Привязка проектируемого здания к существующему рельефу строительной площадки

Учебное пособие

 

Казань
2005

Авторы: А.А.Воронов, И.Т.Мирсаяпов

УДК 624.15

ББК 38.58

В 75

А.А. Воронов, И.Т. Мирсаяпов

 

Расчет фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов: Учебное пособие. – Казань, КГАСУ, 2005. – 107 с.

 

ISBN 5-7829-0128-4

 

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского государственного архитектурно-строительного университнта

 

Табл.8; ил.37; библ. 14 наим.

 

 

Учебное пособие содержит пример расчета для выполнения курсового и дипломного проекта для студентов специальности 290300 – “Промышленное и гражданское строительство” по дисциплине «Механика грунтов, основания фундаментов».

В данном учебном пособии подробно рассмотрен пример решения типового курсового проекта и вопросы, которые наиболее часто встречаются и, как показала практика приёма и защиты курсовых проектов, наиболее сложны для студентов.

 

Рецензенты:

Ст. преподаватель кафедры ОФДС и ИГ, КГАСУ, технический директор НППФ «Фундаментспецремонт» г. Казани Шакиров И.Ф., кандидат технических наук, доцент кафедры ОФДС и ИГ, КГАСУ, зам. директор по научной работе фирмы «Татинвестгражданпроект» г.Казани Абдрахманов И.С.

 

УДК 624.15

ББК 38.58

 

ISBN 5-7829-0128-4 © Казанский государственный архитектурно-
строительный университет, 2005

© А.А. Воронов, И.Т. Мирсаяпов, 2005

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................... 5

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ............................................................ 5

1. ПРИВЯЗКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ К СУЩЕСТВУЮЩЕМУ РЕЛЬЕФУ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ................................................................ 9

2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОГЕОЛО-ГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА............................................................ 10

2.1. Общие положения................................................................................. 10

2.2. Классификация грунтов........................................................................ 10

3. ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ.............. 15

4. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ В СЕЧЕНИИ I-I (А-7)...................................................................................................... 17

4.1. Общие положения................................................................................. 17

4.2. Определение высоты фундамента......................................................... 18

4.2.1. Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям. 18

4.2.2. Определение расчётной высоты фундамента..................................... 18

4.3. Определение глубины заложения фундамента...................................... 19

4.4. Определение размеров подошвы фундамента....................................... 20

4.5. Вычисление вероятной осадки фундамента.......................................... 25

4.6. Расчет тела фундамента........................................................................ 29

4.6.1. Конструирование фундамента............................................................ 29

4.6.2. Расчет прочности фундамента на продавливание.............................. 31

4.6.2.1. Расчет прочности плитной части на продавливание....................... 31

4.6.2.2. Расчет прочности нижней ступени на продавливание..................... 32

4.6.3. Расчет фундамента по прочности на раскалывание............................ 33

4.6.4. Расчет прочности фундамента на смятие........................................... 34

4.6.5. Расчет прочности фундамента по поперечной силе........................... 35

4.6.6. Определение площади сечения арматуры плитной части фундамента 35

4.6.7. Расчет подколонника фундамента...................................................... 38

4.6.7.1. Конструирование подколонника..................................................... 38

4.6.7.2. Расчет прочности подколонника по нормальным сечениям............. 39

4.6.7.3. Расчет прочности подколонника по наклонным сечениям.............. 42

5. РАСЧЕТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА................................................... 43

5.1. Общие положения................................................................................. 43

5.2. Определение несущей способности одиночной висячей сваи............... 44

5.3. Конструирование ростверка.................................................................. 46

5.4. Определение размеров условного фундамента...................................... 47

5.5. Вычисление вероятной осадки свайного фундамента........................... 49

5.6. Расчет тела ростверка свайного фундамента......................................... 51

5.6.1. Расчет прочности ростверка на продавливание колонной.................. 51

5.6.2. Расчет прочности ростверка на продавливание угловой сваей........... 53

5.6.3. Расчет прочности ростверка на смятие............................................... 54

5.6.4. Расчет прочности ростверка по поперечной силе............................... 55

5.6.5. Расчет прочности ростверка на изгиб................................................. 55

5.6.6. Расчет подколонника ростверка......................................................... 57

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ 58

7. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ В СЕЧЕНИИ II-II (В-2).................................................................................................. 59

7.1. Общие положения................................................................................. 59

7.2. Определение высоты фундамента......................................................... 59

7.2.1. Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям. 59

7.2.2. Определение расчетной высоты фундамента..................................... 59

7.3 Определение глубины заложения фундамента....................................... 60

7.4. Определение размеров подошвы фундамента....................................... 61

7.5. Вычисление вероятной осадки фундамента.......................................... 64

7.6. Расчет тела фундамента........................................................................ 68

7.6.1. Конструирование фундамента............................................................ 68

7.6.2. Расчет прочности фундамента на продавливание.............................. 70

7.6.2.1. Расчет прочности плитной части на продавливание....................... 70

7.6.2.2. Расчет прочности нижней ступени на продавливание..................... 71

7.6.3. Расчет фундамента по прочности на раскалывание............................ 71

7.6.4. Расчет прочности фундамента на смятие........................................... 72

7.6.5. Расчет прочности фундамента по поперечной силе........................... 73

7.6.6. Определение площади сечения арматуры плитной части фундамента 73

7.6.7. Расчет подколонника фундамента...................................................... 77

7.6.7.1. Конструирование подколонника..................................................... 77

7.6.7.2. Расчет прочности подколонника по нормальным сечениям............. 77

7.6.7.3. Расчет прочности подколонника по наклонным сечениям.............. 79

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................. 81

Приложение 1 Классификационные признаки грунтов.................................. 82

Приложение 2 Расчетные сопротивления грунтов.......................................... 84

Приложение 3 Глубина заложения фундаментов по условиям морозного пучения грунтов 87

Приложение 4 Значения коэффициентов g_{с 1} и g_{с 2}........................................... 89

Значения коэффициентов M_g, M_q и M_с.................................... 89

Приложение 5 Коэффициент a при определении осадки............................... 89

Приложение 6 Коэффициенты условий работы грунта g_cR и g_cf при расчете несущей способности свай......................................................................................... 91

Расчетное сопротивление R.................................................... 92

Расчетное сопротивление f...................................................... 93

Приложение 7 Предельные деформации основания....................................... 94

Приложение 8 Нормативные и расчётные сопротивления, модули упругости бетона, стержневой и проволочной арматуры........................................................ 96

Приложение 9 Сортамент стержневой и проволочной арматуры................... 97

Приложение 10 Маркировка висячих свай квадратного сечения с
ненапрягаемой арматурой..................................................... 98

Приложение 11 Образцы оформления листов пояснительной записки........... 99

Приложение 12 Спецификация арматурных изделий................................... 101

Приложение13 Основные принятые буквенные обозначения....................... 102

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью настоящих учебного пособия является оказание методологической помощи студенту при выполнении им курсового проекта.

Целью данного курсового проекта является: для заданных конструкций здания и грунтовых условий площадки строительства на основании вариантного подхода запроектировать (рассчитать, сконструировать и вычертить) оптимальный тип фундаментов в двух расчетных сечениях, указанных руководителем курсового проекта.

Под вариантным подходом подразумевается выбор двух типов фундаментов (фундамент мелкого заложения ФМЗ или свайный фундамент СФ), приемлемых в заданных грунтовых условиях, определение их основных параметров (габариты, число свай в кусте и т.д.) и технико-экономическое сравнение с выявлением наиболее оптимального варианта.

В случае, если в верхних слоях залегают слабые грунты, которые не могут служить естественным основанием для ФМЗ (глинистые грунты в текучем состоянии, рыхлые пески, чернозем, торфяные прослойки и т.п.), необходимо эти слабые грунты, по согласованию с руководителем, заменить на другие слои из этого же задания, но с более лучшими прочностными характеристиками, или провести искусственное изменение физико-механических свойств грунтов основания (уплотнение, предварительное замачивание, устройство грунтовых свай и т.д.).

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Студент получает задание на проектирование, которое включает:

1. Бланк задания к курсовому проекту с исходными данными для проектирования, состав задания, график выполнения курсового проекта, список рекомендуемой литературы.

2. Бланк грунтовых условий площадки строительства, включающий схему расположения геологических выработок, геологические колонки и физико-механические характеристики грунтов (образец бланка представлен на с. 6 настоящего учебного пособия).

3. Бланк с исходными данными о сооружении (план, разрез, фасад), характеристиками конструкций, материалов, наличии подвалов и т.п. (образец бланка представлен на с. 8 настоящего учебного пособия).

 

ТАБЛИЦА

нормативных значений физико-механических характеристик грунтов
площадки строительства № 47

 

№ п/п	Наименование характеристики	Обозначение	Размерность	Значения характеристик для
ИГЭ-1	ИГЭ-2	ИГЭ-3	ИГЭ-4	ИГЭ-5
1.	Плотность	r	г/см^3	1,75	2,0	1,86	1,95	2,0
	Показатель точности	ra I	–	0,08	0,07	0,05	0,06	0,05
		ra II	–	0,04	0,03	0,03	0,02	0,03
2.	Плотность частиц	rs	г/см^3	2,64	2,68	2,65	2,65	2,68
3.	Влажность природная	W	%
4.	Содержание фракций:	–	%
	> 2 мм			–	–	–		–
	2 ¸ 0,5 мм			–
	0,5 ¸ 0,25 мм
	0,25 ¸ 0,1 мм
	0,1 ¸ 0,05 мм
	0,05 ¸ 0,005 мм
	< 0,005 мм
5.	Влажность на границе текучести	WL	%			–	–
6.	Влажность на границе раскатывания	WP	%			–	–
7.	Угол внутреннего трения	j	град.	23/18
	Показатель точности	ra I	–	0,35	0,3	0,31	0,25	0,4
		ra II	–	0,25	0,22	0,22	0,15	0,25
8.	Удельное сцепление	с II	кПа	30/4
	Показатель точности	ra I	–	0,35	0,3	0,31	0,25	0,4
		ra II	–	0,25	0,22	0,22	0,15	0,25
9.	Коэффициент фильтрации	k ф		8×10^-7	2×10^-6	2×10^-4	2×10^-3	4×10^-4
10.	Относительное содержание органического вещества	I оп	–	0,02	–	–	–	–
11.	Относительная деформация просадочности при давлении: 100 кПа	esl	–	0,027	0,008	–	–	–
	200 кПа			0,038	0,009	–	–	–
	300 кПа			0,042	0,009	–	–	–
12.	Начальное просадочное давление	Psl	кПа		–	–	–	–
13.	Относительная деформация набухания без нагрузки	esw	–	0,01	0,015	–	–	0,03
14.	Модуль деформации	E 0	МПа	12/9
15.	Относительная деформация пучения	efh	–	0,065	0,036	–	–	0,048

 

Примечание: в знаменателе указаны характеристики грунта в водонасыщенном состоянии.

 

Общие положения

 

Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства заключается в уточнении наименований каждого инженерно-геологического элемента (ИГЭ), представленного на бланке грунтовых условий площадки строительства (прочерки в таблице указывают на то, что эти показатели для данного типа грунта не определяются.), а также в определении производных и классификационных характеристик грунтов и начального расчетного сопротивления R ₀.

Расчет производится в порядке залегания ИГЭ грунта от поверхности земли по одной из четырех скважин (в нашем случае – это скважина № 3, т.к. расчетное сечение I-I (А-7) расположено близко к этой скважине).

 

Классификация грунтов

 

1. ИГЭ-1. Мощность слоя h ₁ = 4,0 м. Проба взята с глубины
» 2,0 м. Грунт связный, т.к. присутствуют влажность на границе текучести W_L и влажность на границе раскатывания W_P (соответственно, п.5 и 6 табл. № 47 значений физико-механических характеристик грунта).

1.1. Определяем наименование грунта по числу пластичности J_P:

J_P = W_L – W_P = 35% – 20% = 15%,

где W_L – влажность грунта ИГЭ-1 на границе текучести; W_L = 35% (п.5, табл. № 47); W_P – влажность грунта ИГЭ-1 на границе раскатывания;
W_P = 20% (п.6, табл. № 47).

Так как 7% < J_P = 15% < 17%, то, согласно табл.1.8 [6]; табл.11 [7]; табл.1.4 [9]; с. 47 [11]; табл.1.1 [10] или прил. 1, табл.1.2 настоящего учебного пособия, грунт – суглинок.

1.2. Определяем разновидность грунта по консистенции по показателю текучести J_L:

J_L ,

где W – природная влажность грунта ИГЭ-1, W = 24% (п.3, табл.№ 47).

Так как 0,25 < J_L = 0,27 < 0,5, то, согласно табл.1.9 [6]; табл.13 [7]; табл.1.5 [9]; табл.7 [11]; с. 21 [10] или прил. 1, табл.1.3 настоящего учебного пособия, суглинок тугопластичный.

1.3. Определяем значение коэффициента пористости e *:

,

где r_s – плотность твердых частиц грунта ИГЭ-1, r_s = 2,64 г/см³ (п.2, табл.№ 47); r – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1, r = 1,75 г/см³ (п.1, табл.№ 47).

1.4. Определяем степень влажности S_r *:

,

где r_w – плотность воды, r_w = 1,0 г/см³.

1.5. По относительным деформациям просадочности грунта e_sl (п.11, табл. № 47) при P = 300 кПа, в зависимости от условия e_sl £ 0,01, определяем просадочность грунта. Так как e_sl = 0,042 > 0,01, то, согласно прил. 1, табл.1.6 настоящего учебного пособия, суглинок просадочный.

1.6. Определяем плотность грунта в сухом состоянии r_d:

т/м³.

После определения производных и классификационных характеристик ИГЭ-1 по плотности грунта в сухом состоянии и наименованию грунта согласно прил. 3, табл.4 [1] или прил. 2, табл.2.4 настоящего учебного пособия, определяем его начальное расчетное сопротивление R ₀» 227,77 кПа.

ВЫВОД ^**: ИГЭ-1 – грунт – суглинок тугопластичный, просадочный с модулем деформации E ₀ = 12 МПа (п.14, табл.№ 47) и начальным расчетным сопротивлением R ₀» 277,77 кПа.

 

2. ИГЭ-2. Мощность слоя h ₂ = 2,0 м. Проба взята с глубины 5,0 м. Грунт связный, т.к. присутствуют влажности W_L и W_P (соответственно п.5 и 6 табл. № 47).

2.1. Определяем наименование грунта по числу пластичности J_P:

J_P = W_L – W_P = 24% – 18% = 6%,

где W_L – влажность грунта ИГЭ-2 на границе текучести, W_L = 24% (п.5, табл. № 47); W_P – влажность грунта ИГЭ-2 на границе раскатывания, W_P = 28% (п.6, табл. № 47).

Так как 0% < J_P = 6% < 7%, то, согласно прил. 1, табл.1.2 настоящего учебного пособия, грунт – супесь.

2.2. Определяем состояние грунта по показателю текучести J_L:

J_L ,

где W – природная влажность грунта ИГЭ-2, W = 20% (п.3, табл. № 47).

Так как 0 < J_L = 0,33 < 1,0, то, согласно прил. 1, табл.1.3 настоящего учебного пособия, супесь пластичная.

2.3. Определяем значение коэффициента пористости e:

,

где r_s = 2,68 г/см³ (п.2 табл. № 47); r = 2,0 г/см³ (п.1, табл. № 47); W = 20% (п.3, табл. № 47).

2.4. Определяем степень влажности S_r:

0,882.

2.5. Так как e_sl = 0,009 < 0,01, то, согласно прил. 1, табл.1.6 настоящего учебного пособия, супесь непросадочная.

Начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-2 согласно прил. 3, табл.3 [1] или прил. 2, табл.2.3 настоящего учебного пособия равно R ₀» 264,00 кПа.

ВЫВОД: ИГЭ-2 – грунт – супесь пластичная, непросадочная с модулем деформации E ₀ = 20 МПа (п.14, табл. № 47) и начальным расчётным сопротивлением R ₀» 264,00 кПа.

3. ИГЭ-3. Мощность слоя h ₃ = 4,0 м. Проба взята с глубины 8,0 м. Грунт несвязный, т.к. влажности W_L и W_P отсутствуют (соответственно п.5 и 6 табл. № 47).

3.1. По гранулометрическому составу определяем вид песчаного грунта по крупности. Для этого % содержания частиц исследуемого грунта (п.4, табл. № 47) последовательно суммируем до тех пор, пока не будет выполняться первое условие, удовлетворяющее показателю наименования:

> 2 мм		+	–
2 ¸ 0,5 мм		24%
0,5 ¸ 0,25 мм		28%
		S 52%	> 50%

Так как 50% < 52%, то, согласно табл.1.1 [9] или прил. 1, табл.1.1 настоящего учебного пособия, грунт – песок средней крупности.

3.2. Определяем вид грунта по значению коэффициента пористости e:

,

где r_s = 2,65 г/см³ (п.2, табл. № 47); r = 1,86 г/см³ (п.1, табл. № 47);
W = 17% (п.3, табл. № 47).

Так как 0,55 < e = 0,667 < 0,70, то, согласно табл.1.3 [9] или прил. 1, табл.1.5 настоящего учебного пособия, песок средней плотности.

3.3. Определяем разновидность грунта по степени влажности S_r:

0,675.

Так как 0,5< S_r = 0,675£ 0,8, то, согласно прил. 1, табл.1.4 настоящих методических указаний, песок влажный.

По прил. 3, табл.2 [1] или прил. 2, табл.2.2 настоящего учебного пособия по виду грунта, плотности сложения и степени влажности определяем начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-3, R ₀» 400,00 кПа.

ВЫВОД: ИГЭ-3 – грунт – песок средней крупности, средней плотности, влажный с модулем деформации E ₀ = 30 МПа (п.14, табл. № 47) и начальным расчетным сопротивлением R ₀» 400,00 кПа.

4. ИГЭ-4. Мощность слоя h ₄ = 5,0 м. Проба взята с глубины 12,5 м. Грунт несвязный, т.к. влажности W_L и W_P отсутствуют (соответственно п.5 и 6 табл. № 47).

4.1. По гранулометрическому составу определяем вид песчаного грунта по крупности. Содержание частиц грунта ИГЭ-3 представлено в п.4, табл. № 47.

> 2 мм		+	2%
2¸0,5 мм		5%
0,5¸0,25 мм		21%
0,25¸0,1 мм		33%
0,1¸0,05 мм		30%
		S 93%	> 75%

Так как 93% > 75%, то, согласно прил. 1, табл.1.1 настоящего учебного пособия песок пылеватый.

4.2. Определяем вид грунта по коэффициенту пористости e:

,

где r_s = 2,65 г/см³ (п.2, табл.№ 47); r = 1,95 г/см³ (п.1, табл. № 47);
W = 26% (п.3, табл. № 47).

Так как 0,60 < e = 0,71< 0,80, то, согласно прил. 1, табл.1.5 настоящего учебного пособия песок средней плотности.

4.3. Определяем разновидность грунта по степени влажности S_r:

0,97.

Так как 0,8 < S_r = 0,97 < 1,0, то, согласно прил. 1, табл.1.4 настоящего учебного пособия, песок насыщен водой.

По прил. 3, табл.2 [1] или прил. 1, табл.1.7 настоящего учебного пособия, по виду грунта, плотности сложения и степени влажности определяем начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-4, R ₀» 100,00 кПа.

ВЫВОД: ИГЭ-4 – грунт – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой с модулем деформации E ₀ = 15 МПа (п.14, табл. № 47) и начальным расчетным сопротивлением R ₀» 100,00 кПа.

5. ИГЭ-5. Мощность слоя h ₅ = 5,0 м. Проба взята с глубины 17,50 м. Грунт связный, т.к. присутствуют влажности W_L и W_P (соответственно п.5 и 6 табл. № 47).

5.1. Определяем наименование грунта по числу пластичности J_P:

J_P = W_L – W_P = 44% – 21% = 23%,

где W_L – влажность грунта ИГЭ-5 на границе текучести, W_L = 44% (п.5, табл. № 47); W_P – влажность грунта ИГЭ-5 на границе раскатывания,
W_P = 21% (п.6, табл. № 47).

Так как J_P = 23% > 17%, то, согласно прил. 1, табл.1.2 настоящего учебного пособия, грунт – глина.

5.2. Определяем состояние грунта по показателю текучести J_L:

0,17,

где W – природная влажность грунта ИГЭ-5, W = 25% (п.3, табл. № 47).

Так как 0 < J_L = 0,17< 0,25, то, согласно прил. 1, табл.1.3 настоящего учебного пособия, глина полутвердая.

5.3. Определяем значение коэффициента пористости e:

,

где r_s = 2,68 г/см³ (п.2, табл. № 47); r = 2,0 г/см³ (п.1, табл. № 47);
W = 25% (п.3, табл. № 47).

5.4. Определяем степень влажности S_r:

0,882.

По прил. 3, табл.3 [1] или прил. 2, табл.2.3 настоящего учебного пособия начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-2 равно
R ₀» 397,40 кПа.

ВЫВОД: ИГЭ-5 – грунт – глина полутвердая с модулем деформации E ₀ = 25 МПа (п.14, табл.№ 47), начальное расчетное сопротивление R ₀» 397,40 кПа.

Для систематизации и удобства обработки, результаты определения производных и классификационных характеристик грунтов записываем в сводную табл.1.1.

Таблица 1.1

Таблица производных и классификационных характеристик грунтов

 

№ ИГЭ	Усл. обозначение	Наименование грунта и его состояние	Мощ-ность слоя, hi, м	Число пластичности, JPi, %	Показатель текучести, JLi	Коэффициент пористости, ei, б.р.	Степень вла-жности, Sri, б.р.	Модуль деформации, E 0 i, кПа	Расчетное сопротивление грунта, R 0 i, кПа
ИГЭ-1		Суглинок тугопластичный, просадочный	4,0		0,27	0,870	0,730		227,77
ИГЭ-2		Супесь пластичная, непросадочная	2,0		0,33	0,608	0,882		264,00
ИГЭ-3		Песок средней крупности, средней плотности, влажный	4,0	–	–	0,667	0,675		400,00
ИГЭ-4		Песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой	5,0	–	–	0,710	0,970		100,00
ИГЭ-5		Глина полутвердая, непросадочная	5,0		0,17	0,675	0,993		397,00

 

Общие положения

 

Строительство ведется в г. Москве.

Расчет и проектирование фундамента (ФМЗ-1) в сечении I-I (А-7) производим по заданной расчетной нагрузке на обрез фундамента: N _II* = 800 кН и М _II = 60 кН×м. В осях А-В и 6-8 имеется отапливаемый подвал высотой h_подв = 2,0 м (см. бланк задания исходных данных о сооружении).

Мощность h ₁, начальное расчетное сопротивление R ₀ и модуль деформации E ₀ ИГЭ-1 являются достаточными, чтобы использовать данный слой грунта в качестве несущего.

Назначаем класс бетона фундамента В20**. Толщину защитного слоя бетона принимаем*** a_s = 40 мм. Принимаем железобетонные колонны квадратного сечения с размерами сторон b_c ´ h_c = 0,3 ´ 0,3 м.

Размеры поперечных сечений колонн, не указанные в бланке задания на проектирование, принимаются студентом самостоятельно, принимая во внимание табл.4.1, или по согласованию с руководителем проекта.

 

Таблица 4.1

Размеры поперечных сечений колонн

 

Железобетонные колонны сечением bc ´ hc, м	Металлические колонны сечения bc ´ hc, м
двухветвевые	одноветвевые
прямоугольные	квадратные
крайние	средние	крайние	средние	крайние	средние	крайние	средние
0,5 ´ 1,0	0,5 ´ 1,4	0,4 ´ 0,6	0,4 ´ 0,6	0,3 ´ 0,3	0,3 ´ 0,3	0,3 ´ 0,6	0,3 ´ 0,6
0,4 ´ 1,0	0,4 ´ 1,3	0,3 ´ 0,4	0,3 ´ 0,4	0,4 ´ 0,4	0,4 ´ 0,4
		0,3 ´ 0,6	0,3 ´ 0,6
		0,4 ´ 0,8	0,5 ´ 0,8

 

Расчет тела фундамента

 

Конструирование фундамента

 

Конструирование фундамента выполняем в следующей последовательности.

1. Назначаем количество и высоту ступеней фундамента, принимая их кратно 0,15 м (рис. 4.3).

Так как 0,45 м < h _{0 pl} = 0,47 м £ 0,9 м, то принимаем две ступени фундамента**, при этом высоту первой h ₁ и второй h ₂ ступеней назначаем равной 0,3 м, т.е. h ₁ = h ₂ = 0,3 м.

Тогда окончательная высота плитной части фундамента принимается равной h_pl = 0,6 м, а окончательная рабочая высота плитной части фундамента h _{0 pl} = h_pl – a_s = 0,6 – 0,04 = 0,56 м.

2. Назначаем размеры консолей первой с ₁ и второй с ₂ ступеней плитной части фундамента, принимая их кратно 0,15 м.

в направлении действия момента – в направлении большей стороны:

с ₁ = (1 ¸ 2,5)× h ₁ = 2×0,3 = 0,6 м, принимаем с ₁ = 0,6 м;

с ₂ = (1 ¸ 2,5)× h ₂ = 1,5×0,3 = 0,45 м, принимаем с ₂ = 0,45 м;

в направлении перпендикулярном плоскости действия момента:

с ₁ = (1 ¸ 2,5)× h ₁ = 1,0×0,3 = 0,3 м, принимаем с ₁ = 0,3 м;

с ₂ = (1 ¸ 2,5)× h ₂ = 1,0×0,3 = 0,3 м, принимаем с ₂ = 0,3 м,

где h ₁ и h ₂ – соответственно, высота первой и второй ступени фундамента.

 

РАСЧЕТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

 

Общие положения

 

1. Глубина заложения подошвы ростверка свайного фундамента принимается такой же, как в случае фундамента мелкого заложения в сечении I-I (А-7), т.е. d = 3,65 м (см. п.4.3).

2. Принимаем, что ростверк свайного фундамента выполняется из монолитного железобетона кл. В20*. Толщину защитного слоя бетона свайного фундамента принимаем a_s = 40 мм. Принимаем кустовой отдельно стоящий тип свайного фундамента.

3. Вследствие того, что верхний слой грунта (ИГЭ-1), в котором располагается ростверк свайного фундамента, является просадочным, и сжимаемая нагрузка приложена с эксцентриситетом, принимаем сопряжение свай с ростверком жестким, т.е. не менее чем на 0,3 м свая должна заделываться в ростверк. Тогда высота плитной части ростверка свайного фундамента по конструктивным соображениям определяется по формуле:

h_p = h _min + 0,25 = 0,3 + 0,25 = 0,55 м,

где h _min – минимальная глубина заделки сваи в ростверк**, h _min = 0,3 м. Высоту ростверка принимаем кратно 0,15 м, т.е. h_p = 0,6 м. Причем глубину заделки неразбитой части сваи в ростверк принимаем равной 0,1 м.

4. За опорный слой принимаем ИГЭ-3 – песок средней крупности, средней плотности, влажный, непросадочный, R ₀ = 400 кПа и E ₀ = 30 кПа. В этот слой минимальная глубина погружения сваи должна быть не менее 0,5 м. Тогда предварительная длина сваи должна составлять (рис. 5.1):

h_з + h _2/1 + h ₂ + h _min = 0,3 + 0,35 + 2,0 + 0,5 = 3,15 м,

где h_з – глубина (высота) заделки сваи в ростверк свайного фундамента;
h _2/1 – расстояние от подошвы свайного ростверка до подошвы первого слоя грунта; h ₂ – мощность второго слоя грунта (ИГЭ-2); h _min – минимальная глубина погружения сваи в несущий слой грунта (ИГЭ-3).

5. По прил. 10 настоящего учебного пособия определяем вид и тип сваи, а так же её размеры – длину и поперечное сечение*. Для заданных грунтовых условий строительной площадки назначаем готовую забивную железобетонную сваю марки С 4-30 длиной призматической части
L_св = 4,0 м, с размером стороны квадратного поперечного сечения b = 0,3 м, длиной острия l_о = 0,25 м. Расчетная глубина заложения одиночной висячей сваи принимаем равной

d + h _2/1 + h ₂ + l_о + h _3/1 = 3,65 + 0,35 + 2,0 + 0,25 + 1,1= 7,35 м,

где h _3/1 – глубина погружения сваи в несущий слой грунта, h _3/1 = 1,1.

Принимаем, что свая погружается с помощью забивки дизель-молотом**.

 

Конструирование ростверка

 

Размещение свай в плане и конструирование ростверка выполняем конструктивно, руководствуясь следующими требованиями (рис. 5.2):

– равнодействующая от постоянных нагрузок должна проходить как можно ближе к центру тяжести условной подошвы свайного фундамента;

– минимальное расстояние в плане между осями свай должно быть не менее (3 ¸ 6) d, где d – диаметр круглой или размер стороны поперечного сечения квадратной сваи, принимаем 5 d = 5×0,3 = 1,5 м;

– расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай принимаем равным размеру поперечного сечения сваи, т.е. 0,15 м.

–
с целью использования унифицированной опалубки, габаритные размеры ростверка в плане должны быть кратны 0,3 м, а по высоте – 0,15 м.

Конструирование ростверка свайного фундамента - см. рис. 5.2.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ

 

Технико-экономическое сравнение выбранных вариантов фундаментов производится упрощенно согласно п.11 и прил. 2 [15] или прил. [13] по стоимости двух вариантов фундаментов (ФМЗ-1 и СФ-1) в данной расчетной точке, по упрощенным показателям в табличной форме следующего вида.

Таблица 6.1

Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

 

№ п/п	Ссылка на приложение	Вид работ	Фундамент мелкого заложения	Свайный фундамент
Ед. изм	Кол.	Стоимость в