Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:
s £su,(см);
где s - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом в соответствии с указаниями п. 7.4.6 [3].;
s(u) – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, равно 15 см, для производственных многоэтажных зданий с полным каркасом и устройством монолитных перекрытий, применяемое по табл. Д.1 [1].
Расчет осадки свайного фундамента производится согласно пунктам 7.4.2-7.4.5 [3]:
где:
s'- осадка наиболее нагруженной сваи;
- дополнительная осадка за счет осадки свай, находящихся в радиусе влияния соседних свай в кусте.
Расчет осадки одиночных висячих свай в линейно-деформируемом полупространстве при выполнении условия l/d > G1l/G2d > 1 производят по формуле:
где N - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;
β - коэффициент, определяемый по формуле:
здесь β' = 0,17 ln (kvG1l/G2d)- коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (ЕА = ∞);
α' = 0,17 ln (kv 1 l / d)- тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G 1и v 1;
χ = EA/G 1 l2 - относительная жесткость сваи;
ЕА - жесткость ствола сваи на сжатие, МН;
λ 1- параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле
kv, kv 1 - коэффициенты, определяемые по формуле
kv = 2,82 - 3,78 v + 2,18 v 2
соответственно при v = (v 1 + v 2)/2 и при v = v 1.
Характеристики деформативности грунтов, прорезаемых сваей:
ИГЭ3 (глины) с модулем деформации E=11.1 мПа и коэффициентом Пуассона ν= 0.42
ИГЭ4 (глины) с модулем деформации E= 15.6 мПа и коэффициентом Пуассона ν=0.42
ИГЭ 5 (суглинки)с модулем деформации E= 20.5мПа и коэффициентом Пуассона ν=0.35
Определим деформационные характеристики приведенного трехслойного основания:
E1, E2, ν1,ν2 – средневзвешенные значения модуля деформации и коэффициента поперечных деформаций.
- для ИГЭ-1 G'=11.12/(2·(1+0.42))=3.92
- для ИГЭ-2 G''=15.6/(2·(1+0.42))=5.49
- для ИГЭ-3 G'''=20.54/(2·(1+0.35))=7.61
Осредненное значение модуля сдвига и коэффициента Пуассона грунтов, прорезаемых сваей:
G1=(3.92·0.35+5.49·4.1+7.61·1.25)/(0.35+4.1+1.25)=5.86
(0.42·0.35+0.42·4.1+0.35·1.25)/(0.35+4.1+1.25)=0.4
Модуль сдвига и коэффициент Пуассона грунта под нижним концом сваи:
20.54/(2·(1+0.35))=7.61
0.35
Подсчитаем все необходимые для расчета коэффициенты и параметры:
0.41
= 2.82–3.78·0.405+2.18·0.405·0.405=1.65
(0.405+0.35)/2=0.38
=2.82–3.78·0.38+2.18·0.38·0.38=1.7
0.59
0.55
Проверка условия применимости принятой модели:
5.7/0.3=19 
5.839·5.7/(7.607·0.3)=14.58 
Условия выполняются, принимаем расчетную схему.
Модуль упругости материала ствола сваи Е = 32,5×МПа (бетон класса В30), поэтому жесткость ствола на сжатие:
EA=E*(pd2)/4=3.25·10000000·0.09/4=731250
1. Определяем сжатие ствола сваи, относительная жесткость χ:
3.25·10000000·0.09/(5.839·1000·5.7·5.7)=15.42
=(2.12·15.42^0.75)/(1+2.12·15.42^0.75)=0.94
0.55/0.59+(1–0.55/0.59)/15.42=0.94
Определяем осадку одиночных свай 1и2
=0.94·(255.52/(5.839·1000·5.7))=0.01м=0.722см
Определяем осадку одиночных свай 3и4
=0.94·(222.19/(5.839·1000·5.7))=0.01 м=0.63 см
При количестве свай менее 20 в кусте, считают самую нагруженную сваю и влияние на неё соседних.
2. Влияние соседних свай
1.7·(5.839·5.7)/(2·7.607)=3.72
Так как фундамент внецентренно нагружен, расчёт ведем по самой нагруженной сваи. В радиус влияния на наиболее нагруженной сваи попадают и остальные сваи, необходимо учесть осадку и других свай.
3. Определим осадку для каждой сваи в зоне влияния:
Рисунок 8 - Схема расположения свай
Определяем дополнительные осадки сваи от взаимного влияния соседних свай, находящихся на расстоянии а (рис.8).
Вычисляем коэффициенты δij для соседних свай:
Где ai – расстояние от центра данной сваи до центра другой;
0,17*LN(1.7*(5.839*5.7)/(2*7.607*0.9))=0.241
0,17*LN(1.7*(5.839*5.7)/(2*7.607*1.273))=0.182
0,17*LN(1.7*(5.839*5.7)/(2*7.607*0.9))=0.241
4. Осадки каждой сваи куста, состоящего из 4 свай, при известном распределении нагрузок между ними производим по формуле: 
=0.628+(0.241·222.19+0.182·222.19)/(5.839·1000·5.7)=0.63
=0.722+(0.241·255.52)/(5.839·1000·5.7)=0.72
Общую осадку отдельно стоящего свайного фундамента определяем, как среднюю осадку для всех свай:
S=(0.631+0.631+0.724+0.724)/4=0.68
0.678 см < 15см; - условие выполняется, следовательно, основание удовлетворяет требованиям нормативной документации по двум группам предельных состояний.
Вывод: Осадка удовлетворяет требования норм, т.к. она меньше максимально допустимой осадки основания для производственных многоэтажных зданий с полным каркасом и устройством монолитных перекрытий, применяемое по табл. Д.1 [1]. S(u)= 10 см.
Определение объема котлована
Рисунок 9 – Схема для определения размеров котлована
Vк=(Hk/6)*(ab+(a+c)(b+d)+cd)
Vкфмз=(4.15/6)*(2.1*2.4+(2.1+4.475)*(2.4+4.175)+4.475*4.175)=46.31 м3
Vксф=(4.15/6)*(2.1*2.1+(2.1+4.175)*(2.1+4.175)+4.175*4.175)=42.341 м3
7. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
В курсовом проекте предложены три варианта устройства фундамента. Эти варианты отличаются друг от друга материалом, конструкцией и размерами фундамента, глубиной его заложения и т.д., поэтому для окончательного выбора типа фундамента необходимо провести технико-экономическое сравнение предложенных вариантов. Характеристики сведены в таблицу.
Таблица №6. Технико-экономическое сравнение вариантов устройства фундамента под одну колонну
| Вид работ и конструкций | Един.измер. | Стоимость ед. измер.,руб. | Вариант 1(фунд. мелк.заложения) | Вариант 2(забивные ж/б сваи) | ||
| объем, м³ | стоимость, руб. | объем, м³ | стоимость, руб | |||
| Разработка грунта под фундаменты | 1м³ | 400.00 | 46.31 | 18 523.87 | 42.34 | 16 936.50 |
| Устройство песчаной подготовки | 1м³ | 225.06 | 3.74 | 840.96 | 3.49 | 784.59 |
| Монолитный железобетон | 1м³ | 980.01 | 5.34 | 5 233.25 | 4.71 | 4 618.30 |
| Сваи квадратного сечения C60.30-10 | м³ | 1405.57 | - | - | 2.16 | 3 036.03 |
| Погружение сваи в грунты | 1 м³ сваи | 500.12 | - | - | 2.16 | 1 080.26 |
| Общая стоимость в ценах 2001г. | руб. | 24 598.09 | 26 455.67 | |||
| Общая стоимость в текущих ценах | руб | 149 556.38 | 160 850.48 |
Как видно из технико-экономического сравнения предложенных вариантов минимальные затраты связаны с возведением фундамента мелкого заложения, поэтому для производства работ, в данных условиях, экономически эффективнее применение мелкого.
Техника безопасности
Требования по технике безопасности представлены в соответствии со СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве»
До начала производства земляных работ в местах расположения действующих подземных коммуникаций должны быть разработаны и согласованы с организациям, эксплуатирующими эти коммуникации, мероприятия по безопасным условиям труда, а расположение подземных коммуникаций на местности обозначено соответствующими знаками или надписями.
Производство земляных работ в зоне действующих подземных коммуникаций следует осуществлять под непосредственным руководством прораба или мастера, а в охранной зоне кабелей, находящихся под напряжением, или действующего газопровода, кроме того, под наблюдением работников электро- или газового хозяйства.
Перед началом производства земляных работ на участках с возможным патогенным заражением почвы (свалка, скотомогильники, кладбища и т.п.) необходимо разрешение органов Государственного санитарного надзора.
Котлованы и траншеи, разрабатываемые на улицах, проездах, во дворах нас ленных пунктов, а также местах, где происходит движение людей или транспорта, должны быть ограждены защитным ограждением с учетом требований ГОСТ 24307. На ограждении необходимо устанавливать предупредительные надписи и знаки, а в ночное время - сигнальное освещение.
Грунт, извлеченный из котлована или траншеи, следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от бровки выемки.
Валуны и камни, а также отслоения грунта, обнаруженные на откосах, должны быть удалены.
Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений в нескальных и незамерзших грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений допускается на глубину не более, м:
1,0 - в насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах;
1,25 - в супесях;
1,50 - в суглинках и глинах.
При невозможности применения инвентарных креплений стенок котлованов или траншей следует применять крепления, изготовленные по индивидуальным проектам, утвержденным в установленном порядке.
При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.
Устанавливать крепления необходимо в направлении сверху вниз по мере разработки выемки на глубину не более 0,5 м.
Разборку креплений следует производить в направлении снизу вверх по мере обратной засыпки выемки.
Производство работ в котлованах и траншеях с откосами, подвергшимися увлажнению, разрешается только после тщательного осмотра производителем работ (мастером) состояния грунта откосов и обрушения неустойчивого грунта в местах, где обнаружены "козырьки" или трещины (отслоения).
Перед допуском рабочих в котлованы или траншеи глубиной более 1,3 м должна быть проверена устойчивость откосов или крепления стен.
Котлованы и траншеи, разработанные в зимнее время, при наступлении оттепели должны быть осмотрены, а по результатам осмотра должны быть приняты меры к обеспечению устойчивости откосов или креплений.
Погрузка грунта на автосамосвалы должна производиться со стороны заднего или бокового борта.
При разработке выемок в грунте экскаватором с прямой лопатой высоту забоя следует определять с таким расчетом, чтобы в процессе работы не образовывались "козырьки" из грунта.
9. Список используемой литературы:
1. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83
2. СП 131.13330.2012. СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ
3. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85
4. ГОСТ 20276-85 «ГРУНТЫ.Методы полевого определения характеристик деформируемости» – М.: Стройиздат,1985.
5. ГОСТ 25100-95 «ГРУНТЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ» – М.: Стройиздат,1995.
6. ГОСТ 19804.2-79* «СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЦЕЛЬНЫЕ СПЛОШНОГО КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ С ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ СТВОЛА С НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ. Конструкция и размеры» – М.: Стройиздат,1960
7. ГОСТ 19804.5-83 «СВАИ ПОЛЫЕ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ И СВАИ-ОБОЛОЧКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЦЕЛЬНЫЕ С НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ. Конструкция и размеры» – М.: Стройиздат,1960.
8. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. – М.: Стройиздат,1960.
9. Далматов Б.И. Механика грунтов. Основания и фундаменты.- М.: Стройиздат, 1988.