Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование “стены в грунте” и свайного куста

Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра железобетонных конструкций

Курсовой проект

“Проектирование “стены в грунте” и свайного куста”

Выполнил:

Консультант:

Москва 2010 г.

Содержание:

Исходные данные
Сбор нагрузки

2.1. Нагрузка на перекрытие

2.2. Нагрузка на покрытие

2.3. Нагрузка на сваю

3. Проектирование свайного куста

3.1 Определение несущей способности сваи по грунту

3.2 Размещение свай в кусте

3.3 Расчет на продавливание ростверка колонной

3.4 Расчет на продавливание ростверка угловой сваи

3.5 Расчет на поперечную силу

3.6 Расчет на смятие ростверка сваей

3.7 Расчет ростверка на изгиб по нормальным и наклонным сечениям

3.8 Определение ширины раскрытия трещин

3.9 Расчет сваи по материалу

4. Проектирование свайного поля под колонны каркаса здания

5. Расчет стены в грунте

5.1 Построение эпюр природного и бокового давления

5.2 Определение глубины заделки

5.3 Статический расчет на изгиб

5.4 Выравнивание пролетного и опорного момента

5.5 Подбор продольной рабочей арматуры

5.6 Проверка ширины раскрытия трещин

6. Список литературы

_{Расчет
и конструирование
фундамента под колонну.}

_{Исходные
данные}

_{Грунты
основания- пески
средней крупности,
средней плотности,
условное расчетное
сопротивление грунта}_R-0.35МПа_.

_{Бетон
тяжелый класса В30.
Расчетное сопротивление
растяжению Rbt=1.05 Мпа,}

Вес единицы объема грунта бетона фундамента и грунта на его обрезах

Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. С учетом пола подвала глубина заложения фундамента Н₁=105см.

Усилия в колонне:

Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой

Высота типового этажа равна .

Грузовая площадь колонны

Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле

, где п - количество этажей. В нашем случае п=8; А - грузовая площадь;

, – соотв. постоянная и временная нагрузки на 1м² перекрытия по табл.

Согласно табл.

- постоянная нагрузка на 1 м² покрытия.

- - полная снеговая нагрузка на 1 м² покрытия;

- собственный вес ригеля с учетом длиной

3,66 кН/м - погонная нагрузка от собственного веса ригеля

- собственный вес колонны технического этажа;

- коэффициент сочетаний (коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от количества этажей), определяемый по формуле

Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент, 3083

Нормативное усилие

где

Определение размера стороны подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт без учёта поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения

8.15

Размер стороны квадратной подошвы фундамента: а=

Принимаем а=3.0 м (кратно 0,3 м)

Давление на грунт от расчётной нагрузки

Определение высоты фундамента

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

Полная высота фундамента устанавливается из условий:

Продавливания +0,05)

+0,05)=0.524

+0,25 (м)

+0,25=1.15 (м)

анкеровки сжатой арматуры колонны
+0,25 (м).

Базовая длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчётным сопротивлением на бетон, определяется по формуле:

Где и - соответственно площадь поперечного сечения анкерируемого стержня арматуры и периметр его сечения.В нашем случае для арматуры d=20мм:

- расчётное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки

Где – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры. Для горячекатаной арматуры периодического профиля

- коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры. Принимаемый равным:

1,0 – при диаметре продольной арматуры

0,9 – при и

Требуемая расчётная длина анкеровки арматуры с учётом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле:

Где и - площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчёту и фактически установленная (для нашего случая

- коэффициент, учитывающий влияние на длину анкероки напряженного состояния бетона и арматуры. Для сжатых стержней периодического профиля Тогда:

Кроме того, согласно требованиям. Фактическую длину анкеровки необходимо принимать

Из четырёх величин принимаем максимальную длину анкеровки, т.е.

Следовательно, из условия анкеровки

Принимаем трёхступенчатый фундамент общей высотой 90 см и с высотой ступеней 30 см. При этом ширина первой ступени , а второй

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения должно выполняться условие:

Поперечная сила от давления грунта:

Где а –размер подошвы фундамента;

р – давление на грунт от расчётной нагрузки( на единицу длины).

Расчёт на продавливание

Проверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания.

Расчет элементов без поперечной арматуры на продавливание при действии сосредоточенной силы производится из условия:

Где продавливающая сила, принимаемая равной продольной силе в колонне подвального этажа на уровне обреза фундамента за вычетом нагрузки , создаваемой реактивным отпором грунта, приложенным к подошве фундамента в пределах площади с размерами, превышающим размер площадки опирания ( в данном случае второй ступени фундамента);

площадь расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии 0,5от границы площади приложенной силы N с рабочей высотой сечения . В нашем случае

Площадь определяется по формуле:

Где периметр контура расчётного сечения:

Площадь расчетного сечения

Продавливающая сила равна:

Здесь р – реактивный отпор грунта,

– площадь основания продавливаемого фундамента в пределах контура расчётного сечения, равная:

Проверка условия показывает:

Т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.

Определение площади арматуры подошвы фундамента

Подбор арматуры производим в 3-х вертикальных сечениях фундамента, что позволяет учесть изменение параметров его расчетной схемы, в качестве которой принимается консольная балка, загруженная действующим снизу вверх равномерно распределенным реактивным отпором грунта. Для рассматриваемых сечений вылет и высота сечения консоли будут разными, поэтому выявить наиболее опасное сечение можно только после определения требуемой площади арматуры в каждом из них.

Сечение I-I

Площадь сечения арматуры определяем по формуле:

Сечение II-II

Площадь сечения арматуры определяем по формуле:

Сечение III-III

Площадь сечения арматуры определяем по формуле:

Из трех найденных значений подбор арматуры производим по максимальному значению, т.е. . Шаг стержней принимается от 150мм до 300мм(кратно 50мм). При ширине подошвы фундамента

минимальный диаметр стержней .

Принимаем нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях арматурой из стержней d=14мм А500 с шагом 200мм.

Имеем 15 d=14мм А500 с .

Процент армирования :

-в сечении I-I:

-в сечении II-II:

-в сечении III-III:

Так как во всех сечениях , количество принятой арматуры оставляем без изменений. В случае , диаметр принятой арматуры следует увеличить или уменьшить ее шаг.

2.Сбор нагрузки

нагрузка на перекрытие.

Нагрузки на 1 м² перекрытия.

№ П/п	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кгс/м²	Коэффициент надежности по нагрузке, g_f		Расчетная нагрузка, кгс/м²
Собственный вес конструкции
1	Линолеум на тканевой основе на прослойке из холодной мастики 12 кг/м³	12	1.2		14.4
	Древесно - волокнистая плита	600	1.2		8.64
	Стяжка цементно-песчаная		1.3		117
	Керамзит		1.3		62.4
2	Железобетонная плита перекрытия		1.1		387.2
Постоянная нагрузка g		509.2	-		589.64
Временная
3	Перегородки	90		1.1	99
4	По технологическим данным	250		1.2	300
	Итого временаая нагрузка	340			399
	Полная нагрузка (g+)	849.2	-		988.64

2.2 Нагрузка на покрытие

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка кгс/м²	Коэффициент надежности по нагрузке, g_f	Расчетная нагрузка, кгс/м²
Гидроизоляционный ковер(3 слоя) Армированная цементно-песчаная стяжка, Керамзит по уклону, Утеплитель - минераловатные плиты, Пароизоляция 1 слой, Многопустотная плита перекрытия с омоноличиванием швов,	15 88 60 22.5 5 340	1.3 1.3 1.3 1.2 1.3 1.1	19.5 114.4 78 27 6.5 374
Постоянная нагрузка	530.5		619.4
Снеговая нагрузка	84		120
Полная временная нагрузка S	614.5		739.4

₁-коэффициент сочетаний(коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от количества этажей), определяется по формуле:

_n₁=_А1-0.4)/=0.4+(0.69-0.4)/=0.45

_А₁=

Нагрузка на сваю

Нагрузка на сваю считается от суммы нагрузок: от перекрытий, покрытия, от собственного веса колонны и от собственного веса ростверка.

Определение усилий в колонне

Грузовая площадь колонны А

Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле

, где п - количество этажей. В нашем случае п=33;A- грузовая площадь;

, – соотв. постоянная и временная нагрузки на 1м² перекрытия по табл.

Согласно табл.

- постоянная нагрузка на 1 м² покрытия.

- - полная снеговая нагрузка на 1 м² покрытия;

- собственный вес ригеля с учетом длиной

3,66 кН/м - погонная нагрузка от собственного веса ригеля

- собственный вес колонны технического этажа;

Считаем, что собственный вес ростверка составляет 7% от нагрузки, действующей в колонне

=10773+754=11527 кН

Проектирование свайного куста

Длина свай назначается исходя из инженерно-геологических условий. Нижний конец свай должен погружаться в грунт с достаточно высоким расчётным сопротивление на глубину не менее 1…1,5 м. В твёрдые глинистые грунты, плотные гравелистые, крупные и средней крупности пески допускается заглубление на 0,5 м. Выбираем буронабивные сваи длинной l=16 м, круглого сечения d=80 см и d=60 см, у которых нижний конец забивается в тугопластичную глину. Но переводим круглые сваи в квадратные со стороной 0,9 d

0,9 м

0,9

Заделку сваи в ростверк, так как нагрузка центрально приложенная, принимаем минимальной, равной 0,1 м. Количество свай в ростверке 5.

Определение несущей способности одиночной сваи по грунту и расчётной нагрузки на одну сваю.

Несущая способность по грунту одиночной забивной висячей сваи определяется по формуле:

Где - коэффициент условий работы сваи в грунте;

коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом сваи и на боковой поверхности сваи, принимаемой по таблице 3 (СНиП 2.02.03-85);

-площадь поперечного сечения сваи ,

-наружний периметр поперечного сечения сваи

По таблицам «Расчётные сопротивления грунта под нижним концом забивных свай » определяем расчетное сопротивление под нижним концом сваи R и расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи слоев грунта, через которые проходит свая.

толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

Расчетное сопротивление R под нижним концом сваи для тугопластичной глины при глубине погружения нижнего конца сваи от природного рельефа

Z=25.600 м составляет R=5248 кПа.

Сопротивление грунта по боковой поверхности:

в суглинке с на глубине расположения середины слоя от отметки природного рельефа

……………………………………………………..

в торфе на глубине расположения середины слоя

……………………………………………………..