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 х 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=0,6м;
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=0,91см ( Su =8см, - условие выполняется.































Список литературы

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.



















24