Расчет свайного фундамента

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Основания и фундаменты»

Тема «Расчет свайного фундамента«

Выполнил:

Зайцева О.Н.

студент группы 8−50−11

Руководитель:

Пудов И. А.

Ижевск 2013

1. Исходные данные

1.1 Характеристика здания

2. Инженерно-геологические изыскания

2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов площадки строительства

2.2 Построение геологического разреза и плана здания

2.3 Заключение о площадке строительства

3. Выбор глубины заложения подошвы фундамента

4. Сбор нагрузок на фундамент

5. Расчет свайного фундамента

6. Проверка прочности грунта под нижним концом сваи

7. Расчет осадок свайного фундамента по методу послойного суммирования

8. Технико-экономические показатели

9. Водопонижение и гидроизоляция фундаментов Список литературы

1. Исходные данные

Место строительства — г. Ижевск.

Таблица 1.1 Данные инженерно-геологических изысканий

Таблица 1.2 Физические свойства грунтов строительной площадки.

Таблица 1.3 Средняя по месяцам температура наружного воздуха.

1.1 Характеристика здания

Спортивный зал, габаритные размеры в плане 18×36м, высота м. Конструктивная схема — полный каркас, шаг колонн 6 м.

Стены наружные — панели ж/б с облицовкой листами из пористого металла

Конструкция пола: деревянное покрытие, лаги, ЦП стяжка, бетонная подготовка.

Крыша — плоская. Кровля — рулонная при уклоне до 2,5% с применением биостойких рулонных материалов. Применяется ж/б монолитная плита покрытия с цементной стяжкой и теплоизоляционным материалом.

2. Инженерно-геологические изыскания

2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов площадки строительства

Плотность сухого грунта:

Удельный вес сухого грунта:

Степень влажности грунта:

Коэффициент пористости:

Число пластичности:

Показатель текучести:

Удельный вес грунта:

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:

;

Удельный вес частиц грунта:

Плотность воды:

Таблица 2.1 Физико-механические свойства грунта

2.2 Построение геологического разреза и плана здания

Рисунок 2.1 Ситуационный план здания

Рисунок 2.2 Геологический разрез

Отметка планировки:

.

2.3 Заключение о площадке строительства

Площадки изысканий расположена в г. Ижевске, в административном отношении — в Первомайском р-не г. Ижевска, около строящегося жилого комплекса «Парус». Климат района умеренно-континентальный с продолжительной холодной и многоснежной зимой и коротким теплым летом с хорошо выраженными переходными сезонами — весной и осенью.

В орфографическом отношении территория исследования расположена в восточной части Русской равнины и приурочена к Вятско-Камской возвышенности.

Рельеф площадки практически ровный, со слабым местным уклоном. Отметки поверхности изменяются от 141 м до 141,8 м (по скважинам). Условия поверхностного водостока удовлетворительные.

Опасные геологические и инженерно-геологические процессы и явления (эрозия, оползни, суффозия, карст и т. п.), которые могли бы отрицательно повлиять на устойчивость поверхностных и глубинных грунтовых массивов изученной территории, отсутствуют.

Район проектируемого строительства в соответствии с СНиП 11−07−81^* не относится к сейсмически опасным. Интенсивность сейсмических воздействий, определенна на основе карт общего сейсмического районирования территории Российской федерации — ОСР-97, составляет:

— до 5 баллов при 90% вероятности не превышения в течение 50 лет;

— 6 баллов при 99% вероятности не превышения в течение 50 лет.

Нормативная глубина промерзания грунтов по данным теплотехнических расчетов согласно СП 50−101−2004 — 1,67 м.

Нормативная глубина промерзания грунтов определена в соответствии с п. 12.2.3 СП 50−101−2004 и равна 1,67 м.

В соответствии с картой ОСР-97 территория Удмуртии по степени сейсмической опасности относится к 6 категории интенсивности.

Согласно приложению Б. СП 11−105−97 исследуемая территория относится ко II категории сложности инженерно-геологических условий (средней сложности):

а) площадка находится в пределах одного геоморфологического элемента, поверхность слабо наклонная нерасчлененная ;

б) подземные воды не вскрыты;

в) Опасные для строительства геологические и инженерно-геологические процессы в пределах участка изысканий и прилегающей территории проявления не имеют.

3. Выбор глубины заложения подошвы фундамента

Нормативная глубина промерзания:

где

=51,3 — сумма среднемесячных отрицательных температур за зимний период;

= 0,23 м (для суглинков и глин) — величина, принимаемая в зависимости от типа грунта, определяется по СНиП 2.02.01−83*

Получаем =1,65 м.

Расчетная глубина промерзания:

где

k_h — коэффициент, учитывающий тепловое влияние здания; в данном случае центр детского творчества, на лагах по грунту, с t_B = 20C по таблице 1 СНиП 2.02.01 — 83 определяем k_h = 0,6;

тогда d_f = .

Принимаем глубину заложения фундамента d = 1 м.

4. Сбор нагрузок на фундамент

Таблица 4.1. Сбор нагрузок на фундамент

Вес погонного метра наружной стены

G_ст = У ?_i*д_i*H_i = 13,5*0,04*6+25*0,16*6=27,25 кН/м

5. Расчет свайного фундамента

За грунт основания свайного фундамента принимаем глину 4 слой. Сваи забивают без выемки грунта на 0,5 м глубже кровли слоя твердой глины.

Считаем длину сваи: .

Принимаем висячую сваю сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой продольной арматурой:

Рисунок 5.1

1 — подъемные петли; 2 — штырь для фиксации места строповки при подъеме на копер.

Марка сваи: СНпр5−30; L=5 м; l=0,25 м; l₁=1,0 м; b=0,3 м, масса сваи = 1150 кг.

Марка используемого бетона по прочности на сжатие М300.

Так как запроектировано общественное здание с полным каркасом, то принимаем свайные фундаменты с монолитным железобетонным ростверком. Марка бетона для ростверка М300. Габаритные размеры принимаем: ширина ростверка — на 20 см больше ширины сваи, т. е. ширина ростверка =0,5 м. Размеры ростверка по высоте принимаем 0,5 м.

.

Определяем несущую способность одной висячей сваи по формуле:

где _с — коэффициент условия работы, для забивных свай _с = 1;

_CR = 1- коэффициент условия работы грунта под нижним концом сваи определяется по табл. 3 СНиП 2.02.03−85;

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяется по табл. 1 СНиП 2.02.03−85 R= 2240 кН/м², кПа;

А — площадь поперечного сечения ствола сваи, А = а² = 0,09 м²;

U_i — периметр поперечного сечения ствола сваи, U_i = 1,2 м²;

_сfi — коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности, для забивных свай принимаемый по табл. 3 СНиП 2.02.03−85 _сfi = 1;

f_i — удельная сила трения по боковой поверхности сваи в зависимости от расстояния природной отметки рельефа до середины слоя принимается по табл. 2 СНиП 2.02.03−85;

По таблице определяем: f₁ = 15кПа; f₂ = 14,4кПа; f₃ = 41,545 кПа; f₄ = 25,57 кПа;

Допускаемая нагрузка на одну сваю:

Где =1,4 — коэффициент по нагружению.

Нагрузка на фундамент под 1 колонну

+G колонны

G колонны = 14,4 кН

Рисунок 5.2 Схема колонн

Нагрузка на фундамент под колонну №

1. N₁ = (8,2 + 11,25)*9 + 27,25*6+14,4 = 352,95 кН

2. N₂ = (8,2 + 11,25)*54+27,25*6+14,4 = 1228,2 кН

3. N₃= (8,2+11,25)*18+27,25*6+14,4 = 528 кН Количество свай

1. принимаем 2 сваи (угловая)

2. принимаем 4 сваи

3. принимаем 2 сваи (угловая)

6. Проверка прочности грунта под нижним концом сваи

грунт свайный фундамент гидроизоляция

Проверка проводится по самой нагруженной свае № 2.

Свайный фундамент приводится к эквивалентному по воздействию на грунт фундаменту на естественном основании.

Средневзвешенный угол внутреннего трения слоев грунта на глубине забивки сваи:

Угол рассеивания напряжений:

Ширина условного фундамента:

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи:

где _с1=1,2из табл. № 3 СНиП 2.02.01−83* и _с2=1,0 — коэффициенты условий работы, табл. № 3 СНиП 2.02.01−83*;

k=1.1 — коэффициент, принимается из условия, что прочностные характеристики грунта (и с) приняты по табл. 1−3 рекомендуемого приложения 1 СНиП 2.02.01−83*;

M = 0,69; M_q = 3,65; M_C = 6,24 по табл.4 СНиП 2.02.01−83*;

C_II = 45,38 кПа;

тогда

Среднее давление на основание:

Условие выполняется.

7. Расчет осадок свайного фундамента по методу послойного суммирования

Осадка определяется по следующей формуле:

где

h_i — толщина i — го слоя;

Е_0i — модуль деформации i — го слоя.

Осадку определяем до тех пор, пока, т. е. напряжения от внешней нагрузки не должны превышать 20% напряжений от собственного веса грунта.

Рисунок 7.1 Схема устройства висячей сваи и ростверка в грунте

Осадку определяем в табличной форме:

Суммарная осадка по оси E-E:

Таблица 7.1. Расчет осадки методом послойного суммирования

Итого: 1,38

условие выполняется.

8. Технико-экономические показатели

Таблица 8.1. Технико-экономические показатели

9. Водопонижение и гидроизоляция фундаментов

На данном объекте пробурены скважины глубиной по 5 м. Подземные воды на момент изысканий не вскрыты. Фундамент закладывается на глубину 4,52 м от уровня планировки грунта. В связи с этим котлован в защите от поступления грунтовых вод не нуждается.

От поверхностных и подземных вод стены защищают путем устройства отмосток, укладки горизонтальной гидроизоляции на уровне не ниже 5 см от поверхности отмостки. В качестве вертикальной гидроизоляции используется 2 слоя рубероида на битумной мастике.

1. Далматов Б. И. «Механика грунтов, основания и фундаменты». Москва, Стройиздат 1981 г.

2. СНиП 2.01.01−82 «Строительная климатология и геофизика».

3. СНиП 2.01.07−85* «Нагрузки и воздействия».

4. СНиП 2.02.01−83* «Основания зданий и сооружений».

5. СНиП 2.02.03−85 «Свайные фундаменты».

6. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Москва, Стройиздат 1985 г.

7. ФЕР 81−02−07−2001 «Бетонные и железобетонные конструкции сборные».

8. ФЕР 81−02−06−2001 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные».

9. ФЕР 81−02−01−2001 «Земляные работы».

10. ФЕР 81−02−05−2001 «Свайные работы, опускные колодцы закрепление грунтов».