Так как горизонтальная сила FhII=12 кН невелика, а стенка из фундаментных блоков отсутствует, то расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг не требуется.

3.8. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта

Так как здание ремонтного цеха проектируется с подвалом и все проектируемые фундаменты находятся в подвале на глубине, где отсутствует промерзание, то проверку устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта можно не производить.

4. Проектирование свайных ленточных и кустовых фундаментов

4.1. Определение расчетных нагрузок

Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по предельным состояниям двух групп:

1) по первой группе – по прочности конструкций свай, свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом при горизонтальных нагрузках или основаниях, ограниченных нисходящими откосами;

2) по второй группе – по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций.

При выполнении расчетов по первой группе предельных состояний принимают расчетные нагрузки, которые вычисляют по формулам:

; ,

где NI , MI –соответственно расчетные значения нагрузки и момента, действующих на сваи; - коэффициент надежности по нагрузке (); Nn , Mn – соответственно нормативные значения нагрузки и момента.

Для фундамента 1:

Для фундамента 2:

Для фундамента 5:

4.2. Назначение размеров ростверка и глубины его заложения

Расчет свайного варианта фундаментов начинается с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез с основными характеристиками грунтов. В дальнейшем по указанному разрезу выбирается опорный слой для свай и длина свай.

При проектировании свайного фундамента под его минимальные размеры в плане определяются количеством свай в кусте. Принимаем минимальные размеры ростверка в плане 1,5х1,5 м. Размеры ростверков по высоте принимаются кратными 15 см. Отметка обреза принимается на 15-20 см ниже планировочной отметки или отметки пола помещения.

Глубина заложения подошвы ростверка зависит от факторов, указанных для фундаментов мелкого заложения, но в первую очередь от конструктивных особенностей здания и сооружения и от пучиноопасности верхнего слоя грунта, в котором будет располагаться ростверк.

4.3. Выбор типа свай и их предварительных размеров

Выбор типа свай зависит от инженерно-геологических условий стройплощадки, величины и характера нагрузок, действующих на фундаменты, наличия в строительных организациях необходимого сваебойного оборудования, стесненности условий строительства.

Сваи по характеру работы разделяют на сваи-стойки и висячие (сваи трения). Свая-стойка работает как сжатая стойка. Она передает нагрузку только нижним концом на крупнообломочные, скальные или малосжимаемые пылевато-глинистые грунты. Когда под нижним концом сваи залегают сжимаемые грунты, нагрузка передается  на грунты основания и боковой поверхностью, и свая является висячей или сваей трения. Такие сваи более экономичны  при малом поперечном сечении и большой длине. Выбор типа свай производят на основании данных инженерно-геологических изысканий.

В проекте используем сваи С 6 30 – сваи квадратного поперечного сечения диаметром 30 см и длиной 6м.

 Рисунок 4.1. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 1

Рисунок 4.2. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 2

4.4. Определение несущей способности свай по грунту

Допускаемая нагрузка на сваю определяется из условия ее несущей способности по грунту и материалу. При определении числа свай на фундамент используется меньшее значение допускаемой нагрузки на сваю.

Свайные фундаменты и отдельные сваи по несущей способности грунтов основания (несущая способность свай по грунту) рассчитываются по формуле:

,

где N – полная расчетная вертикальная нагрузка на сваю, которая складывается из расчетных нагрузок: N01 – приложенной в уровне обреза фундамента; NP1 – веса ростверка; NГР1 – веса грунта на консолях ростверка.

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 5, к обрезу которого прикладывается наибольшая нагрузка.

В проекте N находится по формуле:

=1872 кН+50,625 кН=1922,625 кН

Рисунок 4.3. – Расчетная схема к оценке несущей способности висячей забивной сваи по грунту

Несущая способность висячих свай определяется как сумма сопротивлений грунтов оснований под нижними концами свай и по их боковой поверхности по формуле:

,

где , ,  - наружный периметр поперечного сечения сваи.

     Таблица 4.1. –

Определение  

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

4.5. Определение несущей способности сваи по материалу

Несущая способность сваи по материалу на сжатие для железобетонных свай определяется по формуле:

где Fm – несущая способность сваи по материалу, кПа;  - коэффициент условий работы сваи =1 (при размере поперечного сечения сваи более 200 мм);  - коэффициент, учитывающий условия загружения, гибкость и другое (для свай, полностью находящихся в грунте, =1); Rb – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), кПа; А – площадь поперечного сечения сваи, м2; Rst – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; AS – площадь всех продольных стержней арматуры.

Rb=14500 кПа

RАРМ=280000 кПа

SАРМ=

Sb=0,09м2

Для дальнейшего расчета принимаем несущую способность сваи по грунту Fd=383,1 кПа

4.6. Определение количества свай в ростверке

Требуемое количество свай определяется по формуле:

,

где N1 – полная расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, приведенная к подошве плиты ростверка, кН; Fd – несущая способность сваи по грунту;  - коэффициент надежности (=1,4);  - коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1 – 1,2.

Необходимо увеличить длину свай до 12 м для уменьшения их количества в ростверке.

Рисунок 4.4 – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту для колонны 5

 Таблица 4.2

 Определение  

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

сваи длиной по 10 м

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 2:

В проекте N находится по формуле:

=900 кН+50,625 кН=950,625 кН

Таблица 4.3.

Определение  

Рисунок 4.5. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 2

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

сваи длиной по 10м

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 1:

В проекте N находится по формуле:

=1308 кН+50,625 кН=1358,625 кН

Таблица 4.4.

Определение  

Рисунок 4.6. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 1

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:

R=

сваи длиной по 12 м

4.7. Конструирование свайных фундаментов

Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде:

а) одиночных свай – под отдельно стоящие опоры;

б) свайных лент – под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в два ряда и более;

в) свайных кустов – под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной и других форм;

г) сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва котого опирается на грунт.

Рисунок 4.7. – Конструирование свайного фундамента под колонну 1

Рисунок 4.8. – Конструирование свайного фундамента под колонну 2

Рисунок 4.9. – Конструирование свайного фундамента под колонну 5

4.8. Определение фактической нагрузки на сваи

Расчет заключается в определении фактических нагрузок, действующих на сваи свайного фундамента, и сравнении их с расчетной нагрузкой, допускаемой на сваю (по грунту). Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяется условие

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента:

,

где NI, MxI, MyI  - соответственно расчетная вертикальная нагрузка, моменты относительно центральных осей X и Y плана свайного фундамента в плоскости подошвы ростверка; X и Y – расстояния от центральных осей до наиболее удаленной свай, для которой вычисляется фактическая нагрузка; XI и YI – расстояния от центральных осей до оси каждой оси сваи фундамента.

Необходимо соблюдать условие:  

Если , необходимо увеличить число свай или их длину с целью повышения несущей способности свай по грунту.

Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более чем на 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %.

При NФ < 0 следует рассчитать сваи на выдергивающую нагрузку (при этом необходимо, чтобы NФMIN < Nb).

Расчет свайного фундамента № 1

704,4 < 765,82 кН , условие выполняется с 8 % недоиспользованием несущей способности сваи.

 Расчет свайного фундамента № 2

450 < 697,26 кН , условие выполняется с 35,5 % недоиспользованием несущей способности сваи. Уменьшение количества свай до 1 не производится из конструктивных соображений.

Расчет свайного фундамента № 5

588 < 664, 9, условие выполняется с 11,6 % недоиспользованием несущей способности свай.

4.9. Расчет свай на горизонтальные нагрузки

Расчет свай на совместное действие вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов должен включать:

а) расчет деформаций свай, который сводится к проверке соблюдения условий:

где UP и  - расчетные величины горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота; UU и  - предельно допустимые величины указанных деформаций;

б) расчет устойчивости грунта основания, окружающего сваю;

в) проверку сечений свай на прочность (трещиностойкость).

Строгое решение указанных задач дается в СНиП 2.02.03 – 85 и руководстве к нему.

В данном курсовом проекте расчет свай на горизонтальные нагрузки не производится.

4.10. Проверка давлений в основании свайного фундамента как условно массивного

Расчет кустовых свайных фундаментов под промышленные и гражданские здания по деформациям производится как для условно массивного фундамента на естественном основании. Перед расчетом осадки проверяют прочность основания фундамента в уровне острия свай.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5