При этом должно удовлетворяться условие

Ncu≤Fd/γk

.

(10)

Если условия (9) и (10) не соблюдаются, следует увеличить расстоя­ние между сваями в плоскости действия момента до 6а; если и этот прием не дает эффекта, то увеличивают число свай в фундаменте.

 

3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

 

Расчет осадки свайного фундамента при действии вертикальных нагрузок следует производить, если сваи заглублены нижним концом в глинистые грунты с показателем текучести I_L>0,5 или в пылеватые и мелкие пески с модулем деформации E<15МПа, если под несущим слоем, на который опираются сваи, залегает более слабый грунт, если сваи находятся в просадочных грунтах и возможно их замачивание.

Расчет выполняют как для условного фундамента на естественном основании.

В₀ /2/ для определения размеров условного фунда­мента, заменяющего свайный, рекомендуется проводить наклонные плоскости под углом φ_mtII/4 от точки пересечения наружной грани свай с подошвой ростверка (рис. 3). Здесь φ_mtII - средневзвешенное нормативное значение угла внутреннего трения толщи грунтов в пределах длины сваи.

Найдя размеры подошвы условного фундамента ABCD, включающего в себя грунт, сваи и ростверк, а также глубину его заложения d_f, определяют среднюю интенсивность давления по подошве фундамента:

 

P_II=(N_o+G_p+G_f+G_g)/b_c l _c ,

где N_o - расчетная вертикальная нагрузка на обрез фундамента; G_p, G_f, G_g - вес соответственно свай, ростверка и грунта в пределах объема условного фунда­мента ABCD; b_C, l _C - ширина и длина подошвы условного фундамента. Значение P_II не должно превышать расчетное сопротивление грунта.

Дополнительное давление Р₀ , под действием которого уплотняются грунты основания, определяют по формуле (6). Зная Р₀, находят величину конечной осадки основания, используя форму табл. 13.

При применении наклонных свай размеры подошвы условного фундамента устанавливают, исходя из положения их нижних концов. При высоком свайном ростверке или возникновении отрицательного трения в пределах длины свай размеры подошвы условного фундамента определяют путем проведения наклонных плоскостей под углом φ_mtII/4c к отметке, ниже которой по боковой поверхности свай развивается трение, поддерживающее их.

 

 

 

3.6. Выбор сваебойного оборудования. НАЗНАЧЕНИЕ РАСЧЕТНОГО ОТКАЗА

 

Сваебойное оборудование выбирают с учетом его производительности, соотношения массы молота и массы сваи, климатических факторов и т.д.

В зимнее время рекомендуется применять механи­ческие молоты на базе экскаваторов (С-860, СП-50) массой 3-5т и расчетной энергией удара соответственно 30-50 кДж, а также самоходные сваебойные ус­тановки (С-878С, СП-67) преимущественно с трубчатыми дизель-молотами. В табл.20 приведены технические характеристики сваебойных машин.

Предварительный подбор молота рекомендуется производить по отношению m₄/m₂. Это отношение изменяется от 0,8 до 1,5 в зависимости от плотности грунтов и типа дизель-молотов.

 

Таблица 20

Технические характеристики	Технические характеристики дизель-молотов
штанговых	Трубчатых
С-268	С-330	С-330А	С-995	С-996	С-1047	С-1048
Масса ударной части m4, кг
Энергия удара Ed, кДж	14,4				45,4		69,3
Полная масса молота m1, кг

 

Определенная несущая способность сваи должна быть подтвер­ждена при забивке достижением сваей расчетного отказа S_a, который устанавливается по формуле

где E_d – расчетная энергия удара для выбранного молота (табл.20);

m ₁ – полная масса молота, т;

m ₂ – масса сваи, т;

m ₃ – масса наголовника, 0,2 т;

A – площадь поперечного сечения сваи, м²;

η – коэффициент (для железобетонных свай - 1500 кН/м²);

Fd – несущая способность сваи, определенная по формуле (7), кН.

 

 

 

Значение расчетного отказа должно быть больше 0,002м, желательно в интервале 0,005-0,01м; при значении меньше 0,002м применяют молот с большей массой ударной части.

 

3. 7. КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

 

Размеры ростверка должны быть кратны 300, расстояние от его грани до ближайшей сваи - не менее 150 мм. Сопряжение ростверка со сваями может быть как шарнирным, так и жестким. Первое осуществляется заделкой головы сваи в монолитный ростверк на глубину 50 мм (без выпускной арматуры). При втором арматура замоноличивается в ростверк на величину, определяемую расчетом, но не менее 20 Æ AIII или 40 Æ AI. Жесткое сопряжение со сваями необходимо при пучинистых грунтах, а также при горизонтальных перемещениях головы сваи больше предельных деформаций U_U /2/.

При заделке сваи на глубину 50мм арматурные сетки плиты укладываются на головы свай. При заделке их в плиту ростверка на большую глубину стержни сеток, попадающие на сваи, вырезаются, а сетки укладываются с защитным слоем в 50 мм.

Рекомендуемый класс бетона для ростверков по прочности на сжатие не ниже В12,5, по морозостойкости - не ниже F50. Армирование подошвы осуществлять сетками из стержней арматуры АIII.

Расчет плиты ростверка на продавливание колонной, угловой сваей, а также изгиб выполняют, руководствуясь пособием /9/ (по дополнительному указанию преподавателя).

 

3.8. РАСЧЕТ ПЛИТЫ РОСТВЕРКА НА ПРОДАВЛИВАНИЕ КОЛОННОЙ

 

При данном расчете уславливаются, что пирамида продавливания начинается от дна стакана с гранями, составляющими угол 45° с вертикалью или касающимися внутренних граней свай /9/. Расчет ведут по формуле

, (11)

где F – продавливающая сила, равная удвоенной сумме усилий в сваях, расположенных с одной наиболее нагруженной стороны от оси колонны и находящихся за пределами нижнего основания пирамиды продавливания; усилия в сваях определяются от нагрузки, приложенной к обрезу ростверка;

- коэффициент, принимаемый равным (1- 0,4R_bt A_C/N_max), не менее 0,85;

R_bt – расчетное сопротивление бетона ростверка растяжению, равное 0,66, 0,75 и 0,9 МПа, при классе бетона В соответственно равное 12,5; 15 и 20 МПа (R_bt следует умножать на коэффициенты и );

 

 

А_С – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента;

h_оp – рабочая высота плиты;

С₁ и С₂ – расстояния от грани колонны соответственно с размерами b_C и l_C до внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами пирамиды продавливания (не более h_op и не менее 0,4h_op).

Если предварительно законструированный ростверк не удовлетворяет условию (11), увеличивают класс бетона по прочности или толщину дна стакана.

 

3.9. РАСЧЕТ ПЛИТЫ РОСТВЕРКА НА ПРОДАВЛИВАНИЕ

УГЛОВОЙ СВАЕЙ

 

Этот расчет плиты ростверка ведется по формуле

N_C £ R_bth_0l [b₁ (b₀₂ + 0,5C₀₂) + b₂ (b₀₁ + 0,5C₀₁)],

где N_C – усилие в угловой свае, подсчитанное от расчетных нагрузок, действующих по подошве ростверка;

h₀₁ – высота ступеней над сваей;

b₀₁, b₀₂ – расстояния от внутренних граней сваи до ближайших наружных граней ростверка;

c₀₁, c₀₂ – расстояния от внутренних граней сваи до ближайших граней подколонника, но не более h₀₁ и не менее 0,4h₀₁;

b₁, b₂ - безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 21 в зависимости от h₀₁/C, но не менее 0,6 и не более l.

 

Таблица 21

 

h01/C	b	h01/C	b	h01/C	b	h01/C	b
	0,6	1,4	0,76	1,8	0,89	2,2	0,97
1,1	0,65	1,5	0,80	1,9	0,91	2,3	0,98
1,2	0,69	1,6	0,83	2,0	0,93	2,4	0,99
1,3	0,73	1,7	0,86	2,1	0,95	2,5	1,0

 

Проверка на продавливание не производится, если угловая свая заходит в плане за обе грани подколонника более чем на 50мм.

 

 

 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

 

Проектирование двух вариантов фундаментов заканчивается технико-экономической оценкой решений. При этом обеспечение прочности, устойчивости, надежности оснований и фундаментов должно достигаться при минимальной стоимости и трудоемкости, а также экономном расходовании строительных материалов.

Подсчет стоимости и трудозатрат для упрощения ведется для фундаментов под одну колонну. Причем учитываются только те виды и объемы работ, которые отличаются при устройстве фундаментов, например: земляные, свайные работы, изготовление монолитного фундамента. Определяют объемы земляных работ следующим образом.

Для устройства столбчатых фундаментов под колонны каркасных зданий отрывают траншеи вдоль горизонтальных разбивочных осей (А, Б, В и т.д.) до отметки подошвы. Выемку грунта для бетонной подготовки толщиной 100мм выполняют вручную. При этом длина траншеи равна шагу колонн 6 или 12 м (если шаг не задан, его принимают равным 6м). Ориентировочно ширина траншеи по низу назначается на 1-2м больше длины фундамента. Верхний ее размер зависит от устойчивости откосов. Показатели крутизны откосов траншеи или котлованов даны в табл. 22.

Таблица 22

Вид грунта	Крутизна откоса (отношение глубины к заложению) при глубине до
1,5 м	3 м	5 м
Насыпной	1:0,67	1:1	1:1,25
Песчаный и крупнообломочный	1:0,5	1:1	1:1
Супесь	1:0,25	1:0,67	1:0,85
Суглинок	1:0	1:0,5	1:0,75
Скальный выветрелый	1:0	1:0,1	1:0,25

 

Для ростверка отрывают траншею, как для столбчатого фундамента, или котлован под каждый свайный куст.

Группу по трудоемкости разработки грунта определяют в соответствии с каталогом земельных расценок, при этом на стадии выполнения курсового проекта допускается все песчаные грунты относить к 1-ой группе, а при включении в них щебня (гальки) более 10% ко 2-ой группе; суглинки и супеси, твердые и полутвердые, относят ко 2-ой группе, в том числе и с примесью щебня (гальки) до 10%; при содержании щебня (гальки) больше 10% - к 3-ей группе.

 

 

Примеры оформления перечня работ по устройству столбчатого фундамента (l =2,7м, b=2,1 м, h_f=2,7м, d=2,85м) приведены в табл. 23 и свайного фундамента (h_f=1,5м, d=1,65м, l =2,4м, b=1,5м, куст из 6-ти свай С90.30) – в табл.24.

Расчет стоимости работ и трудоемкости по возведению данных фундаментов ведут на базе расценок и норм трудозатрат 1984г., приведенных в табл. 25.

По результатам технико-экономического сравнения вариантов делают заключение об эффективности принимаемого решения.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и рабочих чертежей. Оформление его материалов ведется согласно действующего стандарта предприятия.

Расчетно-пояснительная записка (РПЗ) должна содержать введение, основную часть, заключение и библиографический список. Технические требования к РПЗ таковы: рукописный текст с одной стороны нелинованной писчей бумаги формата А4 (297х210 мм); шрифт крупный (не менее 2,5 мм); интервал между строчками - 5-6 мм; нумерация листов - арабскими цифрами.

Материал излагается кратко, без лишних подробностей и повторений. Приводятся только сведения и пояснения, непосредственно относящиеся к рассматриваемому вопросу, со ссылками на литературные источники. Текст должен отличаться четкостью, логической последовательностью и конкретностью описания материала, точностью формулировок и обоснованностью принимаемых решений.

При расчетах особое внимание обращать на точность вычислений. Расчеты сопровождаются графиками и схемами. Масштабные графические построения лучше выполнять на миллиметровой бумаге.

Формулы приводятся в общем виде (без пояснения символов, но с обязательным указанием источника). Каждая формула имеет свой порядковый номер в пределах раздела.

В конце находится перечень литературы, на которую делаются ссылки в тексте. Ссылка на источник заключается в указании его порядкового номера в списке литературы: /5/, /8/ и т.д.

Графическая часть проекта состоит из рабочих чертежей столбчатого и свайного фундамента. Рабочие чертежи выполняются в туши или карандаше на одной стороне листа ватмана формата А2 или А1.

Листы обрамляются прямоугольной рамкой. По трем сторонам отступы составляют 5 мм, а от левого края для удобства брошюрования - 20 мм. В пределах рамки (в правом нижнем углу чертежа) оформляется угловой штамп

 

 

размером 55х185 мм. Он может вычерчиваться или приклеиваться к листу в виде типографических заготовок.

Рабочие чертежи, помимо основных проекций, необходимых для полного представления о данном фундаменте, включают спецификацию его элементов, ведомость расхода материала (бетона и арматуры) на один фундамент, а также примечания. Ниже приводится пример примечаний к рабочим чертежам свайного и столбчатого фундамента.

 

Свайный фундамент

 

1. Отметка 0,000 соответствует абсолютной отметке 214,300.

2. Сваи С90.30-6 по ГОСТ 19804-91, бетон В20, арматура 4Æ12АIII.

3. Допускаемая нагрузка на сваю - 350 кН.

4. Заделка свай в ростверк жесткая: голова сваи разбивается, а арматура заводится в ростверк на 250 мм.

5. Отметка головы сваи после забивки – 0,900, после срубки – 1,350.

6. Свая забивается дизель-молотом С996А до расчетного отказа 1,1 см.

7. Под ростверком устроить воздушную прослойку толщиной 150 мм.

8. Перед началом свайных работ выполнить пробную забивку свай в соответствии со СНиП 3.02.01.87.

 

Столбчатый фундамент

 

1. Отметка 0,000 соответствует абсолютной отметке 214,300.

2. Основанием служит песок мелкий, средней плотности, мало-влажный с расчетными характеристиками (С_II=2,2кПа; j_II=32,5°; Е=29МПа); слабые грунты на отметке – 6,500.

3. Грунты пучинистые; нормативная глубина промерзания 3,12м.

4. Под фундаментом выполнить бетонную подготовку из бетона В 3.5 толщиной 100мм.

5. Обратную засыпку траншеи выполнять слоями толщиной 0,3м с уплотнением.

6. Применены фундаментные балки 2БФ48 по ГОСТ 28737-90

(серия 1.415.1-2).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК   1. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - М.: Изд-во стандартов, 1995. - 31с. 2. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 46 с. 3. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1984. - 40 с. 4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 36 с. 5. СНиП 1.02.07-87. Инженерные изыскания для строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 104 с. 6. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 124 с. 7. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: ЦИТП Гос­строя СССР, 1985. - 89 с. 8. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). - М.: Стройиздат, 1986. 415 с. 9. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фунда­ментов (к СНиП 3.02.01-83). - М.: Стройиздат, 1986. - 568 с. 10. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01 84). - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985 - 52 с. 11. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. - М.: Стройиздат, 1990. - 304 с. 12. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. - Л.: Стройиз­дат, 1988. - 416 с. 13. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проекти­ровщика. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………3

1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ………………………………...…………..3

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА………………………7

2.1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства……..7

2.2. Определение глубины заложения фундамента………………………………9

2.3. Определение нагрузок действующих на фундамент и основание…….…..14

2.4. Определение размеров подошвы фундамента….…………………………...15

2.5. Определение расчетного сопротивления грунта основания……………….16

2.6. Проверка условий расчета основания по деформациям………………..…..16

2.7. Проверка давления на кровлю слабого слоя…………………………….…..19

2.8. Определение средней осадки основания методом послойного

суммирования ………..…………………….…………………………………20

2.9. Конструирование столбчатого фундамента………………………………23

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА……………………..…...28

3.1. Назначение вида сваи и ее параметров ……………………………………..28

3.2. Определение несущей способности забивной сваи…………………………31

3.3. Определение числа свай в фундаменте и эскизное конструирование ростверка………………………………………………………………………35

3.4. Расчет свайного фундамента по несущей способности грунта основания..37

3.5 Определение осадки свайного фундамента……………..……………………38

3.6. Выбор сваебойного оборудования. Назначение расчетного отказа……….40

3.7. Конструирование свайного фундамента…………………………………….41

3.8. Расчет плиты ростверка на продавливание колонной ……………………...41

3.9. Расчет плиты ростверка на продавливание угловой сваей…………………42

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ……………….43

5. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА………………...44

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………….50

 

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ. Методические указания к курсовому проектированию для сту­дентов специальности 290500 "Городское строительство и хозяйство"

Составил Олег Михайлович Преснов

Редактор В.Р. Наумова

Подписано в печать. Формат 60х84/16 Бумага тип №1 Офсетная печать Усл.печ.л. Уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ Отпечатано на ризографе КрасГАСА 660041, Красноярск, пр. Свободный, 82