Состав и объем расчетно-графической работы.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине

"Основания и фундаменты" для студентов специальности 07.03.01 "Архитектура"

 

 

Макеевка – 2017 г.

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР

 

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ»

Кафедра оснований, фундаментов и подземных сооружений

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине

"Основания и фундаменты" для студентов специальности 07.03.01 "Архитектура"

 

Утверждено на заседании кафедры ОФиПС

Протокол № 13 от 17.05.2017 г.

 

 

Макеевка – 2017 г.

УДК 624.131; 624.15 (076)

 

 

Учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта по дисциплине "Механика грунтов, основания и фундаменты" для студентов специальности 07.03.01 "Архитектура" / Петраков А.А., Яркин В.В., Петракова Н.А., Ярош Е. Э. – Макеевка: ДонНАСА, 2017. – 51 с.

 

 

Даны общие методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине “Основания и фундаменты”, регламентированы объем и требования к ее выполнению, приведен порядок проектирования и выполнения расчетов, рекомендуемая литература, приведены варианты заданий на проектирование.

Учебно-методическое пособие предназначено для использования студентами, обучающимися по специальности «Архитектура».

 

 

Надано загальні методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з курсу “Основи і фундаменти”, регламентується об’єм і вимоги до її виконання, наведено послідовність проектування і виконання розрахунків, рекомендована література, наведено варіанти завдань.

 

Учбово-методичний посібник призначений для використання студентами, які навчаються за спеціальністю «Архітектура».

 

 

Составители:

 

Рецензент:

 

Петраков А.А., д.т.н., профессор; Яркин В.В., к.т.н., доцент; Петракова Н.А., к.т.н., доцент;

Ярош Е. Э., маг., ассистент;

 

 

Фролов Э. К., к.т.н., доцент.

 

 

Ответственный за выпуск: Ярош Е. Э., маг., ассистент.

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Общие указания......................................................................................................4 2. Задание на курсовой проект..................................................................................4 3. Состав и объем курсового проекта........................................................................5 4. Требования к оформлению курсового проекта....................................................6 5. Порядок проектирования.......................................................................................6 5.1. Исходные данные для проектирования..........................................................6 5.2. Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства.........6 5.3. Расчет и проектирование столбчатого фундамента......................................9 5.3.1. Выбор глубины заложения подошвы фундамента.................................9 5.3.2. Определение размеров фундамента в плане.........................................11 5.3.3. Расчет деформаций основания фундамента..........................................14

5.3.4. Конструирование фундамента……………………………………………

5.4. Расчет и проектирование свайного фундамента..........................................18 5.4.1. Выбор типа свайного фундамента.........................................................18 5.4.2. Выбор глубины заложения подошвы ростверка и размеров свай.......19 5.4.3. Расчет несущей способности сваи и определение количества свай в фундаменте.......................................................................................................20 5.4.4. Определение числа свай в свайном фундаменте..................................21 5.4.5. Конструирование ростверка свайного фундамента..............................22 5.4.6. Проверка свайного фундамента на действие моментной нагрузки.....22 5.4.7. Проверка напряжений под подошвой условного фундамента.............22 5.4.8. Расчет осадки свайного фундамента.....................................................24

6. Защита расчетно-графической работы................................................................27 Литература................................................................................................................28 Приложение А.........................................................................................................29 Приложение Б..........................................................................................................35

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

 

Расчетно-графическая работа по дисциплине "Основания и фундаменты" состоит в вариантном проектировании фундаментов каркасного здания.

Выполнение расчетно-графической работы базируется на использовании нормативных документов, технической, учебной и справочно-нормативной литературы, а также методических разработок кафедры. При этом настоящие методические указания не заменяют действующие ГОСТы, СП, ДСТУ, ДБН, учебную и справочно-нормативную литературу, а также другие пособия и методические указания, выпущенные кафедрой.

Расчетно-графическая работа должна выполняться строго в соответствии с выданным вариантом задания и защищаться перед комиссией из числа преподавателей кафедры.

ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ

 

Вариант задания на выполнение расчетно-графической работы выдается преподавателем. Исходные данные для выполнения включают в себя:

- инженерно-геологический разрез площадки строительства (приложение А рис. А.1);

– схему сооружения (приложение А рис. А2);

– размеры к схеме сооружения (приложение А табл. А1);

– нагрузки на фундаменты (приложение А табл. А2);

– данные о физико-механических, прочностных и деформационных характеристиках грунтов по слоям. Характеристики первого слоя грунта принимается одинаковыми для всех вариантов (приложение А табл. А3).

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ Расчетно-графическОЙ работЫ

Изложение текста должно быть кратким, с максимальным использованием

таблиц и принятых сокращений.

 

Такие структурные части работы как содержание, введение, список использованной литературы не нумеруются. Страницы, разделы, подразделы, рисунки, таблицы и формулы должны быть пронумерованы. Номера подразделов, рисунков, таблиц и формул состоят из номера раздела и их порядкового номера в пределах раздела, между которыми ставится точка. Расшифровку обозначений, используемых в формулах, необходимо приводить при их первом упоминании непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они приведены в формуле. Конечные значения показателей и параметров должны иметь размерность.

Графическая часть выполняется в соответствии с требованиями ДСТУ Б А.2.4-4-99 (ГОСТ 21.101-93); ДСТУ Б А.2.4 -5-95 (ГОСТ 21.001-93); ДСТУ Б А.2.4-7-95 (ГОСТ 21.501-93); СПДС.

Работы, выполненные не в соответствии с заданием, не полностью разработанные или небрежно оформленные к защите не допускаются.

 

ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

5.1.Исходныеданныедляпроектирования

 

На основании задания на выполнение расчетно-графической работы в пояснительной записке: указывают район строительства, объект строительства, размеры здания или сооружения; приводят величины действующих нагрузок на рассчитываемые фундаменты; инженерно-геологические условия строительной площадки.

 

5.2.Анализинженерно-геологическихусловийплощадкистроительства

При оценке инженерно-геологических условий площадки строительства устанавливают пригодность тех или других грунтовых напластований к их использованию в качестве естественного основания фундаментов. При этом, проектом должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях озеленения района застройки или рекультивации сельскохозяйственных угодий.

Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки включает в себя качественную характеристику грунтовой толщи и оценку пригодности использования инженерно-геологических слоев в качестве естественного основания.

Геологические разрезы строятся на листах миллиметровой бумаги формата А4 в масштабе 1:100 (вертикальный) и 1:200 или 1:500 (горизонтальный) в соответствии с заданием (приложение А.1). При планировке площадки следует стремиться к нулевому балансу объемов подсыпки и срезки грунта и созданию уклона поверхности планировки (DL) 0,01 или 0,02. Пример построения геологического разреза приведен на рис. 5.1.

Для оценки строительных свойств каждого слоя (за исключением почвенно-растительного) определяются производные и классификационные характеристики:

– удельный вес сухого грунта

, кН/м³; (5.1)

– коэффициента пористости

; (5.2)

– удельный вес грунта во взвешенном в воде состоянии

, кН/м³; (5.3)

где g_w – удельный вес воды, принимается равным 10 кН/м³;

– степени влажности

; (5.4)

для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяются:

– число пластичности

; (5.5)

– показатель текучести

; (5.6)

– полная влагоемкость

; (5.7)

– показатель текучести полностью водонасыщенного грунта:

. (5.8)

Тип пылевато-глинистого грунта определяется в зависимости от числа пластичности по табл. 5.1.

Таблица 5.1.

 

Значение числа пластичности	Наименование вида грунта
0,01 > Ip	песчаный грунт
0,01 £ Ip < 0,07	супесь
0,07 £ Ip < 0,17	суглинок
Ip ³ 0,17	глина

 

Состояние пылевато-глинистых грунтов устанавливается в зависимости от типа грунта и показателя текучести по табл. 5.2.

 

Грунты с показателем текучести I_L ≥0,8 не рекомендуется использовать в качестве естественного основания.

Грунты с плотностью сухого грунта (ɣ _d) в пределах 1100–1300 кг/м3, как правило, являются непригодными для целей строительства. Прочным грунтам соответствует плотность в сухом состоянии (ɣ _d) в пределах 1600–1800 кг / м³.

Состояние песчаных грунтов устанавливается в зависимости от крупности песка, коэффициента пористости и степени влажности по таблицам 5.3 и 5.4.

Таблица 5.3.

Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов

по степени влажности

Разновидность крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности Sr
Маловлажные	0 < Sr ≤ 0,5
Влажные	0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенные водой	0,8 < Sr ≤ 1

 

Таблица 5.4.

Классификация песчаных грунтов по плотности сложения

Виды песков	Плотность сложения
	плотные	средней плотн.	рыхлые
Пески гравелистые и средней крупности	е < 0,55	0,5 ≤ е ≤ 0,7	е > 0,7
Пески мелкие	е < 0,6	0,6 ≤ е ≤ 0,75	е > 0,75
Пески пылеватые	е < 0,6	0,6 ≤ е ≤ 0,8	е > 0,8

 

Результаты определения производных характеристик грунта рекомендуется свести в таблицу (табл. 5.5)

Таблица 5.5.

Слой	γ, кН/м3	e	γsb, кН/м3	Sr	Ip	IL	Wsat	IL,sat	Вид и состояние грунта
ИГЭ 2
ИГЭ 3
ИГЭ 4

 

 

На основании анализа физико-механических свойств грунтов делается вывод о пригодности каждого слоя грунта к использованию в качестве естественного основания фундаментов проектируемого здания или сооружения.

	.

При этом в качестве естественного основания фундаментов не рекомендуется использовать:

– глинистые грунты в текучем и текучепластичном состоянии, а также с коэффициентом пористости e > 1;

– песчаные грунты в рыхлом и водонысыщенном состоянии.

 

Грунты с показателем текучести I_L ≥0,8 не рекомендуется использовать в качестве естественного основания.

Грунты с плотностью сухого грунта (ɣ _d) в пределах 1100–1300 кг/м3, как правило, являются непригодными для целей строительства. Прочным грунтам соответствует плотность в сухом состоянии (ɣ _d) в пределах 1600–1800 кг / м³.

Состояние песчаных грунтов устанавливается в зависимости от крупности песка, коэффициента пористости и степени влажности по таблицам 5.3 и 5.4.

 

5.3.Расчетипроектированиестолбчатогофундамента 5.3.1. Выбор глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундаментов назначается в соответствии с требованиями ДБН В.2.1-10-2009 [1] или СП 22.13330.2011 [2] с учетом конструктивных особенностей здания, рельефа поверхности участка, геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, глубины сезонного промерзания грунтов. Во всех случаях минимальная глубина заложения фундамента должна быть не менее 0,5 м.

Учитывая конструктивные особенности возводимого сооружения, глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее:

– для столбчатого фундамента под железобетонную колонну

d = hf + h 4; hf = h + h 2 + h 3, м (5.9)

 

где hf – высота фундамента, принимается кратно 300 мм;

 

h1 – толщина бетонной плиты под стаканом, принимается не менее 0,2 м; h2 – рихтовочный зазор под колонну, принимается равным 0,05 м;

h3 – глубина заделки колонны в стакан, принимается не менее большей стороны сечения колонны, м;

h4 – толщина конструкции пола, принимается равной 0,15 м;

 

– для ленточного фундамента с подвалом

d = db + hcf + hs, м (5.10)

 

где db – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м; hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала (при этом hcf + hs ≥ 0,5 м).

 

 

 

75 0,000

 

h4

 

 

-0,150 h3 hf d

h2

 

h1

 

 

 

Рис. 5.2. Схема определения глубины заложения фундамента в зависимости от конструктивных особенностей.

 

 

Глубина заложения фундамента от уровня планировки с учетом инженерно-геологических условий площадки назначается таким образом, чтобы подошва фундамента была заглублена в несущий слой не менее чем на 0,3 м, а мощность несущего слоя под подошвой была бы не меньше 0,5 м. Для определения мощностей слоев грунта по оси фундамента производится привязка здания или сооружения к геологическому разрезу (рис. 5.3).

Глубина заложения подошвы фундамента не зависит от глубины сезонного промерзания, если под подошвой фундамента залегают: крупнообломочные

грунты, пески гравелистые, крупные и средней крупности; а также пески мелкие и пылеватые, если УГВ ниже подошвы фундамента более чем на 2 м.

 

В остальных случаях глубина заложения фундамента принимается в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта df, которая

определяется по формуле:

 

, м (5.11)

 

 

где dfn – нормативная глубина промерзания, для г. Донецка принимается равной 1м;

kh – коэффициент теплового режима здания, принимаемый по табл. Г.1. [1] (приложение Б табл. Б.8) или табл. 5.2 [2].

 

В качестве окончательной глубины заложения фундамента принимается наибольшая из величин, полученных при анализе вышеуказанных факторов.

 

 

Рис. 5.3. Схема привязки здания к инженерно-геологическому разрезу.

 

 

5.3.2. Определение размеров фундамента в плане

 

 

Критерии выбора размеров подошвы фундамента основываются на требованиях расчета оснований по предельным состояниям. Согласно ДБН [1] и СП [2] расчет фундаментов по второй группе предельных состояний (деформациям) ведется в предположении линейной деформируемости основания, которая реализуется при выполнении следующих условий

(5.12)

 

где Рср – среднее давление по подошве фундамента, кПа; R – расчетное сопротивление основания, кПа;

Pmax – максимальное краевое давление, кПа;

Pmin – минимальное краевое давление, кПа.

Для центрально нагруженных фундаментов достаточно соблюдения одного условия Рср ≤ R.

Среднее давление под подошвой фундамента находят по формуле:12

 

Среднее давление под подошвой фундамента находят по формуле

 

(5.13) где Fv – результирующая вертикальная сила на обрез фундамента, кН;

b и l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента, м;

gmt – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (принимается в 20 кН/м3);

d – глубина заложения подошвы фундамента от поверхности планировки, м.

Длина подошвы фундамента l = a×b (для центрально нагруженных

фундаментов a = 1, а для внецентренно нагруженных a рекомендуется

 

принимать в диапазоне 1,2…1,8 в зависимости от соотношения вертикальной нагрузки и изгибающего момента, действующих на обрез фундамента).

Краевые давления под подошвой фундамента находят по формуле:

 

(5.14)

 

где Fh – результирующая горизонтальная сила на обрез фундамента, кН; W – момент сопротивления подошвы фундамента (для фундаментов: прямоугольных W = b×l²/6; ленточных W = b²/6).

 

Расчетное сопротивление грунта R характеризует уровень напряжений в грунте, при котором основание еще можно считать линейно деформируемой

средой. В соответствии с требованиями ДБН [1] и СП [2] (формула 5.7) находят по формуле:

 

/ /

(5.15)

 

 

где g_c1 и g_c2 – соответственно коэффициенты условий работы грунтового основания принимаются по таблице Е.7 [1] (приложение Б. табл.. Б.1) таблица 5.4 [2]; k – коэффициент, принимаемый равным k = 1 – если прочностные характеристики грунта (cII и jII) определены непосредственными испытаниями и k = 1,1 – если они определены по таблицам В.1 – В.2 [1] и приложения Б [2];

M ɣ, Mq и Mc – коэффициенты. зависящие от значения jII грунта, залегающего под подошвой фундамента по таблице Е.8 [1] (приложение Б табл. Б.2) или табл. 5.5 [2];

b – ширина подошвы фундамента, м;

kz – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – kz = 1, при b > 10 м – kz= zo/b + 0,2, (здесь zo = 8 м);

gII и gII’ – осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента;

cII – расчетное значение удельного сцепления под подошвой фундамента; d1 – расчетное значение глубины заложения фундамента, м;

db – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (при глубине подвала более 2 м db = 2 м);

Расчетные значения gII, cII и jII находятся для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z=b/ 2 при b < 10 м и z=z₁+ 0,1 ×b при b ≥ 10 м (z1= 4 м). Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов в пределах указанного диапазона, неоднородна по глубине, то принимаются осредненные

(5.16)

значения ее характеристик, определяемых по формуле

 

 

где Xi – значение характеристики i -тогоинженерно-геологического элемента; hi – толщина i -тогоинженерно-геологического элемента (ИГЭ).

 

Если уровень грунтовых вод (УГВ) находится выше глубины z, определение расчетных значений gII и gII’ производится с учетом взвешивающего действия воды, то есть в формулу (5.16) для ИГЭ, расположенных ниже УГВ подставляются значения удельного веса взвешенного в воде грунта gsb,i.

 

Расчетная глубина заложения фундаментов d1 для зданий с подвалом

определяется как приведенная глубина заложения от пола подвала по формуле:

(5.17)

где gcf – удельный вес материала пола подвала. Конструкцию пола подвала

можно принять толщиной 100 мм из бетона с удельным весом gcf = 24 кН/м3;

 

остальные обозначения те же что и в формуле (5.10).

Предварительное определение размеров подошвы фундамента основано на достижении выполнения неравенств (5.12) и может быть произведено аналитическим или графоаналитическим методами.

Рекомендуемый графоаналитический метод состоит в следующем:

В системе координат (по оси абсцисс b в метрах, по оси ординат P, R в кПа) строятся графики уравнений R=f(b), 1.2 R=f(b), Pcp=f(b), Pmax=f(b). Формула (5.15) является уравнением прямой R=f(b), формулы (5.13) и (5.14) – уравнениями гиперболы Pcp=f(b), Pmax=f(b). Чтобы построить график зависимости R=f(b), необходимо определить величины R при двух значениях b (например, при b= 0 и при b= 4 м). Чтобы построить графики зависимости Pcp=f(b) или Pmax=f(b) необходимо определить их величины при нескольких (не менее трех) значениях b (например, при b= 2 м, b= 3 м и b= 4 м). Построение графиков выполнять на листе миллиметровой бумаги формата А4 в произвольном масштабе. Результаты расчетов рекомендуется приводить в

табличной форме. Пересечения графиков Pcp=f(b) с R=f(b) и Pmax=f(b) с 1.2⋅ R=f(b) дадут два значения b, при которых будут выполняться условия Pcp ≤ R и Pmax ≤ 1.2 R (рис. 5.4). В качестве окончательной ширины подошвы

 

фундамента принимается большее значение, округленное с точностью до десятых. При этом, учитывая погрешности построения графиков, необходимо выполнить проверки условий (5.12) с принятым значением ширины подошвы фундамента. В случае невыполнения условий (5.12) более чем на 5 % требуется корректировка размеров фундамента в сторону их увеличения.

 

 

Pcp

 

Pmax

 

1,2 R

 

 

R

 

b

 

 

Рис. 5.4. Графоаналитический способ определения ширины подошвы фундамента

 

 

Конструирование фундамента

 

Фундаменты под колонны принимают стаканного типа из сборного или монолитного железобетона. Конструирование включает в себя операции: по назначению числа и размеров ступеней.

Конструктивные указания.

 

Независимо от грунтовых условий под фундаментами устраивают подготовку: под монолитными – бетонную толщиной 100 мм из бетона класса С8/10; а под сборными – из песка средней крупности слоем 100 мм. Для монолитных фундаментов принимают бетон класса не ниже C16/20, а для сборных – не ниже C12/15. Отметка верха фундаментов принимается на 150 мм ниже отметки чистого пола зданий. Минимальная толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры: у сборных фундаментов – 30 мм, у монолитных фундаментов – 35 мм (при наличии бетонной подготовки). Монолитные фундаменты рекомендуется проектировать с плитной частью ступенчатого типа. Высоту фундамента и размеры в плане плитной части и подколонника следует назначать кратными 300 мм. Толщина дна стакана фундамента назначается по расчету, но не менее 200 мм. Зазоры между стенками стакана и колонны принимаются по низу 50 мм, а по верху – 75 мм. Для возможности рихтовки колонны глубина стакана принимается на 50 мм больше глубины заделки.

 

5.4.Расчетипроектированиесвайногофундамента 5.4.1. Выбор типа свайного фундамента

В зависимости от конструктивного решения сооружения и нагрузок свайные фундаменты могут устраиваться в виде:

а) одиночных свай – под колонны или отдельно стоящие опоры при вертикальной нагрузке на фундамент до 1000 кН;

б) кустов – под колонны с размещением двух и более свай, связанных с ростверком;

в) лент – под стены зданий и сооружений с расположением свай в один, два ряда или в шахматном порядке;

г) сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения небольших размеров в плане, если по расчету ширина ростверка близка к шагу колонн.

Вид применяемых в фундаменте свай (забивных, буронабивных, буроопускных и т.д.) зависит от грунтовых условий площадки и передаваемых на фундамент нагрузок. В курсовом проекте рекомендуется применять забивные призматические сваи.

5.4.2. Выбор глубины заложения подошвы ростверка и размеров свай Глубину заложения подошвы ростверка назначают с учетом

конструктивных особенностей подземной части здания (наличия подвала, технического подполья и т.д.), высоты ростверка и глубины сезонного промерзания грунтов.

Верх ростверков бесподвальных зданий принимается на 150 мм ниже планировочной отметки. В жилых и общественных зданиях с подвалом отметка подошвы ростверка под наружные стены равна отметке пола подвала, а под внутренние – отметка верха ростверка – отметке пола подвала. В производственных зданиях с подвалом отметка верха ростверка принимается равной отметке пола подвала.

Глубина заложения подошвы ростверка, в зависимости от глубины сезонного промерзания грунтов, принимается в соответствии с требованиями для фундаментов мелкого заложения (см. п. 5.3.1). Высота ростверка под стену принимается для предварительных расчетов равной 300 мм, ширина не менее 400 мм. В ростверках свайных фундаментов каркасных зданий устраивается стакан под колонну, при этом высота ростверка должна быть такой, чтобы слой бетона ниже дна стакана был не менее 400 мм.

Размеры свай (длина и поперечное сечение) выбираются в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и нагрузок на фундамент.

Сваи по условиям работы в грунте (в зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом) подразделяются на сваи стойки и висячие сваи. Сваи, которые передают нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты, относят к сваям стойкам. Практически несжимаемыми считаются скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой консистенции (IL < 0) или грунты с моделем. Силы трения грунта по боковой поверхности свай стоек при расчете их несущей способности не учитываются.

Сваи-стойки должны заглубляться в несжимаемые слои грунта не менее, чем на 1 м.

Сваи, погруженные в сжимаемые грунты, относят к висячим. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

Предварительная длина висячих свай принимается с учетом этих требований в пределах 3-12 м с шагом 0,5 м, а размеры сечения от 20×20 см до 40×40 см. При выборе размеров свай следует исходить из того, что почти всегда (за исключением особых условий) рациональнее применять фундамент с меньшим числом длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких свай. Окончательные размер свай уточняют после расчета их несущих способностей и определения количества свай в ростверке.

Длина свай назначается с учетом заделки в ростверк и должна быть увязана с типовой длиной [6]. Сопряжение сваи с ростверком может быть шарнирным или жестким. При шарнирном сопряжении заделка сваи в ростверк осуществляется на 5-10 см. Жесткое сопряжение свай с ростверком предусматривается при расположении свай в слабых грунтах (рыхлых песках, глинистых грунтах текучей консистенции и т.д.) при действии на фундамент нагрузки с большим эксцентриситетом или при значительных горизонтальных нагрузках. В этом случае величина заделки сваи в ростверк должна быть не менее 30 см (из них на 25 см оголяется арматура).

Рис. 5.6. Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи

 

Расчетная нагрузка на сваю N, должна удовлетворять условию

 

(5.26)

где gk – коэффициент надежности (при определении несущей способности свай расчетом gk = 1,4).

 

Рис. 5.7. Расчетная схема к определению размеров условного фундамента.

 

Среднее давление по подошве условного фундамента определяется по

 

формуле

P

=

Fv + Fv, p + Fv, св + Fv, грcp bусл × lусл

 

(5.31)

 

где Fv,св – нагрузка от веса свай;

 

Fv,гp – нагрузка от веса грунта в условном фундаменте; bусл и lусл – размеры подошвы условного фундамента.

Максимальное давление под подошвой условного фундамента определяется по формуле (5.14). Расчетное сопротивление основания условного фундамент определяется по формуле (5.15) с подстановкой в нее размеров условного фундамента. Среднее и максимальное давления на грунт под подошвой условного фундамента должны удовлетворять условию (5.12).

 

Рис. 5.8. Расчетная схема к расчету осадки свайного фундамента.

 

Примечания:

1. Эпюра напряжение от собственного веса грунта σzu, l строится от уровня подошвы ростверка до подошвы условного фундамента. В нижележащих слоях σzu, l равна значению σzu, l в уровне подошвы условного фундамента.

/

2. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта, извлеченного из котлована, в уровне подошвы условного фундамента определяется σzγ,0 = γ/ · dn, где dn – глубина заложения подошвы ростверка от поверхности природного рельефа, γ - осредненный удельный вес грунта выше подошвы ростверка в пределах глубины dn. В нижележащих слоях σ zγ,i = αі · σ z γ, 0

Расчет осадок свайного фундамента выполняют как для условного фундамента в соответствии с требованиями [3, 4]. Метод расчета осадок зависит от конструктивного решения фундамента. Расчет полного значения осадки условного фундамента производят методом послойного суммирования по методике, изложенной в п. 5.3.3. Отличительной особенностью является определение нижней границы сжимаемой толщи грунта, которая определяется из условия (5.32).

k · (σzg - σzu, l) ≤ σzр, (5.32) где σzu, l – напряжение от собственного веса грунта в пределах от подошвы

ростверка до подошвы условного фундамента;

 

k – коэффициент принимаемый k = 0,2 при b ≤ 5 м; k = 0,5 при b > 20 м; при 5 < b ≤ 20 м k определяются интерполяцией.

Найденные значения абсолютной осадки и относительной осадки соседних свайных фундаментов не должны превышать допустимых значений.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

 

1. ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундаменти будинків і споруд / Мінрегіонбуд України. – Київ. – 2009. – 104 с.

 

2. СП 22.13330.2011.Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* / Минрегион России. – Москва. - 2011. – 161 с.

3. ДБН В.2.1-10-2009. Зміна № 1 Основи та фундаменти будинків і споруд / Мінрегіонбуд України. – Київ. – 2009. – 55 с.

4. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 / Минрегион России. – Москва. - 2011. – 85 с.

5. ГОСТ 28737-2016. Балки фундаментные железобетонные для стен зданий промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Технические условия / Стандартинформ – Москва. - 2017.

 

6. ГОСТ 19804-2012. Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия / Стандартинформ – Москва. - 2014.

 

7. ДБН В.2.6-98-2009 Бетонні та залізобетонні конструкції / Мінрегіонбуд України. – Київ. – 2009. – 71 с.

10. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). – М.: Стройиздат, 1986. – 415 с.

12. Механіка грунтів. Основи та фундаменти: Підручник / В. Б. Швець, І. П. Бойко, Ю. Л. Винников, М. Л. Зоценко, О. О. Петраков - Дніпропетровськ: «Пороги», 2012. – 231 с.

13. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. – Л.: Стройиздат, 1988. – 417 с.

14. Зоценко М.Л., Коваленко В.І., Яковлев А.В. Інженерна геологія. Механіка грунтів, основи і фундаменти. – Полтава: ПНТУ, 2004. – 568 с.

Приложение А ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 

 

 

 

Рис. А.1. Инженерно-геологический разрез площадки строительства.

Рис. А.2. Схема здания.

 

 

Таблица А.1

Вариант	L1, м	L2, м	lс, м	bс, м
			0,4	0,4
			0,6	0,6
			0,6	0,4
			0,5	0,5
			0,8	0,8
			0,8	0,6
			0,3	0,3
			0,5	0,8
			0,8	0,8
			0,8	0,5

 

 

Таблица А.2 Нагрузки на обрез фундаментов в наиболее невыгодных сочетаниях