Предварительно строим геологическую колонку грунтов по оси проектируемого сооружения с указанием их мощности. По эпюре условных расчетных сопротивлений выбираем несущий (опорный) слой грунта с наибольшей величиной R₀. Далее производится определение основных размеров свайных фундаментов.

Требуется определить основные размеры свайного фундамента с забивными железобетонными сваями и ростверком для инженерно-геологических условий площадки строительства. Из эпюры следует, что опорным следует считать слой песка крупного, плотного, насыщенного водой R₀=400 кПа.
3.1.1 Установление глубины заложения подошвы ростверка. Устанавливаем глубину заложения подошвы ростверка из конструктивных требований без учета сезонного промерзания грунтов, инженерно-геологических особенностей площадки строительства, положения УГВ. При этом, в первом приближении высота ростверка назначается на 0,40,5 м больше необходимой глубины заделки колонны в фундамент h, т.е.
d_к = h_f+0,5 м. (3.1)
d_к = 1+0,5 = 1,5 м.
Размеры ростверка по высоте, как правило, принимаются кратными

0,1 м. Принимаем высоту ростверка d₁=d_k=15 м. Полученная величина глубины заложения d₁=1,5м откладывается в масштабе на схеме от планировочной отметки и устанавливается абсолютная отметка низа ростверка, равная 110,75 м.
3.1.2 Заглубление сваи в опорный слой грунта

Задаемся заглублением сваи в опорный (несущий) слой грунта в пределах 12 м и устанавливаем по схеме ориентировочную расчетную длину сваи (h_P), исчисляемую как расстояние от дна предполагаемого котлована до начала заострения. Таким образом, принимая заглубление сваи в слой песка крупного на 1,0 м, получаем
h_p = h₁+h₂+h₃, (3.2)
h_p = 1,83+1,7+6,28+1,9 = 11,7 м.
По ориентировочной расчетной длине, учитывая метод погружения, форму поперечного сечения, вид армирования, выбираем тип сваи.

Выбираем забивную сваю квадратного сечения с ненапрягаемой стержневой арматурой марки С-8-30, т. е. длиной h_ст=12 м и размером поперечного сечения 0,3х0,3 м.

Так как действуют горизонтальные и моментные нагрузки то, эта величина принимается 30 см. В связи с этим, вновь определяется расчетная длина сваи
h_p = h_ст-0,3 = 11,7 м, (3.1.3)

Рисунок 4 – Расчетная схема сваи
3.1.3. Определение несущей способности сваи

Определяется несущая способность сваи из условия прочности грунта по СНиП, как:
F_d = 

---

_c·(_cR·R·A+u_cf·f_i·h_i), (3.1.4)
F_d = 1·(1,2·4400·0,09+1,2·1)·(84,6·16,15+56·1,7+31,075·6,3+56,81·1,9)

=1056 кН,

где _c  коэффициент условий работы сваи в грунте, _c=1;

_cR, _cf  коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, _cR=1,2, _cf=1;

R  расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,

R=4400 кПа;

f_i  расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания мощностью h_i по боковой поверхности сваи; расчетное сопротивление слоя супеси пластичной на глубине z₁ = 2,4 м, будет f₁=84,6 кПа; расчетное сопротивление слоя суглинка на глубине z₂ = 4,15, м - f₂=16,15кПа; расчетное сопротивление слоя глины тугопластичной на глубине z₃ = 8,15 - f₃=31,075 кПа; расчетное сопротивление слоя песка средней крупности, средней плотности на глубине z₄ = 0,95 – f₄=56,81 кПа;

A  площадь поперечного сечения сваи
м².
u  наружный периметр поперечного сечения сваи
u = 4·0,3 = 1,2 м.
h_i  толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, h₁ = 1,8; h₂ = 1,7; h₃ = 6,3; h₄ = 1,9.

Таким образом:
f_i·h_i = (84,6·1,8)+(16,15·1,7)+(31,075·6,3)+ (56,81·1,9) = 483,6.
3.1.4. Определение расчетной нагрузки на сваю. Определяется расчетная нагрузка на сваю из условия прочности грунта
P = F_d/_k, (3.1.5)
P = 1056/1,4 = 754 кН,
где _k  коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным _k=1,4.
3.1.5. Определение количества свай в фундаменте. Определяем ориентировочно количество свай в фундаменте
n = (N^p/P)·1,2, (3.1.6)
n = (2000/754)·1,2 = 4,
где 1,2  коэффициент, увеличивающий число свай в грунте на 20% вследствие действия изгибающего момента и поперечной силы;

N^P  расчетное значение вертикальной нагрузки, при коэффициенте надежности по нагрузке, _f=1,1;

N^p = 2000·1,1 = 2200 кН.

Принимаем n=4.
3.1.6 Размещение свай и определение размеров ростверка в плане. Производится размещение свай и определяются размеры в плане. Расстояние от края ростверка до внешней грани сваи назначается 15 см. Размеры ростверка в плане должны быть кратными 0,1 мм.
L_p = 0,9+(0,15+0,15)+(0,15+0,15) = 1,5м,
В_p = 0,9+(0,15+0,15)+(0,15+0,15) = 1,5м.
3.1.7 Определение нагрузки на угловые сваи.

---

Проверяется нагрузка на угловые сваи фундамента, как наиболее нагруженные по формуле
N_{св min}^max = (N^p + G)/n + (M·x)/x_i² кН, (3.17)
где x  расстояние от главной оси до оси угловой сваи, x=0,45 м;

G  расчетная нагрузка от собственного веса ростверка и грунта на его ступенях, ориентировочно определяется при _f=1,1 как
G = _f·A_p··d₁, (3.8)
G = 1,1·1,5·1,5·20·1,5 = 74,25 кН;
M  расчетное значение изгибающего момента относительно главной подошвы ростверка, при _f=1,1 определяемое как
M = M^p+Q^p·d₁ (3.9)
M = 1000·1,1+130·1,1·1,5= 1314,5 кНм;
 сумма квадратов расстояний от главной оси до оси каждой сваи фундамента
= 0,45²·4 = 0,81 м²,
N_св^max = (2200+74,25)/4+(1314,5·0,45)/0,81= 1898,9 кН,
N_{св min} = (2200+74,25)/4-(1314,5·0,45)/0,81= -161,72 кН.
Проверяется выполнение условий:

1. 
   N_св^max≤1,2 R; 367,3<1,2492=590,4кН  условие выполняется;
   
2. 
   N_св^max>0; -161,72<0  условие не выполняется.
   

Увеличиваем количество свай, принимаем n=6.
x=0,9 м,
G = 1,1·2,4·1,5·20·1,5 = 118,8 кН,
M = 1000·1,1+130·1,1·1,5= 1314,5 кНм,
= 0,9²·4 = 3,24 м²,
N_св^max = (2200+118,8)/6+(1314,5·0,9)/3,24= 752 кН,
N_{св min} = (2200+118,8)/6-(1314,5·0,9)/3,24= 21,36 кН.
Проверяется выполнение условий:

1. 
   N_св^max≤1,2 R; 752 < 1,2754 = 904,8 кН  условие выполняется;
   
2. 
   N_св^max>0; 21,36 < 0  условие выполняется.
   

Окончательно принимаем 6 свай в одном фундаменте.
3.1.8 Проверка напряжений в грунте в плоскости нижних концов свай

Проверяются напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай. При этом, свайный фундамент условно принимается за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен сверху поверхностью планировки, снизу  плоскостью, проходящей через нижние концы свай, с боков вертикальными плоскостями, отстоящий от наружных граней свай на расстояние . Для слоистой толщи определяется осредненное значение угла внутреннего трения грунта
_II = (_IIi·h_i)/h_p, (3.10)
_II = (12º·1,8+17º·1,7+16º·6,28+32º·1,9)/ 11,7= 18,
где _i, h_i  соответственно расчетное значение угла внутреннего трения и толщина каждого слоя грунта в пределах расчетной длины сваи, град., м;

толщина слоя супеси пластичной h

---

₁=1,8 м, ₁=12º;

толщина слоя суглинка h₂=1,7 м, ₂=17º;

толщина слоя глины тугопластичной h₃=6,3 м, ₃=16 º;

толщина слоя песка средней крупности и плотности h₃=1,9 м, ₃=32 º.
φ_II/4 = 18/4 = 4º30' tg4º30'= 0,0787.
Исходя из этого, размеры подошвы условного фундамента в плане определяются как
l_усл = 0,9+0,9+0,15+0,15+2·11,7·0,0787= 4 м,
b_усл = 0,9+0,15+0,15+2·11,7·0,0787= 3м.
Площадь подошвы условного фундамента
А_усл = l_усл· b_усл,, (3.11)
А_усл = 4·3= 12 м².
Определяется давление под подошвой условного фундамента
Р = (N^p+G)/A_усл, (3.12)
Р = (2200+3168)/12= 447,3 кПа.
где N^P=2200 кН при _f=1;

G  расчетная нагрузка от собственного веса свай, ростверка, грунта в пределах условного фундамента:
G = A_усл·(h_p+d_i)·_i, (3.13)
G = 12·(11,7+1,5)·20·1 = 3168 кН.
Определяется расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента
R = (_c1·_c2)/k·[M_·k_z·b·_II+M_q·(h_p+d₁)· ’_II+M_c·c_II], (3.14)
R = (1,4·1,0)/1·[0,43·1,0·3·10,6+2,73·(11,7+1,5)·18,18+5,31·0] = 936,3 кПа.
где _с1=1,4; _с2=1,0; k=1; k_z=1;

M_, M_q, M_c  коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения грунта основания условного фундамента, поскольку таковым является песок крупный с =18º, M_=0,43; M_q=2,73; M_c=5,31;

b_усл=2,3 м;

_II  расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже условного фундамента, _II=10,6 кН/м³ с учетом взвешивающего действия воды.

'_II  среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента, '_II = 18,18 кН/м³.

x_i, h_i  соответственно удельный вес и толщина каждого слоя грунта по высоте (h_P+d₁) условного фундамента;

с_II  расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой условного фундамента, для песка мелкого с_II = 0.
Проверяется выполнение условия P < R
447,3 кПа<936,3 кПа.
Условие выполняется.


Рисунок 6 – Схема определения размеров условного фундамента

---

3.2. Расчет железобетонного ростверка
Расчет ростверка свайного фундамента производится на продавливание колонной по формуле
N≤2R_bt·H₀[α(h_c+c₂)+α₂·(b_c+c₁)₁], (3.1)
где N  расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания
N = P_ф·n; (3.2)
Где h₀  рабочая высота ростверка, принимаемая от дна стакана до верха нижней рабочей арматурной сетки, h₀=0,45 м;

b_c, h_c  ширина и длина сечения колонны 0,5х0,5 м;

C₁, C₂  расстояние от соответствующих граней колонн до внутренних граней каждого ряда свай, C₁= 0,425 м; C₂=0,18 м;

₁, ₂  безразмерные коэффициенты, равные
_i = H₀/C₁, (3.3)
₁ = 0,45/0,425 = 1,06,
₂ = 0,45/0,18 = 2,5.
R_bt  расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, для принятого в проекте класс бетона В20, R_bt=1050 кПа;

P_ф  реакция одной сваи фундамента
P_ф = (N^р+G₁)/n, (3.4)
P_ф = (2200+118,8)/6 = 386,5 к,
N = 386,5·4 = 1545,9 кН.
В правой части условия имеем
2·1050·0,45[1,06(0,5+0,18)+2,5(0,5+0,425)] = 2854,7 кН.
1545,9 ≤ 2854,7 кПа  условие выполняется, следовательно, продавливание ростверка колонной не произойдет.


Рисунок 7 – Свайный фундамент со стаканным ростверком
3.3. Сметная стоимость устройства фундамента
Объем земляных работ при разработке котлована по формуле (2.1)
V₁ = 1/3·H·(S₁+S₂+√S₁·S₂),
V₁ = 1/3·1,5·(8,5+13,5+√8,5·13,5) = 16,35 м³.
Расход монолитного бетона при устройстве ростверка
V₂ = 2,4·1,5·0,7+1,1·1,1·0,8 = 3,488 м³.
Объем сборного железобетона сваи
V₃ = 0,3·0,3·4·5 = 1,8 м³.
Расход бетона на устройство подготовки толщиной 100 мм
V₄ = 3,6·0,1 = 0,36 м³.

4. Технико-экономическое сравнение вариантов
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов сводится в таблицу.
Таблица 1 – Технико-экономическое сравнение

Виды работ	Ед. изм	Стоимость,	Вариант I			Вариант II
			Фундамент на естественном основании			Свайный фундамент
			Объем	Стоимость		Объем		Стоимость
1.Разработка грунта под фундамент	м3	20,40	55,36	1129,34		16,35		333,54
2.Устройство бетонной подготовки 100мм	м3	8562,4	1,08	9247,4		0,36		3082,45
3.Устройство ж.б. фундаментов под колонны объемом до 25 м3	м3	10050,3	19,44	195376,9		-		-
4.Устройство монолитных фундаментов и ростверков до 5м3	м3	10988	-	-		3,5		38458
5.Погружение железобетонных свай	м3 ж.б. сваи	4996,5	-	-		6,48		32377,3
Общая стоимость фундаментов					205754				74251

---

Смотрите также файлы

• Лабораторная работа. Администрирование Linux Модуль Инсталляция системы Установка операционной системы.docx

• Подтягивания на перекладине.doc

• Суммативное оценивание за раздел Облачные технологии Задания.docx

• Факультет Химия жне химиялы технология Орындаан хо, 3топ магистранты, Сардан Б. М. Жетекші.docx

• Решение n4 Главное квантовое число. Последний электрон находится на 4 уровне.docx