Материал: Курсовая работа (курсовой проект) по учебному курсу Основания и фундаменты Вариант 4 (при наличии)

Z₂= 0,5h₂ = 0,5 · 1,53 = 0,76 м;

Z₃= 0,5h₃ = 0,5 · 1,73= 0,86 м;

Z₄= 0,5h₄ = 0,5 · 1,68 = 0,84 м;

- длина по оси Г

L_vГ =L_d + Z₂ + Z₃ = 40 + 0,76 + 0,86 = 41,62м.

- ширина по оси 1

В_v1 =В_d + Z₁ + Z₂ = 22 + 0,74 + 0,76 = 23,5 м.

- ширина по оси 8

В_v8 =В_d + Z₃ + Z₄ = 22 + 0,86 + 0,84 = 23,7 м.



Рисунок 10 - Оформление рабочего чертежа котлована
8. Определение несущей способности одиночных свай

8.1. Расчёт несущей способности одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки

Исходные данные:

1. Сваи, забитые в предварительно пробуренные скважины длиной l = 6,0 м, поперечным сечением × =30×30 см изготовлены из бетона класса В25 и армированы 8d16AI.

см² (приложение 2 табл.8);

= 14,5 МПа (приложение 2 табл.14);

= 225 МПа (приложение 2 табл.14).

2. Нагрузка на 1м фундамента = 550 кН/м.

3. Грунтовые условия приняты по заданию.

4. В расчете приняты: высота ростверка – 40 см, заделка головы сваи в ростверк – 30 см, глубина заложения подошвы ростверка d=1,4 м, размещение сваи приведено на рисунке 11.



Рисунок 11 - Схема размещения сваи-стойки в грунтах основания

Вывод: За несущую способность сваи принимается несущая способность грунта под нижним концом сваи как меньшее по значению.

Сопротивление сваи по материалу:



где .

Расчётная несущая способность грунта основания под нижним концом сваи:



где γ_cr = 1 – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;

γ_с = 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте.

Вывод: За несущую способность сваи принимается несущая способность грунта под нижним концом сваи как меньшее по значению.

8.2. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи на действие вертикальной нагрузки

Исходные данные: см. пункт 8.1.

Расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи:



где γ_c – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под концом сваи, кПа;

А – площадь опирания сваи в грунте, м2;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

γ_cr, γ_cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Сопротивление сваи по грунту по формуле:



где F_d – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, кПа;

γ_k = 1,4 – коэффициент надежности при расчётном способе определения несущей способности сваи.



Рисунок 12 - Размещение сваи в грунте основания
8.3. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи на действие горизонтальной нагрузки

Исходные данные:

Грунтовые условия – однородный грунт по второму слою геологического разреза на всю глубину погружения сваи принимается по заданию: суглинок легкий

φ=15^о, с=35 кПа, Е=30 МПа, ɤ=18,9 кН/м³.

Сваи, забитые в предварительно пробуренные скважины длиной l = 6,0 м, поперечным сечением × =30×30 см изготовлены из бетона класса В25 и армированы 8d16AI.

- вертикальная нормативная – по заданию: N = 550 кН;

- горизонтальная, действующая на уровне поверхности земли Н = 50 кН;

- изгибающий момент М = 40 кН‧м.

Размеры забивной железобетонной сваи: ℓ= 6 м; в=0,3, h = 0,3 м.

Определение категории жесткости сваи производится по приведенной глубине погружения сваи в грунт:

= ℓ = 6‧ = 6‧0,65 = 3,9 м,

где = α_ɛ - коэффициент деформации, 1/м;

- К=8000 кН/м⁴ – суглинок с показателем текучести 0,45;

- условная ширина сваи: в_р = 1,5d+0,5=1,5×0,3+0,5 = 0,86 м;

- ɤ_с =3 – коэффициент условий работы;

- жесткость поперечного сечения сваи на изгиб (Е_в см. таблица 9, бетон В25): Е_вℑ =30000 ‧ 0,0007 = 20,3 МН‧м².

Момент инерции: ℑ = вh³/12 = 0,3×0,3³/12 = 0,0007 м⁴.

Категория жесткости сваи =3,9 м > 1 – свая длинная гибкая.

1. Расчет деформации свай производится по условиям:

U_p≤ U_u;

Ψ_р≤Ψ_u.

Расчетные значения:

U_p=Н_оƐ_нн+М_оƐ_нм= 50‧0,44‧10^-3+40‧0,19‧10^-3=30‧10^-3м = 30 мм;

Ψ_р= Н_оƐ_мн+М_оƐ_мм = 50‧0,19‧10^-3+40‧0,13‧10^-3= 15 ‧10^-3 = 0,015 рад.

Расчетные значения поперечной силы в рассматриваемом сечении Н_о = Н = 50 кН и изгибающего момента М_о = М = 40 кНм.

Горизонтальное перемещение сечения от действия силы Н=1:

Ɛ_нн =

А_о = ‧ 2,441 = 0,44 ‧ 10^-3 м/кН.

Горизонтальное перемещение сечения от момента М=1, равное углу поворота сечения от силы Н=1:

Ɛ_нм=Ɛ_мн= В_о = ‧ 1,621 = 0,19 ‧ 10^-3 (1/кН).

Угол поворота сечения (1/кН‧м) от момента М=1:

Ɛ_мм= С_о = ‧ 1,751 = 0,13 ‧ 10^-3 (1/кН‧м).

U_uи Ψ_u– предельные значения, устанавливаются заданием на проектирование.

2. Расчет устойчивости основания производится по условию ограничения расчетного давления, оказываемого на грунт боковой поверхностью сваи:

σ_z≤ η₁ η₂ (ɤZ tgφ+ξc),

Расчетное давление на грунт:

σ_z= ‧ (U_pA- B₁+ C₁+ D₁)=

где = α_ɛZ = 0,65‧10 = 6,5 > =2,5 м на глубине

Z=0,85/ α_ɛ=0,85/0,65 = 1,3 м.

= α_ɛZ = 0,65‧1,3 = 0,85 м.

Расчетное предельное давление на грунт боковой поверхностью сваи:

σ_zu = η₁η₂ (ɤZtgφ+ξc) = 1‧0,4‧ ‧(18,9‧0,85‧tg15^о+0,6‧35) = 43 кПа;

где η₁ = 1;

η₂= =

= = 0,4;

= 2,5;

ɤ = 18,9 кН/м³;

ξ = 0,6.

Проверка условия

σ_z = 135 кПа > σ_яu=43 кПа – условие не выполняется, следовательно, несущая способность сваи по грунту на горизонтальное давление не обеспечивается.

3. Проверка сечений свай по сопротивлению материала: по прочности, образованию и раскрытию трещин проводится на совместное действие следующих расчетных усилий.

Расчетное значение изгибающего момента в сечении сваи на глубине

Z= 0,85 м:

М_z = E_вℑU_pA₃-α_ɛE_вℑ‧Ψ_рВ₃+ МС₃+ D₃=0,65²‧20300‧0,03‧(-)0,103 – 0,65‧20300‧0,015‧(-)0,044+40‧0,989+ ‧0,848=87 кНм.

Расчетное значение поперечной силы в сечении сваи по глубине Z=0,85 м:

Н_z = E_вℑU_pA₄- α E_вℑ‧Ψ_рВ₄+ α_ɛМС₄+ НD₄ =0,65³‧20300‧0,03‧(-)0,362 – 0,65²‧20300‧0,015‧(-)0,207+0,65‧40‧(-)0,066+50‧0,985= 14 кН.

Расчетное значение продольной сжимающей силы в сечении сваи на глубине Z= 0,85 м:

N_z = N = 550 кН.

Расчет конструкции сваи по прочности, образованию и раскрытию трещин производится по требованиям для расчета железобетонных конструкций.
9. Проектирование свайного кустового фундамента

9.1. Выбор конструкции свайного кустового фундамента

Выбор конструкции данного вида фундаментов заключается в подборе вида свай, типа свайного фундамента и ростверка с учетом конкретных условий строительной площадки, конструктивных и технологических особенностей проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок путем сравнения вариантов.

Предпочтительным является низкий ростверк, который располагается ниже пола подвала.

9.2. Определение числа свай и размещение их в плане