1,26667	0,657	263,629	322,681	10000	1,5489
3	1,55	0,6	16,48	9,888	45,2425	2,06667	0,3992	160,172	211,9	10000	1,0171
4	2,15	0,6	16,48	9,888	55,1305	2,86667	0,2517	100,986	130,579	10000	0,6268
5	2,35	0,2	16,48	3,296	58,4265	3,13333	0,2183	87,6075	94,2966	10000	0,1509
6	2,95	0,6	9,7	5,82	64,2465	3,93333	0,1497	60,0569	73,8322	10000	0,3544
7	3,55	0,6	9,7	5,82	70,0665	4,73333	0,108	43,3363	51,6966	10000	0,2481
8	4,15	0,6	9,7	5,82	75,8865	5,53333	0,081	32,5022	37,9193	10000	0,182
9	4,75	0,6	9,7	5,82	81,7065	6,33333	0,0633	25,4119	28,9571	10000	0,139
10	5,35	0,6	9,7	5,82	87,5265	7,13333	0,05	20,0631	22,7375	10000	0,1091
										S=	4,9533 см

№ слоя	Zi, м	hi,м								Ei	Si
0	0	0	-	-	16,371	0	1	316,962	-	-	-
1	0,5	0,5	18,19	9,095	25,466	0,66667	0,8203	260,013	288,488	19000	0,6073
2	1,1	0,6	16,48	9,888	35,354	1,46667	0,4423	140,202	200,108	10000	0,9605
3	1,7	0,6	16,48	9,888	45,242	2,26667	0,2377	75,3324	107,767	10000	0,5173
4	2,3	0,6	16,48	9,888	55,13	3,06667	0,1417	44,904	60,1182	10000	0,2886
5	2,5	0,2	16,48	3,296	58,426	3,33333	0,122	38,6694	41,7867	10000	0,0669
6	3,1	0,6	9,7	5,82	64,246	4,13333	0,0824	26,1018	32,3856	10000	0,1555
7	3,7	0,6	9,7	5,82	70,066	4,93333	0,059	18,7008	22,4013	10000	0,1075
										S=	2,7035

№ слоя	Zi	hi								Ei	Si
0	0	0	-	-	16,371	0	1	424,523	-	-	-
1	0,5	0,5	18,19	9,095	25,466	0,47619	0,9252	392,752	408,637	19000	0,8603
2	1,34	0,84	16,48	13,84	39,3092	1,27619	0,5658	240,212	316,482	10000	2,1268
3	2,18	0,84	16,48	13,84	53,1524	2,07619	0,3164	134,306	187,259	10000	1,2584
4	2,5	0,32	16,48	5,274	58,426	2,38095	0,2574	109,259	121,783	10000	0,3118
5	2,82	0,32	9,7	3,104	61,53	2,68571	0,2146	91,1026	100,181	10000	0,2565
6	3,66	0,84	9,7	8,148	69,678	3,48571	0,1381	58,6436	74,8731	10000	0,5031
7	4,5	0,84	9,7	8,148	77,826	4,28571	0,0957	40,6226	49,6331	10000	0,3335
8	5,34	0,84	9,7	8,148	85,974	5,08571	0,0697	29,5765	35,0996	10000	0,2359
9	6,18	0,84	9,7	8,148	94,122	5,88571	0,0527	22,3893	25,9829	10000	0,1746
										S=	6,0608

Характеристика грунта	zi, м	hi, м	fi
	1,15	0,5	32,9	16,45
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный	2,4	2	22,6	45,2
	4,4	2	27,4	54,8
	6	1,2	31	37,2

Характеристика грунта	zi, м	hi, м	fi
	1,15	0,5	36,05	18,025
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный	2,4	2	44,4	88,8
	4,4	2	54,2	108,4
	6,4	2	58,8	117,6
	8,4	2	62,6	125,2
Суглинок полутвердый IL=0,30	10	1,2	46,0	55,2

Характеристика грунта	zi, м	hi, м	fi
	1,15	0,5	36,05	18,025
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный	2,4	2	44,4	88,8
	4,4	2	54,2	108,4
	6,4	2	58,8	117,6
	8,4	2	62,6	125,2
Суглинок полутвердый IL=0,30	10,1	1,4	46,1	92,2

=1308 кН+50,625 кН=1358,625 кН
Таблица 4.4.
Определение  

Рисунок 4.6. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 1
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:
R=


сваи длиной по 12 м

4.7. Конструирование свайных фундаментов

Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде:
а) одиночных свай – под отдельно стоящие опоры;
б) свайных лент – под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в два ряда и более;
в) свайных кустов – под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной и других форм;
г) сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва котого опирается на грунт.

Рисунок 4.7. – Конструирование свайного фундамента под колонну 1

Рисунок 4.8. – Конструирование свайного фундамента под колонну 2

Рисунок 4.9. – Конструирование свайного фундамента под колонну 5

4.8. Определение фактической нагрузки на сваи

Расчет заключается в определении фактических нагрузок, действующих на сваи свайного фундамента, и сравнении их с расчетной нагрузкой, допускаемой на сваю (по грунту). Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяется условие

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента:
,
где N_I, M_xI, M_{yI -} соответственно расчетная вертикальная нагрузка, моменты относительно центральных осей X и Y плана свайного фундамента в плоскости подошвы ростверка; X и Y – расстояния от центральных осей до наиболее удаленной свай, для которой вычисляется фактическая нагрузка; X_I и Y_I – расстояния от центральных осей до оси каждой оси сваи фундамента.
Необходимо соблюдать условие:
Если , необходимо увеличить число свай или их длину с целью повышения несущей способности свай по грунту.
Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более чем на 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %.
При N_Ф < 0 следует рассчитать сваи на выдергивающую нагрузку (при этом необходимо, чтобы N_ФMIN < N_b).
Расчет свайного фундамента № 1

704,4 < 765,82 кН , условие выполняется с 8 % недоиспользованием несущей способности сваи.
Расчет свайного фундамента № 2

450 < 697,26 кН , условие выполняется с 35,5 % недоиспользованием несущей способности сваи. Уменьшение количества свай до 1 не производится из конструктивных соображений.
Расчет свайного фундамента № 5

588 < 664, 9, условие выполняется с 11,6 % недоиспользованием несущей способности свай.

4.9. Расчет свай на горизонтальные нагрузки

Расчет свай на совместное действие вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов должен включать:
а) расчет деформаций свай, который сводится к проверке соблюдения условий:

где U_P и  - расчетные величины горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота; U_U и  - предельно допустимые величины указанных деформаций;
б) расчет устойчивости грунта основания, окружающего сваю;
в) проверку сечений свай на прочность (трещиностойкость).
Строгое решение указанных задач дается в СНиП 2.02.03 – 85 и руководстве к нему.
В данном курсовом проекте расчет свай на горизонтальные нагрузки не производится.

4.10. Проверка давлений в основании свайного фундамента как условно массивного

Расчет кустовых свайных фундаментов под промышленные и гражданские здания по деформациям производится как для условно массивного фундамента на естественном основании. Перед расчетом осадки проверяют прочность основания фундамента в уровне острия свай.
Границы условного фундамента определяются снизу – плоскостью АД, проходящей через нижние концы свай; с боков – вертикальными плоскостями АБ и ДВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии  сверху - поверхностью планировки грунта БВ. Здесь  - рабочая длина сваи, равная сумме толщин слоев грунта, прорезаемых висячими сваями:

где  - расчетные значения угла внутреннего трения грунта в
пределах соответствующих участков сваи h₁, h₂, …,h_n.

Рисунок 4.10. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 1




Расчетом проверяется условие:

где N_II – сумма расчетных нагрузок в плоскости подошвы свайного фундамента, кН;
R – расчетные сопротивления грунта основания условного массива в уровне острия сваи;
N_II=N_0II+N_PII+N_CBII+N_ГРII,
где N_0II – заданная нагрузка, приложенная к обрезу ростверка, кН; N_PII – вес ростверка, кН;
N_CBII – вес свай, кН; N_{ГРII -} вес грунта в объеме условного массива, кН;

где b_P, l_P, d_{P -} соответственно ширина, длина и высота ростверка, м;  - удельный вес бетона, принимаемый равным 24 кН/м³ .

Вес сваи определяется по формуле:

где n_C – число свай в ростверке; d – размер поперечного сечения сваи, м; l – длина сваи, м;  - удельный вес железобетона, принимаемый равным 25 кН/м³ .

Вес грунтового массива определяется по формуле:

где h₁, h₂, …h_n – мощность слоев грунта в пределах от подошвы ростверка до острия сваи, м;  - удельный вес соответствующих слоев грунта в пределах рабочей длины сваи, кН/м³, с учетом взвешивающего действия воды.

N_II=N_0II+N_PII+N_CBII+N_ГРII=


 проверка выполняется.
Расчет свайного фундамента № 2

Рисунок 4.11. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 2








N_II=N_0II+N_PII+N_CBII+N_ГРII=


 проверка выполняется.
Расчет свайного фундамента №5

Рисунок 4.12. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 5







N_II=N_0II+N_PII+N_CBII+N_ГРII=


 проверка выполняется.

4.11. Расчет осадки основания свайного фундамента как условно массивного

Расчет осадки кустового свайного фундамента условно массивного производится так же, как фундамента мелкого заложения.
Расчет осадки свайного фундамента 1 методом послойного суммирования деформаций:
P_II= 268 кПа – фактическое среднее давление;
 - природное давление в уровне подошвы;
 - дополнительное давление;
h₁=0,4b_y=  - толщина элементарных слоев.
Соотношение сторон подошвы


S=0,506 см < S_U = 8 см - условие выполняется.
Расчет осадки свайного фундамента 2 методом послойного суммирования деформаций:
P_II= 212,67 кПа – фактическое среднее давление;
 - природное давление в уровне подошвы;
 - дополнительное давление;
h₁=0,4b_y=  - толщина элементарных слоев.
Соотношение сторон подошвы


S=0,4122 см < S_U = 8 см - условие выполняется.
Расчет осадки свайного фундамента 5 методом послойного суммирования деформаций:
P_II= 254,87 кПа – фактическое среднее давление;
 - природное давление в уровне подошвы;
 - дополнительное давление; h₁=0,4b_y=  - толщина элементарных слоев.
Соотношение сторон подошвы


S=0,7917 см < S_U = 8 см - условие выполняется.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

Технико-экономическое сравнение вариантов позволяет сделать выбор наиболее эффективного варианта.
Экономическое сравнение выполняется следующим образом. По рассчитанным вариантам определяют объемы, м³: земляных работ, фундамента, подготовки под фундамент, ростверка и свай, обратной засыпки грунта. Для облегчения расчетов объемы работ определяются на один фундамент под колонну. При этом необходимо учитывать указания норм по допускаемой величине крутизны откосов в зависимости от вида грунта и глубины разработки котлована.
Зная все объемы строительных работ, можно определить стоимость возведения фундаментов мелкого заложения и свайного. Подобные расчеты производят в соответствии с ЕРЕР применительно к району проектирования. В данном курсовом проекте используются укрупненные расценки.

Рисунок 5.1. – Схемы для расчета объемов земляных работ при сооружении фундаментов.













Таблица 5.1.
Ведомость объемов и стоимости основных работ по сооружению фундамента
Вариант 1 с меньшей стоимостью считается более эффективным, поэтому производство работ по устройству фундаментов будет посвящено устройству столбчатых фундаментов мелкого заложения.
Производство работ по устройству фундаментов, сооружаемых в открытых котлованах
В данном разделе на основе изученного курса “Технология строительного производства” даются краткие указания по производству работ при устройстве фундаментов, сооружаемых в открытых котлованах, в порядке их технологической последовательности.

5.1 Подготовительные работы

Подготовительные работы предусматривают очистку территории площадки от пней, строений, мусора, планировку территории, устройство водоотводящих сооружений, перенос подземных коммуникаций, устройство временных дорог, подводку электроэнергии для работы машин и освещения, ограждение территории строительства, устройство складских и служебных помещений и т.д.

5.2 Геодезические работы

Перед началом производства работ необходимо произвести разбивку осей зданий, то есть привязку главных разбиваемых линий к координатам строительной сетки, после чего осуществляется разбивка котлована и траншей под фундаменты. Оси главных, разбивочных линий представляют собой продольные и поперечные оси здания, затем отмеряются расстояния до осей стен или колонн. Эти оси закрепляют на расстоянии 2 – 3 м от бровки котлована на специально установленной обноске, которая устраивается из столбов с прибитыми к ней досками. Верхняя кромка столбиков должна иметь остроконечную поверхность. Верхние концы всех досок должны находиться на одной отметке. Оси стен и котлованов должны быть обозначены и пронумерованы краской, а в доски вбиты гвозди, к которым крепится проволока для переноса границы котлована или оси фундамента в котлован. На поверхности земли контуры котлована отмечают колышками.

5.3 Разработка грунта

Разработка грунта в котлованах производится тремя основными способами: механическим (экскаваторами, бульдозерами, скреперами), гидромеханическим (с применением землесосных снарядов и гидромониторов) и взрывом.
В практике городского строительства наиболее распространенным является механический способ разработки грунта, когда грунт отвозится автомобилями или разработка производится в отвал. Грунт в котлованах не добирается до проектной отметки на 20-25 см.
Выбор механизма для отрывки котлована производится с учетом вида грунта. При маловлажных грунтах и неглубоких котлованах в случае, когда отвальный грунт остается на месте постройки, для устройства котлованов могут применяться бульдозеры, экскаваторы с прямой и обратной лопатой и драглайны. При очень влажных и насыщенных водой грунтах, отрывка может производиться лишь с поверхности, так как установка экскаватора на дне котлована и движение автомобилей, отвозящих грунт, приводят к нарушению структуры грунта, служащего основанием сооружения.

5.4 Подготовка основания

Подготовка основания является ответственным процессом при возведении фундаментов. Непосредственно перед возведением фундаментов производится разработка недобора грунта в котловане малыми средствами механизации.
При устройстве монолитных фундаментов, когда неровности дна котлована заполняются раствором или бетоном и тем самым обеспечивают контакт фундамента с основанием, зачистка может выполняться с некоторыми неровностями. В зимнее время последний слой грунта следует удалять непосредственно перед укладкой фундамента.
Если была допущена разработка грунта ниже проектной отметки дна котлована, то производят подсыпку местным грунтом с уплотнением его до естественной плотности. Если нет механизмов для уплотнения, то подсыпают песок, щебень или гравий.
Если дно котлована было замочено после его отрывки, то размокший грунт должен быть удален до глубины, при которой он сохранил свою естественную влажность. После этого подсыпают местный грунт с уплотнением до проектной отметки. Можно не срезать размокший грунт, а втрамбовывать в него кирпичный щебень, который “отсасывает” воду из грунта и уменьшает его влажность. Поверхность щебня покрывают так называемой “стяжкой” в виде тонкого слоя слоя цементного раствора.
При сборных фундаментах на дно котлована укладывают слой крупного песка толщиной 10-15 см. Ширина песчаной подготовки должна быть на 50 – 60 см больше ширины подошвы фундамента. Затем шаблоном (доской) разравнивают песок и уплотняют его механическими трамбовками или вручную.
Окончание работ по подготовке основания фиксируется специальным актом приемки котлована. В акте должна быть указана глубина котлована. Вид и состояние грунта, соответствие с характеристиками, указанными в проекте.
Монтаж сборных и бетонирование монолитных фундаментов
Монтаж сборных фундаментов может осуществляться либо с бровки котлована, либо со дна котлована, либо комбинированным способом. Выбор способа монтажа зависит от многих факторов, главными из которых являются грунтовые условия площадки, конфигурация здания и его размеры, вид механизма и его параметры. Монтаж фундаментов может производиться тракторными, автомобильными или башенными кранами.
Выбор типа крана для монтажа фундаментов осуществляется в зависимости от максимального веса конструкции и вылета стрелы крана.
Возведение монолитных фундаментов, применяемых под колонны или столбы, осуществляется в опалубке. Комплексный процесс сооружения отдельных монолитных фундаментов включает устройство опалубки, сборку и установку арматурных каркасов, подачу и уплотнение бетонной смеси и уход за ней.
В зависимости от местных условий и имеющегося оборудования возведение монолитных фундаментов может осуществляться по любой технологической схеме. При этом грузоподъемность кранов на максимальном вылете крюка должна быть не менее 3 тонн. Необходимый вылет крюка крана определяется для каждого объекта отдельно.
Если фундаменты возводятся ниже уровня грунтовых вод, то после окончания бетонирования следует прекратить откачку воды.
Опалубка снимается с фундаментов после затвердевания бетона до такой прочности, при которой можно не опасаться откалывания углов и кромок. Как правило распалубка производится через 3 – 4 дня.
Бетонные фундаменты при минимальной суточной температуре –3⁰ С должны возводиться из теплого бетона. Для этого инертные материалы и вода подогреваются, после чего приготавливается бетон. Затем должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие твердение его, во всяком случае, до 50 % проектной прочности. Это достигается применением одного из следующих способов подогрева бетона: пароподогрев, электропрогрев или обогрев бетона в тепляках.
При укладке фундаментов многоэтажных зданий можно применять при небольших отрицательных температурах способы, ускоряющие твердение бетона, добавлением в него хлористого кальция, сохраняя невозможность вымораживания влаги.

5.5 Засыпка пазух котлованов

Обратная засыпка пазух котлованов должна производиться сразу после сооружения фундаментов, а обратная засыпка пазух стен подвалов – после устройства перекрытий над подвалом.
Во избежание попадания поверхностных вод в пазухи котлованов уплотнение грунта рекомендуется выполнять немедленно после засыпки его в пазухи. Засыпка грунта в пазухи котлованов и его уплотнение должно производиться послойно. При этом следует применять пневмо - и электротрамбовки, трамбующие и вибротрамбующие навесное малогабаритное оборудование. Засыпаемый в пазухи грунт не должен содержать органических включений. Толщина слоев при заполнении пазух не должна быть более 10 см.
Во избежание повреждения фундаментов грунт вокруг них в стесненных условиях должен быть уплотнен механическими трамбовками на ширину 1 м от обрезов фундаментов или других подземных сооружений и на высоту не менее 0,4 м над верхом фундамента. В этих местах запрещается трамбовать грунт ближе чем на 1 м от обреза фундаментов трамбующими и вибротрамбующими машинами.
Пазухи, расположенные ниже уровня грунтовых вод, засыпаются песком с коэффициентом фильтрации не менее 5 м в сутки.
Вдоль наружных стен здания устраивают отмостку из водонепроницаемых материалов и на 15 см выше отметки – горизонтальную изоляцию помещений от грунтовой влаги.

5.6 Техника безопасности при возведении фундаментов

Прежде чем приступить к возведению фундаментов, все рабочие, занятые на монтаже, должны пройти специальный инструктаж по технике безопасности. Знания правил техники безопасности рабочими и инженерно-техническими работниками должны проверяться не реже 1 раза в год.
Основные положения по технике безопасности должны быть отражены в проекте организации работ по строительству объекта. С этими положениями следует ознакомить весь персонал, занятый монтажными работами. Для этого нужно перед началом работ вывесить плакаты, указывающие безопасные приемы монтажа, предупредительные надписи; отметить места складирования элементов. Опасные для движения людей и механизмов зоны должны быть огорожены или оборудованы предупредительными сигналами.
Осуществлять монтажные работы в ночное время допускается лишь при хорошем искусственном освещении. Освещать следует не только места установки элементов, но и приобъектные склады, а также зоны перемещения конструкций.
Перемещать сборные элементы над рабочими местами запрещается.
Строповку блоков следует производить только за монтажные петли, заделанные в блоках, а подъем их осуществлять специальными траверсами или стропами, прочность и надежность которых должны периодически проверяться.
Перед подъемом блока рабочий должен убедиться в правильности его строповки, после чего следует приподнять блок на высоту не более 30 см и убедиться в надежности его закрепления. Поднимать и опускать блок следует плавно, без рывков и раскачивания, строго по вертикали. Во время подъема и опускания не допускается перекручивание троса крана. Чтобы избежать этого, следует удерживать блок в определенном положении при помощи оттяжек. Не допускается подтягивание или подталкивание элементов во время их подъема и опускания.
Если возникает необходимость в этом, то подтягивание можно допустить при неподвижном положении стрелы или крана и троса в случае, когда блок находится на расстоянии не более 50 см по вертикали от места укладки. Во время подъема блока и подачи к месту укладки в зоне его движения не должны находиться люди.
Перед установкой блока он должен быть опущен над местом укладки примерно на 0,5 м от поверхности грунта, после чего осуществляется центровка и установка блока в рабочее положение. Снятие крюков с петель блока разрешается после полного окончания выверки и утановки элемента на свое место.
Оставлять поднятые блоки на время перерыва в работе не допускается. При горизонтальном перемещении поднятого элемента он должен проходить на высоте не менее 1 м от верха самого высокого предмета, находящегося на его пути.
Особое внимание должно уделяться надежности установки крана. Башенные краны допускаются к работе после осмотра их путей. Нельзя приступать к работе, если подкрановые пути будут иметь отклонения от нормального положения. В период оттаивания грунта подкрановые пути проверяются 2 раза в день.
Самоходные краны, устанавливаемые на бровке котлована, должны находиться на таком расстоянии от края откоса, при котором обеспечивается его устойчивость. В зимнее время рабочие места, проходы, трапы и т.п. должны очищаться от снега, наледи, мусора и посыпаться песком. Не допускается поднимать элементы, примерзшие к земле или друг к другу.