P, кПа

S

0,0

0,00

50

0,51

100

1,00

150

1,53

200

2,02

250

2,51

300

3,06

350

3,62

400

№ слоя

h, м

Слои основания

Осадка

III

0

0

1

89,743

13,065

Суглинок текучепластичный

1,130999

0,4

0,48

0,972

87,23

0,48

0,8

0,96

0,848

76,102

0,48

1,2

1,44

0,682

61,205

0,48

1,6

1,92

0,532

47,743

0,48

1,91

2,29

0,441

39,577

0,37

IV

№ слоя

h, м

Слои основания

Осадка

III

0

0

1

100,163

13,065

Суглинок

текучепластичный

1,329954

0,4

0,48

0,976

97,759

0,48

0,8

0,96

0,876

87,743

0,48

1,2

1,44

0,739

74,02

0,48

1,6

1,92

0,612

61,3

0,48

1,91

2,29

0,529

52,986

0,37

IV

2

2,4

0,505

50,582

0,11

22,39

Песок мелкий

0,459525

2,4

2,88

0,419

41,968

0,48

2,8

3,36

0,349

34,957

0,48

Полная расчетная осадка фундамента получается суммированием величин осадок каждого слоя. Она должна быть меньше величины предельно допустимой осадки фундамента данного типа.

Осадка III слоя: S₃ = 1,329954 см

Осадка IV слоя: S₄ = 0,459525 см

Итак, осадка основания фундамента получается суммированием осадок всех слоев:

S₃+S₄=1,329954+0,459525=1,789119≈1,8см

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8смпри принятом размере фундамента требования СНиП выполняются.

8. Определение осадки ленточного фундамента под наружную стену проходящую по оси А методом эквивалентного слоя

Ширина подошвы фундамента , осадочное давление под подошвой фундамента В основании преобладает суглинок, поэтому по таблице определим мощность эквивалентного слоя при и отношении сторон подошвы фундамента ≈1,4 (рис. 3).

Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:

где - мощность эквивалентного слоя

.-коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента.

b=2,4м.- ширина подошвы фундамента.

В расчетной схеме сжимаемою толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента , принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:

Определяем коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя:

• для суглинка :

• для песка мелкого :

• для глины :

Определяем средний коэффициент относительной сжимаемости:

Полная осадка фундамента:

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8смпри принятом размере фундамента требования СНиП выполняются

9. Определение осадки столбчатого фундамента под внутреннюю стену проходящую по оси Б методом эквивалентного слоя

Ширина подошвы фундамента , осадочное давление под подошвой фундамента В основании преобладает суглинок, поэтому по таблице определим мощность эквивалентного слоя при и отношении сторон подошвы фундамента ≈2,4 (рис. 4).

Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:

где - мощность эквивалентного слоя

.-коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента.

b=2,4м.- ширина подошвы фундамента.

В расчетной схеме сжимаемою толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента , принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:

Определяем коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя:

• для суглинка :

• для песка мелкого :

• для глины :

Определяем средний коэффициент относительной сжимаемости:

Полная осадка фундамента:

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8смпри принятом размере фундамента требования СНиП выполняются

10. Расчет свайного фундамента под наружную колонну по оси А 8-и этажного жилого здания

Район строительства г. Воронеж. По обрезу фундамента действует расчетная вертикальная нагрузка, полученная для расчета по II предельному состоянию N_II = 925,4 кН/м. Планировочная отметка DL равна 129,75.

Уровень грунтовых вод соответствует отметке WL = 127,65 м, т.е. находится на глубине 2,1 м. от планировочной отметки DL.

Инженерно-геологические условия.

Дом имеет подвал, глубиной 1,9 м., площадка предполагаемого строительства сложена хорошими по прочности грунтами (в основании преобладают суглинки). Поэтому фундамент не глубокого заложения будет иметь явное преимущество перед свайным, т.к. объем земляных работ для обоих вариантов фундаментов будет практически одинаков, а трудоемкость забивки свай будет значительно выше, чем укладка песчаной подушки. Поэтому свайный фундамент проектируем как учебный вариант.

Глубина заложения ростверка:

Принимаем железобетонную забивную сваю сечением , стандартной длинны L = 4,5 м., С-4,5-30 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0.25м. (рис. 5); свая работает на центральное сжатие, поэтому заделку сваи в ростверк принимаем 0,3 м. Нижний конец сваи забивается в песок мелкий на глубину 1,91 м.

Под подошвой ростверка залегает суглинок текучепластичный мощностью 1,69 м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в суглинке (I_L=0,74):

на глубине z₁ = 4,04м

f₁ = 7,64кПа

Ниже залегает песок мелкий мощностью 2,51м. Делим его на два слоя 1,26м и 1,06м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в песке (e=0,55):

на глубине z₂ = 5,52м

f₂ = 53,98 кПа,

на глубине z₃ = 6,77м

f₃ = 55,6 кПа.

Определяем несущую способность сваи:

Тогда расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

где - коэффициент безопасности по грунту.

Определяем количество свай на 1 пог. м. фундамента:

где - расчетная нагрузка на фундамент по 1 предельному состоянию.

- коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для отдельно стоящего фундамента под колонну

d = 0,3 м - сторона сваи.

d_р =2,5 м - высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении N_I.

- удельный вес бетона.

При проектировании отдельностоящего свайного фундамента количество свай округляется до целого числа в большую сторону, таким образом принимаем свайный фундамент из 4 свай.

Высота ростверка назначается ориентировачно из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб:

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений h_р=0,5м.

Чтобы получить минимальные плановые размеры ростверка и тем уменьшить его материалоемкость, назначаем минимально допустимое расстояние между осями свай, равное трем их диаметрам: , а расстояние от края ростверка до боковой грани сваи – по 0,05 (свесы). Принимаем размеры ростверка в плане 1,3*1,3м.

Расчетную нагрузку на сваю во внецентренно нагруженном фундаменте находят по формуле:

Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка G_р и грунта засыпки G_гр на обрезе ростверка:

кН

где: V_р – обьем занимаемый ростверком, подколонником и полом подвала

м³

γ_δ=22кН/м³ – удельный вес монолитного железобетонного ростверка, подколонника БК-2 и пола.

Определяем вес грунта засыпки:

кН

где: м³

γ_гр=18кН/м³ – удельный вес грунтовой засыпки

кН

кН<354,22кН=P_св

Далее необходимо провести расчет основания по II предельному состоянию (по деформациям определить осадку). Если условия расчета по II предельному состоянию будут обеспечены, то полученную конструкцию фундамента можно считать окончательно запроектированной.

Средневзвешанное значение угла внутреннего трнения грунтов, прорезаемых сваей, определяют по формуле:

.

Определяем размеры грунто-свайного массива у подошвы ростверка:

м.

Размеры площади подошвы условного фундамента:

м.

Площадь подошвы:

м².

Объем на боковых гранях условного фундамента вместе с пригрузкой грунто-свайного массива и на обрезах ростверка:

м³.

Объем ростверка, подколонника БК-2 и подземной части колонны:

м³.

Объем свай:

м³.

Объем грунта:

м³.

Средневзвешенное значение удельного веса слоев грунта, залегающих выше подошвы условного фундамента, с учетом взвешивающего действия воды ниже уровня подземных вод:

Вес грунта в объеме условного фундамента:

кН.

Вес свай, ростверка и подземной части колонны

кН.

Суммарная вертикальная нагрузка от всех частей условного фундамента:

кН.

Давление на грунт по подошве условного фундамента:

кН/м³.

Расчетное давление на грунт основания условного фундамента в уровне его подошвы:

.

Для φ_II=30⁰ (слой IV, песок мелкий, плотный, насыщенный водой) находим:

так, как L/H=8,8

м.

Где: h_s=5,3м – толщина слоя грунта выше подшвы условного фундамента со стороны подвала.

h_cf=0,2м – толщина конструкции пола подвала.

γ_cf=22кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.

Глубина подвала d_в=1,9м, тогда:

Таким образом улови P<R – 309,38<582,652 выполняется.

11. Расчет свайного фундамента под внутреннюю колонну по оси Б 8-и этажного жилого здания

Район строительства г. Воронеж . По обрезу фундамента действует расчетная вертикальная нагрузка, полученная для расчета по II предельному состоянию N_II = 878,3 кН/м. Планировочная отметка DL равна 129,75.

Уровень грунтовых вод соответствует отметке WL = 127,65 м, т.е. находится на глубине 2,1 м. от планировочной отметки DL.

Инженерно-геологические условия

Дом имеет подвал, глубиной 1,9 м., площадка предполагаемого строительства сложена хорошими по прочности грунтами (в основании преобладают суглинки). Поэтому фундамент не глубокого заложения будет иметь явное преимущество перед свайным, т.к. объем земляных работ для обоих вариантов фундаментов будет практически одинаков, а трудоемкость забивки свай будет значительно выше, чем укладка песчаной подушки. Поэтому свайный фундамент проектируем как учебный вариант.

Глубина заложения ростверка:

Принимаем железобетонную забивную сваю сечением , стандартной длинны L = 4,5 м., С-4,5-30 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0.25м.; свая работает на центральное сжатие, поэтому заделку сваи в ростверк принимаем 0,3 м. Нижний конец сваи забивается в песок мелкий на глубину 1,91 м.

Под подошвой ростверка залегает суглинок текучепластичный мощностью 1,69 м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в суглинке ( I_L=0,74):

на глубине z₁ = 4,04м

f₁ = 7,64кПа

Ниже залегает песок мелкий мощностью 2,51м. Делим его на два слоя 1,26м и 1,06м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в песке (e=0,55):

на глубине z₂ = 5,52м

f₂ = 53,98 кПа,

на глубине z₃ = 6,77м

f₃ = 55,6 кПа.

Определяем несущую способность сваи:

Тогда расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

где - коэффициент безопасности по грунту.

Определяем количество свай на 1 пог. м. фундамента:

где - расчетная нагрузка на фундамент по 1 предельному состоянию.

- коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для отдельно стоящего фундамента под колонну

d = 0,3 м - сторона сваи.

d_р =2,5 м - высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении N_I.

- удельный вес бетона

При проектировании отдельностоящего свайного фундамента количество свай округляется до целого числа в большую сторону, таким образом принимаем свайный фундамент из 4 свай.

Высота ростверка назначается ориентировачно из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб:

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений h_р=0,5м.

Чтобы получить минимальные плановые размеры ростверка и тем уменьшить его материалоемкость, назначаем минимально допустимое расстояние между осями свай, равное трем их диаметрам: , а расстояние от края ростверка до боковой грани сваи – по 0,05 (свесы). Принимаем размеры ростверка в плане 1,3*1,3м.

Расчетную нагрузку на сваю во внецентренно нагруженном фундаменте находят по формуле:

Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка G_р и грунта засыпки G_гр на обрезе ростверка:

кН

где: V_р – обьем занимаемый ростверком, подколонником и полом подвала

м³

γ_δ=22кН/м³ – удельный вес монолитного железобетонного ростверка, подколонника БК-2 и пола.

Определяем вес грунта засыпки:

кН

где: м³

γ_гр=18кН/м³ – удельный вес грунтовой засыпки

кН

кН<354,22кН=P_св

Далее необходимо провести расчет основания по II предельному состоянию (по деформациям определить осадку). Если условия расчета по II предельному состоянию будут обеспечены, то полученную конструкцию фундамента можно считать окончательно запроектированной.

Средневзвешанное значение угла внутреннего трнения грунтов, прорезаемых сваей, определяют по формуле:

.

Определяем размеры грунто-свайного массива у подошвы ростверка:

м.

Размеры площади подошвы условного фундамента:

м.

Площадь подошвы:

м².

Объем на боковых гранях условного фундамента вместе с пригрузкой грунто-свайного массива и на обрезах ростверка:

м³.

Объем ростверка, подколонника БК-2 и подземной части колонны:

м³.

Объем свай:

м³.

Объем грунта:

м³.

Средневзвешенное значение удельного веса слоев грунта, залегающих выше подошвы условного фундамента, с учетом взвешивающего действия воды ниже уровня подземных вод:

Вес грунта в объеме условного фундамента:

кН.

Вес свай, ростверка и подземной части колонны

кН.

Суммарная вертикальная нагрузка от всех частей условного фундамента:

кН.

Давление на грунт по подошве условного фундамента:

кН/м³.

Расчетное давление на грунт основания условного фундамента в уровне его подошвы:

.

Для φ_II=30⁰ (слой IV, песок мелкий, плотный, насыщенный водой) находим:

так, как L/H=8,8

м.

Где: h_s=5,3м – толщина слоя грунта выше подшвы условного фундамента со стороны подвала.

h_cf=0,2м – толщина конструкции пола подвала.

γ_cf=22кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.

Глубина подвала d_в=1,9м, тогда:

Таким образом улови P<R –297,629<582,652 выполняется

12. Расчет осадок по методу элементарного суммирования для свайного фундамента под наружную колонну по оси А

Ширина фундамента b_усл=2м., глубина заложения d=7,4 м., среднее давление под подошвой P= 309,38кПа, η=1 (рис. 6).

Расчет ведется в табличной форме. Сначала строятся эпюры природного и дополнительного давления, а затем определяется величина действующего по подошве фундамента дополнительного давления:

На контакте IV и V слоёв

Т. к V слой – глина полутвердая является водоупором, то на него давит столб воды выше кровли этого слоя. Тогда с учётом этого

В V слое ( глубина 14,7м )

Все необходимые для построения эпюр природного давления и дополнительного давления, а также для определения нижней границы сжимаемой толщи вычисления сводим в таблицу:

Определяем расчетную осадку в пределах сжимаемой толщи, мощностью 4,14 м по формуле:

S₄ = 1,3918 ≈ 1,4см.

S₅=0,0119≈0,01см.

Сумма осадок всех слоев S=1,41см<8см, что удовлетворяет требованиям СНиП.

13. Расчет осадок по методу элементарного суммирования для свайного фундамента под внутреннюю колонну по оси Б (без учета взаимного действия рядом стоящего условного фундамента)

Ширина фундамента b_усл=2м., глубина заложения d=7,4 м., среднее давление под подошвой P= 297,629кПа, η=1 (рис. 7).

Расчет ведется в табличной форме. Сначала строятся эпюры природного и дополнительного давления, а затем определяется величина действующего по подошве фундамента дополнительного давления:

На контакте IV и V слоёв

Т. к V слой – глина полутвердая является водоупором, то на него давит столб воды выше кровли этого слоя. Тогда с учётом этого

В V слое ( глубина 14,7м )

Все необходимые для построения эпюр природного давления и дополнительного давления, а также для определения нижней границы сжимаемой толщи вычисления сводим в таблицу:

Определяем расчетную осадку в пределах сжимаемой толщи, мощностью 4,14 м по формуле:

S₄ = 1,286 ≈ 1,3см.

S₅=0см.

Сумма осадок всех слоев S=1,3см<8см, что удовлетворяет требованиям СНиП.

14. Расчет осадок по методу элементарного суммирования для свайного фундамента под внутреннюю колонну по оси Б.(с учетом взаимного действия рядом стоящего уловного фундамента)

Ширина фундамента b_усл=2м., длинна фундамента l_усл=4м., глубина заложения d=7,4 м., среднее давление под подошвой P= 297,629кПа, η=2, принимаем η=2,4 (рис. 7).

Расчет ведется в табличной форме. Сначала строятся эпюры природного и дополнительного давления, а затем определяется величина действующего по подошве фундамента дополнительного давления:

На контакте IV и V слоёв

Т. к V слой – глина полутвердая является водоупором, то на него давит столб воды выше кровли этого слоя. Тогда с учётом этого

В V слое ( глубина 14,7м )

Все необходимые для построения эпюр природного давления и дополнительного давления, а также для определения нижней границы сжимаемой толщи вычисления сводим в таблицу:

Определяем расчетную осадку в пределах сжимаемой толщи, мощностью 4,14 м по формуле:

S₄ = 1,466 ≈ 1,5см.

S₅=0,0685см.

Сумма осадок всех слоев S=1,5685см<8см, что удовлетворяет требованиям СНиП.

15. Определение осадки свайного фундамента под наружную колонну по оси А 8-и этажного жилого здания методом эквивалентного слоя

Ширина подошвы фундамента , осадочное давление под подошвой фундамента . В основании преобладают пески, поэтому по таблице определим мощность эквивалентного слоя при и отношении сторон подошвы фундамента (рис. 8).

Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:

где - мощность эквивалентного слоя

м

- коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента.

b=2м - условная ширина подошвы фундамента.

В расчетной схеме сжимаемою толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента , принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:

Определяем коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя:

• для песка мелкого :

• для глины :

Определяем средний коэффициент относительной сжимаемости:

Полная осадка фундамента:

.

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8смпри принятом размере фундамента требования СНиП выполняются.

16. Определение осадки свайного фундамента под внутреннюю колонну по оси Б 8-и этажного жилого здания методом эквивалентного слоя

Ширина подошвы фундамента , осадочное давление под подошвой фундамента . В основании преобладают пески, поэтому по таблице определим мощность эквивалентного слоя при и отношении сторон подошвы фундамента (рис. 9).

Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:

где - мощность эквивалентного слоя

м

- коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента.

b=2м - условная ширина подошвы фундамента.

В расчетной схеме сжимаемою толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента , принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:

Определяем коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя:

• для песка мелкого :

• для глины :

Определяем средний коэффициент относительной сжимаемости:

Полная осадка фундамента:

.

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8смпри принятом размере фундамента требования СНиП выполняются.

19. Расчетный отказ и выбор оборудования для погружения сваи

Расчётный отказ сваи вычисляют по формуле:

,

где: h=1500кН/м² – коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи.

А=0,09м² – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия).

М=1,76 – коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице.

E_d – расчетная энергия удара:

а=25 дЖ/кН.

N=P=368,488кН – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю и принятая в проекте.

т₁=2,6т – масса молота.

m₂=1,04т – масса сваи и наголовника.

m₃=0,2т – масса подбабка.

- коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем .

Молот, с расчётной энергией E_d должен удовлетворять условию:

k_m= 6 – для железобетонных свай при трубчатом дизель-молоте С-995

Тогда расчётный отказ будет равен:

18. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов по укрупненным показателям

V_{котл.МЗ} = 18,272 м³

V_{котл.СВ =}16,384 м³

V_{сб.ж/б.МЗ}=4,704 м³

V_{мон.ж/б.МЗ}=6,72 м³

V_{мон.ж/б.СВ}=0,845 м³

Вывод: по результатам технико-экономического сравнения более предпочтительным оказался фундамент мелкого заложения.