Еi

2 Еi

b- коофициент, зависящий от коофициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;

 hi - высота i-ом слоя грунта;

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;

 S= (0,8*0,8/11) * ((0,1518+0,1457+0,1457+0,1214+0,1214+0,092+0,092+0,0682)/2) + (0,8*0,8/16)*((0,0682+0,051+0,051+0,039+0,039+0,0305+0,0305+0,0243+0,0243+0,02+ 0,02+0,0164+0,0164+0,0138)/2)+(0,8*0,8/3)*((0,0138+0,0117+0,0117+0,01+0,01+0,0088+ 0,0088+0,0077+0,0077+0,0061+0,0061+0,0049)/2)+(0,8*0,8/33)*((0,0049+0,0039+0,0039+ 0,0033+0,0033+0,0029+0,0029+0,0023)/2)= 0,048м=4,8см

По табл.4,3 для производственного здания с полным ж/б каркасом Su=8см, S=4,8см < Su= 8см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

Расчет висячей забивной сваи

В уровне планировочной отметке земли действует центрально-приложенное усилие от нормативной нагрузки N=2155,26 кН. По грунтовым условиям сваю целесообразно заглубить в третий слой ( глина бурая ), т. к. вышележащии слои характеризуются низким сопротивлением грунта. Минимальная длина сваи L должна быть L=0,1+5,75+0,25=6,1м, принимаем сваю С6-35 с L=6 м, круглую с радиусом 0,35м. Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом. Найдем несущую способность одиночной висячей сваи:

Fd=gс(gсR*R*А+uSgсf*fi*hi), где

 gс=1-коэффициент условий работы сваи в грунте;

gсR=1,0, gсf = 1,0- коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;

R=2400 кПа- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А =0,35*0,35=0,1225м2- площадь опирания на грунт сваи;

U=4*0,35=1,4м – наружный периметр поперечного сечения сваи;

fi- расчетное сопротивление i-ом слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

hi-толщина i-ом слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

Толщину грунта, прорезаемого сваей, разбиваем на слои толщиной не более 2м.

 Для 1-го слоя при средней глубине его расположения Z1=1,5м, f=18кПа.

 Для 2-го слоя при средней глубине его расположения Z2=3,0м, f=25кПа.

 Для 3-го слоя при средней глубине его расположения Z3=4,5м, f=28кПа.

 Для 4-го слоя при средней глубине его расположения Z4=6,0м, f=31кПа.

 Для 5-го слоя при средней глубине его расположения Z5=7,2м, f=32,2кПа.

 Для 6-го слоя при средней глубине его расположения Z6=8,7м, f=33,35кПа.

 Для 7-го слоя при средней глубине его расположения Z7=10,2м, f=34,1кПа.

 Для 8-го слоя при средней глубине его расположения Z8=11,7м, f=35,36кПа. Для 6-го слоя при средней глубине его расположения Z9=13,2м, f=36,56кПа.

 Для 7-го слоя при средней глубине его расположения Z10=14,7м, f=37,9кПа.

 Для 8-го слоя при средней глубине его расположения Z11=16,2м, f=38,72кПа.

Fd= 1(1*2400*0,1225+ 1,4(1*18*1,5+ 1*25*3+ 1*28*4,5+ 1*31*6+ 1*32,2*7,2+ 1*33,35*8,7+ 1*34,1*10,2+1*35,36*11,7+1*36,56*13,2+1*37,9*14,7+1*38,72*16,2))= 5004,31кПа;

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

N£ Fd/gR=5004,3/1,4=3574,5кПа;

 Найдем требуемое количество свай на 1 п.м.:

п= N*gR/ Fd =2155,26*1,4/5004,3=1шт.

 Расстояние между осями свай ³3d=3*0,35=1,05м

Высота ростверка =h0+0,25м, но не менее 0,3м (h0- величина заделки сваи, м)

0,1+0,25=0,35м

  Определение осадок свайного фундамента

Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям следует производить как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента определяются:

Сверху –поверхность планировки;

Снизу – плоскостью проходящей через концы свай;

С боков –вертикальными плоскостями, относящимися от наружных граней свай крайних рядов на расстоянии К;

К= h*tgjII,mt

4

где jII,mt –осредненный угол внутреннего трения слоев грунта, в пределах глубины погружения сваи в грунт;

jII,mt = Shi*jII,mt = (1/4) ((1,85*26+4,5*18)/(1,85+4,5)) =5,08

Shi

Ширина условного фундамента:

Вусл= 1,0+0,25+6,35*tg5,08= 1,25+6,35*0,892=6,91

 

Площадь подошвы массива Аусл:

 Аусл = Вусл*Lусл = 6,91*1,2= 8,29 м2;

Lусл –для ленточного фундамента равна 1м пог.,а для куста свай определяется так же, как Вусл;

Среднее давление на грунт под его подошвой :

Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII = 1768,1+172,75+44,84*1,1+414,6 = 290,1кН;

Аусл 8,29

максимальное давление на грунт под его подошвой

Рmax = N0II+GpII+GсвII+GrII + М < 1.2R,

Аусл w

N0II –расчетная нагрузка на уровень спланированной отметки земли;

GpII –вес ростверка ;

GсвII –вес всех свай;

GrII –ввес грунта в объеме условного фундамента;

М –изгибающий момент;

w –момент сопротивления подошвы условного фундамента;

R -расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента.

 R=(1,2*1,1/1)*(0,47*1*0,4*1,97+2,89*6,23*1,87+1,89*2*1,87+5,48*30)= 271,3кН

Pср= 290,1 £ R=271,3*1,2=325,6

Все условия выполняются

Расчет осадок свайных фундаментов

Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b³10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной. Pср=0,29МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на подошве фундамента:

dzg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2dzg= 0,0338;

 2) на подошве 5 слоя: dzg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2dzg1= 0,077;

. Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :

Ро=Рср- dzg0 =0,29-0,169 = 0,121 МПа

Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта

Z1=x*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;

Условие Z1=1,38м £0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.

Табл.6

Наименование слоя грунта	Глубина от поверхности, м	Мощность слоя, м	Е,МПа	Z, м	x=2Z/в	a	dzp=aхР0,МПа
1) Чернозем	1,85	1,85	4	-	-	-	-
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный	6,35	4,5	11	-	-	-	-
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная	9,05	2,7	16	-	-	-	-
	10,55	1,5	16	0,00 1,40	0,00 0,405	1,00 0,976	0,121 0,118
4)супесь средней плотности, непросадочная	16,25	5,7	3	2,80 4,20 5,60 7,00 8,40	0,81 1,22 1,62 2,03 2,43	0,88 0,75 0,64 0,54 0,473	0,106 0,091 0,077 0,065 0,057
5)песок средний,средней плотности.	20,02	3,8	33	9,80 11,20 12,60	2,84 3,24 3,65	0,41 0,37 0,33	0,05 0,045 0,04

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi  , где

2 Еi

b- коэффициент, зависящий от коэффициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;

 hi - высота i-ом слоя грунта;

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;

 S= 0,8*1,4 * (0,121+0,118+ 0,118+0,106)+0,8*1,4* ( 0,106+0,091+ 0,091+0,077+ 0,77+

 16 2 2 3 2 2

0,065+0,065+0,057+0,057+0,05 )+0,8*1,4*( 0,05+0,045+ 0,045+0,04)=0,08м=8,0 см.

2 2 2 33 2 2

 По табл.4,3 для производственного здания с полным ж/б каркасом Su=8см, S=8,0см = Su= 8см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

  Технико-экономические сравнения

Технико-экономическое сравнение вариантов производиться по экономической эффективности..

Укрупненные единичные расценки на земляные работы,

устройство фундаментов и искусственных оснований

для фундамента мелкого заложения

табл.7

№ п.п.	Наименование работ и конструкций	Стоимость на единицу измерения, руб. коп.
1	2	3
А	Земляные работы
1.	Разработка грунта под фундаменты: При глубине выработки до 3,8м и ширине траншеи 4,0м, (м3)	3505руб 8коп.
2.	Крепление стенок котлована досками: При глубине выработки до 5,0 м, (м2)	147руб.65коп.
Б	Устройство фундаментов
1.	Фундаменты ж/б, сборные для промышленных зданий, м3 ж/бетона	68руб.8коп.

Итого: 3505руб.8коп+147руб.65коп+68руб.8коп=3722руб.25коп

Укрупненные единичные расценки на земляные работы,

устройство фундаментов и искусственных оснований

для свайного фундамента

табл.8

№ п.п.	Наименование работ и конструкций	Стоимость на единицу измерения, руб. коп.
1	2	3
А	Земляные работы
1.	Разработка грунта под фундаменты: При глубине выработки до 3,8м и ширине траншеи 6,9м, (м3)	405руб.3коп.
2.	Крепление стенок котлована досками: При глубине выработки до 5м, (м2)	35руб.9коп
Б	Устройство фундаментов
1.	Железобетонные сваи: Железобетонные до 3м (с забивкой ), м3 бетона	49руб.4коп

Итого: 405руб.3коп.+ 35руб.9коп+49руб.4коп= 490руб.6коп.

Величина осадки свайного фундамента Su=8,0см, а величина осадки фундамента мелкого заложения Su=4,8см.Т.к. нагрузки на фундаменты критически одинаковы, то принимаем, что разность осадки двух соответственно фундаментов равна 0, т.е. осадки соседних фундаментов равномерны. Т.к. деформации у свайного фундамента меньше, чем у фундамента мелкого заложения одинаковы, но свайный фундамент по ТЭП предпочтительней.

По расходу бетона:

на фундамент мелкого заложения: V=250м3;

на свайный фундамент: V=121,6м3.

Следовательно свайный фундамент выгоднее.

Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 1-1

Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b³10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной. Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII = 2155,26+172,75+44,84*1,1+414,6 = 336,8кН;

Аусл 8,29

Pср=0,337МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на подошве фундамента:

dzg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2dzg= 0,0338;  

 2) на подошве 5 слоя: dzg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2dzg1= 0,077;

. Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :

Ро=Рср- dzg0 =0,337-0,169 = 0,168 МПа

Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта

Z1=x*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;

Условие Z1=1,38м £0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.

Табл.9

Наименование слоя грунта	Глубина от поверхности, м	Мощность слоя, м	Е,МПа	Z, м	x=2Z/в	a	dzp=aхР0,МПа
1) Чернозем	1,85	1,85	4	-	-	-	-
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный	6,35	4,5	11	-	-	-	-
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная	9,05	2,7	16	-	-	-	-
	10,55	1,5	16	0,00 1,40	0,00 0,405	1,00 0,976	0,121 0,118
4)супесь средней плотности, непросадочная	16,25	5,7	3	2,80 4,20 5,60 7,00 8,40	0,81 1,22 1,62 2,03 2,43	0,88 0,75 0,64 0,54 0,473	0,106 0,091 0,077 0,065 0,057
5)песок средний,средней плотности.	20,02	3,8	33	9,80 11,20 12,60	2,84 3,24 3,65	0,41 0,37 0,33	0,05 0,045 0,04

Вычисляем осадку фундамента:

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi  , где

2 Еi

b- коофициент, зависящий от коофициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;

 hi - высота i-ом слоя грунта;

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;

S= 0,8*1,4 * (0,121+0,118+ 0,118+0,106)+0,8*1,4* ( 0,106+0,091+ 0,091+0,077+ 0,77+

16 2 2 3 2 2

0,065+0,065+0,057+0,057+0,05 )+0,8*1,4*( 0,05+0,045+ 0,045+0,04)=0,14м=14,0 см.

2 2 2 33 2 2

По табл.4,3 для гражданских зданий с кирпичными стенами Su=15см, S=14,0см £ Su= 15см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 3-3

Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b³10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной.

Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII = 1518,13+172,75+44,84*1,1+414,6 = 259,9кН;

Аусл 8,29

Pср=0,259МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на подошве фундамента:

dzg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2dzg= 0,0338;

 2) на подошве 5 слоя:  dzg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2dzg1= 0,077;

. Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок

 Ро=Рср- dzg0 =0,259-0,169 = 0,091 МПа

Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта

Z1=x*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;

Условие Z1=1,38м £0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.

Табл.10

Наименование слоя грунта	Глубина от поверхности, м	Мощность слоя, м	Е,МПа	Z, м	x=2Z/в	a	dzp=aхР0,МПа
1) Чернозем	1,85	1,85	4	-	-	-	-
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный	6,35	4,5	11	-	-	-	-
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная	9,05	2,7	16	-	-	-	-
	10,55	1,5	16	0,00 1,40	0,00 0,405	1,00 0,976	0,091 0,089
4)супесь средней плотности, непросадочная	16,25	5,7	3	2,80 4,20 5,60 7,00 8,40	0,81 1,22 1,62 2,03 2,43	0,88 0,75 0,64 0,54 0,473	0,08 0,068 0,058 0,049 0,043
5)песок средний,средней плотности.	20,02	3,8	33	9,80 11,20 12,60	2,84 3,24 3,65	0,41 0,37 0,33	0,037 0,034 0,03

Вычисляем осадку фундамента:

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi  , где

2 Еi

b- коофициент, зависящий от коофициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;

 hi - высота i-ом слоя грунта;

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;

S= 0,8*1,4 * (0,091+0,089+ 0,089+0,08)+0,8*1,4* ( 0,08+0,068+ 0,068+0,058+ 0,058+

16 2 2 3 2 2

 

0,049+0,049+0,043+0,043+0,037 )+0,8*1,4*( 0,037+0,034+ 0,034+0,03)=0,117м=11,7 см.

2 2 2 33 2 2

По табл.4,3 для гражданских зданий с кирпичными стенами Su=15см, S=11,7см < Su= 15см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

Заключение

По данным инженерно-геологических изысканий грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием.

Согласно расчету и технико-экономическому сравнению вариантов фундамента предпочтение отдано свайному фундаменту, а не фундаменту мелкого заложения.

Допускаемая нагрузка на оснавание 1768,1кН.

Отмостка вокруг здания выполнена шириной 0,9м из асфальта, уплотненного по щебню.

Литература

1. “Основания и фундаменты”. Учебник для строительныхспециальных вузов –2-е издание, переработанное и дополненное.-М., Высш. шк., 1998. Берлинов Н.В.

 

2. “Проектирование оснований и фундаментов(основы теории и примеры расчета)”, Учебное пособие для вузов-3-е издание,перераб.,и доп.. Веселов В.А.-М., Стройиздат.,1990г.

 

 

3.Методические указания

4. СНиП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений”,- М.,Стройиздат,1985г.