Связь физических и механических характеристик

Грунтов

Классификация грунтов позволяет не только выделить их среди многообразия других грунтов, определить разновидность, но и установить ориентировочные значения их прочностных и деформационных характеристик.

Прочность и деформируемость грунтов непосредственно связаны с их состоянием и физическими свойствами. Например, при увеличении пористости песчаного или глинистого грунта (увеличение коэффициента пористости – е), при прочих равных условиях, обязательно повлечёт за собой снижение его прочности и повышение деформируемости. Из этого следует, что связь между физическими и механическими характеристиками грунтов очевидна.

Основываясь на обобщении большого количества испытаний по СНиП 2.02.01-83* [] «Основания зданий и сооружений» допускает для предварительных расчётов оснований, а также сооружений II и III классов определить нормативные и расчётные значения модуля общей деформации Е₀, МПа, угла внутреннего трения φ_n и удельного сцепления C_n, МПа, по их физическим характеристикам.

Важной характеристикой грунтов является табличное значение расчётного сопротивления грунта основания R₀, кПа, ориентировочно оценивающее допускаемое давление на основание.

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства.

Требуется:оценить грунтовые условия строительной площадки.

Исходные данные:схемы выработок и геологические колонки, данныео гранулометрическом составе и нормативных значениях, физико-механических характеристиках грунтов приведены в задании (вариант №6).

Решение:В соответствии с классификационными показателями, определяем вид и разновидность дисперсных грунтов, слагающих площадку.

ИГЭ № 1. Так как W =0 и W =0, следовательно, грунт песчаный.

1. Определяем вид крупности песка по гранулометрическому составу

Данный грунт песок пылеватый т.к. меньше 75% массы воздушно-сухого грунта состоит из частиц d > 0,1 мм.

2. Определяем плотность песка по коэффициенту пористости. Для этого вначале определяем следующие характеристики:

· удельный вес сухого грунта r по формуле:

Таблица 2.5

· коэффициент пористости е по формуле:

- грунт относится к пескам средней плотности

· коэффициент водонасыщения S по формуле:

- пески влажные (средней степени водонасыщения)

3. по СНиП 2.02.01-83 определяем расчетное сопротивление R для мелких, влажных, средней плотности песков:

5. Определяем модуль деформации грунта Е по формуле:

по таблице 3.1

b=0,74 для песков.

Рассматриваемый грунт – песок пылеватый, влажный, средней плотности с расчетным сопротивлением R =150 кПа, и Е_к=9,2 МПа. По предварительной оценке данный грунт может служить естественным основанием.

По таблице 2.9 С=5 кПа; ; E=23 МПа.

ИГЭ № 2. Так как W >0 и W >0, следовательно, грунт глинистый.

Разновидность глинистого грунта определяется по числу пластичности I и по показателю текучести I .

1. По числу пластичности I согласно формуле:

по таблице 2.4

Так как 7< I <17, то это суглинок.

2. По показателю текучести I , согласно формуле:

Суглинок тяжёлый, песчанистый

Так как суглинок 0,25< I £0,5, то он тугопластичный.

3. Поскольку грунт глинистый, необходимо установить, обладает ли он набухающими или просадочными свойствами. Для этого вначале определяем следующие характеристики:

· удельный вес сухого грунта r по формуле:

· коэффициент пористости е по формуле:

· коэффициент водонасыщения S по формуле:

>0,8

4. по СНиП 2.02.01-83 определяем расчетное сопротивление R для пылевато-глинистого (просадочного) грунта:

5. Определяем модуль деформации грунта Е_к по формуле:

таблица 2.10

b=0,62 для суглинков.

Рассматриваемый грунт – суглинок тугопластичный с расчетным сопротивлением R = 215 кПа, и Е_k = 8,1 МПа, j_n=19, C_n=25, E=17. По предварительной оценке данный грунт может служить естественным основанием.

ИГЭ № 3. Так как W =0 и W =0, следовательно, грунт песчаный.

1. Определяем крупность песка по гранулометрическому составу

Данный грунт песок средне-крупный т.к. 56%>50% массы воздушно-сухого грунта состоит из частиц d > 0,25 мм.

2. Определяем плотность песка по коэффициенту пористости. Для этого вначале определяем следующие характеристики:

· удельный вес сухого грунта r по формуле:

· коэффициент пористости е по формуле:

- грунт относится к пескам средней плотности и средней крупности (таблица 2.2)

· коэффициент водонасыщения S по формуле:

- пески насыщенные водой

j=35^о, C=1 кПа, E=30 МПа

3. по СНиП 2.02.01-83 определяем расчетное сопротивление R для гравелистых песков средней крупности, насыщенных водой, плотных песков:

5. Определяем модуль деформации грунта Е_к по формуле:

b=0,74 для песков.

Рассматриваемый грунт – песок средней плотности и средней крупности, насыщенный водой, с расчетным сопротивлением R =150 кПа, и Е=24,5 МПа. По предварительной оценке данный грунт может служить для основания свайных фундаментов.

ИГЭ № 4. Так как W >0 и W >0, следовательно, грунт глинистый.

Разновидность глинистого грунта определяется по числу пластичности I и по показателю текучести I .

1. По числу пластичности I согласно формуле:

Так как 7 < I < 17, то это суглинок тяжёлый и песчанистый (таблица 2.5).

2. По показателю текучести I , согласно формуле:

Так как суглинок 0,25 < I £ 0,5, то он тугопластичный.

3. Поскольку грунт глинистый, необходимо установить, обладает ли он набухающими или просадочными свойствами. Для этого вначале определяем следующие характеристики:

· удельный вес сухого грунта r по формуле:

· коэффициент пористости е по формуле:

· коэффициент водонасыщения S по формуле:

4. по СНиП 2.02.01-83 определяем расчетное сопротивление R для пылевато-глинистого (непросадочного) грунта:

5. Определяем модуль деформации грунта Е_k по формуле:

b=0,62 для суглинков.

Рассматриваемый грунт – суглинок, тугопластичный, не просадочный, не набухающий с расчетным сопротивлением R =216 кПа, и Е_k=15,8 МПа. По предварительной оценке данный грунт может служить естественным основанием.

№№ ИГЭ	Наименование грунтов	Толщина слоя,м	Характеристики удельного веса, г/см3	Коэффициент пористости	Естественная влажность	Коэффициент водонас-я, S2	Число пластичности	Показатель текучести	Расч-е сопрот-ие грунта, R0, кПа	Модуль деформации, Ек, МПа	Уд-е сцепление грунта, С, кПа	Угол внутр-го трения, град.
Уд-й вес грунта, g	Уд-й вес частиц грунта, gs	Уд-й вес сухого грунта, gd
	Насыпной грунт	1,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Песок, пылеватый, влажный, средней плотности	2,6	19,0	26,6	16,5	0,61		0,65	-	-		9,2	5,0
	Суглинок, тугопластичный, непросадочный	2,9	18,2	26,6	14,4	0,84		0,82		0,5		8,1	18,0
	Песок пылеватый, насыщенный водой, плотный	2,0	20,0	26,6	16,0	0,66		1,00	-	-		24,5	1,0
	Суглинок, тугопластичный, непросадочный	6,3	19,6	26,9	15,3	0,74		1,01		0,3		15,8	23,0

Нормативные значения физико-механических характеристик грунтов

Основные нагрузки для колонн промышленного здания.

Группа предельных состояний	Вид нагрузок	Средняя колонна
I пред. состояние	М, кНм
N, кНм
Q, кНм	25,5
II пред. состояние	М, кНм
N, кНм
Q, кНм

Расчет фундаментов мелкого заложения.

Определение глубины заложения фундамента.

Глубина заложения фундаментов d должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части здания (наличия подвалов, технического подполья, подземных коммуникаций и др.), инженерно-геологических условий строительной площадки, величины и характера нагрузок на основание, а также возможного пучения грунтов при промерзании и других факторов. Глубина заложения d исчисляется от поверхности планировки основания, а в некоторых случаях (для зданий с подвалами) от поверхности пола подвала и подполья.

В пучинистых грунтах для наружных и внутренних стен глубина заложения d обычно назначается не менее расчетной глубины промерзания d . К пучинистым грунтам относятся мелкие и пылеватые пески, супеси независимо от показателя текучести (консистенции), а также суглинки и глины с показателем текучести I ³0,25.

К непучинистым грунтам относятся крупнообломочные грунты с заполнителем (песок, гравий и др.) до 10%; пески гравелистые, крупные и средней крупности; пески мелкие и пылеватые при S £0,6, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15% по массе частиц мельче 0,05мм (независимо от S ). Глубина заложения фундаментов в таких грунтах не зависит от глубины промерзания в любых условиях. Минимальная глубина заложения d при этом принимается обычно не менее 0,5 от спланированной поверхности.

Исходные данные:Промышленное одноэтажное здание без подвала строится в г. Томск. Грунтовые воды на глубине 7,0м. Нормативная глубина сезонного промерзания =2,4м. Требуется определить глубину заложения фундамента d под наружную стену здания.

Решение:Вначале глубину заложения фундамента d назначаем по конструктивным соображениям. Принимаем уровень чистого пола за отметку за ±0,000, высоту фундамента принимаем 1200 мм., толщина пола 150 мм.

Рис.1.

Получаем глубину заложения подошвы фундамента d = 1,2+0,15=1,35 м.

Так как грунт под подошвой фундамента пучинистый при промерзании, следовательно, глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания.

d =d ×k =2,4×0,6=1,4м.

Окончательно принимаем глубину заложения фундамента d = 1,4 м из условия промерзания грунта.

Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения.

Прежде чем определять размеры подошвы фундаментов, необходимо проанализировать конструктивную схему здания (сооружения) и установить наиболее целесообразный тип фундаментов в рассматриваемых грунтовых условиях. В процессе анализа уточняются размеры и материал основных элементов здания, выявляется жесткость конструкций и их чувствительность к неравномерным осадкам, а также устанавливается характер передачи нагрузок на основание, материал и формы подошвы фундаментов.

Для промышленных и гражданских зданий без подвалов нагрузки, обычно, суммируют на уровне спланированной отметки земли, а в зданиях с подвалом на уровне отметки пола подвала. При этом должны быть установлены наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок.

Расчет размеров подошвы фундаментов необходимо производить на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки n=1 (нормативные значения).

Фундамент под среднюю колонну.

Рис.2

Площадь подошвы фундамента в первом приближении определяем по формуле:

где N - расчетная погонная нагрузка для наружной стены на уровне планировочной отметки земли, кН/м ,

R - расчетное сопротивление грунта основания, кПа,

d – глубина заложения подошвы фундамента, м,

= 20кН/м - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его обрезах.

Определяем ширину фундамента:

Определяем длину фундамента:

Принимаем размеры фундамента под колонну кратно 0,3 – b = 3.0 м, l = 4.8 м.

Находим площадь подошвы фундамента:

A = b * l = 3.0 * 4.8 = 14,4 м²

Вычисляем расчетное сопротивление грунта:

где g ,g - коэффициенты условий работы, по СНиП 2.02.01-83(2000),

k = 1 – коэффициент надежности,

М ,М ,М - коэффициенты, принимаемые в зависимости от j по СНиП 2.02.01-83(2000),

b - ширина подошвы фундамента, м,

k =1 – коэффициент, зависящий от ширины фундамента (b < 10м),

g - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

d - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

так как d₁ > d = 1,35, то d₁ принимаем равным d

d = 0м – глубина подвала от поверхности планировки,

с = с – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

Среднее давление по подошве фундамента Р должно быть не более расчетного сопротивления грунта основания R.

где G = b×a×d× =3,0×4,8×1,35×20 = 388,8 кН – нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах.

Условие Р £ R выполняется.

Определяем коэффициент запаса:

Уменьшаем размеры фундамента b = 2,1 м, l = 3,9 м.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта:

Среднее давление по подошве фундамента Р должно быть не более расчетного сопротивления грунта основания R.

где G = b×a×d× =2,1×3,6×1,35×20 = 204,1 кН – нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах.

Условие Р £ R выполняется.

Определяем коэффициент запаса:

Окончательно принимаем размеры фундамента под колонну b = 2,1 м, l = 3,9 м.

Расчет осадки фундамента.

Для определения конечных (стабилизированных) осадок оснований фундаментов (далее осадок фундаментов) в настоящее время наибольшее распространение получили метод послойного суммирования, метод эквивалентного слоя и метод линейно-деформируемого слоя конечной толщины.

Методы послойного суммирования и эквивалентного слоя используются обычно для определения осадок фундаментов с небольшими размерами подошвы (ширина подошвы фундамента менее 10 м), возводимых на однородных и слоистых основаниях. При этом форма подошвы фундамента может быть любой.

Метод линейно-деформируемого слоя конечной толщины используется, как правило, при проектировании фундаментов с большой опорной площадью (ширина подошвы фундамента более 10 м), возводимых на слое сжимаемого грунта, ниже которого залегают практические несжимаемые породы (Е >100 МПа),а также на слое сжимаемого грунта любой мощности. Для определения осадок промышленных и гражданских зданий (ширина подошвы фундамента менее 10 м) действующие нормативы рекомендуют использовать метод послойного суммирования СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

Разделяем в первом приближении сжимаемую толщу основания на элементарные слои, толщиной h . При этом мощность элементарных слоев может быть различной, и назначается таким образом, чтобы границы раздела пластов (суглинок – глина – уровень грунтовых вод) совпадала с границей раздела элементарных слоев, но не более 2м.

Определяем напряжение от собственного веса грунта р и дополнительное напряжение р в уровне подошвы фундамента.

Вычисляем дополнительное напряжение p на границах выделенных слоев по формуле:

где a - коэффициент, учитывающий изменение по глубине основания дополнительно напряжения p и принимаемый в зависимости от относительной глубины V=2z/b и отношения сторон фундамента h = a/b по СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

Для определения нижней границы сжимаемой толщи (НГСТ) основания фундамента вычисляем напряжение от собственного веса грунта p на границах пластов грунта и выделенных слоев h . При этом для глины, залегающей ниже уровня грунтовых вод, удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды.

Поскольку в основании залегают грунты с модулем деформации Е > 5 Мпа, то согласно СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений за НГСТ принимается условие р = 0,2× p .

Для определения величины осадки фундамента вычисляем среднее дополнительное напряжение р в каждом элементарном слое.

Осадку фундамента определяем по формуле:

где b = 0,8 – безразмерный коэффициент, корректирующий упрощенную схему расчета, и принимаемый равным 0,8 для всех видов грунтов.

Средняя осадка для промышленных зданий не должна превышать 10 см, СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

Схема к расчету осадки фундамента

Значения дополнительных напряжений сводим в таблицу

к расчету осадки отдельностоящего фундамента мелкого заложения.

№	Z,м	hi,м	2z\b		Pzp, кПа	,кН\м3	Pzq, кПа	0,2Pzq, кПа	P , кПа	E, кПа	S, м
	0,00	-	0,00	1,00	207,10	19,00	27,00	5,40	-	-	-
	1,20	1,20	1,14	0,71	147,04	19,00	50,16	10,03	177,07	9200,00	0,0231
	2,40	1,20	2,29	0,29	60,06	18,20	73,32	14,66	103,55	9200,00	0,0135
	3,90	1,50	3,71	0,18	37,28	18,20	102,27	20,45	48,67	8100,00	0,0090
	5,30	1,40	5,05	0,11	22,78	20,00	129,29	25,86	30,03	8100,00	0,0052
							ИТОГО	0,05
							ИТОГО с коэф. = 0,8	0,04

Максимальная осадка для промышленных каркасных зданий в соответствии с приложением 4 СНиП 2.02.01-83 не должна превышать S_max,u = 10см. S = 4 см < S_max,u = 10см, осадка колонны не превышает максимально допустимой.

Проектирование свайных фундаментов.

Выбор глубины заложения ростверка.

Глубина заложения ростверка определяется аналогично определению глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения, d=1,4м.

Назначение длинны сваи и определение её несущей способности.

Из анализа грунтовых напластований можно сделать вывод, что в качестве несущего слоя целесообразно принять слой суглинка с расчетным сопротивлением R =210 кПа, и Е=15,8 МПа. Тогда, длина забивной сваи с учетом заглубления в несущий слой не менее 1 м составит:

Примем забивную сваю типа С 10-30 по ГОСТ 19804.1-79 длиной 10 м, сечением 30´30 см с заглублением в суглинок на 2,6 м. При этом свая будет висячей. Погружение сваи будет осуществляться дизельным молотом.

Определение несущей способности сваи.

Несущая способность висячей забивной сваи определяется в соответствии со СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты, как сумма расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

где g - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g =1;

g ,g - коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погруженных дизельными молотами без лидерных скважин, g =1,g =1, а для других случаев по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты;

А- площадь опирания сваи на грунт, принимаемой равной площади поперечного сечения сваи.

А=0,3×0,3=0,09м ;

U- наружный периметр поперечного сечения сваи,

U=0,3×4=1,2м;

R- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты, кПа;

f - расчетное сопротивление i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, кПа. Принимаемое по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты;

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

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи зависит от вида и состояния грунта и от глубины погружения сваи.

Расчетная схема для определения несущей способности висячей сваи.

Глубина погружения нижнего конца сваи определяется от уровня природного рельефа и будет равна 11,1 м. Табличное значение R для супеси имеем на глубинах 10 и 15 м равные соответственно 3500 и 4000 кПа. Необходимое значение R на глубине 11,1 м находим по интерполяции:

R = = 3610 кПа.

Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи определяется как сумма сопротивлений отдельных слоев, соприкасающихся со сваей. Основание разбивается таким образом, чтобы каждый расчетный слой был однородным и имел толщину не более 2 м. В соответствии с этими требованиями разобьем основание, окружающее сваю, на расчетные слои. Значение f определяется для каждого расчетного слоя отдельно, причем на глубине, соответствующей глубине расположения середины расчетного слоя. Определим f :

h = 1,2 м

h = 1,2 м

h = 1,5 м

h₄ = 1,4 м

h₅ = 2,0 м

h₆ = 2,4 м

Подставляем полученные значения в формулу:

F =1,0(1,0×3610×0,09+1,2×1(1,2×21+1,2×25,4+1,5×23,1+1,4×25+2,0·32,7+2,4·45,9))=

=696,8 кН.

Несущая способность сваи по грунту составила 686,8 кН. Причем, 324,9 кН грунт воспринимает через нижний конец сваи, а остальные 371,9 кН реализуется в виде сил трения по боковой поверхности сваи.

Расчет количества свай и конструирование ростверка.

Конструирование свайного фундамента под среднюю колонну.

Рис.7 Расчетная схема свайного фундамента.

Количество свай С10-30 в фундаменте можно определить по формуле:

где N - расчетная нагрузка на обрез фундамента, кН;

F - несущая способность сваи, кН;

g - коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности сваи по грунту, принимаемые по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты, принимаемый равным g =1,4.

Принимаем куст из 4 свай сечением 300 300 мм.

Размеры в плане плитной части ростверка принимаем равными 1400 1400 мм.

Выполняем проверку правильности подобранных размеров свайных фундаментов.

Собственный вес одного погонного метра ростверка и грунта на его уступах определим по формуле:

где d- глубина заложения ростверка, м.

b,l – размеры ростверка в плане, м.

Находим расчетную нагрузку в плоскости подошвы ростверка:

тогда фактическая нагрузка, передаваемая на каждую сваю в фундаменте:

Проверим выполнение условия несущей способности грунта в основании сваи:

Условие выполняется с коэффициентом запаса:

Расчет осадки свайного фундамента.

Расчет осадки отдельно стоящих фундаментов из висячих свай в соответствии с СНиП 2.02.03-85 производится как для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования.

Размеры в плане условного фундамента определяются:

b_y = 0,9 + 2 +2c; c = ht_g

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения слоев грунта, прорезаемых сваями, определяется по формуле:

=

c = ht_g = 9,7×t_g 6,5 = 1,1

тогда, размеры условного фундамента в плане будут равны:

b_y = 0,9+2×0,15+2×1,1 = 3,4 м.

l_y = 0,9+2×0,15+2×1,1 = 3,4 м.

Площадь условного фундамента:

A_y = l_y ×b_y =3,4 × 3,4 = 11,6 м²

Собственный вес условного свайногрунтового массива определяется по формуле:

Среднее давление под подошвой условного фундамента:

Р =

Вычисляем расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:

где g ,g - коэффициенты условий работы, по СНиП 2.02.01-83(2000),

k = 1 – коэффициент надежности,

М ,М ,М - коэффициенты, принимаемые в зависимости от j по СНиП 2.02.01-83(2000),

b - ширина подошвы фундамента, м,

k =1 – коэффициент, зависящий от ширины фундамента (b < 10м),

g - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

d - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

d = 0м – глубина подвала от поверхности планировки,

с = с – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

Условие P ≤ R выполняется.

Рис.9 Схема к расчету осадки отдельно стоящего свайного фундамента

Разбиваем грунт под подошвой фундамента на элементарные слои:

h_i 0,25b_y = 0,8 м.

Определяем напряжение от собственного веса грунта р и дополнительное напряжение р в уровне подошвы фундамента.

Вычисляем дополнительное напряжение p на границах выделенных слоев по формуле:

где a - коэффициент, учитывающий изменение по глубине основания дополнительно напряжения p и принимаемый в зависимости от относительной глубины V=2z/b и отношения сторон фундамента h = l_y/b_y по СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

Для определения нижней границы сжимаемой толщи (НГСТ) основания фундамента вычисляем напряжение от собственного веса грунта p на границах пластов грунта и выделенных слоев h . При этом для глины, залегающей ниже уровня грунтовых вод, удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды.

Поскольку в основании залегают грунты с модулем деформации Е > 5 Мпа, то согласно СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений за НГСТ принимается условие р = 0,2× p .

Для определения величины осадки фундамента вычисляем среднее дополнительное напряжение р в каждом элементарном слое.

Осадку фундамента определяем по формуле:

где b = 0,8 – безразмерный коэффициент, корректирующий упрощенную схему расчета, и принимаемый равным 0,8 для всех видов грунтов.

Средняя осадка для производственных каркасных зданий не должна превышать 10 см, СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

Значения дополнительных напряжений к расчету осадки

отдельно стоящего свайного фундамента.

№	Z,м	hi,м	2z\b		Pzp, кПа	,кН\м3	Pzq, кПа	0,2Pzq, кПа	P , кПа	E, кПа	S, м
	0,00	-	0,00	1,00	147,90	19,60	222,00	44,40	-	-	-
	0,80	0,80	0,47	0,99	146,20	19,60	237,68	47,54	147,05	15800,00	0,0074
	1,60	0,80	0,94	0,93	137,40	19,60	253,36	50,67	141,80	15800,00	0,0072
	2,40	0,80	1,41	0,82	120,98	19,60	269,04	53,81	129,19	15800,00	0,0065
	3,20	0,80	1,88	0,70	103,31	19,60	284,72	56,94	112,15	15800,00	0,0057
	4,00	0,80	2,35	0,60	88,15	19,60	300,40	60,08	95,73	15800,00	0,0048
	4,80	0,80	2,82	0,51	75,95	19,60	316,08	63,22	82,05	15800,00	0,0042
	5,60	0,80	3,29	0,45	66,33	19,60	331,76	66,35	71,14	15800,00	0,0036
							ИТОГО	0,0394
							ИТОГО с коэф. b=0,8	0,0316

Средняя осадка для производственных каркасных зданий не должна превышать 10 см, СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.

Следовательно, условие S = 3,2 см £ = 10 см выполняется.

Подбор свайного оборудования.

От правильности выбора дизель-молота зависит успешное погружение свай в проектное положение. В первом приближении дизель-молот можно подобрать по отношению веса его ударной части к весу сваи, которое должно быть для штанговых дизель-молотов и молотов одиночного действия не менее 1,5 при плотных грунтах, 1,25 при грунтах средней плотности и 1,0 при слабых водонасыщенных грунтах.

Минимальная энергия удара, необходимая для понижения свай, определяется по формуле:

где а- коэффициент, равный 25 Дж/кН,

N - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю и принятая в проекте, кН.

Пользуясь техническими характеристиками дизель-молотов, подбирают такой молот, энергия удара которого соответствует минимальной.

По техническим характеристикам принимаем дизель-молот с неподвижными штангами С-268 с энергией удара 16 кДж. Полный вес молота G =31000 Н, вес ударной части =18000 Н, высота падения ударной части молота h =2,1 м. Вес сваи С5-30 G =11500 Н.

Расчетная энергия удара дизель-молота С-268 для штанговых дизель-молотов:

Проверка пригодности принятого молота производится по условию:

k =5 для штанговых дизель-молотов.

Условие соблюдается. Следовательно, принятый дизель-молот с неподвижными штангами С-268 обеспечивает погружение свай С10-30.

Определение проектного отказа свай.

В проекте свайного фундамента должен быть определен проектный отказ свай.

Проектный отказ необходим для контроля несущей способности свай в процессе производства работ, если фактический отказ при испытании свай динамической нагрузкой окажется больше проектного, то несущая способность сваи может оказаться не обеспеченной. Формула для определения проектного отказа имеет вид:

где h- коэффициент, принимаемый для железобетонных свай, h=1500кН/м ;

А- площадь поперечного сечения ствола сваи, м ;

М- коэффициент равный, М=1;

g - коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности сваи по расчету, равным g =1,4;

Е - расчетная энергия удара, кДж;

N - расчетная нагрузка допускаемая на сваю и принятая в проекте, кН;

m - масса молота, т;

m - масса сваи, т;

m - масса подбабка, т;

e- коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивки железобетонных свай e =0,2.

Технико-экономическое сравнение вариантов.

Технико-экономические показатели фундаментов подразделяются на стоимостные и натуральные. Стоимостные показатели включают: приведенные затраты, сметную стоимость возведения фундаментов, капитальные вложения в материально-техническую базу строительства, эффект от ускорения строительства, экономическую оценку фактора дефицитности стали и эксплуатационные затраты; натуральные – продолжительность возведения, затраты труда и расход основных материалов (стали, цемента, топлива).

Для анализа технико-экономических показателей вариантов фундаментов выбирается сопоставимая единица измерения. Это может быть фундамент или нулевой цикл в целом.

Оптимальное проектное решение принимается по минимуму приведенных затрат.

Удельные показатели стоимости и трудоемкости основных видов работ при устройстве фундаментов мелкого заложения.

Наименование работ	Объем	За единицу	Всего
Ст-ть,руб	Труд-ть, чел-дн	Ст-ть,руб	Труд-ть, чел-дн
Разработка глинистых грунтов глубиной до 3 м	645,12	2,00	0,28	1290,24	180,63
Устройство песчанной подготовки под фундамент мелкого заложения	28,94	4,8	0,11	138,91	3,18
Устройство ленточных монолитных железобетонных фундаментов мелкого заложения из бетона класса В15 (М 200)	76,31	26,1	0,38	1991,69	29,00
ИТОГО:				3420,84	212,81

Удельные показатели стоимости и трудоемкости основных видов работ при устройстве свайных фундаментов.

Наименование работ	Объем	За единицу	Всего
Ст-ть,руб	Труд-ть, чел-дн	Ст-ть,руб	Труд-ть, чел-дн
Разработка глинистых грунтов глубиной до 3 м	645,12		0,28	1290,24	180,63
Устройство песчаной подготовки под ростверки	12,16	4,80	0,11	58,37	1,34
Устройство ленточных монолитных железобетонных ростверков из бетона класса В15 (М 200)	25,97	26,1	0,38	678,02	9,87
Погружение железобетонных свай из бетона класса В22,5 (М 300) в грунты I группы длиной до 12 м	75,60	85,20	0,89	6441,12	67,28
ИТОГО:				8467,75	259,12

Сравнив результаты расчета, принимаем за основной вариант применение фундаментов мелкого заложения как более эффективное и выгодное по сравнению с применением свайных фундаментов.