| Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра оснований и фундаментов
Курсовая работа на тему:
«Проектирование оснований и фундаментов
гражданских зданий».
Преподаватель Скворцов С.Я.
Студент гр. №127 Репьёва О.М.
Нижний Новгород – 2009 г.
Содержание.
Задание
Содержание
Введение
1. Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов.
1.1 ИГЭ №1.
1.2. ИГЭ №2.
1.3. ИГЭ №3.
1.4. Свободная ведомость физико-механических свойств грунтов.
2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
2.1. Определение расчетной глубины промерзания грунта.
2.2. Инженерно-геологический разрез, приведенный для строительства.
2.3. Краткая оценка инженерно-геологических условий площадки
строительства.
2.4. Выбор глубины заложения фундаментов.
3. Нагрузки, действующие на фундамент.
Выбор расчетных сечений и определение грузовых площадей.
Постоянные нагрузки, действующие на 1 м грузовой площади.
Нормативные нагрузки от собственного веса стен.
Расчетные нагрузки от собственного веса стен.
Временные нагрузки.
Снеговая нагрузка.
Нагрузки на перекрытия.
3.6. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях.
4. Варианты конструктивного решения основания и фундаментов.
Определение ширины подошвы ленточного фундамента.
Конструирование ленточного фундамента и сборных ж/б элементов.
Проверка напряжений под подошвой фундамента.
5. Определение осадки грунтового основания методом послойного суммирования.
6. Фундаменты на забивных призматических сваях.
Выбор конструкции и длины сваи.
Нагрузка, допускаемая на сваю.
7. Технико-экономическое сравнение вариантов.
Литература.
Введение.
В соответствии с заданием необходимо запроектировать административное здание в городе Архангельск. Здание восьмиэтажное. Наружные стены выполнены из глиняного кирпича толщиной 680 мм, внутренние стены – из силикатного кирпича толщиной 380 мм. Кровля здания плоская. Подвальное помещение расположено на отметке -2500 мм.
На участке строительства пробурено три скважины, каждая из которых прошла два слоя и заглубилась в третий. Длина скважины 15 м. Первый слой грунта испытан в полевых условиях методом штампа, второй и третий – в лаборатории.
1. Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов.
1.1. Инженерно-геологический элемент №1 (ИГЭ №1).
1) Определяем тип песчаного грунта по гранулометрическому составу:
Песок средней крупности, так как содержание частиц  более 
(табл. 2.1 [6]).
2) Коэффициент пористости:
Пески рыхлого сложения, так как  (табл. 2.3 [6]).
3) Степень влажности:
Песок маловлажный, так как  (табл. 2.2 [6]).
4) Плотность сухого грунта:
5) Полная влагоемкость:
6) Расчетное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров
фундамента не нормируется.
7) Модуль деформации грунта:
где  – безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа,
 – диаметр штампа,
 – коэффициент Пуассона (для песков),
где  – приращение давления на штамп между двумя точками, взятыми на осредненном прямолинейном участке  .
 – давление от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента;
 - давление, соответствующее конечной точке прямолинейного участка грунта.
где  – осадка штампа, соответствующая давлению ,
 – осадка штампа, соответствующая давлению  .
Рис.1 График испытаний первого слоя грунта штампом.
1.2. Инженерно-геологический элемент №2 (ИГЭ №2).
Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнении к определенным в геотехнической лаборатории. Определить тип грунта и его расчетное сопротивление. Тип грунта определяем по числу пластичности
(табл. 2.4 [6]).
1) Число пластичности:
где  – влажность на границе текучести,
 – влажность на границе раскатывания.
 – грунт суглинок, так как  (табл. 2.4 [6]).
2) Показатель текучести:
где  – природная влажность грунта в процентах.
 – суглинок твердый, так как  (по табл. 2.5 [6]).
3) Плотность сухого грунта:
где  – плотность грунта природного сложения.
 .
4) Коэффициент пористости:
где  – плотность частиц грунта.
 .
5) Степень влажности:
где  – плотность воды.
6) Полная влагоёмкость:
 .
7) Расчетное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента  по табл. 3.1 [6].
|  
|
0
|
-0,167
|
1
|
| 0,7
|
250
|
261,7
|
180
|
| 0,76
|
252,7
|
| 1
|
200
|
216,7
|
100
|
Компрессионные испытания:
– коэффициент сжимаемости грунта:
– компрессионный модуль деформации:
где  – безразмерный коэффициент.
– приведенный модуль деформации:
где  – корректирующий коэффициент. Для суглинков  .
.
Рис.2. График компрессионного испытания ИГЭ №2.
1.3. Инженерно-геологический элемент №3 (ИГЭ №3).
Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнении к определенным в геотехнической лаборатории. Определить тип грунта и его расчетное сопротивление.
1) Число пластичности:
где – влажность на границе текучести,
– влажность на границе раскатывания.
 – грунт глина, так как  по табл.2.4 [6].
2) Показатель текучести:
где  – природная влажность грунта в процентах.
 – глина полутвердая, так как  по табл. 2.5 [6]
3) Плотность сухого грунта:
где – плотность грунта природного сложения.
 .
4) Коэффициент пористости:
где – плотность частиц грунта.
 .
5) Степень влажности:
где  – плотность воды.
6) Полная влагоёмкость:
 .
7) Расчетное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента  по табл. 3.1 [6].
|
|
0
|
0,043
|
1
|
| 0,8
|
300
|
295,7
|
200
|
Компрессионные испытания:
– коэффициент сжимаемости грунта:
– компрессионный модуль деформации:
где  – безразмерный коэффициент.
– приведенный модуль деформации:
где  – корректирующий коэффициент. Для глин  .
.
Рис.3. График компрессионного испытания ИГЭ №3.
1.4. Свободная ведомость физико-механических свойств грунтов.
| Характеристика грунта
|
ИГЭ - 1
|
ИГЭ - 2
|
ИГЭ - 3
|
| Вид, тип, разновидность
|
Песок средней крупности, маловлажный, рыхлый
|
Суглинок твердый
|
Глина полутвердая
|
| 1. Влажность грунта, W,%
|
10
|
15
|
18
|
| 2. Влажность на границе текучести, WL
,%
|
-
|
29
|
40
|
| 3. Влажность на границе раскатывания, Wp,%
|
-
|
17
|
17
|
| 4. Плотность грунта,  ,г/см3
|
1,70
|
1,77
|
1,80
|
| 5. Плотность частиц грунта,  г/см3
|
2,65
|
2,71
|
2,75
|
| 6. Плотность сухого грунта,
 , г/см3
|
1,54
|
1,54
|
1,53
|
| 7. Удельный вес,  ,кН/м3
|
16,8
|
17,5
|
17,8
|
| 8. Коэффициент пористости, e
|
0,175
|
0,76
|
0,808
|
| 9. Полная влагоёмкость, Wsat
|
27
|
28
|
29
|
| 10. Степень влажности, Sr
|
0,37
|
0,535
|
0,62
|
| 11. Число пластичности, Ip
|
-
|
12
|
23
|
| 12. Показатель текучести,
IL
|
-
|
-0,167
|
0,043
|
| 13. Угол внутреннего трения,  , 0
|
33
|
22
|
18
|
| 14. Удельное сцепление, c,кПа
|
-
|
30
|
50
|
| 15. Модуль деформации, E,кПа
|
20488,65
|
20794,8
|
20355
|
| 16. Расчётное сопротивление, R0
, кПа
|
не нормируется
|
252,7
|
295,7
|
2. Оценка инженерно-геологических условий
участка застройки.
2.1. Определение расчетной глубины промерзания грунта.
1) Нормативная глубина промерзания:
где  (для песков).
 – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений отрицательных среднемесячных температур за зиму.
2) Расчетная глубина промерзания:
где  – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружений при температуре подвала равной 50
С.
C учетом глубины промерзания грунта определяют глубину заложения фундамента.
2.3. Краткая оценка инженерно – геологических условий площадки строительства.
Участок строительства расположен в городе Архангельск, рельеф участка относительно ровный с определенным уклоном, на участке строительства выполнена планировка. Разрез участка представлен следующими инженерно – геологическими элементами:
ИГЭ №1.
Песок средней крупности, толща 1,7 м, который может быть использован в качестве естественного основания для фундамента здания.
R
o
-
не нормируется
ИГЭ №2.
Суглинок твёрдый, толща 6,3 м, который может быть использован в качестве естественного основания для фундамента здания.
ИГЭ №3.
Глина полутвердая.
2.4. Выбор глубины заложения фундамента.
При выборе глубины заложения фундамента следует учитывать:
1) расчетная глубина промерзания грунта должна быть меньше глубины заложения;
2) конструктивные особенности здания (наличие подвала или технического подполья), отметка подошвы фундамента должна быть не менее, чем на 0,5 м. ниже отметки пола подвала;
3) инженерно-геологические условия участка строительства, фундамент здания должен упираться на один и тот же грунт;
4) гидрогеологические условия площадки (вскрыты или не вскрыты грунтовые воды).
3. Нагрузки, действующие на фундамент.
Расчет оснований и фундаментов производится по двум группам предельных состояний.
По 1- ой группе предельных состояний:
Определяем несущую способность свайного фундамента, проверяем прочность конструкции фундамента и устойчивость основания. Расчет производится по расчетным усилиям с коэффициентом надежности >1.
По 2- ой группе предельных состояний:
Определяем размер подошвы ленточного фундамента и осадки основания. Расчет ведется по расчетным усилиям с коэффициентом надежности=1.
3.1. Выбор расчетных сечений и определение грузовых площадей.
Сечение 1 – 1: Наружная несущая стена:
Сечение 2 – 2: Наружная самонесущая стена:
Сечение 3 – 3: Внутренняя несущая стена:
Сечение 4 – 4: Наружная несущая стена:
Сечение 5 – 5 :Внутренняя несущая стена:
Сечение 6 – 6: Наружная стена, несущая элементы лестницы:
Сечение 7 – 7: Внутренняя стена, несущая элементы лестницы:
3.2. Постоянные нагрузки, действующие на 1 м2
грузовой площади.
| Характеристика
нагрузок
|
Нормативные
нагрузки,
|
Расчетные нагрузки
|
| По 2-ой группе предел. сост.
|
По1-ой группе предел. сост.
|
| 
|
Р
|
|
Р1 
|
| 1. Кровля:
|
| 1. 4 слоя рубероида на мастике, защитный слой – гравий.
|
0,4
|
1
|
0,4
|
1,2
|
0,48
|
| 2. Стяжка - цементный раствор М - 100
|
0,6
|
1
|
0,6
|
1,3
|
0,78
|
| 3. Утеплитель – керамзит
|
1,8
|
1
|
1,8
|
1,2
|
2,16
|
| 4. Перекрытия – панели многопустотные ж/б по серии 1.141 - 1
|
3,2
|
1
|
3,2
|
1,1
|
3,52
|
| Итого:
|
6
|
6
|
6,94
|
| 2. Междуэтажные перекрытия:
|
| 1. Перекрытия – панели многопустотные ж/б по серии 1.141 - 1
|
3,2
|
1
|
3,2
|
1,1
|
3,52
|
| 2. Пол – паркет, линолеум по легкобетонной подготовке
|
0,9
|
1
|
0,9
|
1,2
|
1,08
|
| Итого:
|
4,1
|
4,1
|
4,6
|
| 3. Лестничная конструкция:
|
| 1. Лестницы – марши ж/б серии 1.252.1 - 4
|
3,8
|
1
|
3,8
|
1,1
|
4,18
|
| Итого:
|
3,8
|
3,8
|
4,18
|
| 4.Перегородки:
|
| 1.Гипсобетонные панели по
ГОСТ 9574 - 80
|
0,3
|
1
|
0,3
|
1,2
|
0,36
|
| Итого:
|
0,3
|
0,3
|
0,36
|
где – коэффициент надежности по нагрузке (табл.1 [5]).
3.3. Нормативные нагрузки от собственного веса кирпичных стен.
1. Наружные стены без проемов.
2. Внутренние стены без проемов.
3. Стены наружные с проемами.
Стена по оси А.
 , где  - суммарная площадь окон по стене на этаже.
 , где 0,7 – вес 1м2
оконного остекления.
Стена по оси Г.
, где - суммарная площадь окон по стене на этаже.
, где 0,7 – вес 1м2
оконного остекления.
Стены по осям 1 и 6 одинаковы, поэтому рассматриваем одну из них:
, где - суммарная площадь окон по стене на этаже.
, где 0,7 – вес 1м2
оконного остекления.
3.4. Расчетные нагрузки от собственного веса стен.
| Характеристика
нагрузок
|
Нормативные
нагрузки,
|
Расчетные нагрузки
|
| По 2-ой группе предел. сост.
|
По1-ой группе предел. сост.
|
| 
|
Р
|
|
Р1
|
| 1. Наружная стена без проемов.
|
274,230
|
1
|
274,230
|
1,2
|
329,076
|
| 2. Внутренняя стена без проемов
|
182,630
|
1
|
182,630
|
1,2
|
219,156
|
| 3. Наружная стена с проемами:
а) по оси А:
|
184,630
|
1
|
184,630
|
1,2
|
221,556
|
| б) по оси Г:
|
205,900
|
1
|
205,900
|
1,2
|
247,080
|
| в) по оси 1:
|
210,170
|
1
|
210,170
|
1,2
|
252,204
|
| Итого:
|
1057,560
|
1057,560
|
1269,072
|
3.5. Временные нагрузки.
Нагрузки на перекрытие и снеговая нагрузки согласно СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» могут относиться к длительным и кратковременным. При расчете по
I-ой группе предельных состояний – учитываются как кратковременные, а по II-ой группе предельных состояний – как длительные.
Для определения длительных нагрузок берем пониженное нормативное значение, для определения кратковременных – полное нормативное значение.
Длительные нагрузки берем с коэффициентом сочетания  , кратковременные с коэффициентом сочетания 
3.5.1. Снеговая нагрузка.
а) для расчета по II-ой группе предельных состояний:
где  – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2
горизонтальной поверхности земли для IV-го снегового района;
 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Нормативная нагрузка от снега на 1 м2
покрытия здания:
Пониженное расчетное значение снеговой нагрузки:
Расчетное значение длительной снеговой нагрузки:
где  – коэффициент надежности по нагрузке по II-ой группе предельных состояний;
 – коэффициент сочетания в основном сочетании для длительных нагрузок.
б) для расчета фундаментов по I-ой группе предельных состояний:
Расчетное значение кратковременной снеговой нагрузки:
 – коэффициент сочетания в основном сочетании для длительных нагрузок.
3.5.2. Нагрузки на перекрытия.
а) для расчетов оснований по II-ой группе предельных состояний:
Пониженное значение нормативной нагрузки:
- междуэтажные перекрытия административного здания 
- коридоры, лестницы, фойе 
Расчетная длительная нагрузка.
где  – коэффициент надежности по нагрузке по II-ой группе предельных состояний;
– коэффициент сочетания в основном сочетании для длительных нагрузок.
- междуэтажные перекрытия административного здания
- коридоры, лестницы, фойе
б) для расчетов оснований по I-ой группе предельных состояний:
Полное значение нормативной нагрузки:
- междуэтажные перекрытия административного здания 
- коридоры, лестницы, фойе 
Расчетное значение длительной нагрузки:
где  – коэффициент надежности по нагрузке по I-ой группе предельных состояний;
 – коэффициент сочетания в основном сочетании для длительных нагрузок;
 – коэффициент сочетания, определяемый по формуле:
где  – коэффициент сочетания, принимаемый для ленточных фундаментов;
 – количество перекрытий, на которые действуют данная нагрузка.
- Для административных помещений 
- для лестниц 
3.6. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях.
| N
|
Нагрузки
|
Сечение 1-1
Агр=3,15,
( )
|
Сечение 2-2
Агр=1,56,
()
|
Сечение 3-3*
Агр1 =3,15,
Агр2 =1,56,
()
|
Сечение 4-4
Агр =3,15,
( )
|
Сечение 5-5
Агр =1,50,
()
|
Сечение 6-6
Агр =1,50,
()
|
Сечение 7-7
Агр =0,00,
()
|
| По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
По
II
гр.
|
По
I
гр.
|
| 1.
|
Постоянные нагрузки
Собственный вес стены
|
205,90
|
247,08
|
274,23
|
329,08
|
182,63
|
219,16
|
184,63
|
221,56
|
182,63
|
219,16
|
274,23
|
329,08
|
210,17
|
252,20
|
| 2.
|
Кровля
|
18,90
|
21,86
|
9,36
|
10,83
|
28,26
|
32,69
|
18,90
|
21,86
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
| 3.
|
Междуэтажное перекрытие
|
103,32
|
115,92
|
51,17
|
57,41
|
154,49
|
173,33
|
103,32
|
115,92
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
| 4.
|
Лестничная конструкция
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
45,60
|
50,16
|
45,60
|
50,16
|
-
|
-
|
| 5.
|
Перегородки
|
7,56
|
9,07
|
-
|
-
|
7,56
|
9,07
|
7,56
|
9,07
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
| Итого:
|
335,68
|
393,93
|
334,76
|
397,32
|
372,94
|
434,25
|
314,41
|
368,41
|
228,23
|
269,32
|
319,83
|
379,24
|
210,17
|
252,20
|
| 1.
|
Временные нагрузки
Снег
|
2,51
|
6,80
|
1,24
|
3,37
|
3,75
|
10,17
|
2,51
|
6,80
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
| 2.
|
Служебные помещения
|
16,76
|
33,31
|
-
|
-
|
16,76
|
33,31
|
16,76
|
33,31
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
| 3.
|
Лестницы и коридоры
|
-
|
-
|
11,86
|
24,75
|
11,86
|
24,75
|
-
|
-
|
11,40
|
23,79
|
11,40
|
23,79
|
-
|
-
|
| Итого:
|
19,27
|
40,11
|
13,10
|
28,12
|
32,37
|
68,23
|
19,27
|
40,11
|
11,40
|
23,79
|
11,40
|
23,79
|
-
|
-
|
| Всего:
|
354,95
|
434,04
|
347,86
|
425,44
|
405,31
|
502,48
|
333,68
|
408,52
|
239,63
|
293,11
|
331,23
|
343,03
|
210,17
|
252,20
|
* сечение 3-3:
междуэтажные перекрытия
по II гр. пред. сост. 4,1∙(3,150 + 1,560)∙8 = 154,49 кН;
по I гр. пред. сост. 4,6∙(3,150 + 1,560)∙8 = 173,33 кН;
перегородки
по II гр. пред. сост. 0,3∙3,150∙8 = 7,56 кН;
по I гр. пред. сост. 0,36∙3,150∙8 = 9,07 кН;
снег
по II гр. пред. сост. (3,150 + 1,560)∙0,798 = 3,75 кН;
по I гр. пред. сост. (3,150 + 1,560)∙2,16 = 10,17 кН;
служебные помещения
по II гр. пред. сост. 3,150∙0,665∙8 = 16,76 кН;
по I гр. пред. сост. 3,150∙1,322∙8 = 33,31 кН;
лестницы и коридоры
по II гр. пред. сост. 1,560∙0,95∙8 = 11,86 кН;
по I гр. пред. сост. 1,560∙1,983∙8 = 24,75 кН
4. Варианты конструктивного решения основания и фундаментов.
Для сравнения принимаем следующие варианты фундаментов:
1) сборный ленточный на естественном основании;
2) свайный фундамент.
Для сравнения выбираем сечение с максимальной нагрузкой  и  .
4.1. Определение ширины подошвы ленточного фундамента.
Рис. 4.1. Расчетная схема к определению ширины подошвы фундамента.
Ширину подошвы фундамента определяем по формуле:  (м) (4.1), где
 - расчетная нагрузка по 2 предельному состоянию, действующая на обрезе фундамента.
 - среднее значение веса грунта и материала на его уступах.
 - глубина заложения фундаментов.
 - расчетное сопротивление грунта, расположенное под подошвой фундамента.
 (кПа) (4.2), где
 - коэффициент условия работы, принимаемый по табл. 3 СНиП «Основания зданий и сооружений».
 - коэффициент, учитывающий способ определения характеристик прочности;  – т.к. прочностные характеристики ( ) определяются испытанием
Mγ
,
Mg
,
M
с
– коэффициенты, принимаемые по табл.4 СНиПа 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» в зависимости от угла внутреннего трения; угол внутреннего трения ИГЭ №1 22º, тогда Mγ
= 0,61; Mg
= 3,44; Mс
= 6,04;
 - коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента ( ).
 – удельный вес грунта под подошвой фундамента;
 – удельный вес грунта выше подошвы фундамента.
 – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала до подошвы;
 (м) (4.3), где
 - толщина слоя грунта выше подошвы фундамент со стороны пола подвала.
 - толщина конструкций пола подвала.
 - расчетное значение удельного веса конструкций пола подвала.
 - удельное сцепление грунта.
 – глубина подвала.
Решая совместно уравнения 4.1 и 4.2 получаем:
 (4.4), где  (4.4),
Находим ширину подошвы фундамента в сечении.
Сечение 1-1.
Сечение 2-2.
Сечение 3-3.
Сечение 4-4.
Сечение 5-5.
Сечение 6-6.
Сечение 7-7.
4.1.1. Конструирование ленточного фундамента и сборных ж/б элементов.
Определив ширину фундамента, выбираем стандартную фундаментную плиту по ГОСТ 135-80-85, а по ГОСТ 135-79-79 в зависимости от толщины стены подбираем марку фундаментных блоков.
Сечение 1-1.
Принимаем плиту ФЛ 28.24:
Принимаем блок: ФБС 24.6.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
ФБС 24.6.6-Т:
Сечение 2-2.
Принимаем плиту ФЛ 28.24.
Принимаем блок: ФБС 24.6.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
Сечение 3-3.
Принимаем плиту ФЛ 28.24.
Принимаем блок: ФБС 24.4.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
ФБС 24.4.6-Т:
Сечение 4-4.
Принимаем плиту ФЛ 28.24.
Принимаем блок: ФБС 24.6.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
Сечение 5-5.
Принимаем плиту ФЛ 20.24:
Принимаем блок: ФБС 24.4.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
Сечение 6-6.
Принимаем плиту ФЛ 28.24.
Принимаем блок: ФБС 24.6.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
Сечение 7-7.
Принимаем плиту ФЛ 20.24.
Принимаем блок: ФБС 24.6.6-Т – 4 штуки; 200 мм – кирпичная кладка.
4.1.2. Проверка напряжений под подошвой фундамента.
Основное условие, которое должно выполняться при проектировании фундаментов  , где  - среднее давление под подошвой фундамента принятых размеров, находится по формуле (4.2).
где  – нагрузка на обрезе фундамента;
 – расчетное значение веса фундамента на 1 м.п.;
 – расчетное значение веса грунта на уступах фундамента на 1 м.п.
 – ширина подошвы фундамента в выбранном сечении.
где  – вес плиты на 1 м.п.;
 – вес фундаментного блока на 1 м.п.;
 – вес кирпичной кладки на 1 м.п.
 , где 
Сечение 1-1.
 кПа
Сечение 2-2.
Сечение 3-3.
Сечение 4-4.
Сечение 5-5.
Сечение 6-6.
Сечение 7-7.
5. Определение осадки грунтового основания методом послойного суммирования.
Выбираем сечение с максимальной нагрузкой  . Сечение 3-3:  .
1. Толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на элементарные слои  , где – ширины подошвы фундамента в выбранном сечении.
2. Определяется расстояние от подошвы фундамента до верхней границы каждого слоя  (м).
3. Определяется напряжение от собственного веса грунта, действующего в уровне подошвы фундамента  .
4. Определяется напряжение от собственного веса грунта на границе выделенных элементарных слоев грунта  .
5. Строится эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта (эпюра  ).
6. Определяется напряжение от собственного веса грунта на границе элементарных слоев. 
7. Определяется дополнительное вертикальное напряжение на границе элементарных слоев
 , где 
 по таблице СНиП «Основания зданий и сооружений».
8. Строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений  .
9. Определяется граница сжимаемой толщи  .
10. Строим эпюру  .
11. Определяем среднее напряжение в элементарных слоях  .
12. Определяется величина осадки основания как сумма осадок элементарных слоев  , где 
 – безразмерный коэффициент =0,8 для всех слоев;
 – модуль деформации i-ого слоя грунта;
 – дополнительное давление i-ого элементарного слоя.
При расчете осадки должно выполняться условие  где  – величина совместной деформации основания и сооружения определяется расчетом;
 – предельное значение совместной деформации основания и сооружения.
| N слоя
|
h i
|
z i
|
σ zg
|
ξ=2z/b
|
α i
|
σ zpi
|
0,2 σ zg
|
mid σ zp
|
E i
|
S i
|
| 0
|
1,12
|
0
|
43,75
|
0
|
1
|
123,64
|
8,75
|
| 111,27
|
20794,8
|
0,0053
|
| 1
|
1,12
|
1,12
|
63,35
|
0,8
|
0,8
|
98,91
|
12,67
|
| 77,21
|
20794,8
|
0,0043
|
| 2
|
1,12
|
2,24
|
82,95
|
1,6
|
0,449
|
55,51
|
16,59
|
| 43,64
|
20794,8
|
0,0024
|
| 3
|
1,12
|
3,36
|
102,55
|
2,4
|
0,257
|
31,77
|
20,51
|
| 25,78
|
20794,8
|
0,0014
|
| 4
|
1,12
|
4,48
|
122,15
|
3,2
|
0,16
|
19,78
|
24,43
|
| 0.0134
|
 .
6. Фундаменты на забивных призматических сваях.
6.1. Выбор конструкции и длины свай.
Длину сваи выбираем с учетом инженерно-геологических условий строительства и глубины заложения ростверка. Нижний конец сваи погружают на 1-2 метра в ниже лежащий более прочный слой грунта. Глубину заложения подошвы ростверка назначают в зависимости от конструктивных особенностей здания, то есть наличия подвала и высоты ростверка. Принимаем высоту ростверка 0,5 м, а расстояние от пола подвала до верха ростверка 0,2 м.
Рис.6.1. Расчетная схема к определению несущей способности сваи
Длину свай выбираем с учетом инженерно-геологических условий, глубины ростверка. Нижний конец сваи заглубляется на 1 – 2 м в нижележащий более плотный слой грунта. Глубина заложения подошвы ростверка назначается в зависимости от конструктивных особенностей и высоты ростверка. Принимаем высоту ростверка 0,5 м , расстояние от пола подвала до верха ростверка 0,2 м.
Принимаем призматические забивные сваи квадратного сечения  ;
С6 – 30.
Несущая способность забивной висячей сваи определяется как сумма несущей способности сваи под острием и несущей способностью по боковой поверхности.
 , где  - коэффициент работы сваи в грунте.
 , где  - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи.
 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.
 - площадь поперечного сечения.
 кн.
 , где  - периметр сваи.
 - коэффициент работы грунта на боковые поверхности.
 - расчетное сопротивление элементарного слоя грунта на боковую поверхность.
 - максимальная толщина элементарного слоя.
| Тип грунта
|
 ,м
|
|
 ,м
|
|
|
| Суглинок твердый (JL
= -0,167)
|
3,775
|
51,875
|
1,35
|
1,0
|
70,03
|
| 5,125
|
56,25
|
1,35
|
1,0
|
75,94
|
| 6,475
|
58,95
|
1,35
|
1,0
|
79,58
|
| Глина полутвердая
(JL
= 0,043)
|
8,125
|
62,187
|
1,95
|
1,0
|
121,26
|
| ∑ 346,81
|
 кн.
 кн.
6.2. Нагрузка, допускаемая на сваю.
 где  – коэффициент надежности.
Предварительно принимаем шаг  - однорядное расположение.
Расстояние между сваями:
где  – допускаемая нагрузка на сваю;
 – расчетная нагрузка с учетом веса ростверка и грунта на его уступах.
где  – расчетная нагрузка на обрезе фундамента;
 – расчетная нагрузка на 1 п.м:
 , где
 – вес грунта на уступах ростверка.
  - однорядное расположение.
7. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов.
| №
п/п
|
Виды
работ
|
Ед.
изм.
|
Нормативы
на ед. изм.
|
Сборный ленточный
фундамент
|
Свайный
фундамент
|
| Стоим
(руб)
|
Трудоем.
(ч/час)
|
Объем
раб.
|
Стоим.
(руб.)
|
Трудоем
(ч/час)
|
Объем
раб.
|
Стоим.
(руб.)
|
Трудоем
(ч/час)
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
| 1
|
Разработка
грунта 1 групп.
экскаваторов
|
|
0,131
|
0,006
|
9,8
|
1,28
|
0,058
|
10,92
|
1,43
|
0,065
|
| 2
|
Монтаж ж/б
ф-ых плит
|
|
51,40
|
0,331
|
1,4
|
71,96
|
0,463
|
–
|
–
|
–
|
| 3
|
Погружение
свай
|
|
60,82
|
1,457
|
–
|
–
|
–
|
1
|
60,82
|
1,457
|
| 4
|
Устройство
монолитных
ростверков
|
|
37,08
|
1,426
|
–
|
–
|
–
|
0,3
|
11,12
|
0,43
|
| 5
|
Засыпка пазух
|
|
0,015
|
–
|
4,72
|
0,07
|
–
|
5,62
|
0,084
|
–
|
| 6
|
Бетонный подст.
слой 
|
|
34,73
|
2,28
|
–
|
–
|
–
|
0,08
|
2,78
|
0,18
|
| Итого:
|
73,31
|
0,521
|
76,234
|
2,132
|
Виды работ, не включенные в расчет, одинаковы.
| Наименование показателей
|
Единицы измерения
|
Ленточный фундамент
|
Свайный фундамент
|
| Сметная стоимость
|
Руб
|
73,31
|
76,234
|
| Трудоемкость
|
Чел./дн.
|
0,521
|
2,132
|
| Продолжительность работ
|
год
|
0,00038
|
0,00154
|
Вывод: более экономичным является сборный ленточный фундамент.
Литература.
1. ГОСТ 25100-96. Грунты. Классификация.-М.: Госстандарт, 1982.-18с.
2. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР.-М.: Стройиздат, 1998.-40с.
3. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-48с.
4. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП. 2000.-76c.
5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.-М. / Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 2000.-76с.
6. Канаков Г.В., Прохоров В.Ю., Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий. Учебно-методическое пособие. Н. Новгород.: ННГАСУ.-70с.
|
