Расчет и проектирование фундаментов в городе Косомольск-на-Амуре (стр. 4 из 8)

γ₁=1,83×9,8=17,93 кН/м³

γ₂=1,9×9,8=18,62 кН/м³

γ₃=2×9,8=19,6 кН/м³

Рисунок 5.2 – Геологический разрез по скважине №2

Расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундаментов определяют по формуле:

Проверяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле

, (5.21)

где N_f - вес фундамента, кН;

N_g - вес грунта на обрезах фундамента, кН;

b – ширина фундамента, м;

l = 1 м, так как все нагрузки приведены на погонный метр.

Так как ∆<10%, следовательно, фундамент запроектирован, верно.

5.2 Расчет свайного фундамента

Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с [10]. Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:

а) Определяют длину сваи:

Толщину ростверка принимают равной 0,5м.

FL₁ = 2,22+0,5=2,72 м, (отметка заложения ростверка),

FL₂=6,4 м, (предварительная отметка заложения сваи)

L_расч = FL₁ – FL₂ , (5.20)

L_загот = L_расч+L_зад , (5.21)

где L_расч –расчетная длина сваи, м;

L_зад - длина заделки сваи в ростверк, L_зад=0,05м.

L_расч = 6,4-2,72=3,68 м,

L_загот =3,68+0,05=3,73 м

Принимают железобетонную сваю сплошного сечения квадратную в поперечнике марки С 4-30. Где l=4м, b=0,3м, m(сваи)=220кг, m(острия)=50кг.

Определяют несущую способность сваи по грунту по формуле

, (5.22)

где g_с – общий коэффициент условия работы равный 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи от поверхности

земли, кПа, принимаемое по табл.1;

А – площадь поперечного сечения, 0,3х0,3=0,09м²;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи, 0,3х4=1,2м;

g_CR и g_cf - коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой

поверхности сваи (принимают g_CR = 1,0 и g_cf = 1,0 в соответствии с табл. 9.3 для свай погружаемых забивкой);

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности

сваи, принимаемое по табл. 2, кПа;

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Рисунок 5.4 Размеры свайного фундамента

Z₁=1,52м;

Z₂=3,2м;

Z₃=4,5м;

Z₄=5,58м;

f₁=38,64кПа,

f₂=25,4 кПа,

f₃=28кПа;

f₄=41,16кПа.

По табл. для песчаных грунтов средней плотности расчетное сопротивление грунта находят интерполяцией при глубине погружения нижнего конца сваи от DL, l=5,72м:

R=2272 кПа,

200 £ F_d £ 1000

200 £ 340,7 £ 1000

Определяют расчетную нагрузку на сваю по формуле:

(5.23)

где γ_g – коэффициент надежности по грунту, принимается равным 1,4;

Значение расчетной нагрузки на сваю в среднем, находится в пределах 200≤N≤1000

Определяют количество свай в фундаменте по формуле

, (5.24)

где N_o – расчетная нагрузка на фундамент, кН/м;

N – расчетная нагрузка на сваю, кН, определяемая по формуле 5.12;

a - коэффициент, принимаемый для ленточных фундаментов 7,5;

g - средний удельный вес материала ростверка и грунта на его обрезах,

g=25+17,93=21,5 кН/м³;

d – сторона поперечного сечения сваи, 0,3 м;

h – глубина заложения подошвы ростверка, h=1,52 м.

Принимают однорядное расположение свай.

Для ленточных фундаментов под стены определяют расчетное расстояние между осями свай по формуле:

, (5.25)

Согласно для забивных висячих свай а_р должно быть не менее 3d. Размещают сваи в плане. При 3d≤ а_р≤6d принимается однорядное расположение при d=0,3м:.

0,9 < а_р < 1,8; а_р=1,1

Рисунок 5.5 Расположение свай

Производят проверку фактической нагрузки, приходящейся на каждую сваю по формуле:

, (5.26)

где N_f - вес ростверка, кН/м³;

N_g - вес грунта на обрезах ростверка, кН/м³;

n – принятое количество свай на погонный метр, м^-1.

N_g = 1*1,02*0,05*1,83=0,09 кН/м³,

кН/м³,

.

N_ф < N, условие выполняется.

Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай по формуле:

, (5.27)

где N_Sq – вес грунта и свай в объеме условного фундамента, кН/м³;

А_усл – площадь подошвы условного фундамента, м²;

R_усл – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента, кПа (определяют по формуле (5.3)).

Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения по формуле:

, (5.28)

где j_i – угол внутреннего трения i-го слоя; ^о

h_n – толщина n-го слоя грунта, м;.

, (5.29)

Тогда находят ширину условного фундамента по формуле:

b_усл = 2tgah + b₀ , (5.30)

где, h – длина сваи, м;

b₀ – расстояние между наружными гранями крайних рядов свай, м.

N_f=6,25кН;

N_g=141,79;

Песок мелкий, средней плотности с е₀=0,66 с_н=1,8 кПа и φ_n=31,6 ^о;

=1,3; М_g =6,18; М_с =8,43.

,

, следовательно фундамент запроектирован верно.

Рисунок 5.6 – Расчетная схема свайного фундамента

5.3 Технико-экономическое сравнение вариантов

Для ленточного и свайного фундаментов производят сравнение их стоимости по укрупненным показателям. Оценка стоимости, сравнение основных видов работ при устройстве фундаментов производят для 1 погонного метра.

Объем котлована находят по формуле

(5.30)

где, a,b – ширина котлована понизу и соответственно поверху котлована, м;

u – глубина котлована, м;

l – длина котлована, м;

Для фундаментов мелкого заложения объем котлована будет равен

Для свайного фундамента будет равен:

Сравнение стоимости фундаментов приводят в табличной форме (табл. 5.1).

Таблица 5.1- Технико-экономическое сравнение вариантов

Наименование работ	Ед. изм.	Стоимость ед. измерения, руб.	Вариант 1		Вариант 2
			объем	стоимость, руб.	объем	стоимость, руб.
1	2	3	4	5	6	7
Разработка грунта под фундамент	м3	36,00	7,2	259,2	3,4	122,4
Устройство монолитного железобетонного фундамента и ростверка	м2	522,00	0,353	182,27	0,45	234,90
Устройство ленточного фундамента	м3	1060,00	0,92	975,20	_	_
Погружение железобетонной сваи	м3	1806,00	--	--	0,9	2188,98
Итого:	791,03	848,46

Вывод: по предварительной оценке стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов из 2-х вариантов экономичнее и эффективнее является фундамент мелкого заложения.