б) Средний ряд ( ось «Б», скв. 2 )

А) Крайний ряд

A_ф = N / (R - g d) = 2.34 / (0.307 - 0.02 2) = 8.76 м²

Увеличиваем на 20 % получаем А_ф = 10,5 м²

Принимаем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (А_ф = 10 м²)

 

 

Конструирование фундамента

 

при R^бетона = 0,19 Мпа

и при марке М 100

a = 31 tg a = 0.61

h = (b - b₀) / 2 tg a =

= (4.0 - 1.2) / 2 0.61 = 2.4 м

 

 

Необходимо принять в качестве несущего слоя 2 слой - песок крупнозернистый, но так как он находится в рыхлом состоянии (е = 0,76) необходимо выполнить мероприятия по его уплотнению.

(е^max = 0.65) j = 38 E = 30 C - нет

 

пересчитываем расчетное сопротивление

 

R = (1.4 1 / 1.1) (2.11 1 2.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0) = 1.27 (5275 + 22656) = 354,72 кПа

 

A_ф = N / (R - g d) = 2.34 / (0.354 - 0.02 2) = 7,5 м²

Увеличиваем на 20 % получаем А_ф = 9 м²

Оставляем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (А_ф = 10 м²)

 

 

V_ф = 0,7 1,2 0,4 + 0,5 (1,6 1,1 + 2,4 1,5 + 3,2 1,9 + 4 2,5) = 11,06 м³

V_гр = 2,5 4 2,4 - 11,06 = 12,94 м³

 

G_ф = 11,06 2400 = 0,265 МН

G_гр = 12,94 1900 = 0,246 МН

 

Р ^{max (min)} = (N + G_ф + G_гр) / А ± М / W = (2.34 + 0.265 + 0.246) / 10 ± 0.72 / 6.67 = 0.40 (0.18) Мпа

W = b L² / 6 =2.5 4² / 6 = 6.67 м³

Р ^max £ 1,2 R

0.4 Мпа £ 0,42 Мпа

Р_ср = 0,29 £ R = 0.354

 

Б) Средний ряд

 

A_ф = N / (R - g d) = 3,98 / (0.307 - 0.02 2) = 14,9 м²

Увеличиваем на 20 % получаем А_ф = 17,9 м²

Принимаем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (А_ф = 17,5 м²)

 

 

Конструирование фундамента

 

пересчитываем расчетное сопротивление

 

R = (1.4 1 / 1.1) (2.11 1 3.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0) = 1.27 (7385 + 22656) = 380 кПа

 

A_ф = N / (R - g d) = 3,98 / (0.38 - 0.02 2) = 11,64 м²

Увеличиваем на 20 % получаем А_ф = 14 м²

Оставляем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (А_ф = 17,5 м²)

 

 

V_ф = 0,7 1,2 0,4 + 0,5 (2 1,3 + 3 1,9 + 4 2,5 +5 3,5) = 18,236 м³

V_гр = 3,5 5 2,4 - 18,236 = 23,764 м³

 

G_ф = 18,236 2400 = 0,437 МН

G_гр = 23,764 1900 = 0,452 МН

 

Р ^{max (min)} = (N + G_ф + G_гр) / А ± М / W = (3,98 + 0.437 + 0.452) / 17,5 ± 1,92 / 14,6 = 0.41 (0.15) МПа

W = b L² / 6 = 3.5 5² / 6 = 14,6 м³

Р ^max £ 1,2 R

0,41 МПа £ 0,46 МПа

Р_ср = 0,28 £ R = 0.38

 

 

4.3 Расчет осадки фундамента по методу послойного

суммирования осадок.

 

Вся толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на отдельные слои толщиной 0,2 b_f

Для подошвы каждого слоя определяется:

n дополнительное напряжение от нагрузки на фундамент

s_{zp i} = a_i + P₀ Р₀ = Р - s_{zg 0}

n природное напряжение от собственного веса грунта

s_{zg i} = s_{zg i -1} +H_i g_i

 

Если s_{zp i} < 0,2 s_{zg i} то нижняя граница сжимаемой толщи грунтов основания принимается расположенной на уровне подошвы i - го слоя. В противном случае принимается i = i + 1 и продолжается поиск границы сжимаемой толщи грунтов.

Расчет осадки фундаментов производим в табличной форме, как сумму осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи грунтов основания.

 

 

А) Крайний ряд (ось «А», скв.1)

 

0,2 b_f = 0,2 2,5 = 0,5 м

s_{zp i} = a_i + P₀ Р₀ = Р - s_{zg 0} = 290 - 45,6 = 244,4

s_{zg 0} = g d = 1900 2.4 = 45.6

s_{zg i} = s_{zg i -1} +H_i g_i

 

Отметка слоя	Z (м)	Коэф. a	Напряжения в слоях	Е0	Осадка слоя (м)
			Природное	20%	Дополнительное
132,00	0,0	1,000	45,6	9,12	244,4		-
131,50	0,5	0,972	55,1	11,02	237,56		3,96
131,00		0,848	64,6	12,92	207,25		3,45
130,50	1,5	0,682	74,1	14,82	166,68		2,78
130,00		0,532	83,6	16,72	130,02		2,17
129,50	2,5	0,414	93,1	18,62	101,18		2,02
129,00		0,325	102,6	20,52	79,43		1,59
128,50	3,5	0,260	112,1	22,42	63,54		1,27
128,00		0,210	121,6	24,32	51,32		1,03
127,50	4,5	0,173	131,1	26,22	42,28		0,85
127,00		0,145	140,6	28,1	35,44		1,04
126,50	5,5	0,123	150,1		30,10		0,89
126,00		0,105	159,6	31,9	25,66		0,75
	Всего						21,8

 

 

Осадка фундамента S = 0.8 21,8 = 17,44 мм. < 80 мм.

Граница сжимаемой толщи грунта на отм.126,00 м.

(мощность сжимаемой толщи грунтов 6 м.).

 

При наличии в сжимаемой толще грунта меньшей прочности, чем вышележащие слои, необходимо проверить условие

s_zp + s_zg £ R_z

z = 5 м s_zp + s_zg = 35,44 + 140,6 = 176,04

 

R = (1.4 1 / 1.1) (0,47 1 8,25 2010 + 2,89 2,4 1860 + 0 + 5,48 25) = 1.27 (7794 + 12900 + 137) = 264 кПа

 

b_z = A_z + a² - a = 80.4 + 0.75² - 075 = 8.25

A_z = N / s_zp = 2.85 / 35.44 = 80.4

a = (L - b) / 2 = (4 - 2.5) / 2 = 0.75

 

s_zp + s_zg = 176.04 кПа £ R_z = 264 кПа

Условие выполнилось

 

 

Б) Средний ряд (ось «Б», скв.2)

 

0,2 b_f = 0,2 3,5 = 0,7 м

s_{zp i} = a_i + P₀ Р₀ = Р - s_{zg 0} = 280 - 45,6 = 234,4

s_{zg 0} = g d = 1900 2.4 = 45.6

s_{zg i} = s_{zg i -1} +H_i g_i

 

Отметка слоя	Z (м)	Коэф. a	Напряжения в слоях	Е0	Осадка слоя (м)
			Природное	20%	Дополнительное
132.00	0,0	1,000	45,6	9,12	234.4		-
131.3	0.7	0,972	58.9	11.78	227.84		5.32
130.6	1.4	0,848	72.2	14.44	198.77		4.64
129.9	2.1	0,682	85.5	17.1	159.86		3.73
129.2	2.8	0,532	98.8	19.76	124.70		3.49
128.5	3.5	0,414	112.1	22.42	97.04		2.72
127.8	4.2	0,325	125.4	25.08	76.18		2.13
127.1	4.9	0,260	138.7	27.74	60.94		1.71
126.4	5.6	0,210		30.4	49.22		1.38
125.7	6.3	0,173	165.3	33.06	40.55		1.67
		0,145	178.6	35.72	33.99		1.40
	Всего						28.19

 

Осадка фундамента S = 0.8 28.19 = 22.55 мм. < 80 мм.

Граница сжимаемой толщи грунта на отм.125,00 м.

(мощность сжимаемой толщи грунтов 7 м.).

D S = 2.55 - 1.75 = 0.8 cм = 0,008 м

L = 18 м

D S / L = 0.008 / 18 = 0.00044 < 0.002

5 Проектирование свайного фундамента из забивных призматических свай (вариант 2)

 

В качестве несущего слоя выбираем 5 слой - Суглинок твердый. В этом случае минимальная длина свай равна 12 м. (так как сваи должны быть заглублены в несущем слое не менее чем на 1 метр). Принимаем сваи размером сечения 400 * 400 мм. Глубину заделки свай в ростверке принимаем 0,1 м. (шарнирное сопряжение свай с ростверком).

 

5.1 Расчет на прочность

 

А) Крайний ряд (скв. 1)

 

Несущая способность сваи

F_d = g_c (g_cr R A + U S g_cf f_i h_i )

 

g_c = 1 g_cr = 1 g_cf = 1

R = 10740 кПа А = 0,16 м² U = 1.6 м

 

слои
fi	38,5	46,8		56,3	59,5			66,4
hi	1,4	1,2	1,2		0,5		1,7	1,9

 

 

F_d = 1 (1 10740 0,16 + 1,6 (1 38,5 1,4 + 46,8 1,2 + 53 1,2 + 56,3 2 + 59,5 0,5 + + 9 2 + 9 1,7 +66,4 1,9) = 2,48 МН

 

 

Определяем число свай

 

n = g_r N / F_d = 1.4 2.34 / 2.48 = 1.32

Принимаем 2 сваи

 

Определяем нагрузку на 1 сваю

 

 

V_р = 0,4 (0,7 1,2 + 0,7 2,3) = 0,98 м³

V_гр = 0,8 0,7 2,3 - 0,98 = 0,31 м ³

 

G_р = 0,98 2400 = 23 кН

G_гр = 0,31 1900 = 0,6 кН

 

N_d = 2.34 + 0.023 + 0,006 = 2,37 МН

 

N = N_d /n ± M_x y / S y_i² ± M_y x / S x_i² =

= 2.37 / 2 ± 0.72 0.8 / 0.8² + 0.8² = 1.64 (0.74)

y = 0

 

N = 1.64 МН £ F_d / g_r = 2.48 / 1.4 = 1.77 МН

 

 

Б) Средний ряд (скв. 2)

 

Несущая способность сваи

F_d = g_c (g_cr R A + U S g_cf f_i h_i )

 

g_c = 1 g_cr = 1 g_cf = 1

R = 10740 кПа А = 0,16 м² U = 1.6 м

 

слои
fi	36,75	46,2	51,5	56,6	58,6		9,1	68,01
hi	0,9		0,6		1,8		1,5	1,1

 

F_d = 1 (1 10740 0,16 + 1,6 (36,75 0,9 + 46,2 2 + 51,5 0,6 + 56,6 2 + 58,6 1,8 + + 9 2 + 9,1 1,5 + 68,1 1,1) = 2,49 МН

 

Определяем число свай

 

n = g_r N / F_d = 1.4 3,98 / 2.49 = 2,49

Принимаем 3 сваи

 

Определяем нагрузку на 1 сваю

 

 

V_р = 0,4 (0,7 1,2 + 2,3 2,3) = 2,45 м³

V_гр = 0,8 2,3 2,3 - 2,45 = 1,78 м ³

 

G_р = 2,45 2400 = 59 кН

G_гр = 1,78 1900 = 34 кН

 

N_d = 3,98 + 0.059 + 0,034 = 4,1 МН

 

N = N_d /n ± M_x y / S y_i² ± M_y x / S x_i² =

= 4,1 / 3 ± 1,99 0.8 / 0.8² + 0.8² ± 0,72 0.8 / 0.8² + 0.8² + 0.8² = 2,87 (-0,13)

 

N = 2,87 МН > F_d / g_r = 2.49 / 1.4 = 1.78 МН

Необходимо увеличить количество свай до 4

 

N = N_d /n ± M_x y / S y_i² ± M_y x / S x_i² =

= 4,1 / 4 ± 1,99 0.8 / 4 0.8² ± 0,72 0.8 / 4 0.8² = 1,88 (-0,19)

 

N = 1,88 МН > F_d / g_r = 2.49 / 1.4 = 1.78 МН

Необходимо увеличить расстояние между сваями

 

N = N_d /n ± M_x y / S y_i² ± M_y x / S x_i² =

= 4,1 / 4 ± 1,99 1 / 4 1² ± 0,72 1 / 4 1² = 1,71 (0,35)

 

N = 1,71 МН £ F_d / g_r = 2.49 / 1.4 = 1.78 МН

 

Расчет свайного фундамента по деформациям

j _11,mt = S j _11,i h_i / S h_i

А) Крайний ряд (скв. 1)

j _11,mt = S j _11,i h_i / S h_i = (38 1.4+ 0 + 38 2.5 + 19 3.7 + 23 1.9) / (2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9) = 22

L = h tg (j _11,mt / 4) = 11.9 tg 5.5 = 11.9 0.096 = 1.14

b = 2 a + 2 0.4 + 1.2 = 4.28 м

 

 

Б) Средний ряд (скв. 2)

j _11,mt = S j _11,i h_i / S h_i = (38 0,9+ 0 + 38 3,8 + 19 3.5 + 23 1.1) / (2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9) = 22,7

L = h tg (j _11,mt / 4) = 11.9 tg 5.7 = 11.9 0.0998 = 1.19

b = 2 a + 2 0.4 + 1.6 = 4.78 м

 

 

Определение осадки

 

А) Крайний ряд (ось «А», скв. 1)

 

V_усл.ф = 4,28 2,98 12,7 = 161,98 м³

G_усл.ф = 161,98 20 кН/м³ = 3240 кН

N = 1640 2 = 3280 кН

 

Р_ср = (G + N) / A = (3240 + 3280) / 4.28 2.98 = 511.4 кПа

 

Расчетное сопротивление грунта в основании

R = (g_c1 g_c2 / k) (M_g K_z b g₁₁ + M_g d₁ g₁₁^{`</sup> + (M<sub>g</sub> - 1) d<sub>b</sub> g<sub>11</sub><sup>`} + M_c c₁₁)

 

g_c1 = 1.4 g_c2 = 1 К = 1,1

при j = 23 М_g = 0,69 М_g = 3,65 M_c = 6,24

K_z = 1 b = 2.98

g₁₁ = 1860 g₁₁^` = 2010 c₁₁ = 25

d₁ = 12,7 м d_b = 0

R = (1.4 1 / 1.1) (0,69 1 2,98 1860 + 3,65 12,7 2010 + 0 + 6,24 25) = 1.27 (3825 + 93174 + 156) = 1233,9 кПа

Р_ср = 511,4 кПа < R = 1233.9 кПа

 

 

0,2 b_f = 0,2 4,28 = 0,8 м

Р₀ = Р - s_{zg 0} = 511,4 - 241,3 = 270,1

s_{zg 0} = g d = 1900 12.7 = 241,3

s_{zg i} = s_{zg i -1} +H_i g_i

s_{zp i} = a_i + P₀

 

 

Отметка слоя	Z (м)	Коэф. a	Напряжения в слоях	Е0	Осадка слоя (м)
			Природное	20%	Дополнительное
121,7	0,0	1,000	241,3	48,26	270,1		-
120,9	0,8	0,977	256,5	51,3	263,89		15,08
120,1	1,6	0,879	271,7	54,34	237,42		13,54
119,3	2,4	0,749	286,9	57,38	202,30		11,56
118,5	3,2	0,629	302,1	60,42	169,89		9,71
117,7		0,530	317,3	63,46	143,15		8,18
116,9	4,8	0,449	332,5	66,5	121,27		6,93
116,1	5,6	0,383	347,7	69,54	103,45		5,91
115,3	6,4	0,329	362,9	72,58	88,86		5,08
114,5	7,2	0,285	378,1	75,62	76,98		4,40
113,7		0,248	393,3	78,66	66,98		3,83
	Всего						84,22

 

 

Осадка фундамента S = 0.8 84,22 = 67,38 мм. < 80 мм.

Граница сжимаемой толщи грунта на отм.113,00 м.

(мощность сжимаемой толщи грунтов 8 м.).

 

б) Средний ряд (ось «Б», скв. 2)

 

 

V_усл.ф = 4,78 4,78 12,7 = 290,17 м³

G_усл.ф = 290,17 20 кН/м³ = 5804 кН

N = 1710 4 = 6840 кН

Р_ср = (G + N) / A = (5804 + 6840) / 4.78 4,78 = 553,39 кПа

 

Расчетное сопротивление грунта в основании

R = (g_c1 g_c2 / k) (M_g K_z b g₁₁ + M_g d₁ g₁₁^{`</sup> + (M<sub>g</sub> - 1) d<sub>b</sub> g<sub>11</sub><sup>`} + M_c c₁₁)

 

g_c1 = 1.4 g_c2 = 1 К = 1,1

при j = 23 М_g = 0,69 М_g = 3,65 M_c = 6,24

K_z = 1 b = 4,78

g₁₁ = 1860 g₁₁^` = 2010 c₁₁ = 25

d₁ = 12,7 м d_b = 0

R = (1.4 1 / 1.1) (0,69 1 4,78 1860 + 3,65 12,7 2010 + 0 + 6,24 25) = = 1.27 (6134,65 + 93174 + 156) = 1263,2 кПа

Р_ср = 553,39 кПа < R = 1263,2 кПа

 

0,2 b_f = 0,2 4,78 = 0,9 м

Р₀ = Р - s_{zg 0} = 553,39 - 241,3 = 312,09

s_{zg 0} = g d = 1900 12.7 = 241,3

s_{zg i} = s_{zg i -1} +H_i g_i

s_{zp i} = a_i P₀

 

Отметка слоя	Z (м)	Коэф. a	Напряжения в слоях	Е0	Осадка слоя (м)
			Природное	20%	Дополнительное
121,7	0,0	1,000	241,3	48,26	312,09		-
120,8	0,9	0,960	258,4	51,68	299,6		19,26
119,9	1,8	0,800	275,5	55,1	249,67		16,05
	2,7	0,606	292,6	58,52	189,12		12,16
118,1	3,6	0,449	309,7	61,94	140,13		9,01
117,2	4,5	0,336	326,8	65,36	104,86		6,74
116,3	5,4	0,257	343,9	68,78	80,21		5,16
115,4	6,3	0,201		72,2	62,73		4,03
	Всего						72,41

 

 

Осадка фундамента S = 0.8 72,41 = 57,93 мм. < 80 мм.

Граница сжимаемой толщи грунта на отм.115,40 м.

(мощность сжимаемой толщи грунтов 6,3 м.).

D S = 67,38 - 57,93 = 0.95 cм = 0,0095 м

L = 18 м

D S / L = 0.0095 / 18 = 0.00052 < 0.002

 

Экономическое сравнение вариантов

	ед.			стоимость
виды работ	изм.	Обоснов.	обьем	расценка	на весь обьем
1 Фундамент на естественном основании
1 Разработка грунта в отвал	1000м3
2 То же с погрузкой	«»
3 Обратная засыпка пазух	«»
4 Уплотнение грунта	100м2
5 Устройство монолитного фундамента	м3
6 Стоимость арматуры (2%)	т
Итого
2 Свайный фундамент
1 Разработка грунта в отвал	1000м3
2 То же с погрузкой	«»
3 Обратная засыпка пазух	«»
4 Уплотнение грунта	100м2
5 Погружение свай дизель-молотом	шт
6 Стоимость 12м свай	м3
7 Устройство монолитного фундамента (ростверка)	м3
8 Стоимость арматуры (2%)	т
Итого

ВЫВОД: Экономически целесообразнее применить в данных условиях свайный фундамент.

 

 

Список литературы

 

1 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений »

 

2 СНиП 2.02.03-85 «Свайный фундамент »

 

3 СНиП 2.02.02-83 «Нагрузки и воздействия »

 

 

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

Ижевский Государственный Технический Университет

Кафедра «Геотехника и строительные материалы»

 

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Основания и Фундаменты»

 

 

Выполнил: Павлов К.В. группа 8-10-2

 

Проверил: Турчин В.В

 

 

ИЖЕВСК 1998