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*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.