Курсовая работа (т): Основания зданий и сооружений

Σsi = 2,15

Полученное значение осадки s=2,15 см меньше предельно допустимой осадки.

=2,15 см < smax=8 см.

Рисунок 4 - Эпюры напряжений в основании фундамента 1

Рисунок 5 - Эпюры напряжений в основании фундамента 2

.6 Расчет осадки фундамента во времени

В данном курсовом проекте осадку фундамента во времени рассчитываем только для одного фундамента 2 по методике, основанной на решении одномерной задачи линейной фильтрационной консолидации.

Выполним расчёт консолидации основания ленточного фундамента с шириной подошвы b = 2,4 м, глубиной заложения d = 4,2м. Под подошвой фундамента залегает пласт супеси мощностью h = 3,0 м. Конечная осадка фундамента за счёт уплотнения глин s =2,15 см.

Коэффициент фильтрации kf = 2×10-8 см/с =0,6 см/год = 0,006 м/год.

Коэффициент относительной сжимаемости

mv = 0,8/Е = 0,8/(25,8×106) = 0,000031 кПа-1.

Вычисляем значение коэффициента консолидации

cv = kf /(mvgw) = 0,6/(0,000031×10) = 1935,5 см2/год.

Время осадки

.

Рисунок 6 - График осадки фундамента во времени

3. Вариант свайных фундаментов

.1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента

Назначение глубины заложения ростверка.

Принимаем к рассмотрению типовые призматические железобетонные сваи. Тип фундамента - свайные кусты под колонны каркасного здания, состоящие из группы свай и низкого ростверка, в сочетании с фундаментными балками.

Ростверки бесподвального здания могут быть заложены у поверхности земли с заглублением на 0,1 - 0,2 м ниже поверхности планировки, но при этом под ростверками следует уложить слой шлака толщиной не менее 0,3 м.

Для фундамента 1:

Так как размеры подколонника для колонны составляют 1,2 х 1,2 х 3,6, а подколонник заглубляется в землю до 0,15 м от поверхности земли и приняв высоту ростверка равную 0,4 м то, принимаем глубину заложения подошвы ростверка:

р = 3,6+0,15+0,4=4,15 м.

Для выбора марки сваи необходимо определить её длину:

 = lз + lн + h

где lз - глубина заделки головы сваи в ростверк, принимаемая равной 10 см;

lн - глубина погружения нижнего конца сваи в несущий грунт, принимаемой равной 1,1 м;

h - расстояние от подошвы ростверка до кровли слоя грунта, в который заделывается нижний конец сваи, равный 4 м.

l = lз + lн + h = 0,1 + 1,1 + 4 = 5,2 м

Принимаем сваю С7-30 с характеристиками:

-  бетон С12/15;

-        масса сваи 1,6 т;

         продольное армирование 4 Æ 14S240;

сечение сваи 300´300мм.

Для фундамента 2:

dр = 3,6+0,15+0,4=4,15 м

Для выбора марки сваи необходимо определить её длину

 = lз + lн + h ,

где lз - глубина заделки головы сваи в ростверк, принимаемая равной 10 см;

lн - глубина погружения нижнего конца сваи в несущий грунт, принимаемой равной 1,1 м;

h - расстояние от подошвы ростверка до кровли слоя грунта, в который заделывается нижний конец сваи, равный 4 м.

 = lз + lн + h = 0,1 + 1,1 + 4 = 5,2 м

Принимаем сваю С7-30 с характеристиками:

-  бетон С12/15;

-        масса сваи 1,6 т;

         продольное армирование 4 Æ 14S240;

сечение сваи 300´300мм.

3.2 Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, допускаемой на сваю по грунту основания и прочности материала сваи

Несущая способность сваи определяется по формуле:

gc - коэффициент условий работы сваи, принимается 1,0;

R - расчетное сопротивление под нижним концом сваи - 7700 кПа (табл.1(3));

A - площадь опирания на грунт сваи; A=0,3.0,3=0,09 м2;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, U =1,2 м;

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта принимается по табл.2(3),

для супеси z1 = 4,0+1,0 =5,0 f1= 56 кПа;

для глины z2 = 7,0+1,0=8,0 f2= 62 кПа;

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

gcR,gcf -коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, равны 1.

Тогда:

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю

N£ Fd /gk = 815,28/1,4=582,34 кН=Р

.3 Определение количества свай в фундаменте. Поверка фактической нагрузки, передаваемой на сваю

Количество свай в свайном фундаменте рассчитывается по предельному состоянию первой группы. Для этого расчетные нагрузки и воздействия определяют путем умножения нормативных усилий на осредненный коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2.

Расчет для фундамента Ф1 Расчет для фундамента Ф2

; ;

;;

Количество свай в свайном фундаменте под колонну определяется следующим образом:

а) вычисляют среднее давление под подошвой ростверка, приняв расстояние между осями свай 3d, из выражения:

;

Определяем площадь подошвы ростверка:

 ;

При этом вес ростверка с грунтом на уступах определяется:

Отсюда количество свай в кусте:

; ;

Для фундамента Ф1 и Ф2 принимаем по 3 сваи.

Определим фактическую нагрузку на сваю

-  Фундамента Ф1

£ (N0I + Gр,гр1)/n = (1380+198,12)/4 = 394,53£ Р=582,34кН

- 

-        Фундамента Ф2

£ (N0I + Gр,гр1)/n = (1620+232,82)/4 =463,21£ Р=582,34кН

Схемы свайных фундаментов представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 - Схемы свайных фундаментов

3.4 Расчет осадки свайного фундамента

Рассчитаем осадку для свайного фундамента 2.

Величину ожидаемой осадки свайного фундамента из висячих свай определяют расчётом по предельным состояниям второй группы. Произведём расчёт осадки фундамента, рассматривая свайный фундамент как условный массив.

Боковые грани условного массива отстоят от граней сваи на расстоянии:

= htg(jII,mt/4);

jII,mt = å(jII,i × hi)/åhi ;

jII,i - расчетные значения угла внутреннего трения пройденных сваями слоев грунта толщиной hi ;

h - глубина погружения свай в грунт.

jII,mt = å(jII,i × hi)/åhi = (28,45×3,0 + 19,19×2,2)/(3,0+2,2) = 24,53°.

 = 9,4·tg(24,53º/4) = 1,01 м.

Определяем ширину подошвы условного фундамента и его вес:

bм = 1,2 + 1,01×2 = 3,22 м;

lm = 1,2 + 1,01×2 = 3,22 м;

GIIм = bм lмgIIм dм,

Где gIIм =ågIIi hi/dм;

GIIм = 3,22·3,22·10,31·9,40= 1004,8 кН.

Среднее давление под подошвой массива для наружной стены

pIIм = (N0II + GIIм)/Ам = (1350 + 1004,8)/(3,22·3,22) = 227,11 кПа;

Определим расчётное сопротивление грунта основания:

,

где Мg, Мq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл. 4

; ; .

Проверяем выполнение условия:

 ,

где - расчётного сопротивления грунта;

Проверяем давление на грунт по подошве фундамента:

Напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива:

szg,о = 1004,8/3,222 = 96,91 кПа;

Дополнительное давление:

pо = 227,11 - 96,91 = 130,2кПа.

Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 5, а эпюры напряжений показаны на рисунке 9.

Таблица 6 - Расчёт осадки свайного фундамента 1

Σsi = 1,49

Полученное значение осадки s=1,49 см меньше предельно допустимой осадки.

=1,49 см < smax=8 см.

Рисунок 10 - Эпюры напряжений в основании фундамента 2

Вычисляем проектный отказ сваи.

Вес сваи с наголовником Gс=20+1=21 кН. Выбираем тип молота из условия соотношения веса ударной части и веса сваи с наголовником. При погружении сваи в грунт вес ударной части молота должен быть не менее G=1,25×Gc=1,25×21=26,25кН. При погружении трубчатым дизель-молотом G=0,7Gc=0,7×21=14,7кН. Предварительно выбираем трубчатый дизель-молот С-996и с весом ударной части 25 кН, энергией удара при высоте 2,5 м 27 кДж, вес молота с кошкой 3,65 т.

Применимость молота устанавливаем по расчетной энергии удара из условия

E=1,75×a×P

Где a - коэффициент, равный 25 Дж/кН;

Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН;

Тогда :

Е=1,75×25×582,34=25477Дж=25,477 кДж;

(Gh+ Gс)/Ed£km,

где Gh - полный вес молота;

Gс - вес сваи с наголовником, кН;

Ed - расчетная энергия удара;

km - коэффициент,принимаемый для трубчатых дизель-молотов 6;

Расчетное значение энергии удара для трубчатых дизель-молотов:

=0,9×G×H=0,9×25×2,8=63кДж;

Вычисляем проектный отказ сваи по формуле:

Получаем:

4. Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного

.1 Подсчет объемов работ и расчет стоимости устройства одного фундамента

Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости устройства фундамента на естественном основании со стоимостью устройства свайного фундамента. Для упрощения подсчётов объёмов работ на рисунке 11 приведены эскизы отдельно стоящего фундамента стаканного типа и свайного фундамента.

Рисунок 11 - Эскиз отдельно стоящего и свайного фундаментов

Расчёт стоимости запроектированных фундаментов сведён в таблицы 7 и 8.

Таблица 7

Расчёт стоимости устройства отдельно стоящего фундамента

Таблица 8 - Расчёт стоимости устройства свайного фундамента.