Проектирование фундаментов

В данном курсовом проекте будем рассматривать забивные сваи.

В данном курсовом проекте будем рассматривать висячие железобетонные сваи, призматической формы, квадратного поперечного сечения с заостренным концом. При этом размеры поперечного сечения принимаем 30×30 см, длину сваи 10 м.

Будем рассматривать свайный фундамент с низким ростверком, при этом глубину заложения принимаем равной d=2,2 м. Глубина заделки сваи lз, должна быть больше или равна поперечному размеру сваи ds=0,3 м. Принимаем lз=ds=0,3 м. В данной работе голова сваи жестко заделана в ростверк без выпусков арматуры.

Опора № 2

1. Глубину заложения принимаем, как и для ФМЗ, d=2,2 м.

2. Определение минимальных размеров ростверка:

3. Расчет свай по несущей способности грунта.

Расчеты проводятся по двум группам предельных состояний:

1) по несущей способности (ведется на основное сочетание расчетных нагрузок);

2) по деформациям — осадкам от вертикальных нагрузок (на основное сочетание нормативных нагрузок).

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

(4.1)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

Fd — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;

— коэффициент надежности примем равным 1,25, т. к. будем считать, что несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом.

Несущую способность Fd, (тс), висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

(4.2)

где (c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый (c = 1;

R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (тс/м2), принимаемое по (табл.

1 [4]): R =730 тс/м2

A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи: A=0,09 м²;

u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м: u=0,6 м;

fi — удельное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи (тс/м2), принимаемое по таблице (табл.

2, [4]) в зависимости от глубины Hi и вида грунта на этой глубине ;

Hi — глубина погружения средней точки i-го однородного участка грунта;

hi — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

(cR ,(cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта: .

Определим fi и и результаты сведём в таблицу 7:

Таблица 7

hi м Hi м fi тс/м2 1 1,7 0,85 3,5 2 2,0 2,55 4,5 3 2,0 4,70 5,4 4 2,0 6,70 6,0 5 2,0 8,70 6,3

По формуле (4.2):

Из зависимости (4.1) следует

4. Определение предварительного количества свай. Будем полагать, что у нас отсутствуют изгибающие моменты, т. е. свайный фундамент работает в условиях центрального нагружения.

(4.3)

где — суммарная нагрузка на свайное поле;

— расчетная нагрузка на одну сваю;

где — вес верхнего строения;

— вес ростверка:

Тогда по формуле (4.3):

5. Расстановка свай проводится с учетом их взаимного влияния по условию:

расстояние между осями двух соседних свай:

где d — линейный размер поперечного сечения сваи;

расстояние от оси крайней сваи до обреза ростверка:

6. Уточнение размеров ростверка:

7. Проверка нагрузки на сваю. Выполняем проверку для полученного числа свай с учетом внецентренного нагружения. Тогда:

(4.4)

где Mx, My — расчетные изгибающие моменты (тc (м), относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n — число свай в фундаменте;

xi, yi — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

х, у — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

В зависимости от знака N проверку проводим:

— при N>0 нагрузка считается сжимающей, задавливающей сваю в грунт. Допускается перегрузка: +5% - на основное сочетание нагрузок;

+20% - на особое сочетание нагрузок.

— при N<0 нагрузка считается выдергивающей сваю и требуется проверить эту сваю на условие возможного выдергивания:

Fdu =, (4.5)

где u, (cf, hi, fi — то же, что в формуле (4.1);

(c, — коэффициент условий работы; для свай, погружаемых в грунт на глубину 4 м и более, (c = 0,6.

Т.е. проверка на выдергивание сводится к проверке условия (4.1).

В нашем случае будет отсутствовать момент относительно оси х, т. к. вертикальная сила приложена в центре координат, а горизонтальная действует по направлению оси. Проверку проведём для обоих свай одной из колонн. Момент Мy — момент от действия ветровой нагрузки (см. п.

3.3).

Полученные значения не превышают допустимое Nmax=76,73тс .

4.

2. Расчет осадки свайного фундамента

Расчет свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия:

s (su, (4.6)

где s — совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения (осадка, перемещение, относительная разность осадок свай, свайных фундаментов и т. п.), определяемая расчетом;

su — предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента и сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП ([3]);

Опора № 2

1. Определение размеров условного фундамента:

где φср — осредненное значение углов внутреннего трения грунтов залегающих до конца сваи, определяется по зависимости (4.7);

Итак, Получили, что

2. Построение эпюр распределения напряжений от собственного веса. Для расчета используем выражение (3.8):

т/м2;

т/м2;

т/м2;

т/м2;

т/м2;

3. Построение эпюры дополнительных напряжений сведем в таблицу 8. Осредненная величина удельного веса грунта, которая определяется из зависимости (4.11):

Среднее давление по подошве фундамента определяется по формуле (4.10):

Тогда согласно (4.9):

.

Коэффициенты α и дополнительные напряжения, вычисленные по формуле (4.9), сведены в таблицу 8:

Таблица 8 — Расчет дополнительных напряжений

z 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 (1 0,969 0,830 0,651 0,499 0,383 0,297 13,68 13,26 11,35 8,91 6,83 5,24 4,06

Пример расчета:

для z = 0,5 м

(=0,969

3. Графически определяем величину сжимаемой зоны Hсж = 2,0 м.

4. Разбиваем всю сжимаемую толщу на n участков, так чтобы в пределах каждого участка грунт был однородным и .

Получаем n=4.

5. Графически определяем значение величины среднего давления на участке.

6. Определяем величину осадки каждого слоя, затем, суммируя, получаем общую осадку, используя формулу (3.11). Расчет сводим в таблицу 9:

Таблица 9 — Расчет осадки свайного фундамента

i 1 2 3 4, тс/м2 13,47 12,31 10,13 7,87, м 0,5 0,5 0,5 0,5, тс/м2 2400 2400 2400 1000, м 0,0022 0,0021 0,0017 0,0031

Пример расчета для i=2:

0,0091м=0,91 см;

7. Проверяем полученные значения осадок по условию (4.6): s (su

S=0,91 см (Su =8см, — условие выполняется.

Костерин Э. В. Основания и фундаменты. -М.: Высшая школа., 1990.

НИИОСП им. Герсиванова Госстроя СССР. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.

02.01. -83.). -М.:Стройиздат., 1986.

СНиП 2.

02.01. -83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. -М.: Стройиздат., 1985.

СНиП 2.

02.03. -85. Свайные фундаменты. Госстрой СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР., 1986.