Расчет фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов

        S= 50,45×0,42+46,33×0,42+38,48×0,42+30,45×0,42+23,7×0,42+18,25×0,42+

+15,78×0,13 ] = 0,00255=0,255 см;

10. Сравниваем полученное расчетное значение вероятной осадки S со значением

предельных деформаций основания Su, принимается в зависимости от конструктивной системы здания или сооружения по прил. 7 настоящих методических указаний.

Sобщ =0,255 см <S*u=8 см, условие выполняется.

 

 

5.6. Расчет тела ростверка свайного  фундамента.

 

 

5.6.1. Расчет прочности ростверка  на продавливание колонной.

 

Расчет прочности плитной части внецентренно нагруженного ростверка на продавливание колонной заключается в проверке следующего условия

где N=2åNpi – расчетная величина продавливающей силы, равной сумме расчетных усилий, передаваемых на сваи, расположенные с одной стороны от оси колонны в наиболее нагруженной части ростверка, N=2åNpi =2(2×173)=692 кН; Npi – расчетное усилие в сваях от нагрузок  на уровне верха, определяется по формуле

Здесь n- количество свай, n=4шт; li – расстояние от центра тяжести свайного поля до оси сваи, li =0,75 м; bc и hc – размеры поперечного сечения колонны у нижнего торца, bc и hc =0,3 м; с1 и с2- расстояния от плоскости грани колонны до плоскости ближайшей грани сваи с1 =0,45 м и  с2=0,45 м; a1 и a2 – коэффициенты, принимаемые по табл. 9.8 [13] в зависимости от величины коэффициентов к1=с1/h1=0,45/0,56=0,8 и к2=с2/h1=0,45/0,56=0,8, поэтому a1 = a2 =2,4. Где h1- рабочая высота ростверка, h1= hр-аs=0,6-0,04=0,56 м, Rbt – расчетное сопротивления бетона растяжению, для тяжелого бетона кл. В20 Rbt =0,9 Мпа. Тогда:

N=692 кН<[2,4(0,3+0,45)+2,4(0,3+0,45)] 0,56×900=1814,4 кН.

Условие выполняется, следовательно, продавливание плитной части не произойдет.

 

5.6.2. Расчет прочности ростверка  на продавливание угловой сваей.

 

 

Расчет прочности плитной части ростверка на продавливание угловой сваей заключается в проверке следующего условия.

Nр£[b1(bo2+co2/2)+ b2(bo2+co1/2)] ho1 Rbt ,

Где Np – расчетное усилие угловой  свае с учетом действия моментов в двух направлениях, определяется по формуле

Здесь n- количество свай, n=4шт; li,max – расстояние от центра тяжести свайного поля до оси наиболее удаленной сваи, li ,max =0,75 м; bо1 и bо2 – расстояния от внутренних граней угловой сваи до наружных граней ростверка , bо1 и bо2 =0,45 м; с1 и с2- расстояния от плоскости  внутренних граней сваи  до ближайшей грани подколонника или ступней ростверка со1 =0,15 м и  со2=0,15 м; b1 и b2 – коэффициенты, принимаемые по табл. 9.9 [13] в зависимости от величины коэффициентов ко1=со1/hо1=0,15/0,3=0,5 и ко2=со2/hо1=0,15/0,3=0,5  поэтому b1 = ab2 =0,76. Где hо1- рабочая высота нижней ступени, hо1=0,3 м;  Rbt – расчетное сопротивления бетона растяжению, для тяжелого бетона кл. В20 Rbt =0,9 Мпа. Тогда:

Nр=173 кН<[0,76(0,45+0,15/2)+ 0,76(0,45+0,15/2)] 0,3× 920=0215,46 кН,

Условие выполняется, следовательно, высота плитной части подобрана достаточно.

 

5.6.3. Расчет прочности ростверка  на смятие.

 

Расчет прочности ростверка  на смятие (местное сжатие) под торцом колонны (или ветви двухветвевой колонны) сводится к проверке следующего условия пп. 3.39,3.41 [5]:

                    Nс£0,9Y locAloc1Rb,loc

Где Y loc-коэффициент ,зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия, при равномерном распределении, как в случае с колонной, Y loc=1; Aloc-фактическая площадь смятия, Aloc1= bc×hc=0,3×0,3=0,09 м2; Rb,loc- расчетное сопротивление бетона смятию, определяется по формуле

                   Rb,loc=aj loc Rb=1×2,5×11500=28750 кПа

Где a-коэффициент, a=1; Rb-расчетное сопротивление бетона сжатию принимается по прил. 8, табл. 8.1. настоящих методических указаний, для тяжелог бетона кл. В20

Rb=11,5 Мпа; j loc - коэффициент, учитывающий повышение несущей способности бетона при местном сжатии, для бетона кл. В7,5 не более 2,5, определяется по формуле

т.к. 2,1>2,5, то принимаем j loc =2,5

Здесь Aloc2-расчетная площадь смятия Aloc2= 1,2×1,2=1,44 м2. Тогда

           520,2 кН<0,9×1×28750×0,09=2328,75 кН

Условие выполняется, следовательно, смятия бетона под колонной не произойдет, значит, ниже стакана сетки косвенного армирования не устанавливаются.

 

5.6.4. Расчет прочности ростверка  по поперечной силе.

 

Расчет прочности плитной части ростверка  по поперечной силе в наклонном сечении выполняется в месте изменения высоты ростверка и заключается в проверке следующего условия:

 

где Q=åNpi – сумма расчетных усилий всех свай, находящихся за пределами наклонного сечения, Q =åNpi =2×173=346 кН; bр – ширина подошвы ростверка, bр =2,1 м, hо- рабочая высота ростверка в рассматриваемом сечение, hо= h1-аs=0,6-0,04=0,56 м, Rbt – расчетное сопротивления бетона растяжению, для тяжелого бетона кл. В20 Rbt =0,9 Мпа, m – коэффициент, принимаемый по табл. 9.10 [13] в зависимости от отношения с/ hо ( с – длина проекции рассматриваемого наклонного сечения, принимаемая равной расстоянию от плоскости внутренних граней свай до ближайшей грани подколонника или степеней ростверка), так как с/ hо =0,15/0,56=0,26<0,3, поэтому с/ hо =0,3 и m=2,45. Тогда:

Q= 346 кН<=2,45×2,1×0,56 ×900=2593кН,

 Условие  выполняется, следовательно, прочность  нижней ступени по поперечной  силе обеспечена.

 

5.6.5.Расчет прочности ростверка  на изгиб.

 

Расчет прочности ростверка на изгиб производят в сечениях по граням колонны, а также по наружным граням подколонника и ступеней ростверка.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1. В сечениях 1-1,2-2 определяем изгибающие моменты.

Расчетные изгибающие моменты для каждого сечения определяют как сумму моментов от расчетных усилий  в сваях и от местных нарузок, приложенных к консольному свесу ростверка по одну сторону от рассматриваемого сечения.

В плоскости действия момента – в направление большей стороны:

для сечения 1-1:

М1-1=2 Npi l1=2×173×0,3=103,8 кНм

li- расстояние от оси сваи до ближайшей грани подколонника, l1=0,3 м;

для сечения 2-2:

М2-2=2 Npi l2=2×173×0,6=207,6 кНм

L1- расстояние от оси сваи до ближайшей грани колонны, l2=0,6 м.

2. В тех же сечениях определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры Asтр в плитной части ростверка. Подбор арматуры ведется на всю ширину или длину фундамента.

В плоскости действия момента – в направление большей стороны:

для сечения 1-1:

для сечения 2-2:

 

где hо1 и hо2 – расчетные рабочие высоты ростверка соответственно в сечение 1-1,2-2: hо1 = h1 –аs=0,6-0,04=0,56 м, hо2 = Hр–аs=1,2-0,04=1,16 м.

М1-1,М2-2- изгибающие моменты соответственно в сечении 1-1,2-2;

Rs - расчетное сопротивление арматуры растяжению, определяется по прил. 8 табл.8.1 настоящих методических указаний, для арматуры кл. А-3  Rs =365 Мпа.

 

3.Из двух значений Аs1-1 и Аs2-2 выбираем большее, по которому и производим подбор диаметра и количество стержней. Для этого задаемся шагом стержней, обычно S=150¸200 мм. Принимаем S=150 мм.

Принимаем шаг стержней S=150. Аsmax=5,68 см2. Количество стержней принимаем n=14шт. Тогда

Принимаем диаметр одного стержня Æ= 8 (Аs =0,503 см2).  Так как минимально допустимый диаметр арматуры должен быть не менее 10 мм, окончательно принимаем 14Æ10 Аs =0,785 см2.

6. Технико-экономические сравнения вариантов фундаментов.

 

     Технико-экономическое  сравнение выбранных вариантов фундаментов производится упрощенно согласно п. 11 и прил. 2[15] или прил. [13]  по стоимости двух вариантов фундаментов (ФМЗ-1 и СФ-1) в данной расчетной точке, по упрощенным показателям  в табличной форме следующего вида.

 

Таблица 6.1

Технико-экономические сравнения вариантов фундаментов

 

№п/п	Ссылка на при- ложение	Вид работ	Фундамент мелкого заложения					Свайный фундамент
			Ед. изм.	Кол.	Стоимость в руб.-коп.			Ед. изм.	Кол.	Стоимость в руб.-коп.
					Ед-цы	общая				Ед-цы	общая
1	2	3	4	5	6		7	8	9	10	11
1                   2         3       4         5       6	А-2-1     A-2-2             В-1-4         А-4-1 а)     7-85         В-4-14       Б-1-2	Разработка грунта под фундаменты жилых и гражданск- их зданий: - при глубине выработки до 1,8 м без водоотлива -при глубине котлована более 1,8 м на каждые 0,1 м увеличения глубины стоимость земляных работ повышается на 10%  Монтаж сборных железобетонных отдельностоящих фундаментов из кл. В20 Крепление стенок котлована досками при глубине выработки более 3м. Забивка железобетонных полнотелых призматических свай до 10 м. Устройство монолитного железобетонного ростверка Устройство песчанной подготовки под фундаменты.	м3       м3           м3         м2       -         -     м3	96,5       141           3,25         120       -         -     0,63	4-10       0-62           21-00         0-77       -         -     4-80		395,6       87,42           68,25         92,4       -         -     2,84	м3       м3           _         м2       м3         м2     м3	96,5       141           -         120       1,44         3,92     0,44	4-10       0-62           -         0-77       25-91         23-20     0,11	395,6       87,42           -         92,4       37,31         90,94     0,05

                                                                                        å= 646,7                      å=  703,72

 

Вывод. В результате сравнения технико-экономических показателей наиболее дешевым оказался фундамент мелкого заложения, поэтому для второго расчетного сечения производим расчет только фундамента мелкого заложения.

 

 

 

 

 

7. Расчет и проектирование  фундамента мелкого заложения.

 

7.1. Общие положения.

 

    Строительство ведется в г. Казань.

    Расчет и проектирование фундамента (ФМЗ-2) производим по заданной  расчетной нагрузке на обрез  фундамента: N*2=320кН, и М*2=30 кН×м. Подвал отсутствует.       Назначаем класс бетона фундамента В20**. Толщину защитного слоя бетона принимаем*** аs=40 мм. Принимаем железобетонные колонны квадратного сечения с размерами сторон bc *hc=0,3*0,3 м.

7.2. Определение высоты  фундамента.

 

7.2.1определение высоты фундамента  по конструктивным 

требованиям.

 

    Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям выполняем в следующей последовательности.

1.Назначаем  предварительную высоту плитной  части фундамента, исходя из того, что dmin=0,2. Принимаем d=0,25 м.

2. Назначаем  предварительную глубину (высоту) стакана фундамента hcf по формуле

 hcf= h3+0,05=0,45+0,05=0,5 м.

Где  0,05 м – зазор между нижним торцом колонны и дном стакана; h3- глубина (высота) заделки колонны в стакан фундамента*, принимается максимальной исходя из следующих условий:

а) жесткой заделки колонны в фундамент:

h3=1,5 hс=1,5×0,3=0,45 м

б) достаточной анкеровки продольной арматуры колонны в стакан  фундамента:

h3=25 ds=25×16=400 мм=0,4 м,

где ds- диаметр продольной арматуры колонны, принимаем

Класс бетона принимаем В20**.

Окончательно принимаем h3=0,45 м.

7. Определяем полную высоту фундамента Hf по конструктивным требованиям по формуле

Hf = hcf +d =0,5+0,25=0,75 м.

 

 

7.3.Определение глубины заложения  фундамента.

 

Определение глубины заложения фундамента производим согласно п. 2.25-2.23 [1] в следующей последовательности.

1. Определяем расчетную глубину промерзания df несущего слоя грунта по формуле

 df = кdfn =0,4×1,7=0,68 м.

    Где к – коэффициент, учитывающий температурный режим здания, принимается прил. 3 табл.3.1 настоящих методических указаний к=0,4; dfn – нормативная глубина промерзания грунта, определяется в зависимости от климатического района строительства принимается прил. 3 табл.1 настоящих методических указаний, для г. Казани dfn =1,7 м.

2. Согласно п. 2.29 [1] глубина заложения для внутреннего фундамента не зависит от расчетной глубины промерзания грунтов.

3. Определяем глубину заложения  фундамента d по конструктивным требованиям.

 d1= Нf + 0,15=1,5+0,15=1,65 м,

где Нf – высота фундамента, Нf =1,5 м; hц- высота цоколя, hц=0,15 м.

 

7.4.Определение размеров подошвы  фундамента.

 

Определение размеров подошвы фундамента производится в следующей

7. Ширина ленточного фундамента bf определяется по формуле

Rо – начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-1, Rо =400 кПа; gmt-осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, gmt=20 Кн/м3; d-глубина заложения фундамента, расстояние от уровня планировки земли до подошвы фундамента принимаем d=1,65 м.

Полученные размеры ленточного фундамента округляем кратно 0,3 м в большую сторону. Конструктивно принимаю размеры ленточного  фундамента bf =3,2 м. Определяем соотношение длины здания или сооружения к его высоте

 L/H=36/18=2 м

8. По формуле (7) п.2.41 [1] уточняем расчетное сопротивление грунта основания R:

где gс1 и gс2 –коэффициенты условий работы прил. 4 табл.4.1 настоящих методических указаний gс1 =1,2 и  gс2 =1,06; к – коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственно испытаниями, то к=1; Мg, Мq, Mc-коэффициенты , зависящие от угла внутреннего трения j несущего слоя грунта, для  j=18°- Мg=0,43, Мq=2,73, Mc=5,31, принимаются прил. 4 табл.4.2 настоящих методических указаний;

bf – ширина подошвы фундамента, bf =1,5; кz-коэффициент, кz=1; т.к. ширина подошвы фундамента bf <10 м; с2-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с2=4 кПа; g’2-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента определяется по формуле

здесьg1-удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1;

 р1=1,91 г/см3 – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1; g=10м/с2- ускорение свободного падения; g2-то же, ниже подошвы фундамента.

Где gi = pi×g – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ –1,2,3,4,5;

gsb1-удельный вес грунта ИГЭ-1 с учетом взвешивающего действия воды, определяется по формуле

gsb1=

где gw-удельный вес воды, е1=0,5-коэффициент пористости грунта ИГЭ-1.

9. Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление

под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположение линейного распределения напряжений в грунте.

 

где W-момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле

10. Для исключения возникновение в грунте пластических деформаций  поверяем выполнение следующих условий:

>10%,        следовательно, фундамент запроектирован  неэкономично, что недопустимо. Принимаем решение, уменьшить размеры фундамента, приняв  bf =2,8 м. Тогда