Расчетно-конструктивный раздел. 
Проектирование двухсекционного переменного этажного развлекательного центра с гостиницей в г. Набережные Челны

Расчет и конструирование свайных фундаментов

В этом разделе дипломного проекта необходимо рассчитать фундаменты в сечении 1−1 по оси Ж, в сечении 2−2, по оси Г и в сечении 3−3 по осям 2 и Д1.

Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов.

• 1-й слой — Отвал уплотненной неслежавшейся супеси, пластичной, непросадочной, ненабухающий — насыпной грунт.
• 2-й слой — супесь пластичная, ненабухающая, коэффициент относительной просадочности 0.02, т. е.под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании даст просадку.
• 3-й слой — суглинок полутвердый, непросадочный, ненабухающий.
• 4-й — слой глина полутвердая, непросадочная, ненабухающая.
• 5-й слой — песок крупный, средней плотности, насыщенный водой — хорошо сопротивляется внешней нагрузке, притерпевает незначительные деформации.
• 3-й и 4-й слой также являются надежным основанием.

Грунтовые воды появляются на глубине 12 м и устанавливаются на глубине 6 м.

Так как 2-й грунт просадочный, и возможно замачивание, то устанавливать на него фундамент мелкого заложения не имеет смысла. Поэтому выбираем свайный фундамент. Конец сваи должен упираться в суглинок полутвердый.

Конечно расчетное сопротивление 4-го грунта выше, но тогда необходимо было бы применить более длинные сваи, что экономически не выгодно.

Вывод: Учитывая геологические условия строительной площадки принимаем висячие сваи, которые погружаются с помощью забивки дизель-молотом.

Рассчитан ленточный свайный фундамент под несущую стену толщиной 770 мм по оси Ж. По результатам расчета принят монолитный железобетонный ростверк высотой 800 мм и шириной 770 мм. Сваи сплошные квадратного сечения с поперечным армированием С4−20. Шаг свай 1 м.

Рассчитан ленточный свайный фундамент под несущую стену толщиной 640 мм по оси Г. По результатам расчета принят монолитный железобетонный ростверк высотой 800 мм и шириной 640 мм. Сваи сплошные квадратного сечения с поперечным армированием С4−20. Шаг свай 1 м.

Под колонну, которая находится на пересечении осей 2 и Д, рассчитан столбчатый свайный фундамент. Для обеспечения устойчивости принято 4 сваи С4−20.

Осадки фундаментов:

• — по оси Ж — 42 мм.
• — по оси 2 — 19 мм.
• — под колонну по осям 2 и Д1 — 3,4 мм.

Здание имеет жёсткую конструктивную схему при отношении длины отсека к его высоте. Подошва ростверка конструктивно находится на отметке -1.050 м., высота ростверка — 800 мм. Материал ростверка — бетон класса В25.

Для заданных грунтовых условий проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С4−20, длиной м, размером поперечного сечения м и длиной остриям. Сваи погружают с помощью забивки дизель-молотом.

Находим несущую способность одиночной висячей сваи, ориентируясь на расчётную схему и имея ввиду, что глубина заделки сваи в ростверк составляет 100 мм.

Площадь поперечного сечения сваи м², периметр сваи м.

При глубине погружения сваи 5 м для суглинка с J_L=0.072, интерполируя, находим расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи МПа.

Для свай, погружаемых с помощью дизель-молота, находим значение коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи и по боковой поверхности .

Для пласта второго слоя грунта — супеси пластичной, пронизываемого сваей, при средней глубине слоя м, интерполируя, находим расчётное сопротивление по боковой поверхности сваи: МПа.

Для третьего слоя грунта, при средней глубине расположения слоя м по этой же таблице для супеси пластичной находим: МПа.

Для третьего слоя грунта, при средней глубине расположения слоя м, для суглинка: МПа.

Несущую способность одиночной висячей сваи определим по формуле:

МН, Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, по формуле составит:

МН.

Определим требуемое число свай:

шт.

Принимаем шт на 1 п.м.

Толщина ростверка из конструктивных соображений — 800 мм.

Найдём вес ростверка: МН.

Вычисляем расчётное значение указанных выше внешних нагрузок для первой группы предельных состояний, принимая во внимание, что коэффициент надёжности по нагрузке :

МН.

Определим нагрузку, приходящуюся на одну сваю:

МН.

MН кН. — Условие выполняется, следовательно фундамент запроектирован верно.

Определим осреднённый угол внутреннего трения грунтов, пронизываемых сваей:

.

м.

Вес свай: MН.

Вес грунта в объёме АБВГ:

МН Давление под подошвой условного фундамента составит:

МПа.

Определяем осреднённый удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

МПа.

Приведённая глубина заложения подошвы условного фундамента от отметки пола в подвале:

м.

Для глины при соотношении находим значения коэффициентов и .

Для _II=32 по табл.4.5 М=1,34; Мq=6,34; Мс=8,55;

Определим расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

МПа.

Основное условие при расчёте свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется:

МПа < МПа.

Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений в грунте от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры :

на поверхности земли: ,;

на уровне подошвы фундамента:

МПа;МПа;

на контакте третьего и четвёртого слоёв:

МПа;МПа;

на контакте четвертого и пятого слоёв:

МПа;МПа;

в уровне появления грунтовых вод.

кПа;кПа на подошве пятого слоя:

МПа;МПа.

Полученные значения ординат эпюры вертикальных напряжений и вспомогательной эпюры переносим на геологический разрез:

Определим значение дополнительного давления по подошве фундамента, которое равно разности среднего давления и вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

МПа.

Чтобы избежать интерполяции по таблице 1 приложения 2 зададимся соотношением. Тогда высота элементарного слоя грунта: м.

Проверяем выполнение условия :

м.

Условие выполняется. Далее строим эпюру дополнительных напряжений в сжимаемой толще основания рассчитываемого фундамента. Вычисления представляем в табличной форме.

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного напряжения, так как для вычисления осадок необходимо выполнение условия. Из рисунка видно, что эта точка пересечения соответствует мощности сжимаемой толщи м.

Вычисляем осадку фундамента, пренебрегая различием значений модуля общей деформации грунта на границах слоёв, приняв во внимание, что данное предположение незначительно скажется на окончательном результате:

Суммарная осадка составит см, что меньше, чем предельно допустимая для данного типа здания см.

Арматуру ростверка принимаем конструктивно.

Принимаем 212 А-III А=2,26 см².

Поперечную арматуру принимаем крнструктивно, из условия свариваемости.

6 А-I c шагом 150 мм.

Отдельные стержни принимаем 6 А-I с шагом 150 мм l=750 мм.

Здание имеет жёсткую конструктивную схему при отношении длины отсека к его высоте. Подошва ростверка конструктивно находится на отметке -1.050 м., высота ростверка — 800 мм. Материал ростверка — бетон класса В25.

Для заданных грунтовых условий проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С4−20, длиной м, размером поперечного сечения м и длиной остриям. Сваи погружают с помощью забивки дизель-молотом.

Находим несущую способность одиночной висячей сваи, ориентируясь на расчётную схему и имея ввиду, что глубина заделки сваи в ростверк составляет 100 мм.

Площадь поперечного сечения сваи м², периметр сваи м.

При глубине погружения сваи 5 м для суглинка с J_L=0.072, интерполируя, находим расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи МПа.

Для свай, погружаемых с помощью дизель-молота, находим значение коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи и по боковой поверхности .

Для пласта второго слоя грунта — супеси пластичной, пронизываемого сваей, при средней глубине слоя м, интерполируя, находим расчётное сопротивление по боковой поверхности сваи: МПа.

Для третьего слоя грунта, при средней глубине расположения слоя м по этой же таблице для супеси пластичной находим: МПа.

Для третьего слоя грунта, при средней глубине расположения слоя м, для суглинка: МПа.

Несущая способность одиночной висячей сваи аналогично расчету фундамента в сечении 1−1:

F_d=0.4006МН, Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, по формуле.

10.2 составит:

МН.

Определим требуемое число свай:

шт.

Принимаем шт на 1 п.м.

Толщина ростверка из конструктивных соображений — 800 мм.

Найдём вес ростверка: МН.

Вычисляем расчётное значение указанных выше внешних нагрузок для первой группы предельных состояний, принимая во внимание, что коэффициент надёжности по нагрузке :

МН.

Определим нагрузку, приходящуюся на одну сваю:

МН.

MН кН. — Условие выполняется, следовательно фундамент запроектирован верно.

Осреднённый угол внутреннего трения грунтов, пронизываемых сваей, такой же как и для фундамента в сечении 1−1:=4,18.

Найдём ширину условного фундамента:

м.

Вес свай: MН.

Вес грунта в объёме АБВГ:

МН Давление под подошвой условного фундамента составит:

МПа.

Расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента (значения коэффициентов см. расчет фундамента в сечени 1−1:

МПа.

Основное условие при расчёте свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется:

МПа < МПа.

Ординаты эпюры вертикальных напряжений в грунте от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры см. расчет фундамента в сечении 1−1.

Полученные значения ординат эпюры вертикальных напряжений и вспомогательной эпюры переносим на геологический разрез.

Определим значение дополнительного давления по подошве фундамента, которое равно разности среднего давления и вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

МПа.

Чтобы избежать интерполяции по табл. 1 прилож.2 зададимся соотношением. Тогда высота элементарного слоя грунта: м.

Проверяем выполнение условия :

м.

Условие выполняется. Далее строим эпюру дополнительных напряжений в сжимаемой толще основания рассчитываемого фундамента. Вычисления представляем в табличной форме.

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного напряжения, так как для вычисления осадок необходимо выполнение условия. Из рисунка видно, что эта точка пересечения соответствует мощности сжимаемой толщи м.

Вычисляем осадку фундамента, пренебрегая различием значений модуля общей деформации грунта на границах слоёв, приняв во внимание, что данное предположение незначительно скажется на окончательном результате:

Суммарная осадка составит см, что меньше, чем предельно допустимая для данного типа здания см.

Здание имеет жёсткую конструктивную схему при отношении длины отсека к его высоте. Подошва ростверка конструктивно находится на отметке -2.000 м., высота ростверка — 800 мм. Материал ростверка — бетон класса В25.

Для заданных грунтовых условий проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С4−20, длиной м, размером поперечного сечения м и длиной остриям. Сваи погружают с помощью забивки дизель-молотом.

Находим несущую способность одиночной висячей сваи, ориентируясь на расчётную схему и имея ввиду, что глубина заделки сваи в ростверк составляет 100 мм.

Площадь поперечного сечения сваи м², периметр сваи м.

При глубине погружения сваи 5,95 м для суглинка с J_L=0.072, интерполируя, находим расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи 7,87 МПа.

Для свай, погружаемых с помощью дизель-молота, находим значение коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи и по боковой поверхности .

Для пласта второго слоя грунта — супеси пластичной, пронизываемого сваей, при средней глубине слоя м, интерполируя, находим расчётное сопротивление по боковой поверхности сваи: МПа.

Для третьего слоя грунта, при средней глубине расположения слоя м по этой же таблице для суглинка полутвердого находим: МПа.

Для третьего слоя грунта, при средней глубине расположения слоя м, для суглинка: МПа.

Определим несущую способность одиночной висячей сваи.

МН, Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

МН.

Определим требуемое число свай в кусте:

шт.

Принимаем конструктивно для обеспечения устойчивости шт. Толщина ростверка из конструктивных соображений — 800 мм.

Найдём вес ростверка: МН.

Вес стакана G_c=0.037 МН;

Вычисляем расчётное значение указанных выше внешних нагрузок для первой группы предельных состояний, принимая во внимание, что коэффициент надёжности по нагрузке :

МН.

МН Определим нагрузку, приходящуюся на одну сваю.

MН кН.

MН кН. — Условие выполняется, следовательно фундамент запроектирован верно.

Определим осреднённый угол внутреннего трения грунтов, пронизываемых сваей:

.

Найдём ширину условного фундамента:

м.

Вес свай: MН.

Вес грунта в объёме АБВГ:

МН Давление под подошвой условного фундамента составит:

МПа.

МПа.

МПа.

Определяем осреднённый удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

МПа.

Приведённая глубина заложения подошвы условного фундамента от отметки пола в подвале:

м.

Для глины при соотношении находим значения коэффициентов и .

Для _II=32 М=1,34; Мq=6,34; Мс=8,55;

Определим расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

МПа.

Основные условия при расчёте свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется:

МПа < МПа.

МПа < Мпа.

МПа 0.

Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений в грунте от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры :

на поверхности земли: ,;

на уровне подошвы фундамента:

МПа;МПа;

на контакте третьего и четвёртого слоёв:

МПа;МПа;

на контакте четвертого и пятого слоёв:

МПа;МПа;

в уровне появления грунтовых вод.

кПа;кПа на подошве пятого слоя:

МПа;МПа.

Полученные значения ординат эпюры вертикальных напряжений и вспомогательной эпюры переносим на геологический разрез.

Определим значение дополнительного давления по подошве фундамента, которое равно разности среднего давления и вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

МПа.

Чтобы избежать интерполяции по табл. 1 прилож.2 зададимся соотношением. Тогда высота элементарного слоя грунта: м.

Проверяем выполнение условия :

м.

Условие выполняется. Далее строим эпюру дополнительных напряжений в сжимаемой толще основания рассчитываемого фундамента. Вычисления представляем в табличной форме.

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного напряжения, так как для вычисления осадок необходимо выполнение условия. Из рисунка видно, что эта точка пересечения соответствует мощности сжимаемой толщи м.

Вычисляем осадку фундамента, пренебрегая различием значений модуля общей деформации грунта на границах слоёв, приняв во внимание, что данное предположение незначительно скажется на окончательном результате:

Суммарная осадка составит см, что меньше, чем предельно допустимая для данного типа здания см.