Проектирование вариантов фундаментов для строительства здания на грунте, состоящего из супеси, суглинка и глины (нормативная глубина промерзания грунта - 1,6 м)

конца сваи, расположенного на глубине 2,3+7,5=9,8 м, согласно табл. 1СНиП);

Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи (табл. 2  СНиП [3]):

для супеси при Z1=2,3+2=4,3 м;  f₁ = 9,3 кПа; h₁ = 4 м;

для песка мелкого при Z2=6,3+1,75=8,05 м;  f₂ = 44 кПа; h₂ = 3,5 м.

Получаем:

 кН.

Расчёт свайных фундаментов и свай по несущей способности грунтов производится исходя из условия

N £ F_d / g_k = P;  P = 463,4/1,4 = 331 кН.

3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СВАЙ В ФУНДАМЕНТЕ. ПОВЕРКА ФАКТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА СВАЮ

Количество свай в свайном фундаменте под колонну:

n = (N_0I + G_р,гр)/P.

Определяем вес ростверка и грунта на его ступенях. Среднее давление под ростверком :

рр=P/(3·d)²=331/(3·0.30)²=408,6 кПа.

Площадь подошвы ростверка:

1) Ap= N0I /(pp-γmdp)=1860/(408,6-20·2,3)=5,13 м²;

2) Ap= N0I /(pp-γmdp)=2160/(408,6-20·2,3)=5,96 м²;

Вес ростверка и грунта на его ступенях:

 1) G_р,гр=1,1·Ap·γm·dp=1,1·5,13·20·2,3=259,6кН;

2)G_р,гр=1,1·Ap·γm·dp=1,1·5,96·20·2,3=301,4 кН.

Определяем количество свай с учетом коэффициента 1,2:

1) n=1,2·(1860+259,6)/331=8;

2)n=1,2·(2160+301,4)/331=8,9

Конструктивно принимаем в обоих случаях n = 9.

Сваи располагаем в рядовом порядке с расстоянием между осями в направлении действия момента и поперечной силы:

в направлении оси X – 4d=4·0,30=1,2 м.

в направлении оси Y – 3d=3·0,30=0,9 м.

Проверяем усилия в крайних рядах свай. Конструируем ростверк и определяем его фактический вес и вес грунта на ступенях. Размеры поперечного сечения подколонника 0,8×0,8м, размеры плиты ростверка                  в направлении оси X:

1,2+1,2+0,3+2·0,1=2,9м;

в направлении оси Y:

0,9+0,9+0,3+2·0,1=2,3м.

Принимаем размеры подошвы ростверка с учетом модуля 30 см: 3,0×2,4 м. Высоту плиты ростверка принимаем равной 0,6 м. При этом вес ростверка:

Gг_р1=γf·Vg·γI=1,1·24·(3,0·2,4·0,6+0,8·0,8·(2,3-0,6))=142,8 кН.

Вес грунта на ступенях ростверка:

G_p1=γf·Vp·γb=1,1·18,3·(3,0·2,4·2,3-(3,0·2,4·0,6+0,8·0,8))=233,5 кН.

Вес ростверка и грунта G_p,гр=376,3 кН.

Момент на уровне подошвы ростверка с учетом поперечной силы

1)  Му=72+12·2,3=99,6 кН·м.

2)  Му=0

Определяем фактическую нагрузку на сваю :

1)  Р=(1860+376,3)/9±99,6·1,2/(2·3·1,2²)=(248,5±13,83) кН

Рmax=262,3<1,2·Р=397,2 кН;

Рmin=234,7>0;

Рср=248,5<Р=331кН.

2)  Р=(2160+376,3)/9=281,8кН<1,2·Р=397,2 кН;

В данном случае определяющим является выполнение условия Рmax≤1,2·Р.

При этом недогрузка сваи находится в пределах 8%.

Определяем проектный отказ сваи. Вес сваи с наголовником:

Gc=18,3+1=19,3 кН

Выбираем тип молота из условия соотношения веса ударной части и веса сваи с наголовником. При погружении сваи в грунты средней плотности вес ударной части молота должен быть не менее:

G=1,25·Gc=1,25·19,3=24,1 кН

При погружении трубчатым дизель-молотом:

G=0,7· Gc=0,7·19,3=13,5 кН

Предварительно выбираем трубчатый дизель-молот С–859 с весом ударной части 18 кН, энергией удара при высоте подъема 2,5м  27 кДж, вес молота с кошкой 35 кН.

Применимость молота устанавливаем по минимальной энергии удара из условия:

Е=1,75 ·α·Р, где α – коэффициент, равный 25 Дж/кН;

Р – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.

Имеем Е=1,75·25·331=14481 Дж=14,5 кДж

Пригодность молота проверяем по условию:

(Gh+Gc)/Ed≤km, где Gh – полный вес молота, кН;

Gc – вес сваи с наголовником, кН;

Ed – расчетная энергия удара, кДж;

km – коэффициент, принимаемый для трубчатых дизель-молотов равным 6.

Расчетное значение энергии удара трубчатых дизель-молотов:

Ed =0,9GH=0,9·18·2,8=45,4 кДж

При этом (35+19,3)/45,4=1,2<6.

Вычисляем проектный отказ сваи по формуле:

4 СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ И ВЫБОР ОСНОВНОГО

Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости устройства фундамента на естественном основании со стоимостью устройства свайного фундамента. Для упрощения подсчётов объёмов работ на рисунках 13 и 14 приведены эскизы ленточного сборного  и свайного ленточного фундаментов соответственно.

Расчёт стоимости запроектированных фундаментов сведён в таблицы 7 и 8.

Таблица 7. – Расчёт стоимости устройства ленточного сборного фундамента.

Таблица 8. – Расчёт стоимости устройства свайного ленточного фундамента.

На основании произведённого расчёта стоимости устройства запроектированных фундаментов в качестве основного варианта принимаем ленточный фундамент из сборных элементов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Вотяков И.Ф. Механика грунтов, основания и фундаменты: методические указания к выполнению курсового проекта. Гомель: БелГУТ, 1996.

2.  Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л., 1988.

3.  И.А.Кудрявцев, К.Н.Пироговский. Основания и фундаменты. Гомель: БелГУТ, 2003.

4.  СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М., 1985.

5.  СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. НИИОСН. М., 1985.

6.  Фундаменты зданий: альбом чертежей. Л.: ЛИИЖТ, 1983.

3.4 РАСЧЕТ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

Величину ожидаемой осадки свайного фундамента из висячих свай определяют расчетом по предельным состояниям второй группы. Произведем расчет осадки фундамента Ф1, рассматривая свайный фундамент как условный массив ABCD, границы которого показаны на рисунке.

Определим средневзвешенное значение угла внутреннего трения  и размеры подошвы условного фундамента l_у и b_у, учитывая, что расстояния