Определение осадки свайного фундамента реферат

Определение осадки свайного фундамента реферат

Библиографическая ссылка на статью:
Мельников В.А., Алексеев Н.С., Ионов К.И. Сравнительный анализ методик расчета осадки свайных фундаментов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 9. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/09/57462 (дата обращения: 17.08.2021).

На современном этапе развития фундаментов одной из главных задач является повышение эффективности проектировочных решений, разработка экономически обоснованных и конкурентоспособных решений

В настоящее время большой размах приобретает строительство на слабых водонасыщенных грунтах, когда строители используют под объекты площадки, которые ранее признавались геологами невыгодными для возведения сооружений.

В сложных инженерно-геологических условиях свайный вариант зачастую оказывается единственно возможным видом фундаментов. Свайные фундаменты применятся в тех случаях, когда грунты основания представлены насыпью большой мощности, илистыми отложениями, связными грунтами в текучем и текуче-пластичном состоянии и т.п. [13, 15].

Так как затраты на устройство подземной части здания составляют до 25% от общей стоимости, снизить эти показатели позволяет применение более экономичных и индустриальных свайных фундаментов.

Важнейшим резервом повышения эффективности свайных фундаментов является совершенствование определения их осадок на стадии проектирования.

Сложность работы сваи в грунте делает невозможным создание математически строгой теории надежности расчета. Поэтому используются различные инженерные методики расчета. Используемая в настоящее время нормативная литература в области проектирования свайных фундаментов содержит недостаточно информации и позволяет получать неоднозначные результаты.

Целью данной работы является сравнение результатов расчета осадок свайных фундаментов здания каркасного типа в заданных геологических условиях. Параметры здания и геологический разрез приняты одинаковыми для того, чтобы выявить влияние различных теоретических подходов к расчету осадок в СНиП 2.02.03.-85 «Свайные фундаменты» и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (актуализированная редакция).

2. Расчет несущей способности свай
Характеристики грунтов и мощности слоев, слагающих грунтовое основание заданного сооружения, представлены в таблице 1.

Расчеты проводятся по двум группам предельных состояний [2]:Будем рассматривать висячие железобетонные сваи, призматической формы, квадратного поперечного сечения с заостренным концом. При этом размеры поперечного сечения принимаем 40 х 40 см, длину сваи 13 м.

1) по несущей способности – по прочности материала свай и материала ростверка (ведется на основное сочетание расчетных нагрузок);
2) по деформациям – по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (на основное сочетание нормативных нагрузок).

Сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия [6]:

, (1)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

F _d — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;
— коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным 1,15 при кустовом расположении свай;
— коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,15;
— коэффициент надежности примем равным 1,4, т. к. несущая способность сваи определена расчетом.
Несущую способность F _d , 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 [6]:

где _c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый _c = 1;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.2 [4]): R =5360 кПа;
A — площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая равной площади поперечного сечения сваи: A =0,16 м 2 ;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м: u =1,6 м;
f _i — удельное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.3, [4]) в зависимости от глубины H _i и вида грунта на этой глубине;
H _i — глубина погружения средней точки i-го однородного участка грунта;
h _i — 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 (табл. 7.4, [4]): .
Определим f _i и и результаты сведём в таблицу 2:
Таблица 2

Источник

Определение осадки свайного фундамента, расчет осадки свайного фундамента

Статья расскажет о том, что такое осадка свайного фундамента, какие факторы на нее влияют, а также о том, как выполняется расчет осадки свайного фундамента.

Содержание статьи:

Осадка свайного фундамента – это перемещение свай под действием нагрузок и изменение их высотного уровня, возникающее в процессе их эксплуатации.

Как правило, причиной осадки становятся ошибки в расчетах восприимчивости фундамента к нагрузкам, допущенные на стадии проектирования. В результате в основании используются сваи с некорректными конструктивными параметрами: недостаточной длины или сечения (если речь идет о железобетонных конструкциях), с недостаточным диаметром или количеством лопастей (в случае с винтовыми конструкциями) и т.п.

Осадка может возникать под действием следующих факторов:

• недостаточная несущая способность грунта;
• значительные нагрузки на фундамент от массы здания, снегового и ветрового давления, эксплуатационных воздействий.

1. Расчет осадки свайно-винтового фундамента

Расчеты по деформациям свайного фундамента сводятся к определению осадки всего фундамента или отдельной сваи.

При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Данный расчет является весьма сложным, и задача решается с помощью трехмерного численного моделирования условного фундамента как анизотропного массива с учетом его конечной жесткости на сдвиг по вертикальным плоскостям.

Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта, рассматривают как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G₂ и коэффициентом Пуассона v₂. При выполнении условии l/d > G₁l/G₂d > 1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) осадку для винтовой сваи считают как для одиночной сваи с уширением пяты или сваи-стойки.

1.1. Расчет осадки одиночной сваи

Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G₁, МПа, коэффициентом Пуассона v₁ и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G₂ и коэффициентом Пуассона v₂, допускается производить при выполнении требований подраздела 7.2 и при условии l/d>5; G₁l/G₂d>1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) по формуле:

, (7.36)

d_b – диаметр уширения сваи;

N – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;

EA – жесткость ствола сваи на сжатие, МН;

A – площадь поперечного сечения сваи;

v – коэффициент Пуассона.

Коэффициент Пуассона для грунта (коэффициент поперечного расширения или коэффициент поперечной деформации или Poisson’s ratio) – это показатель деформируемости грунта, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта (то есть отношение относительных поперечных деформаций к относительным продольным деформациям грунта).

При отсутствии экспериментальных данных, значения коэффициента Пуассона можно принять по п.5.4.7.5 ГОСТ 12248-96:

• для крупнообломочных грунтов равен 0,27;
• для песка составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
• для супеси составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
• для суглинков составляет от 0,35 до 0,37 (в зависимости от плотности);
• для твердой глины (при показателе текучести IL =0) составляет от 0,20 до 0,30 (в зависимости от плотности);
• для полутвердой глины (при показателе текучести IL от 0 до 0,25) составляет от 0,30 до 0,38 (в зависимости от плотности);
• для тугопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,25 до 0,5) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
• для мягкопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,5 до 0,75) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
• для текучепластичной глины (при показателе текучести IL от 0,75 до 1) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности).

Меньшие значения коэффициента Пуассона необходимо применять при большей плотности грунта.

G – модуль сдвига, Мпа. Модулем сдвига называется характеристика деформируемости, определяемая отношением приложенного к грунту касательного напряжения к углу сдвига. Этот показатель используется при расчете устойчивости сооружений и массивов грунтов, давления грунтов на ограждения и подземные сооружения, при расчете осадок под свайными фундаментами.

Характеристики G₁ и v₁ принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, a G₂ и v₂ – в пределах 0,5 l, т.е. на глубинах от l до 1,5l от верха свай, при условии, что под нижними концами свай отсутствуют глинистые грунты текучей консистенции, органоминеральные и органические грунты.

Модуль сдвига грунта G = E₀ / 2(1+v) допускается принимать равным 0,4E₀, а коэффициент k_v равным 2,0 (где E₀ – модуль общей деформации).

Таким образом, расчет осадки свайного фундамента – достаточно сложная процедура, которая требует применения специальных знаний. Пренебрежение же данными расчетами может привести к негативным последствиям в процессе эксплуатации здания/сооружения.

Источник

Курсовая работа: Проектирование свайных и ленточных фундаментов

1. Исходные данные на проектирование

В соответствие с заданием в курсовом проекте необходимо запроектировать фундаменты для ремонтного цеха в двух вариантах:

1)Фундамент мелкого заложения на естественном основании

Схема здания представлена на рисунке 1.1.

Нагрузки, действующие в уровне обреза фундамента, приведены в таблице 1.1.

Нормативные нагрузки на обрезах фундамента

Название: Проектирование свайных и ленточных фундаментов Раздел: Рефераты по строительству Тип: курсовая работа Добавлен 19:14:27 24 марта 2010 Похожие работы Просмотров: 1478 Комментариев: 15 Оценило: 3 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно Скачать

5. Ремонтный цех

Вариант геологического разреза приведен в таблице 1.2.

Варианты геологических разрезов

Варианты схем зданий и их назначение	Номер фундамента	Нагрузки
		N11 , кН	M11 ,	Fh 11 , кН

Номера грунтов

Отметка подошвы слоя

0,4

35

25

39

Нормативные характеристики грунтов даны в таблице 1.3.

Нормативные характеристики грунтов

Номер геологического разреза

вес ,

Удельный вес час-

ность на границе

ность на грани-це раска-тыва-ния W_P , %

ное сцеп-ление с, кПа

ния ,

Номер грунта	Наиме-нование грунта
9	Супесь	17,2	26,7	0,19	22	16	2	18	4000
Глинис-тый грунт	19,1	27,2	0,18	30	18	25	21	19000
25	Песок	17,3	26,0	0,10	—	—	4	30	10000
39	20,0	27,3	0,21	35	19	38	20	30000

Гранулометрический состав песчаных грунтов

№№ грунтов	Размер частиц, мм
	>10	10-5	5-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0 Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 1,5х2,1 м PMAX =420,362 кПа 0 Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 1: 1,5х2,1 м Относительный эксцентриситет е1 : — краевые давления допускается не проверять. По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1 , определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа: ; ; k=1; ; ; ; kZ =1; b=1,8 м; Для среднего давления по подошве PCP 0 Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 2,4х2,4 м 0 Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 2,1х2,4 м 0 Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 5: 2,1х2,4 м Рисунок 3.1. – Расчетная схема здания 3.4. Конструирование фундамента Рисунок 3.2. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 1 Рисунок 3.3. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 2 Рисунок 3.3. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 5 3.5. Расчет осадки фундаментов Для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м рекомендуется метод послойного суммирования деформаций слоев грунта, на которые разбивается сжимаемая толща основания. Расчет осадки фундамента под колонну 1: Рисунок 3.4. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 1 № слоя Zi, м hi, м Ei Si 0 0 0 — — 19,1 0 1 401,262 — — — 1 0,35 0,35 18,19 6,367 25,4665 0,46667 0,9513 381,734 391,498 19000 0,5769 2 0,95 0,6 16,48 9,888 35,3545 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 Расчетная осадка фундамента под колонну 1 меньше предельной, следовательно перепроектирование фундамента не требуется. Расчет осадки фундамента под колонну 2: Рисунок 3.5. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 2 № слоя Zi, 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 Расчетная осадка фундамента под колонну 1 меньше предельной, следовательно перепроектирование фундамента не требуется. Расчет осадки фундамента под колонну 5: Рисунок 3.6. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 5		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

Расчетная осадка фундамента под колонну 5 меньше предельной, следовательно перепроектирование фундамента не требуется.

3.6. Проверка прочности подстилающего слоя грунта основания

Так как в пределах сжимаемой толщи основания грунт с малым модулем деформации отсутствует, то проверку прочности слабого слоя грунта производить не требуется.

3.7. Расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве производится при действии больших горизонтальных нагрузок, действующих на фундамент (горизонтальные силы и боковое давление грунта засыпки на фундаментную стенку в подвальных помещениях).

Так как горизонтальная сила F_hII =12 кН невелика, а стенка из фундаментных блоков отсутствует, то расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг не требуется.

3.8. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта

Так как здание ремонтного цеха проектируется с подвалом и все проектируемые фундаменты находятся в подвале на глубине, где отсутствует промерзание, то проверку устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта можно не производить.

4. Проектирование свайных ленточных и кустовых фундаментов

4.1. Определение расчетных нагрузок

Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по предельным состояниям двух групп:

1) по первой группе – по прочности конструкций свай, свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом при горизонтальных нагрузках или основаниях, ограниченных нисходящими откосами;

2) по второй группе – по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций.

При выполнении расчетов по первой группе предельных состояний принимают расчетные нагрузки, которые вычисляют по формулам:

; ,

где N_I , M_I –соответственно расчетные значения нагрузки и момента, действующих на сваи; — коэффициент надежности по нагрузке (); N n , M n – соответственно нормативные значения нагрузки и момента.

Для фундамента 1:

Для фундамента 2:

Для фундамента 5:

4.2. Назначение размеров ростверка и глубины его заложения

Расчет свайного варианта фундаментов начинается с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез с основными характеристиками грунтов. В дальнейшем по указанному разрезу выбирается опорный слой для свай и длина свай.

При проектировании свайного фундамента под его минимальные размеры в плане определяются количеством свай в кусте. Принимаем минимальные размеры ростверка в плане 1,5х1,5 м. Размеры ростверков по высоте принимаются кратными 15 см. Отметка обреза принимается на 15-20 см ниже планировочной отметки или отметки пола помещения.

Глубина заложения подошвы ростверка зависит от факторов, указанных для фундаментов мелкого заложения, но в первую очередь от конструктивных особенностей здания и сооружения и от пучиноопасности верхнего слоя грунта, в котором будет располагаться ростверк.

4.3. Выбор типа свай и их предварительных размеров

Выбор типа свай зависит от инженерно-геологических условий стройплощадки, величины и характера нагрузок, действующих на фундаменты, наличия в строительных организациях необходимого сваебойного оборудования, стесненности условий строительства.

Сваи по характеру работы разделяют на сваи-стойки и висячие (сваи трения). Свая-стойка работает как сжатая стойка. Она передает нагрузку только нижним концом на крупнообломочные, скальные или малосжимаемые пылевато-глинистые грунты. Когда под нижним концом сваи залегают сжимаемые грунты, нагрузка передается на грунты основания и боковой поверхностью, и свая является висячей или сваей трения. Такие сваи более экономичны при малом поперечном сечении и большой длине. Выбор типа свай производят на основании данных инженерно-геологических изысканий.

В проекте используем сваи С 6 30 – сваи квадратного поперечного сечения диаметром 30 см и длиной 6м.

Рисунок 4.1. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 1

Рисунок 4.2. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 2

4.4. Определение несущей способности свай по грунту

Допускаемая нагрузка на сваю определяется из условия ее несущей способности по грунту и материалу. При определении числа свай на фундамент используется меньшее значение допускаемой нагрузки на сваю.

Свайные фундаменты и отдельные сваи по несущей способности грунтов основания (несущая способность свай по грунту) рассчитываются по формуле:

,

где N – полная расчетная вертикальная нагрузка на сваю, которая складывается из расчетных нагрузок: N₀₁ – приложенной в уровне обреза фундамента; N_{P 1} – веса ростверка; N_ГР1 – веса грунта на консолях ростверка.

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 5, к обрезу которого прикладывается наибольшая нагрузка.

В проекте N находится по формуле:

=1872 кН+50,625 кН=1922,625 кН

Рисунок 4.3. – Расчетная схема к оценке несущей способности висячей забивной сваи по грунту

Несущая способность висячих свай определяется как сумма сопротивлений грунтов оснований под нижними концами свай и по их боковой поверхности по формуле:

,

где , , — наружный периметр поперечного сечения сваи.

Определение

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

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

4.5. Определение несущей способности сваи по материалу

Несущая способность сваи по материалу на сжатие для железобетонных свай определяется по формуле:

где F_m – несущая способность сваи по материалу, кПа; — коэффициент условий работы сваи =1 (при размере поперечного сечения сваи более 200 мм); — коэффициент, учитывающий условия загружения, гибкость и другое (для свай, полностью находящихся в грунте, =1); R_b – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), кПа; А – площадь поперечного сечения сваи, м 2 ; R_st – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; A_S – площадь всех продольных стержней арматуры.

S_АРМ =

Для дальнейшего расчета принимаем несущую способность сваи по грунту F_d =383,1 кПа

4.6. Определение количества свай в ростверке

Требуемое количество свай определяется по формуле:

,

где N₁ – полная расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, приведенная к подошве плиты ростверка, кН; F_d – несущая способность сваи по грунту; — коэффициент надежности (=1,4); — коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1 – 1,2.

Необходимо увеличить длину свай до 12 м для уменьшения их количества в ростверке.

Рисунок 4.4 – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту для колонны 5

Определение

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
10	1,2	46,0	55,2

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

сваи длиной по 10 м

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 2:

В проекте N находится по формуле:

=900 кН+50,625 кН=950,625 кН

Определение

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
10,1	1,4	46,1	92,2

Рисунок 4.5. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 2

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

сваи длиной по 10м

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 1:

В проекте N находится по формуле:

=1308 кН+50,625 кН=1358,625 кН

Определение

Характеристика грунта	zi , м	hi , м	fi
	1,225	0,35	36,575	18,2875
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
10,4	2	46,1	92,2
12,075	1,35	48,075	64,90125

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 %.

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/м 3 .

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/м 3 , с учетом взвешивающего действия воды.

N_II =N_{0 II} +N_PII +N_CBII +N_{ГР II=}

проверка выполняется.

Расчет свайного фундамента № 2

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

N_II =N_{0 II} +N_PII +N_CBII +N_{ГР II=}

проверка выполняется.

Расчет свайного фундамента №5

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

N_II =N_{0 II} +N_PII +N_CBII +N_{ГР II=}

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 3 : 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.

Ведомость объемов и стоимости основных работ по сооружению фундамента

Вариант 1. Фундамент на естественном основании
Наименование работ	Ед. изм.	Объем работ	Стоимость, руб.
			единицы	общая
161,26
Вариант 2. Свайный фундамент
410,3

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 –3 0 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.

Источник