d2 – осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузке на ростверке; d – диаметр (сторона сваи); h – высота ростверка и надростверковой подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N1; средний удельный вес грунта и бетона над подошвой ростверка; для наружной стены Определяем расстояние а между осями свай. Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями. 1.6 м>3d=0.9 м. принимаю однорядное расположение свай. Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 0,2d +5 cм=11 см Высота ростверка ленточного фундамента должна определяться из условия продавливания его сваей. Но, так как в данном случае расстояние от грани сваи до внешней грани стены подвала составляет 110 мм > 50 мм, то есть почти половина площади поперечного сечения сваи попадает под стену, то продавливание ростверка оказывается невозможным и расчет на продавливание не производится. Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем hp=0,5 м Итак, полученные размеры ростверка составляют: ширина bp=0.52 м, высота hp=0,5 м. для колонны Определяем расстояние а между осями свай. Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями. Очевидно, что наиболее экономичным был бы ростверк с однорядным расположением свай при расстоянии а между их осями, равном 3d=0,9 м. Но, так как полученное значение а=0,48м < 0,9 м, приходится принимать двухрядное расположение свай, с тем, чтобы расстояние между соседними сваями одного и другого рядов составляло 3d=0,9 м, а по длине ростверка –0,48 м. При этом расстояние СР между рядами свай определяется из треугольника Принимаю ростверк размером 1,4х1,4 м. высота ростверка назначается из конструктивных требований h=1,5 м. Высота ростверка ленточного фундамента должна определяться из условия продавливания его сваей. Но, так как в данном случае расстояние от грани сваи до внешней грани стены подвала составляет 110 мм > 50 мм, то есть почти половина площади поперечного сечения сваи попадает под стену, то продавливание ростверка оказывается невозможным и расчет на продавливание не производится. Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем hp=0,5 м Итак, полученные размеры ростверка составляют: ширина bp=0.52 м, высота hp=0,5 м. Расчет одиночной сваи в составе фундамента по первой группе предельных состояний (по несущей способности грунта основания сваи). Расчет предусматривает проверку выполнения условия I предельного состояния: F- расчетная нагрузка передаваемая на сваи, то есть фактическая нагрузка; Вычисление фактической нагрузки F, передаваемой на сваю. Вес ростверка QP=0.52•1•0,5•24=6.24 кН;- для наружной стены QP=(0.6•1.4•1.4+0.82•0.9)24=42.1 кН;- для колонны Вес надростверковой конструкции Qнк (одного пог. м стены подвала) из 4 блоков ФБС24.6.6- Qнк=0.4*0.58*1*4*22=20.12кН; Общий вес Q ростверка и надростверковой конструкции: Q=QP+Qнк=6.24+20.12=26.66 кН; Вес грунта на внешнем обрезе ростверка Gгр= 1,9•0,1• , где — средний удельный вес засыпки пазухи =18кН/м3 : Gгр= 1,9•0,05•18=1.71кН Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала GП GП=0,05•0,2•1•22=0.22 кН. Общий вес G пригрузки ростверка грунтом и полом подвала: G=Gгр+GП=1.71+0.22=1.93 кН -для наружной стены — для внутренней Проверяем выполнение условия первого предельного состояния: 373.9кН<567кН – для наружной стены 374кН<567кН – для колонны Условия выполняются. Следовательно, размещение свай в плане и ширина ростверка принимается для дальнейших расчетов. Принятые размеры свайного фундамента будут считаться окончательными при удовлетворении условия расчета по второму предельному состоянию – по деформациям. Расчет основания свайного фундамента по II группе предельных состояний – по деформациям. Не обходимо соблюдение условия рII≤R. Для вычисления р необходимо определить площадь подошвы условного фундамента Аусл и нагрузки, передающиеся на эту площадь от собственного веса всех элементов, входящих в объем условного фундамента, а также и от сооружения Площадь условного ленточного фундамента: среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах рабочей длины сваи lсв=5 м. -для наружной стены -для колонгны Объемы условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и гранта условного фундамента: Vусл=Аусл hусл=1.83*12=22м3; — ростверка: Vp=0.5*0.52*1=0.26м3 –для наружной стены VP=0.6•1.4•1.4+0.82•0.9=1.75 кН;- для колонны — части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента (ниже отметки DL): Vчсп= 0,6*1.9*1=1.14м3 ; — части пола подвала (справа от стены подвала): Vчпп=0,2*0.05*1=0.01м3 — части подвала, примыкающего к стене и ограниченного справа стороной условного фундамента: Vчп=1,7*0.05*1=0.085м3 ; — грунта:Vгр.усл.=Vусл-Vр-Vчсп-Vчпп–Vчп=11.1-0,26-0.01-1.14-0.085=9.61 м3. Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения: части пола подвала Qчпп=0.01*22=0.22кН от свай: Qсв=0,3212•24=25.9 кН- для наружной стены Qсв=0,3212•24•3=77.8 кН- для колонны грунта в объеме условного фундамента: Qгр=Vгр.усл. Gгр.усл=9.61*19.8=190.3кН Среднее давление р под подошвой условного фундамента — для наружной стены — для колонны Вычисление расчетного сопротивления R для грунта , залегающей под подошвой условного фундамента. Условие р≤R выполняется: 388.5< 2248 – для наружной стены, 641.5< 2248 – для колонны.

3.2 Подбор сваебойного оборудования.

От правильного подбора молота многое зависит при проектировании и строительстве свайного фундамента: возможность уточнения несущей способности сваи при динамических испытаниях в инженерно-геологических условиях конкретной строительной площадки, сохранность головы сваи в процессе ее забивки, достижение сваей проектной отметки. От выбора молота зависит также производительность труда и сроки строительства. В настоящее время наиболее совершенными конструкциями молотов считаются дизель – молоты штанговые и трубчатые. По технико-экономическим показателям трубчатые имеют некоторые преимущества перед штанговыми. Поэтому останавливаем свой выбор на трубчатом дизель-молоте. Для предварительного подбора молота определяется минимальная энергия удара молота Э исходя из расчетной нагрузки допускаемой на сваю Рсв=567кН Э=1,75•a•Рсв где а – коэффициент, равный 25Дж/кН. Э=1,75•25•567=24806Дж=25кДж Затем по таблице технических характеристик трубчатых дизель-молотов подбираем молот такой марки, энергия удара которого близка к полученному значению Э, но была больше его, т.е. Эт>Э, такому условию удовлетворяет – молот марки С-1047, энергия удара которого Эт=37кДж>25кДж. Далее производится проверка пригодности молота С-1047 по условию: (Gм+Gс)/Эр≥Кm где Gм – полный вес молота (55кН) Gс – вес сваи с наголовником и подбабком (принимаем вес наголовника 100кгс=1кН, подбабок не используется, вес железобетонной сваи 0,32•5•24=10.8кН; Gс=10.8+1=11.8кН Эр – расчетная энергия удара, определяемая для трубчатых дизель-молотов по формуле: Эр0,9G•Н (G – вес ударной части молота –25кН, ; Н – фактическая высота падения молота, принимая на стадии окончания забивки – 2,8м ). Эр=0,9•25•2,8=63кДж. Кm=6кДж – коэффициент применимости молота. (55+11.8)/63=1,06<6. Условие выполнено. Молот пригоден. Расчетный (проектный) отказ sp определяется по формуле: где – k-m, принимаемый для железобетонных свай, забиваемых с наголовником, равным 1500кН/м2; А – площадь поперечного сечения сваи 0,3•0,3=0,009м2; — коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай с применением наголовника и деревянного вкладыша в нем 0,2; Fd — несущая способность сваи по грунту, 895.68кН — окончательно подтверждает правильность выбора молота.

3.3 Расчет конечной (стабилизированной) осадки свайного фундамента методом послойного суммирования для внутренней и наружной стены сооружения.

На глубине ожидаемой нижней границы сжимаемой толщи Нс на 5 м ниже подошвы условного фундамента На подошве условного фундамента Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры σzp,о непосредственно под подошвой фундамента при z = 0: — для наружной стены — для колонны для наружной стены для колонны — нижняя граница сжимаемой толщи Для удобства расчет сведем в таблицу. Наружная стена zi =0,4b=0,40.5= 0,2 м Рис. 3.1 эпюры природного и дополнительного давления для наружной стены Колонна zi =0,4b=0,41.4= 0,56 м Рис. 3.2 эпюры природного и дополнительного давления для наружной стены Расчет стабилизированной осадки проводится по формуле V слой – песок средней крупности (глубина отбора 12 м) — для наружной стены — для внутренней стены Так как полученная расчетная осадка для внутренней стены не допустима, то конструктивная схема свайного фундамента, не может считаться окончательно принятой. Не обходимо приманять меры по улучшению основания

4. Подсчет объемов земляных работ и объемов бетонных и железобетонных конструкций проектируемых вариантов фундаментов

1 вариант – фундамент мелкого заложения 1. Объем срезаемого растительного слоя: V=Vкс+Vрс = 170.88+188.13=359.01 м3 , где: VКс – объем срезаемого грунта в пределах котлована, м3; VРс – объем срезаемого грунта в пределах рабочей зоны. 2. Объем грунта разрабатываемого в котловане экскаватором: Vэ = (F1 + F2) / 2(H – hc – δ)= (1024.8+1295.4)/ 2(2,65-0,15-0,15)= 493.7, где: F1 – площадь котлована по дну, м2; F2 – площадь котлована поверху, м2; Н – глубина котлована разра-батываемого экскаватором, м, δ = 0,15 величина не-добора, м. F1 = Lк * Вк =73.2*14=1024.8м 2; F2 = ВВк * LВк= 76.2*17=1295.4м 2 . 3. Объём котлована вычисляют по формуле: Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1], где Н – глубина котлована, м; а, b – длины сторон котлована у основания, м; а1, b1 – длины сторон котлована поверху (а1=а+2Нm; b1=b+2Нm); m – коэффициент откоса. а1 = а + 2Н ∙ m = 76.2 + 2∙2,65∙0,5 = 78.85 м b1= b + 2Н ∙ m = 17 + 2∙2,65∙0, 5 = 19.65 м Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1] = 2,65/6 ∙ [(2∙76.2 + 78.85) ∙ 17 + (2∙76.2 + 78.85) ∙ 19.65] = 3597.6м3 Для определения объёма обратной засыпки пазух котлована, когда объём его известен, нужно из объёма котлована вычесть объём подземной части сооружения (объём фундамента): Vоб.з = Vк – а2 ∙ b2 ∙ H , где а2 , b2 – размеры здания в плане. Vоб.з = 3597.6-2,65*71.2*12 = 1333.4 м3 . 2 вариант – проектирования свайного фундамента 1. Объем срезаемого растительного слоя: V=Vкс+Vрс = 170.88+188.13=359.01 м3. 2Объем грунта разрабатываемого в котловане экскаватором: Vэ = (F1 + F2) / 2(H – hc – δ)= (1024.8+1295.4)/ 2(2,4-0,15-0,15)= 552.4, F1 – площадь котлована по дну, м2; F2 – площадь котлована поверху, м2; Н – глубина котлована разрабатываемого экскаватором, м, δ = 0,15 величина недобора, м. F1 = Lк * Вк =73.2*14=1024.8м 2; F2 = ВВк * LВк= 76.2*17=1295.4м 2 . 3 Объём котлована вычисляют по формуле: а1 = а + 2Н ∙ m = 73.2 + 2∙2,4∙0,5 = 75.6 м b1= b + 2Н ∙ m = 14 + 2∙2,4∙0, 5 = 16.4 м Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1] = 2,4/6 ∙ [(2∙73.2 + 75.6) ∙ 14 + (2∙73.2 + 75.6) ∙ 16.4] =3232.32м3 Для определения объёма обратной засыпки пазух котлована: Vоб.з = 3232.32-2,4*71.2*12 = 1181.8 м3

Вывод:

После проведенных расчетов можно сделать вывод, что основание нуждается в применении мер по улучшению его харакетеристик. Например : уплотнение грунтонабивными сваями или проектирование песчаной подушки. После чего нужно повторить расчет ФМЗ и свафного фундамента. Список литературы 1. Ухов С.Б., Семёнов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., Издательство «Высшая школа» 2002 г. 2. Ухов С.Б., Семёнов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., Издательство АВС, 1994 г. 3. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. Основы теории и примеры расчёта. М., Стройиздат, 1990 г. 4. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. Учебное пособие под редакцией Далматова Б.И. Издательство АВС. Москва – Санкт-Петербург. 1999 г. 5. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. М., Стройиздат, 1985 г. 6. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М., Госстрой России, 1995 г. 7. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М., ГУП ЦПП, 2004 г. 8. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений. М., Стройиздат, 1986 г. 9. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. М., Стройиздат, 1985 г. 10. СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М., ГУП ЦПП, 2004 г. 11. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., ГУП ЦПП, 2003 г. 12. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. М., ИПК Издательство стандартов, 1995 г. 13. Цытович Н.А. Механика грунтов. Краткий курс. М., Высшая школа, 1983. 14. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Ленинград. Стройиздат, 1988 г. 15. Малышев М.В., Болдырев Г.Г. Механика грунтов, основания и фундаменты (в вопросах и ответах). М., Издательство АВС, 2004 г. 16. Штоль Т.М., Теличенко В.И., Феклин В.Н. Технология возведения подземной части зданий и сооружений. М., 1990 г. 17. Каталог конструктивных элементов фундаментов гражданских и административных зданий. Методические указания к выполнению курсового проекта МГСУ. М., 2003 г.