Расчет и устройство фундаментов мелкого заложения

1.      Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов с определением расчетного сопротивления грунтов основания

а) По шифру принимается схема сооружения и геологические условия

Шифр задания: 46.

Выбор варианта (табл. 3.1):

·        вариант задания по табл. 1 Приложения 2 (10): номер схемы - 4 (Химический цех); вариант - четный (L=6 м, без подвала);

·        вариант по геологическому разрезу - 1.

б) Устанавливаются нагрузки и характеристики грунтов

Вариант 1.

Рис.1 Геолого-литологический разрез

По варианту №1 геолого-литологического разреза четыре вида грунтов: почвенно-растительный слой, глина серая пылеватая, слоистая (ленточная); супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка; суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена); уровень поземных вод на глубине 5 м. Так как почвенно-растительный слой срезается при устройстве котлована под фундамент (в виду того, что имеет малую мощность, низкие расчетные характеристики и не может служить основанием), то его характеристиками можно пренебречь.

Таблица 1. Характеристики грунтов 1

Номер грунта	Наименование грунта	Для расчета по деформациям			Удельный вес частиц грунта , γs, к Н/м 3	Влажность, ωL	Модуль деформации Е, мПа	Влажность на границе текучести	Влажность на границе раскатывания ωр	Коэффициент Пористости, е	Показатель текучести JL	Степень влажности Sr
		удельный вес грунта γII , Кн/м 3	Угол внутреннего трения φII , град	Сцепление грунта СII , кПа
2	Глина	18,2	20	18	27,1	0,4	3,5	0,46	0,31	1,08	0,5	1
11	Супесь	19,2	24	8	26,5	0,3	14	0,33	0,31	0,69	0,55	1
4	Суглинок	21,5	26	40	26,5	0,15	18	0,24	0,11	0,42	0,31	0,95

Для расчетов по несущей способности (по первой группе предельных состояний) некоторые показатели свойств нужно вычислить по формулам:

γI = γII /1,1; φI = φII /1,1; С_I = С_II /1,5

Таблица 2. Характеристики грунтов 2

Номер грунта	Наименование грунта	γII	γI	φII	φI	СII	СI
2	Глина	18,2	16,55	20	18,18	18	12,00
11	Супесь	19,2	17,45	24	21,82	8	5,33
4	Суглинок	21,5	19,55	26	23,64	40	26,67

в) Анализ инженерно-геологических условий и оценка строительных свойств грунтов

Площадка строительства химического цеха находится в г. Москва. Порядок напластования указан на Рис.1 Геолого-литологический разрез. Исходные характеристики грунтов приведены в табл. 1.

Анализируя инженерно-геологические условия площадки строительства и расчетные характеристики, представленные изыскателями, можно сделать следующие выводы:

·        Почвенно-растительный слой имеет малую мощность, низкие расчетные характеристики и не может служить основанием.

·        Грунт 2-го слоя: глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), мощность 4 м. По показателю текучести - коэффициент пористости е=1,08; показатель текучести JL=0,5; согласно ГОСТ 25100-2011 тугопластичная, сильносжимаемая Е0=3,5 Мпа, условное расчетное давление сопротивления R0=200 кПа (по интерполяции из табл. 5 «Методических рекомендаций к выполнению курсовой работы»).

·        Грунт 3-го слоя: супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, мощностью 2,5 м. По показателю текучести - коэффициент пористости е=0,69; показатель текучести JL=0,55; пластичная; средней сжимаемости Е0=14 Мпа, условное расчетное давление сопротивления R0=225 кПа (по интерполяции из табл. 5).

·        Грунт 4-го слоя: суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), мощностью больше 5 м. По показателю текучести - коэффициент пористости е=0,42; показатель текучести JL=0,31; согласно ГОСТ 25100-2011 тугопластичный, Е0=18 Мпа, условное расчетное давление сопротивления R0=280 кПа (по интерполяции из табл. 5).

Таким образом, все грунты, залегающие ниже насыпного слоя, обладают небольшой сжимаемостью, за исключением 2-го слоя, и значительной прочностью, причем последняя нарастает с глубиной (эпюра R 0 , рис.16). В качестве несущего слоя для фундаментов на естественном основании могут служить мелкий песок или суглинок; для свайных фундаментов - полутвердая глина. Супесь является водоносным слоем (У.Г.В. на глубине 5 м).

Результаты расчёта представлены в таблице 2.

Таблица 3. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства).

№ Слоя	1	2	3	4
Наименование грунта	Почвенно-растительный слой	Глина серая пылеватая, слоистая (ленточная)	супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка	суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена)
Мощность слоя, м	0,4	4	2,5	5
Удельный вес грунта γII, кН/м 3	.	18,2	19,2	21,5
Коэффициент пористости, е	.	1,08	26,50	0,42
Степень влажности, ωL	.	0,40	0,30	0,15
Показатель текучести, JL	.	0,50	0,55	0,31
Угол внутреннего трения φп, град	.	20,00	24,00	26,00
Сцепление С, кПа	.	18,00	8,00	40,00
Е0, кПа	.	3,50	14,00	18,00
R0, кПа	.	200,00	225,00	280,00

В конечном итоге:

·        для глины серой пылеватой, слоистой (ленточной) - R0=200 кПа;

·        для супеси серой, легкой, слабо слоистой с линзами песка - R0=225 кПа;

·        для суглинка темно-серого, тяжелого, с линзами песка, включениями гальки (морена) - R0=280 кПа.

. Расчет фундамента мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

При выборе глубины заложения фундамента учитываются следующие факторы:

) инженерно-геологические условия площадки строительства: в соответствии с приложением 1, грунты пригодны в качестве основания для фундаментов мелкого заложения (расчетное сопротивление R=200 кПа, начиная с глубины dф = 1,7 м);

) особенности возводимого здания: глубина заложения подошвы фундамента принимается равной 0,5 м, т. е. здание не имеет подвала, dф = 0,5 м;

) климатические особенности: основным климатическим фактором, влияющим на глубину заложения фундаментов, является промерзание грунтов. Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментами необходимо, прежде всего, знать нормативную глубину промерзания dfn:

=d0*Mt

где M_t - безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зимний период в районе строительства, принимаемый по СНиП 2.01.01-82 для г. Москвы M_t=34,3; d0 - величина, принимаемая равной для суглинков и глин - 0,23 м.

dfn=0,23* 34,3=1,35 м.

Принимаем глубину заложения фундамента равную 1,35 м.

Для определения расчетной глубины промерзания воспользуемся формулой

 = dfn*kh*γc

где (dfn= 1,35 м - нормативная глубина промерзания; kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на глубину промерзания грунтов у фундаментов, принимаемый по СНиП 2.01.01-82 (таблица 1): kh = 0,5; γc = 1 - коэффициент условий промерзания грунта, учитывающий изменчивость климата.

df =1,35*0,5*1=0,68 м.

Окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента 1,35 м (в зависимости от нормативной глубины промерзания).

.2 Определение расчетного сопротивления грунта основания при ширине подошвы фундамента равной 1 м

Расчетное сопротивление грунта определяется по СП 12.13330.2011 (формула (5.7).

где _с1 = 1,2 (коэффициент  зависит от вида грунтов, лежащих в основании здания. I_L = 0,5, т.е. 0,25≤ I_L ≤ 0,5, согласно СП - _с1=1,2) и _с2=1,1 (коэффициент _с2 зависит как от вида грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания L к его высоте Н, а также жесткости здания. Длина здания L=36 м, высота Н=34 м. L/H=36/34=1,06) - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 5.4 <#"890886.files/image005.gif">

.3 Определение размеров подошвы фундамента

Согласно варианту задания необходимо запроектировать и рассчитать основание и фундаменты Химического корпуса (вариант 4). Выбираем первое сочетание нагрузок.

Рис.2 Химический корпус (вариант 4), l=6 м.

Таблица 4. Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок.

Номер схемы. Сооружение	Вариант	Номер фундамента	1-е сочетание
			N, кН	M, кН*м	T, кН
Схема 4. Химический цех	Четный, L=6 м	1	160	-24	_
		2	2810	38	_
		3	3410	-45	_
		4	2210	-122	_
		5*	1060	-184	_

Размер подошвы фундамента А_ф определяется по формуле:

А_ф = N₀^II/(R- γ_ср^IId)

где N₀^II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента; R - расчетное сопротивление грунта основания; γ_ср^II - средний удельный вес грунта; d - глубина заложения фундамента.

А_ф = N₀^II/(224- 18,2*1,35)

₀^II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний для пяти типов фундаментов и двух сочетаний.

Таблица 5. Нагрузка по типам фундамента

Тип фундамента	N, кН
1	160
2	2810
3	3410
4	2210
5*	1060

Результаты вычислений А_ф сводим в таблицу:

Таблица 6. Размер подошвы фундамента

Тип фундамента	Аф	Аф*20%
1	0,80	0,96
2	14,09	16,91
3	17,10	20,52
4	11,08	13,30
5*	5,32	6,38

На фундамент действует изгибающий момент, поэтому найденную площадь увеличиваем на 20%.

.4 Конструирование фундамента (определение размеров подошвы фундамента)

В методических указаниях по выполнению курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты» указано, что для определения размеров подошвы прямоугольного фундамента, необходимо учитывать следующее условие:

/l = 0,5÷0,85

где b - ширина подошвы фундамента; l - длина подошвы фундамента. 1-й тип. Для ленточного фундамента из сборных ЖБ элементов ФЛ-10-12-2 (1-й тип фундамента) усилия даны на 1 м их длины: b=1 м, а l=1 м. Отсюда: b/l =1>0,85 . Увеличив l на 0,2 м (под значения ФЛ-10-12-2), получим b/l=1/1,2=0,83. Площадь подошвы: S=1*1,2=1,2 м²>0,96 - удовлетворяет условиям (для 1-го типа). Проведем вычисления для остальных типов фундаментов:

-й тип. Размеры колонны 0,8x0,6 м, длину подошвы фундамента l можно расcчитать (см. рис. 2): l = 0,8 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 2,15 м.

Аналогично рассчитываем ширину подошвы b:

b = 0,6 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,95 м

Рис.3 Заделка колонны в монолитный ж/б фундамент

Отношение: b/l=1,95/2,15=0,9>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,95/2,75=0,7<0,85.Удовлетворяет условиям по соотношению b/l.

Площадь подошвы фундамента: S=1,95*2,75=5,36 м²<16,91 м² (для 2-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,95+1,65=3,6; l=2,15+2,65=4,8.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=3,6/4,8=0,75<0,85;

удовлетворяет условию отношения: 0,5<0,65<0,85;

а S=3,6*4,8=17,28 м2>16,91 м² (для 2-го типа).

Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-4,55=1,45 м >1 м, то размеры подошвы фундамента проходят.

-й тип. Размеры колонны 0,8x0,6 м, длину подошвы фундамента l можно расcчитать (см. рис. 2):

l = 0,8 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 2,15 м.

Аналогично рассчитываем ширину подошвы b:

b = 0,6 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,95 м

Отношение: b/l=1,95/2,15=0,9>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,95/2,75=0,7<0,85.Удовлевторяет условиям по соотношениям b/l.

Площадь подошвы фундамента: S=1,95*2,75=5,36 м²<20,52 м² (для 3-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,95+1,95=3,9; l=2,15+3,35=5,5.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=3,9/5,4=0,72<0,85;

удовлетворяет условию отношения: 0,5<0,72<0,85;

а S=3,9*5,4=21,06 м² >20,52 м² (для 3-го типа). Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-5,4=0,6 м < 1 м, то размеры подошвы фундамента не проходят. Необходимо увеличить глубину заложения фундамента до 1,55 м. Пересчитываем значение R:

Определим площадь подошвы фундамента с глубиной заложения 1,55 м.

А¹_ф = 3410/(237- 18,2*1,55)=16,33 м².

С учетом момента: А¹_ф*1,2=19,6 м².

Используем полученное ранее значения l, а b возьмем немного меньше:

b=1,95+1,65=3,6; l=2,15+3,55=5,7.

b/l=3,6/5,7=0,63<0,85;

удовлетворяет условию отношения: 0,5<0,63<0,85; а S=3,6*5,7=20,52 м² >19,6 м² после увеличения глубины заложения фундамента до 1,55 м (для 3-го типа). Окончательно принимаем площадь подошвы фундамента 20,52 м² (для 3-го типа).

-й тип. Размеры колонны 0,8x0,6 м, длину l и ширину b подошвы фундамента можно расcчитать (см. рис. 2):

l = 0,8 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 2,15 м; b = 0,6 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,95 м

Отношение: b/l=1,95/2,15=0,9>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,95/2,75=0,7<0,85.Удовлевторяет условиям по соотношениям b/l. Площадь подошвы фундамента: S=1,95*2,75=5,36 м2<13,3 м² (по 1-му сочетанию 4-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,95+1,35=3,3; l=2,15+2,05=4,2.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=3,3/4,2=0,78<0,85;

а S=3,3*4,2=13,86 м2>13,3 м² (по 1-му сочетанию 4-го типа). Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-4,2=1,8 м >1 м, то размеры подошвы фундамента проходят.

-й тип. Размеры колонны 0,4x0,4 м, длину подошвы фундамента l можно расcчитать (см. рис. 2):

b =l = 0,4 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,75 м.

Отношение: b/l=1,75/1,75=1>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,75/2,35=0,74<0,85.Удовлевторяет условиям по соотношениям b/l.

Площадь подошвы фундамента: S=1,75*2,35=4,11 м²<6,09 м² (по 1-му сочетанию 5-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,75+0,35=2,1; l=1,75+1,25=3.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=2,1/3=0,7<0,85;

а S=2,1*3=6,3 м2>6,09 м² (по 1-му сочетанию 5-го типа).

Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-3=3 м >1 м, то размеры подошвы фундамента проходят.

.5 Определение давления на грунт основания под подошвой фундамента

Вертикальная расчетная нагрузка, приходящаяся на грунт основания под подошвой фундамента, определяется по формуле:

N^II=N₀^II+N_ф+N_гр

где N₀^II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента;

N_ф - вес фундамента, который определяется по формуле:

_ф=V_ф*γ_ж/б

где V_ф - объем фундамента:

_ф=V₁+ V₂ +V₃ +V₄;

γ_ж/б - удельный вес железобетона, который равен 23 кН/м³ .

N_гр - расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента:

_гр = V_гр *γ_ср^II

γ_ср^II =Ʃγ_h^II /Ʃh

γ_ср^II - усредненное значение удельного веса грунта:

γ_ср^II =Ʃγ_h^II /Ʃh

где h - мощность слоя грунта.

Момент, действующий по подошве фундамента, определяют по формуле

М^II = М₀^II +T^II*H_ф

где М₀^II - момент, действующий по обрезу фундамента; T^II - сдвигающее горизонтальное усилие; H_ф - высота фундамента (размер по вертикали от обреза фундамента до подошвы).

Эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести:

е = М^II / N^II

Среднее давление под подошвой фундамента

Р^II_ср = N^II/ А_ф

где А_ф - площадь подошвы фундамента.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента

^max = N^II/А_ф*(1+6e/l)_min = N^II/А_ф*(1-6e/l)

Рис.4 Эпюра давлений под подошвой фундамента

Для 1-го типа фундамента согласно ГОСТ 13580-85: объем бетона: 0,26 м3; Размер: 1000*300*1180 мм.

Рис.5 Конструкция монолитного железобетонного фундамента

Конструируем фундамент в соответствии с размерами колонн (фундаменты 2,3,4,5 типов), глубиной заложения и площадью подошвы фундамента. Основные размеры приведены в таблице 7 (рисунок 5).

Табл. 7 Основные размеры фундамента

Тип фундамента	Размеры фундамента, мм			Сечение колонны, мм	Размеры подколонника, мм
	h	a1xb1 (а2хb2)		в плане	Размеры стакана
						глубина	в плане
2	1350	4800х3600	4200х3000 (3600х2400)	600х800	1500х1500	900	750х950
3	1550	5700х3600	5100х3000 (4500х2400)	600х800	1500х1500	900	750х950
4	1350	4200х3300	3600х2700 (3000х2100)	600х800	1500х1500	900	750х950
5	1350	3000х2100	2400х1500	400х400	900х900	650	550х550

Табл.8 Размеры плитной части

Размеры плитной части
Высота плитной части, мм	Высота ступеней
	h1	h2	h3
900	300	300	300

Для определения веса фундамента вычислим его объем для всех типов и сведем результаты вычислений в таблицу 9 (т.к. «стакан» полый, то из объема подстаканника надо вычесть объем стакана - V4= V4*-0,9*0,71=2,03-0,64=1,39 м³ (для 2,3,4 типов фундамента) и V4= V4*-0,65*0,3=0,73-0,19=0,54 м³ (для 5 типа фундамента):

Табл.9 Расчет объема фундамента

Тип фундамента	Размеры фундамента, м						Размеры подколонника, м			V1	V2	V3	V4	Vф
	Высота ступеней			Размеры плит в плане			в плане	Размеры стакана
	h1	h2	h3	axb	a1xb1	a2xb2		глубина	в плане
2	0,3	0,3	0,3	17,28	12,6	8,64	2,25	0,9	0,71	5,18	3,78	2,59	1,39	12,95
3	0,3	0,3	0,3	20,52	15,3	10,8	2,25	0,9	0,71	6,16	4,59	3,24	1,39	15,38
4	0,3	0,3	0,3	13,86	9,72	6,3	2,25	0,9	0,71	4,16	2,92	1,89	1,39	10,35
5	0,3	0,3	0	6,3	3,6	0	0,81	0,65	0,30	1,89	1,08	0,00	0,54	3,51

Зная объем фундамента, получим вес фундамента:

Табл.10 Расчет веса фундамента

Тип фундамента	Vф, м3	γж/б, кН/м3	Nф, кН
1	0,26	23,00	5,98
2	12,95	23,00	297,85
3	15,38	23,00	353,74
4	10,35	23,00	238,05
5	3,51	23,00	80,73

Для 1-го типа фундамента: N_ф=0,26*23=5,98 кН.

Определим N_гр (расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента). Так как в пределах заложения фундамента тип грунта не меняется, то γ_ср^II - усредненное значение удельного веса грунта тоже одинаково и равно 18,2 кН/м³.

V_гр - объем грунта, вычисляемый по формуле:

_гр =d_ф*b*l - V_ф ,

где d_ф - глубина заложения подошвы фундамента; b - ширина подошвы фундамента; l - длина подошвы фундамента. Проделаем вычисления для всех типов фундамента и результаты сведем в таблицу 11:

Табл.11 Расчет объема грунта и веса грунта

Тип фундамента	Vф, м3	dф, м	b, м	l, м	Аф, м2	Vгр, м3	Nгр, кН
1	0,26	1,35	1,00	1,18	1,18	1,33	24,21
2	12,95	1,35	3,60	4,80	17,28	10,38	188,88
3	15,38	1,55	3,60	5,70	20,52	16,43	298,95
4	10,35	1,35	3,30	4,20	13,86	8,36	152,17
5	3,51	1,35	2,10	3,00	6,3	5,00	90,91

Теперь можно определить вертикальную расчетную нагрузку, приходящуюся на грунт основания под подошвой фундамента:

Табл.12 Расчет вертикальной расчетной нагрузки

Тип фундамента	Nф, кН	Nгр, кН	N0II, кН	NII, кН
1	5,98	24,21	160	190,19
2	297,85	188,88	2810	3296,73
3	353,74	298,95	3410	4062,69
4	238,05	152,17	2210	2600,22
5	80,73	90,91	1060	1231,64

Так как T^II - сдвигающее горизонтальное усилие, в нашем случае для всех типов фундамента, равно 0, то момент, действующий по подошве фундамента, будет равен моменту, действующему по обрезу фундамента (М^II = М₀^II).

Определим эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести и среднее давление под подошвой фундамента для всех типов фундамента и результаты сведем в таблицу 13.

Табл.13 Расчет эксцентриситета и среднего давления

Тип фундамента	NII	МII	е	Аф	РIIср
1	190,19	-24	-0,13	1,18	161,17
2	3296,73	38,00	0,01	17,28	190,78
3	4062,69	-45,00	-0,01	20,52	197,99
4	2600,22	-122,00	-0,05	13,86	187,61
5	1231,64	-184,00	-0,15	6,3	195,50

Определим максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента для всех типов фундамента и результаты сведем в таблицу 14.

Табл.14 Расчет максимального и минимального давления под подошвой фундамента

Тип фундамента	е	l	РIIср	1+6e/l	1-6e/l	Pmax	Pmin
1	-0,13	1,18	161,17	0,34	1,66	54,79	267,54
2	0,01	4,80	190,78	1,01	0,99	193,16	188,40
3	-0,01	5,70	197,99	0,99	1,01	195,91	200,07
4	-0,05	4,20	187,61	0,93	1,07	175,04	200,18
5	-0,15	3,00	195,5	0,70	1,30	136,85	254,15

Рис.6 Расчетная схема определения давления на фундамент

.6 Уточнение расчетного сопротивления грунта основания при выбранной ширине подошвы фундамента

Расчетное сопротивление определяется по СП 12.13330.2011 (формула (5.7), с учетом ширины подошвы фундамента.

где _с1 = 1,2 (коэффициент _с1 зависит от вида грунтов, лежащих в основании здания. I_L = 0,5, т.е. 0,25≤ I_L ≤ 0,5, согласно СНиПа _с1 = 1,2) - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3 <#"890886.files/image012.gif">

.7 Проверка давления, действующего на грунт основания

а) для среднего давления на грунт: Р^II_ср ≤R

для 1,2,3,4,5 типов фундамента:

Р^II_ср1=198,11 кПа ≤ 223,6 кПа

Р^II_ср2=190,78 кПа ≤ 252,58 кПа

Р^II_ср3=197,99 кПа ≤ 255,92 кПа

Р^II_ср4=187,61 кПа ≤ 249,23 кПа

Р^II_ср5=195,5 кПа ≤ 235,87 кПа

б) для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно главной оси: P_max ≤ 1,2*R_max для всех типов фундамента ≤1,2*R (т.к. эксцентриситет для 1,3,4,5 -го типов фундамента <0, выбираем P_max максимальные из значений P_max и P_min):_{max 1}=267,54 кПа ≤ 223,6*1,2=303,09 кПа_{max 2}=193,16 кПа ≤ 252,58*1,2=303,09 кПа_{max 3}=200,07 кПа ≤ 255,92*1,2=307,1 кПа_{max 4}=200,18 кПа ≤ (249,23*1,2)=299,07 кПа_{max 5}=254,15 кПа ≤ (235,87*1,2)=283,04 кПа

Данные, сведенные в табл. 14, подтверждают выполнение данного условия. Для всех типов фундаментов: P_min ≥0. Таким образом, все требуемые условия выполняются.

.8 Проверка слабого подстилающего слоя

Так как в основании фундамента под несущим слоем грунта не залегает слой более слабого грунта, необходимости в его проверке нет.

.9 Расчет основания по деформациям (по второму предельному состоянию). Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Расчет осадки фундамента производится методом послойного суммирования. Основание под подошвой фундамента разбиваем на элементарные слои, 8-10 точек. Толщина каждого слоя h_i не должна превышать: h_i≤0,4b, где b - ширина подошвы фундамента.

Для расчета осадки методом послойного суммирования на разных глубинах определяем напряжение от собственного веса грунта σ_zg по формуле:

где σ_zg0 - природные напряжения в точке 0, n - число слоев грунта в пределах глубины z; γ_i - удельный вес i - го слоя, кН/м³; h_i - толщина i - го слоя, м. Дополнительные напряжения σ_zp в точке 0 определяют по формуле:

Табл.15 Значения коэффициента α

В нижележащих точках дополнительные напряжения определяются:

где α - коэффициент, зависящий от отношений l/b = К_П, 2z/b = m и принимаемый по таблице 15, l и b соответственно длина и ширина фундамента; z - расстояние от подошвы фундамента до i-ой точки.

При определении σ_zp принимаем, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве фундамента распределяется равномерно. По полученным значениям σ_zp и σ_zg строим эпюры давлений на разных глубинах: эпюру σ_zp - от природной поверхности земли, а эпюру σ_zg - от подошвы фундамента (рисунок 6.4). Эти эпюры строят до нижней границы активной зоны, которую устанавливают из условия:

σ^,_гр ≤0,2 σ^,_zg

Для определения напряжений σ_zp необходимо найти дополнительные давления, МПа, в плоскости подошвы фундамента из выражения:

σ_zp0 = p_II - σ_z0g = p_II - γ_IIdd_ф

где p_II - давление по подошве фундамента от расчетных нагрузок при расчете по II группе предельных состояний, кПа; σ_z0g - природное вертикальное напряжение на глубине подошвы фундамента, считая от природного рельефа, кПа; γ_IId - удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента d, кН/м³. Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым, поэтому осадку фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле:

Где β₀ - безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8; n - число слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания; σ_zpi - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение, возникающее в i-ом слое, кПа); h_i - толщина i-ого слоя грунта (м) (не более 0,4b); E_0i - модуль общей деформации i-ого слоя грунта, кПа.

Для типов фундамента 1,2,3,4,5 рассчитываем значения σ_zg0 и σ_zp0:

Табл.16 Значения σ_zg0 и σ_zp0

Тип фундамента	dф, м	γc	σzg0	РII	σzp0
1	1,35	18,20	24,57	198,11	173,54
2	1,35	18,20	24,57	190,78	166,21
3	1,55	18,20	28,21	197,99	169,78
4	1,35	18,20	24,57	187,61	163,04
5	1,35	18,20	24,57	195,5	170,93

Определяем α для каждого типа фундамента по таблице 15. Для 1-го типа фундамента значение Кп=l/b, равно 1,2. Для 2-го и 4-го типов фундамента значения Кп=l/b, равны соответственно 1,33 и 1,27, и α практически одинаковы, т.к. точность берем до второго знака после запятой.

А для 3-го и 5-го типов фундамента значения Кп=l/b, равны соответственно 1,58 и 1,42, значения α различаются. Результаты вычислений сводим в таблицы:

Таблица 17а

		Тип фундамента 1
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), γII=18,2 кН/м3, Е0=3500 кПа	0	0	0	0	1,00	24,57	173,54	4,91	0,0000
	1	0,72	0,72	0,4	0,97	37,67	168,33	7,53	0,0346
	2	0,72	1,44	0,8	0,83	50,78	144,04	10,16	0,0296
	3	0,72	2,16	1,2	0,65	63,88	112,80	12,78	0,0232
	4	0,72	2,88	1,6	0,50	76,99	86,08	15,40	0,0177
	5	0,72	3,6	2	0,38	90,09	65,77	18,02	0,0135
	6	0,72	4,32	2,4	0,29	103,19	51,02	20,64	0,0105
	7	0,45	4,77	2,65	0,26	111,38	45,64	22,28	0,0059
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	8	0,72	5,04	2,8	0,23	124,49	40,26	24,90	0,0083
	9	0,72	5,76	3,2	0,19	137,59	32,45	27,52	0,0067
	10	0,72	6,48	3,6	0,15	150,70	26,55	30,14	0,0055	0,124
	11	0,72	7,2	4	0,13	163,80	22,04	32,76	0,0045
	12	0,72	7,92	4,4	0,11	176,90	18,57	35,38	0,0038
	13	0,72	8,64	4,8	0,09	190,01	15,97	38,00	0,0033
	14	0,18	9,27	5,15	0,08	193,28	13,19	38,66	0,0007
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	15	0,72	9,36	5,2	0,08	206,39	13,71	41,28	0,0028
	16	0,72	10,08	5,6	0,07	219,49	11,97	43,90	0,0025
	17	0,72	10,8	6	0,06	232,60	10,41	46,52	0,0021
	18	0,72	11,52	6,4	0,05	245,70	9,20	49,14	0,0019
	19	0,72	12,24	6,8	0,05	258,80	8,33	51,76	0,0017
	20	0,72	12,96	7,2	0,04	271,91	7,29	54,38	0,0015
	21	0,72	13,68	7,6	0,04	285,01	6,59	57,00	0,0014
	22	0,72	14,4	8	0,04	298,12	6,07	59,62	0,0012
	23	0,72	15,12	8,4	0,03	311,22	5,55	62,24	0,0011
	24	0,72	15,84	8,8	0,03	324,32	5,03	64,86	0,0010
	25	0,72	16,56	9,2	0,03	337,43	4,51	67,49	0,0009
	26	0,72	17,28	9,6	0,02	350,53	4,16	70,11	0,0009
	27	0,36	18,27	10,15	0,02	357,08	3,82	71,42	0,0004

Таблица 17б

		Тип фундамента 2
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), γII=18,2 кН/м3, Е0=3500 кПа	0	0	0	0	1,00	166,21	4,91	0,0000
	1	0,72	0,72	0,4	0,97	37,67	161,22	7,53	0,0332
	2	0,72	1,44	0,8	0,84	50,78	139,62	10,16	0,0287
	3	0,72	2,16	1,2	0,67	63,88	111,36	12,78	0,0229
	4	0,72	2,88	1,6	0,51	76,99	84,77	15,40	0,0174
	5	0,72	3,6	2	0,40	90,09	66,48	18,02	0,0137
	6	0,72	4,32	2,4	0,31	103,19	51,53	20,64	0,0106
	7	0,45	4,77	2,65	0,28	111,38	46,54	22,28	0,0060
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	8	0,72	5,04	2,8	0,24	124,49	39,89	24,90	0,0082
	9	0,72	5,76	3,2	0,20	137,59	33,24	27,52	0,0068
	10	0,72	6,48	3,6	0,16	150,70	26,59	30,14	0,0055	0,122
	11	0,72	7,2	4	0,14	163,80	23,27	32,76	0,0048
	12	0,72	7,92	4,4	0,11	176,90	18,28	35,38	0,0038
	13	0,72	8,64	4,8	0,10	190,01	16,62	38,00	0,0034
	14	0,18	9,27	5,15	0,08	193,28	13,30	38,66	0,0007
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	15	0,72	9,36	5,2	0,09	206,39	14,96	41,28	0,0031
	16	0,72	10,08	5,6	0,07	219,49	11,63	43,90	0,0024
	17	0,72	10,8	6	0,06	232,60	9,97	46,52	0,0021
	18	0,72	11,52	6,4	0,06	245,70	9,97	49,14	0,0021
	19	0,72	12,24	6,8	0,05	258,80	8,31	51,76	0,0017
	20	0,72	12,96	7,2	0,05	271,91	8,31	54,38	0,0017
	21	0,72	13,68	7,6	0,04	285,01	6,65	57,00	0,0014
	22	0,72	14,4	8	0,04	298,12	6,65	59,62	0,0014
	23	0,72	15,12	8,4	0,03	311,22	4,99	62,24	0,0010
	24	0,72	15,84	8,8	0,03	324,32	4,99	64,86	0,0010
	25	0,72	16,56	9,2	0,03	337,43	4,99	67,49	0,0010
	26	0,72	17,28	9,6	0,03	350,53	4,99	70,11	0,0010
	27	0,36	18,27	10,15	0,02	357,08	3,32	71,42	0,0003

Таблица 17в

		Тип фундамента 3
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), γII=18,2 кН/м3, Е0=3500 кПа	0	0	0	0	1,00	28,21	169,78	5,64	0,0000
	1	0,72	0,72	0,4	0,97	41,31	164,69	8,26	0,0339
	2	0,72	1,44	0,8	0,85	54,42	144,31	10,88	0,0297
	3	0,72	2,16	1,2	0,69	67,52	117,15	13,50	0,0241
	4	0,72	2,88	1,6	0,55	80,63	93,38	16,13	0,0192
	5	0,72	3,6	2	0,43	93,73	73,01	18,75	0,0150
	6	0,72	4,32	2,4	0,34	106,83	57,73	21,37	0,0119
	7	0,45	4,77	2,65	0,30	115,02	50,93	23,00	0,0065
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	8	0,72	5,04	2,8	0,28	128,13	47,54	25,63	0,0098
	9	0,72	5,76	3,2	0,23	39,05	28,25	0,0080
	10	0,72	6,48	3,6	0,19	154,34	32,26	30,87	0,0066
	11	0,72	7,2	4	0,16	167,44	27,16	33,49	0,0056	0,136
	12	0,72	7,92	4,4	0,13	180,54	22,07	36,11	0,0045
	13	0,72	8,64	4,8	0,12	193,65	20,37	38,73	0,0042
	14	0,18	9,27	5,15	0,11	196,92	18,68	39,38	0,0010
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	15	0,72	9,36	5,2	0,09	210,03	15,28	42,01	0,0031
	16	0,72	10,08	5,6	0,08	223,13	13,58	44,63	0,0028
	17	0,72	10,8	6	0,07	236,24	11,88	47,25	0,0024
	18	0,72	11,52	6,4	0,06	249,34	10,19	49,87	0,0021
	19	0,72	12,24	6,8	0,06	262,44	10,19	52,49	0,0021
	20	0,72	12,96	7,2	0,05	275,55	8,49	55,11	0,0017
	21	0,72	13,68	7,6	0,04	288,65	6,79	57,73	0,0014
	22	0,72	14,4	8	0,04	301,76	6,79	60,35	0,0014
	23	0,72	15,12	8,4	0,04	314,86	6,79	62,97	0,0014
	24	0,72	15,84	8,8	0,03	327,96	5,09	65,59	0,0010
	25	0,72	16,56	9,2	0,03	341,07	5,09	68,21	0,0010
	26	0,72	17,28	9,6	0,03	354,17	5,09	70,83	0,0010
	27	0,36	18,27	10,15	0,03	360,72	5,09	72,14	0,0005

Таблица 17г

		Тип фундамента 4
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), γII=18,2 кН/м3, Е0=3500 кПа	0	0	0	0	1,00	24,57	163,04	4,91	0,0000
	1	0,72	0,72	0,4	0,97	37,67	158,15	7,53	0,0325
	2	0,72	1,44	0,8	0,84	50,78	136,95	10,16	0,0282
	3	0,72	2,16	1,2	0,67	63,88	109,24	12,78	0,0225
	4	0,72	2,88	1,6	0,51	76,99	83,15	15,40	0,0171
	5	0,72	3,6	2	0,40	90,09	65,22	18,02	0,0134
	6	0,72	4,32	2,4	0,31	103,19	50,54	20,64	0,0104
	7	0,45	4,77	2,65	0,28	111,38	45,65	22,28	0,0059
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	8	0,72	5,04	2,8	0,24	125,21	39,13	25,04	0,0020
	9	0,72	5,76	3,2	0,20	139,03	32,61	27,81	0,0017
	10	0,72	6,48	3,6	0,16	152,86	26,09	30,57	0,0013	0,108
	11	0,72	7,2	4	0,14	166,68	22,83	33,34	0,0012
	12	0,72	7,92	4,4	0,11	180,50	17,93	36,10	0,0009
	13	0,72	8,64	4,8	0,10	194,33	16,30	38,87	0,0008
	14	0,18	9,27	5,15	0,08	197,78	13,04	39,56	0,0002
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	15	0,72	9,36	5,2	0,09	213,26	14,67	42,65	0,0005
	16	0,72	10,08	5,6	0,07	228,74	11,41	45,75	0,0004
	17	0,72	10,8	6	0,06	244,22	9,78	48,84	0,0003
	18	0,72	11,52	6,4	259,70	9,78	51,94	0,0003
	19	0,72	12,24	6,8	0,05	275,18	8,15	55,04	0,0003
	20	0,72	12,96	7,2	0,05	290,66	8,15	58,13	0,0003
	21	0,72	13,68	7,6	0,04	306,14	6,52	61,23	0,0002
	22	0,72	14,4	8	0,04	321,62	6,52	64,32	0,0002
	23	0,72	15,12	8,4	0,03	337,10	4,89	67,42	0,0002
	24	0,72	15,84	8,8	0,03	352,58	4,89	70,52	0,0002
	25	0,72	16,56	9,2	0,03	368,06	4,89	73,61	0,0002
	26	0,72	17,28	9,6	0,03	383,54	4,89	76,71	0,0002
	27	0,36	18,27	10,15	0,02	391,28	3,26	78,26	0,0001

Таблица 17д

		Тип фундамента 5
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), γII=18,2 кН/м3, Е0=3500 кПа	0	0	0	0	1,00	24,57	170,93	4,91	0,0000
	1	0,72	0,72	0,4	0,97	37,67	166,21	7,53	0,0342
	2	0,72	1,44	0,8	0,85	50,78	145,65	10,16	0,0300
	3	0,72	2,16	1,2	0,70	63,88	119,95	12,78	0,0247
	4	0,72	2,88	1,6	0,54	76,99	92,53	15,40	0,0190
	5	0,72	3,6	2	0,45	90,09	77,11	18,02	0,0159
	6	0,72	4,32	2,4	0,35	103,19	59,97	20,64	0,0123
	7	0,45	4,77	2,65	0,30	111,38	51,41	22,28	0,0066
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	8	0,72	5,04	2,8	0,27	124,49	46,26	24,90	0,0095
	9	0,72	5,76	3,2	0,22	137,59	37,70	27,52	0,0078
	10	0,72	6,48	3,6	0,18	150,70	30,84	30,14	0,0063	0,133
	11	0,72	7,2	4	0,15	163,80	25,70	32,76	0,0053
	12	0,72	7,92	4,4	0,13	176,90	22,28	35,38	0,0046
	13	0,72	8,64	4,8	0,11	190,01	18,85	38,00	0,0039
	14	0,18	9,27	5,15	0,10	193,28	17,14	38,66	0,0009
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	15	0,72	9,36	5,2	0,09	206,39	15,42	41,28	0,0032
	16	0,72	10,08	5,6	0,08	219,49	13,71	43,90	0,0028
	17	0,72	10,8	6	0,07	232,60	11,99	46,52	0,0025
	18	0,72	11,52	6,4	0,06	245,70	10,28	49,14	0,0021
	19	0,72	12,24	6,8	0,06	258,80	10,28	51,76	0,0021
	20	0,72	12,96	7,2	0,05	271,91	8,57	54,38	0,0018
	21	0,72	13,68	7,6	0,05	285,01	8,57	57,00	0,0018
	22	0,72	14,4	8	0,04	298,12	6,85	59,62	0,0014
	23	0,72	15,12	8,4	0,04	311,22	6,85	62,24	0,0014
	24	0,72	15,84	8,8	0,04	324,32	6,85	64,86	0,0014
	25	0,72	16,56	9,2	0,03	337,43	5,14	67,49	0,0011
	26	0,72	17,28	9,6	0,03	350,53	5,14	70,11	0,0011
	27	0,36	18,27	10,15	0,03	5,14	71,42	0,0005

В зависимости от типа фундамента нижняя граница сжимаемой толщи, где соблюдается условие σ_гр ≤0,2 σ_zg (ниже грунт можно считать практически не сжимаемым), для каждого вида:

для 1-го типа: в 10-й точке (3,6 м) и осадка S = 0,124 м;

для 2-го типа: в 10-й точке (3,6 м) и осадка S = 0,122 м;

для 3-го типа: в 11-й точке (4 м) и осадка S = 0,136 м;

для 4-го типа: в 10-й точке (3,6 м) и осадка S = 0,108 м;

для 5-го типа: в 10-й точке (3,6 м) и осадка S = 0,133 м;

Предельные деформации (максимальная предельная осадка) для производственных многоэтажных зданий с устройством монолитных перекрытий равны 15 см (приложение Е, СП 50-101-2004). Таким образом, по всем видам фундаментов полученные расчетные осадки проходят до уровня предельно допустимых. Большие величины осадок вызваны тем, что первым слоем грунта является глина серая пылеватая, слоистая (ленточная) сильносжимаемая (Е0=3,5 Мпа).

Рис.7 Расчетная схема распределения напряжений по оси фундамента на горизонтальные площадки в грунте основания

Рис.8 Расчетная схема (размеры в мм)

.10 Расчет основания по несущей способности (по первому предельному состоянию)

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

В п. 5.1.3. СП 50-101-2004 сказано: Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в п. 5.6.5 <#"890886.files/image025.gif">

где F - расчетная нагрузка на основание, кН; γ_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; и 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II и III классов (в нашем случае химический цех относится к III-му классу, т.е. γ_n=1,1); F_u - несущая способность основания (предельная), кН; γ_c - коэффициент условий работы, принимаемый для пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии γ_c=0,9. Таким образом, для нашего случая получим отношение: γ_c/ γ_n=0,82.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления N_u, кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле:

,

если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R, где b´ и l´ - соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

b´ = b - 2*e_b; l´ = l - 2*е_l

здесь e_b и е_l - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м;_γ, N_q, N_c - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по СП 50-101-2004 (табл. 5.10 <#"890886.files/image027.gif"> выполняется.

Расчет фундамента на сдвиг по подошве не производим, так как T^II - сдвигающее горизонтальное усилие, в нашем случае для всех типов фундамента, равно 0.

.11 Расчет плитной части на продавливание

Расчет плитной части железобетонных фундаментов на прочность выполняется в следующей последовательности:

а) определение реактивного давления грунта на подошву;

б) проверка высоты плитной (ступенчатой) части фундамента;

в) проверка прочности нижней ступени;

г) подбор сечения арматуры плитной части фундамента.

При определении реактивных давлений под подошвой фундамента учитываем только давление от нагрузок, приложенных к обрезу фундамента и вес подколонника, т.к. собственный вес плитной части и вес грунта на ее уступах уравновешиваются реактивными давлениями и не вызывают усилий изгиба в теле фундамента (рис. 9).

Рис.8 Расчетная схема (размеры в мм)

₁=N₀+N_под; M₁=M₀+T₀*H_ф; e=M₁/N₁; P_max=N₁/A_ф*(1+6e/l); P_min=N₁/A_ф*(1-6e/l);

где N₀ - нагрузка, приложенная к обрезу фундамента; N_под - вес подколонника; M₀ - момент, действующий по обрезу фундамента; T₀ - сдвигающая сила; H_ф - высота фундамента (размер по вертикали от обреза фундамента до подошвы); e - эксцентриситет силы N₁; l - размер подошвы фундамента в направлении действия момента (так как моменты, заданные в условиях данного варианта не определены по осям, то принимаем смещение нагрузки только по b (наиболее узкой части фундамента); A_ф - площадь подошвы фундамента. Произведем расчеты для всех типов фундамента и сведем результаты в таблицу (при проведении расчетов учитываем, что в нашем случае T₀=0, следовательно, M₁=M₀).

Табл.20 Вычисление давлений под подошвой фундамента

Тип фундамента	b, м	l, м	Vпод, м3	γж/б, кН/м3	Nпод, кН	N0, кН	N1, кН	M1, кН*м	e, м	Aф, м2	1+6e/b	1-6e/b	Pmax, кН	Pmin, кН
1	1	1,2	0	23,00	0	160	160	-24	-0,13	1,2	0,34	1,66	54,79	267,54
2	3,60	4,80	1,39	23,00	31,97	2810	2841,97	38	0,01	17,28	1,02	0,98	168,13	160,80
3	3,60	5,70	1,39	23,00	31,97	3410	3441,97	-45	-0,01	20,52	0,98	1,02	164,08	171,39
4	3,30	4,20	1,39	23,00	31,97	2210	2241,97	-122	-0,05	13,86	0,90	1,10	145,75	177,76
5	2,10	3,00	0,54	23,00	12,42	1060	1072,42	-184	-0,17	6,30	0,51	1,49	86,78	253,67

После расчета давлений под подошвой фундамента, построим эпюру давлений и пирамиду продавливания.

Расчет на продавливание производится для того, чтобы действующие усилия были восприняты бетонным сечением фундамента без установки поперечной арматуры. При расчете на продавливание от верха плитной части принимается, что продавливание от фундамента при центральном нагружении происходит по боковым поверхностям пирамиды, стороны которой наклонены под углом 45° к горизонтали (рис. 8).

Расчетная продавливающая сила определяется по формуле:

=A₀*P_max

где P_max - наибольшее краевое давление (выбираем из максимальных значений P_max и P_min); A₀ - площадь многоугольника abcdef, которая рассчитывается:

₀ = 0,56*(l - l_под - 2*h₀ ) - 0,25*(b - b_под - 2*h₀)²

Где b, l - соответственно ширина и длина подошвы фундамента;

b_под и l_под - ширина и длина стаканной части фундамента;

h₀ - размер по вертикали от верха плитной части фундамента до арматуры, с учетом защитного слоя равного 50 мм для 2,3,4-го типов фундамента: h₀=0,3+0,3+0,3-005=0,85 м.

Табл.21 Вычисление площади многоугольника abcdef и расчетной продавливающей силы

Тип фундамента	b, м	l, м	bпод, м	lпод, м	h0, м	A0, м2	Pmax, кН	F, кН*м2
1	1	1,2	0	0	0,25	0,27	267,54	72,24
2	3,60	4,80	1,50	1,50	0,85	0,86	168,13	143,92
3	3,60	5,70	1,50	1,50	0,85	1,36	171,39	233,09
4	3,30	4,20	1,50	1,50	0,85	0,56	177,76	99,10
5	2,10	3,00	0,90	0,90	0,55	0,16	253,67	141,42

Расчет на продавливание при монолитном сопряжении колонны или подколонника с плитой производится по формуле:

≤k*R_p*U_cp*h₀

где F - расчетная продавливающая сила; k - коэффициент (при монолитном сопряжении колонны с плитной частью фундамента k = 1); R_p - расчетное сопротивление бетона растяжению (принимается по СП 63.13330.2012, табл.6.7 в зависимости от марки выбранного бетона (В25 для предельных состояний второй группы равно 1,55 мПа; В7,5 - 0,7 мПа); U_cp - среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты сечения, определяемое по формуле:

_cp =2*(l_под + b_под +2*h₀)

Для 1-го типа фундамента в качестве размеров подколонника используем размеры ФБС 9.6.6 - 880х600х580 (мм).

Произведем расчеты для всех типов фундамента и сведем результаты в таблицу.

Табл.22 Выполнение расчета на продавливание

Тип фундамента	k	Rp, кПа	h0, м	bпод, м	lпод, м	Ucp, м	k*Rp*Ucp*h0	F, кН*м2
1	1,00	1550,00	0,25	0,6	0,88	3,96	693	72,24
2	1,00	1550,00	0,85	1,50	1,50	9,40	12384,50	143,92
3	1,00	1550,00	0,85	1,50	1,50	9,40	12384,50	233,09
4	1,00	1550,00	0,85	1,50	1,50	9,40	12384,50	99,10
5	1,00	1550,00	0,55	0,90	0,90	7,00	4944,50	141,42

По результатам расчетов видно, что условие F≤k*R_p*U_cp*h₀ выполняется для всех типов фундамента.

Проверка прочности нижней ступени фундамента сводится к определению выноса нижней ступени C₁ (рис.8), который можно расcчитать из условия:

≤ R_p*h₀₁*b_1cp

где F=A₀₁*P_гр; b_1cp=b₁+h_01.01 - площадь, с которой собирается реактивное давление. Здесь определение размеров пирамиды продавливания и площади выполняют аналогично изложенному ранее, а верхнее основание пирамиды b₁ является размером второй ступени фундамента.

₀₁ = 0,56*(l - l₁ - 2*h₀₁ ) - 0,25*(b - b₁ - 2*h₀₁)²

Следовательно, для 2,3,4-го типов фундамента h₀₁=0,55 м, для 5-го - h₀₁=0,25 м (т.к. используется только две плиты), а для 1-го - h₀₁=0 (т.к. используется только одна плита) . Произведем расчеты для 2,3,4,5-го типов фундамента и сведем результаты в таблицу.

Табл.23 Выполнение расчета на продавливание нижней ступени фундамента

Тип фундамента	b, м	l, м	b1, м	l1, м	b1ср, м	h01, м	A01, м2	Pmax, кН	Rp, кПа	Rp*h01*b1cp	F, кН*м2
2	3,60	4,80	2,40	3,60	2,95	0,55	0,18	168,13	1550,00	2514,88	29,84
3	3,60	5,70	2,40	4,50	2,95	0,55	0,18	171,39	1550,00	2514,88	30,42
4	3,30	4,20	2,10	3,00	2,65	0,55	0,16	177,76	1550,00	2259,13	28,89
5	2,10	3,00	1,50	2,40	1,75	0,25	0,10	253,67	1550,00	678,13	26,00

Вынос нижней ступени не должен превышать значения:

₁=k₁*h₀₁

где k₁ - коэффициент, принимаемый по таблице 24:

Табл.24

Давление на грунт, кПа	b-b1<2h01			b-b1=2h01			b-b1>2h01
	B7,5	B15	B22,5	B7,5	B15	B22,5	B7,5	B15	B22,5
200	3	3	3	3	3	3	3	3	3
300	3	3	2,8	3	3	2,3	2,5	3
400	2,5	2,8	3	2,3	2,5	3	2	2,1	2,5
500	2,5	2,4	3	2	2,2	2,6	1,8	1,9	2,2

Произведем расчеты для всех типов фундамента и сведем результаты в таблицу.

Табл.25 Выполнение расчета выноса нижней ступени

Тип фундамента	b, м	b1, м	b-b1, м	h01, м	2*h01, м2	Pmax, кН	k1	C1, м
2	3,60	2,40	1,20	0,55	1,10	168,13	3,00	1,65
3	3,60	2,40	1,20	0,55	1,10	171,39	3,00	1,65
4	3,30	2,10	1,20	0,55	1,10	177,76	3,00	1,65
5	2,10	1,50	0,60	0,25	0,50	253,67	3,00	0,75

Расчеты показывают, что вынос нижней ступени для 2,3,4,5-го типов фундаментов не превышает значения С₁.

.12 Расчет плитной части на изгиб с подбором арматуры

Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении фундамента по грани колонны (сечения 1-1 и 4-4); в сечениях по граням ступеней фундамента проверяют достаточность принятой по этому расчету арматуры и в случае необходимости вводят изменения. При прямоугольной подошве площадь сечения арматуры находят расчетом в обоих направлениях.

Рис.9 Расчетная схема для определения площади сечения арматуры

Определим момент в сечении 1-1 (рис.9): M_1-1=[(P_max+P₁)/2]*[(l- l _k)²/8]*b;

в сечении 4-4: M_4-4=P_cp*l*(b-b_k)²/8,

где P₁ - давление по подошве в сечении 1-1. Площадь арматуры для сечения 1-1:

_a= M_1-1/(0,9*h₀*R_a)

где h₀ - рабочая высота плитной части фундамента; R_a - расчетное сопротивление арматуры растяжению, которое определяется по таблице 26, R_a=270000 кПа для арматуры класса А-II.

Табл.20 Расчетное сопротивление арматуры

Табл.27а Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	РIIср, кН	Pmax, кН	Pmin, кН	P1, кН	b, м	bk, м	l, м	lk, м
1	198,11	54,79	267,54	242	1	0,6	1,2	0,88
2	190,78	193,16	188,4	192,27	3,6	0,6	4,80	0,80
3	197,99	195,91	200,07	199,29	3,6	0,6	5,70	0,80
4	187,61	175,04	200,18	195,47	3,3	0,6	4,20	0,80
5	195,5	136,85	254,15	232,16	2,1	0,4	3,00	0,40

Табл.27б Выполнение расчета площади сечения арматуры(продолжение)

Тип фундамента	(Pmax+P1)/2, кН	(l- l k)2/8, м2	(b-bk)2/8, м2	h0, м	Ra, кПа	М1-1, кН*м	Aa(1-1), м2	М4-4, кН*м	Aa(4-4), м2
1	254,77	0,01	0	0,25	270000,00	2,54	0,00004	0	0
2	192,72	2,00	1,13	0,85	270000,00	1387,55	0,00672	1030,21	0,00499
3	199,68	3,00	1,13	0,85	270000,00	2157,44	0,01045	1269,61	0,00615
4	197,83	1,45	0,91	0,85	270000,00	943,33	0,00457	718,03	0,00348
5	243,16	0,85	0,36	0,55	270000,00	431,48	0,00323	211,87	0,00159

Площадь арматуры для сечений 1-1, 4-4 рассчитываем, принимая защитный слой 50 мм. По площади сечения арматуры необходимо подобрать по сортаменту арматуры (Методические указания по выполнению курсовой работы, приложение 3) количество и диаметр стержней. Для фундаментов диаметр арматуры стержней принимается не меньше 10 мм, шаг стержней - 20 см, крайних - 15 см. Произведем подбор для 1,2,3,4-го типов фундамента по полученным расчетам.

Табл.28 Выполнение подбора арматуры

Тип фундамента	b, м	Кол-во стержней	Aa(1-1), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, м2	l, м	Кол-во стержней	Aa(4-4), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, м2
1	1	10	0,00004	0,4	10ø10	0,000785	1,2	10	0	0	0	0
2	3,6	17	0,00672	3,95161	17ø25	0,00835	4,8	23	0,00499	2,16857	23ø16	0,00585
3	3,6	17	0,01045	6,1442	17ø28	0,01047	5,7	28	0,00615	2,19527	28ø18	0,00713
4	3,3	16	0,00457	2,85442	16ø20	0,00503	4,2	20	0,00348	1,73815	20ø16	0,00402
5	2,1	10	0,00324	3,24462	10ø22	0,0038	3	14	0,00159	1,13235	14ø14	0,00215

В сечениях по граням ступеней фундамента проверяем достаточность принятой арматуры для сечений 2-2, 3-3, 5-5, 6-6, тоже принимая защитный слой 50 мм.

Табл.28а Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 2-2 и 5-5

Тип фундамента	РIIср, кН	Pmax, кН	Pmin, кН	P2, кН	b, м	b2, м	l, м	l2, м
2	190,78	193,16	188,4	192,57	3,6	2,4	4,80	3,60
3	197,99	195,91	200,07	199,55	3,6	2,4	5,70	4,50
4	187,61	175,04	200,18	197,04	3,3	2,1	4,20	3,00
5	195,5	136,85	254,15	244,38	2,1	1,5	3,00	2,40

Табл.28б Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 2-2 и 5-5

Тип фундамента	(Pmax+P2)/2, кН	(l- l2)2/8, м2	(b-b2)2/8, м2	h0, м	Ra, кПа	М2-2, кН*м	Aa(2-2), м2	М5-5, кН*м	Aa(5-5), м2
2	192,87	0,18	0,18	0,55	270000,00	124,98	0,00094	164,83
3	199,81	0,18	0,18	0,55	270000,00	129,48	0,00097	203,14	0,00152
4	198,61	0,18	0,18	0,55	270000,00	117,97	0,00088	141,83	0,00106
5	249,27	0,05	0,05	0,25	270000,00	23,56	0,00039	26,39	0,00043

Табл.29а Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 3-3 и 6-6

Тип фундамента	РIIср, кН	Pmax, кН	Pmin, кН	P3, кН	b, м	b3, м	l, м	l3, м
2	190,78	193,16	188,4	192,57	3,6	3	4,80	4,20
3	197,99	195,91	200,07	199,55	3,6	3	5,70	5,10
4	187,61	175,04	200,18	197,04	3,3	2,7	4,20	3,60

Табл.29б Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 3-3 и 6-6

Тип фундамента	(Pmax+P3)/2, кН	(l- l3)2/8, м2	(b-b3)2/8, м2	h0, м	Ra, кПа	М3-3, кН*м	Aa(3-3), м2	М6-6, кН*м	Aa(6-6), м2
2	192,87	0,04	0,05	0,25	270000,00	31,24	0,00051	41,21	0,00068
3	199,81	0,05	0,05	0,25	270000,00	32,37	0,00053	50,78	0,00084
4	198,61	0,05	0,04	0,25	270000,00	29,49	0,00049	35,46	0,00058

Для фундамента 5-го типа используются только две плиты, а для фундамента 1-го типа - одна. Поэтому данные для них по сечениям 3-3 и 6-6 отсутствуют, а для фундамента 1-го типа - и по сечениям 2-2 и 5-5.

Результаты вычислений и сравнение с подобранной площадью по сортаменту сведем в таблицу:

Табл.30 Выполнение проверки достаточности принятой арматуры для сечений 2-2, 3-3, 5-5 и 6-6

Тип фундамента	Aa(2-2), см2	Aa(3-3), см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2	Aa(5-5), см2	Aa(6-6), см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2
2	9,35	5,14	17ø25	83,5	12,33	6,78	23ø18	58,5
3	9,69	5,33	17ø28	104,7	15,20	8,36	28ø18	71,3
4	8,83	4,85	16ø20	50,3	10,61	5,84	20ø16	40,2
5	3,88	0,00	10ø22	38	4,34	0,00	14ø14	18,096

Как видно из таблицы 30 принятая арматура достаточна по всем сечениям и для 2,3,4,5-го типов фундамента.

В пояснительной записке необходимо вычертить принятый фундамент в двух проекциях с указанием арматуры.

.       
Расчет свайного фундамента

3.1    Определение глубины заложения подошвы ростверка

При выборе глубины заложения учитываются следующие факторы:

) инженерно-геологические условия площадки строительства.

) особенности возводимого здания.

) климатические особенности.

Основным климатическим фактором, влияющим на глубину заложения, является промерзание грунтов. Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментами необходимо, прежде всего, знать нормативную глубину промерзания d_fn. Расчет произведен в п.2.1 данной курсовой работы.

Окончательно принимаем глубину заложения ростверка 1,35 м (в зависимости от нормативной глубины промерзания).

давление грунт фундамент подошва

3.2    Выбор вида, материала и размера сваи

Рис.10 Расчетная схема для определения длины сваи

Примем железобетонные забивные сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. По характеру работы целесообразно принять висячую сваю.

Определим длину сваи, для фундаментов 2,3,4,5-го типов (рассматривать устройство свайного фундамента вместо ленточного - 1-го типа не будем, т.к. это нецелесообразно ввиду явно более дорогого и трудоемкого способа устройства фундамента в этом случае):

_св=H₁-d_f+H₂+0,05=4-1,35+2,5+0,05=5,65 м

Табл.31 Подбор сваи по технико-экономическому сравнению вариантов

Марка сваи

Длина сваи, м

Сечение сваи, см

Марка бетона

Масса сваи, т

Продольная арматура А-I

Марку сваи принимаем С6-20 по таблице 31 для фундаментов 2,3,4,5-го типов. Для получения необходимой длины часть сваи необходимо удалить. Основные характеристики сваи приведены в таблицу 31а.

Табл.32 Основные характеристики сваи

Марка сваи	Длина сваи, м	Сечение сваи, см	Класс бетона	Масса сваи, т	Продольная арматура А-I
С6-30	6	30х30	В20	1,38	4ø16

.3      Определение несущей способности сваи по материалу и по грунту

1.      Расчетное сопротивление (несущая способность) сваи по материалу определяется по следующей формуле:

_d=γ_с*φ*(R_пр*А_с+R_а.с.*А_а)

где γ_с =1- коэффициент условий работы сваи; φ=1 - коэффициент, учитывающий условия погружения; R_пр - расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (СП 52-101-2003,Таблица 5.2), R_пр=11500 кПа; R_а.с. - расчетное сопротивление арматуры сжатию (СП 52-101-2003,Таблица 5.8), R_а.с.=215000 кПа; А_с=0,09 м² - площадь поперечного сечения сваи; А_а=4,52*10^-4 м² - площадь поперечного сечения всех продольных стержней арматуры.

F_d=1*1*(11500*0,09+215000*0,000452)=1*1*(1035+97,18)=1132,18 кН

.        Несущую способность сваи по грунту (рис.12) находят как сумму сопротивлений, оказываемых грунтами основания под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности по формуле (СНиП 2.02.03-85, СП 24.13330.2011):

Рис.12 Расчетная схема для расчета висячей сваи по несущей способности

_d=γ_с*(γ_сR*R*А+u*Ʃγ_сf*f_i*h_i)

где γ_с =1- коэффициент условий работы сваи в грунте; R=2400 кПа - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 7.2, примечание №4; А=0,09 м² - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто; u=1,2 м - наружный периметр поперечного сечения ствола сваи; f₁=22 кПа; f₂=14 кПа - расчетные сопротивления i-го слоя грунта (1-й - глина серая пылеватая, слоистая; 2-й - супесь серая, легкая) основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемые по табл. 7.3; h₁=4 м; h₂=1,65 м; - толщина i-го слоя грунта основания, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (1-й - глина серая пылеватая, слоистая; 2-й - супесь серая, легкая); γ_сR=1 и γ_сf=1 - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи, принимаемые по таблице 7.4.( погружение сплошных свай механическими молотами).

Получаем: F_d=1*(1*2400*0,09+1,2*(1*22*4+1*14*1,65)=1*(216+1,2*111,1)=349,32 кН

Определив несущую способность сваи по материалу и грунту, выбираем наименьшее значение и используем его в дальнейших расчетах - 349,32 кН.

.4      Определение необходимого числа свай в фундаменте

Число свай, необходимых для восприятия нагрузки на фундамент рассчитывается по следующей формуле:

=(γ_k*N₀^I)/(F_d-α²*d_p*γ_cp*γ_k)

где N₀^I - расчетная нагрузка на фундамент по первому предельному состоянию из раздела 2.11 данной курсовой работы; γ_k - коэффициент надежности, который равен 1,4, если F_d определяется расчетным путем; F_d - несущая способность сваи, которая была рассчитана в пункте 3.3 (принимается наименьшее значение, F_d=349,32 кН); a - расстояние между осями свай, которое принимается для висячих свай α≥3d=0,9 м, где d=0,3 м, размер поперечного сечения сваи, т.о. α²=0,81 м²; d_p=1,35 м - глубина заложения ростверка; принимаем γ_cp=20 кН/м - средний удельный вес материал ростверка фундамента и грунта.

Рассчитав необходимое число свай, округляем цифру до целого числа. Так как на фундамент действует момент, необходимо расчетное количество свай увеличить на 20%.

Табл.33 Расчет необходимого числа свай

Тип фундамента	N0I	γk	γk*N0I	Fd	a2	dp	γcp	a2*dp* γcp*γk	Fd-a2*dp* γcp*γk	nрасч	n	n*1,2
2	3613,58	1,4	5059,01	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	15,87	16	19
3	4425,03	1,4	6195,04	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	19,44	20	24
4	2854,32	1,4	3996,05	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	12,54	13	16
5	1357,71	1,4	1900,79	349,32	0,81	1,35	20	30,62	318,70	5,96	6	7

3.5    Конструирование ростверка и его расчет

Конструирование ростверка начинается с размещения свай в плане. Сваи располагаем в рядовом порядке. Расстояние между осями свай принимаем равным: для висячих свай α≥3d=0,9 м. Расстояние от края сваи до края ростверка принимаем ≥ d = 0,4 м.

Табл.34 Расчет размеров ростверка

Тип фундамента	n	n*1,2	nоткорр	e	a*(e-1)	k=2*d	d	b, м	l, м
2	16	19	20	4	2,70	0,80	0,30	3,80	4,70
3	20	24	25	5	3,60	0,80	0,30	4,70	4,70
4	13	16	20	4	2,70	0,80	0,30	3,80	4,70
5	6	7	12	3	1,80	0,80	0,30	2,70	3,80

Размеры ростверка: b=(0,4*2+0,9*3)+0,3=3,8 м; l=(0,4*2+0,9*4)+0,3=4,7 м (для 20 свай - фундаменты 2,4-го типа).

Размеры ростверка: b=(0,4*2+0,9*4)+0,3=4,7 м; l=(0,4*2+0,9*4)+0,3=4,7 м (для 25 свай - фундаменты 3-го типа).

Размеры ростверка: b=(0,4*2+0,9*2)+0,3=2,7 м; l=(0,4*2+0,9*3)+0,3=3,8 м (для 12 свай - фундамент 5-го типа).

Проверим возможность опрокидывания ростверка для всех типов фундамента с учетом приложенного момента. Ширина ростверков под стены должна быть не менее 0,4 м (определяется по формуле: b>d+20 см). Высота ростверка принимается не менее 0,6 м. Вес ростверка определяется по следующей формуле:

_p=V_p*γ_жб

 

где V_p - объем ростверка; γ_жб - удельный вес железобетона, который принимаем в зависимости от класса, выбранного по СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции (для В20 - 23,48 кН/м3).

Расчетные усилия для расчета по несущей способности и прочности определяются путем умножения заданных усилий на усредненный коэффициент перегрузки n=1,2.

Табл.35 Проверка условия неопрокидывания

Тип фундамента	N0II, кН	bр, м	lр, м	hр, м	Vp, М3	γжб, кН/м3	Nр, кН	(N0II+Nр)*l/2	МII, кН*м	3372	3,80	4,70	0,60	10,72	23,48	251,61	8515,49	38
3	4092	4,70	4,70	0,60	13,25	23,48	311,20	10347,53	-45
4	2652	3,80	4,70	0,60	10,72	23,48	251,61	6823,49	-122
5	1272	2,70	3,80	0,60	6,16	23,48	144,54	2691,43	-184

Условие невозможности опрокидывания: М^II<(N₀^II+N_р)*l/2 выполняется при всех типах фундамента (см. табл.34).

.6      Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Проверку свайного фундамента по первому предельному состоянию необходимо проводить из условия:

^I≤ F_d/ γ_k ,

где N^I - расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, определяемая по формуле:

^I = N^I_ф/n+-М^I_y*x/Ʃx_i² +- М^I_x*y/Ʃy_i²,

где N^I_ф - расчетная вертикальная нагрузка, включая вес ростверка и грунта на его уступах; М^I_y и М^I_x - расчетные моменты относительно главных осей в плоскости подошвы свайного ростверка; x и y - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется нагрузка; x_i и y_i - расстояние от главных осей свайного фундамента до оси каждой сваи. Т.к. в нашем случае действует момент только М^I_x, то дальнейшие расчеты идут с учетом данного случая.

Рис.13 Схема определения расчетной нагрузки на сваю

^I_ф=1,2* N^I₀+1,1* N^I_р,гр ;

М^I_x=1,2* М^I_x0+1,2*Т^I*Н_р ;

Т.к. горизонтальная нагрузка по всем типам фундамента равна 0, то М^I_x=1,2* М^I_x0.^I₀ - расчетная нагрузка на обрезе фундамента по первому предельному состоянию, М^I_x0 - момент на обрезе фундамента относительно оси х, N^I_р,гр - вес ростверка и грунта.

_гр=V_гр* γ_ср ,

где V_гр - объем грунта, V_гр=b_p*l_p*d_p-(V_p+V₁), (b_p,l_p,d_p - ширина, длина и глубина заложения ростверка), γ_ср - средний удельный вес грунта, лежащего на уступах ростверка.

Рис.14 Расчетная схема для определения веса ростверка и грунта

Фактический вес ростверка с учетом веса грунта, лежащего на уступах ростверка, определяем по формуле:

^I_р,гр = N_p+ N_гp

_d - несущая способность сваи; γ_k= 1,4 - коэффициент надежности, т.к. несущая способность сваи определена расчетом.

Произведем расчет для 2,3,4,5-го типов фундаментов и результаты сведем в таблицу.

Табл.36а Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Тип фундамента	N0I, кН	1,2*N0I, кН	γср, кН/м3	bp,м	lp,м	dp, м	hр, м	dp-hр, м	Сечение подколон- ника, мм	V1, М3	Vp+V1, М3	bp*lp*dp	Vгp, М3
2	2810	3372	18,2	3,80	4,70	1,35	0,60	0,75	2,25	1,69	12,40	24,11	11,71
3	3410	4092	18,2	4,70	4,70	1,35	0,60	0,75	2,25	1,69	14,94	29,82	14,88
4	2210	2652	18,2	3,80	4,70	1,35	0,60	0,75	2,25	1,69	12,40	24,11	11,71
5	1060	1272	18,2	2,70	3,80	1,35	0,60	0,75	0,81	0,61	6,76	13,85	7,09

Табл.36б Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Тип фундамента	Nгр, кН	Nр, кН	NIр,гр, кН	1,1*NIр,гр, кН	NIф, кН	МI, кН*м	1,2*МI, кН*м	NIф/n, кН	1,2*МI*bp/2, кН*м	Ʃxi2	NI, кН	Fd/γk
2	213,08	251,61	464,69	511,16	3883,16	38	45,6	155,33	86,64	16,20	149,98	249,51
3	270,82	311,20	582,02	640,22	4732,22	-45	-54	189,29	-126,9	20,25	183,02	249,51
4	213,08	251,61	464,69	511,16	3163,16	-122	-146,4	126,53	-278,16	16,20	109,36	249,51
5	128,99	144,54	273,54	300,89	1572,89	-184	-220,8	131,07	-298,08	6,08	82,01	249,51

Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию выполнена. Условие N^I≤ F_d/ γ_k , выполняется для 2,3,4,5 типов фундамента. Расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, не превышает несущей способности сваи.

.7      Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию

Проверяем давление на грунт в плоскости нижних концов свай, т.е. по подошве условного фундамента abcd, рис. 4.6:

Рис.14 Определение границ условного фундамента

Для определения размеров подошвы условного фундамента abcd проводим плоскости от внешней грани крайней сваи (на границе соединения ее с ростверком) под углом α, который определяем по следующей формуле:

α=φ_mt^II/4 ,

где φ_mt^II - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

где φ_mti^II - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта (φ_mtглина^II=20°; φ_{mtсупесь}^II=24°) толщиной h_i (h₁=3,8 м; h₂=1,8 м); h - глубина погружений сваи в грунт, h=5,65-0,05=5,6 м.

φ_mt^II=(20*3,8+24*1,8)/5,6=21,5°,

α=φ_mt^II/4=21,5/4=5°

Размеры условного фундамента вычисляем по формулам:

_y=b_c+2*tg α*h,_y=l_c+2*tg α*h,

где tgα=0,0875; b_y, l_y - соответственно ширина и длина условного фундамента; b_с, l_с - расстояние между внешними гранями крайних свай.

Табл. №37 Расчет ширины и длины условного фундамента

Тип фундамента	tgα	bс, м	lс, м	h, м	by, м	ly, м
2	0,0875	2,80	4,00	5,60	3,78	4,98
3	0,0875	2,80	4,90	5,60	3,78	5,88
4	0,0875	2,50	3,40	5,60	3,48	4,38
5	0,0875	1,30	2,20	5,60	2,28	3,18

Определяем расчетное сопротивление грунта под концами свай по СП 22.13330.2011 (формула (5.7).

где _с1 = 1,1 (коэффициент  зависит от вида грунтов, лежащих в основании здания. I_L = 0,55, т.е. согласно СНиПа _с1 = 1,1) - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4 <#"890886.files/image042.jpg">

Рис.15 Определение осадки свайного фундамента

Массив грунта под подошвой условного фундамента разбивается на элементарные слои. Мощность каждого слоя не должна превышать:

_i≤0,4b_y

Для 2,3,4,5-го типов фундамента рассчитаем h_i и округлим до первого знака после запятой:

Табл. №40 Расчет мощности слоя грунта под концами свай

Тип фундамента	by, м	hi, м
2	3,78	1,5
3	3,78	1,5
4	3,48	1,3
5	2,28	0,9

В каждой из точек (начиная с т.0), необходимо определить природные и дополнительные напряжения. Напряжения от собственного веса грунта (природные) определяются:

σ_zg,i=Σγ_i*h_i ,

где γ_i - удельный вес i-го слоя грунта; h_i - толщина элементарного слоя грунта.

При определении дополнительного напряжения σ_zp , принимают, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве условного фундамента распределено равномерно.

σ_zp,i=α*(Р^II- γ_i^II*d_zn,i) ,

где α - коэффициент, зависящий от отношений l/b = К_П, 2z/b = m и принимаемый по таблице 15, l и b соответственно длина и ширина фундамента; z - расстояние от подошвы фундамента до i-ой точки; γ_i^II - удельный вес грунта в пределах глубины заложения; d_zn - глубина заложения точки.

Дополнительное напряжение и природное напряжение в точке 0 определяются по формулам:

В нижележащих точках дополнительные напряжения определяются:

При определении σ_zp принимаем, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве условного фундамента распределяется равномерно. По полученным значениям σ_zp и σ_zg строим эпюры давлений на разных глубинах: эпюру σ_zp - от природной поверхности земли, а эпюру σ_zg - от подошвы условного фундамента (рис. 15). Эти эпюры строят до нижней границы активной зоны, которую устанавливают из условия:

σ^,_гр ≤0,2σ^,_zg

Для определения напряжений σ_zp необходимо найти дополнительные давления, МПа, в плоскости подошвы фундамента из выражения:

σ_zp0 = p_II - σ_z0g = p_II - γ_IIdd_ф ,

где p_II - давление по подошве фундамента от расчетных нагрузок при расчете по II группе предельных состояний, кПа; σ_z0g - природное вертикальное напряжение на глубине подошвы фундамента, считая от природного рельефа, кПа; γ_IId - удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента d, кН/м³.

Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым, поэтому осадку условного фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле:

Где β₀ - безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8; n - число слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания; σ_zpi - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение, возникающее в i-ом слое, кПа); h_i - толщина i-ого слоя грунта (м) (не более 0,4b); E_0i - модуль общей деформации i-ого слоя грунта, кПа.

Для типов фундамента 2,3,4,5 рассчитываем значения σ_zg0 и σ_zp0:

Табл.41 Значения σ_zg0 и σ_zp0 для условного фундамента

Тип фундамента	dy, м	γc	σzg0	РII	σzp0
2	7,00	19,20	134,4	311,54	177,14
3	7,00	19,20	134,4	316,62	182,22
4	7,00	19,20	134,4	378,73	244,33
5	7,00	19,20	134,4	309,46	175,06

Определяем α для каждого типа фундамента по таблице 15. Для 2,3,4,5-го типов фундамента значения К_п=l_y/b_y, равны соответственно 1,32; 1,56; 1,77 и 1,39, (выбор α по таблице 15 осуществлялся методом аппроксимации).

Результаты вычислений сводим в таблицы:

Таблица 42а

		Тип фундамента 2
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,945	0,5	144,00	171,83	28,80	0,0061
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	1,50	3,78	2,00	0,400	176,25	68,73	35,25	0,0057
	3	1,50	6,62	3,50	0,163	208,50	11,20	41,70	0,0009	0,010
	4	1,50	9,45	5,00	0,085	240,75	0,95	48,15	0,0001
		Тип фундамента 3
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,945	0,5	0,973	144,00	172,36	28,80	0,0062
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	1,50	3,78	2,00	0,430	176,25	74,11	35,25	0,0062
	3	1,50	6,62	3,50	0,190	208,50	14,08	41,70	0,0012	0,011
	4	1,50	9,45	5,00	0,120	240,75	1,69	48,15	0,0001

Таблица 42в

	Тип фундамента 4
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,87	0,5	0,975	144,00	172,71	28,80	0,0062
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	1,30	3,13	1,80	0,520	168,96	89,81	33,79	0,0065
	3	1,30	5,39	3,10	0,275	193,92	24,70	38,78	0,0018	0,012
	4	1,30	7,66	4,40	0,160	218,88	3,95	43,78	0,0003

Таблица 42г

	Тип фундамента 5
Слои основания	№ точки	hi, м	z, м	m=2z/b	α	σzg, кПа	σzp, кПа	0,2*σzg, кПа	σzpi*hi/E0i	S, м
супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, γII=19,2 кН/м 3, Е0=14000 кПа	0	0	0	0	1,00	134,4	177,14	26,88	0,0000
	1	0,50	0,95	0,5	0,970	144,00	171,83	28,80	0,0061
суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), γII =21,5 кН/м 3, Е0=18000 кПа	2	0,90	2,65	1,40	0,600	163,35	103,10	32,67	0,0052
	3	0,90	4,35	2,30	0,330	182,70	34,02	36,54	0,0017	0,010
	4	0,90	6,05	3,20	0,210	202,05	7,14	40,41	0,0004

В зависимости от типа фундамента нижняя граница сжимаемой толщи, где соблюдается условие σ_гр ≤0,2 σ_zg (ниже грунт можно считать практически не сжимаемым), для каждого вида:

для 2-го типа: в 3-й точке (3,50 м) и осадка S = 0,010 м;

для 3-го типа: в 3-й точке (3,50 м) и осадка S = 0,011 м;

для 4-го типа: в 3-й точке (3,10 м) и осадка S = 0,012 м;

для 5-го типа: в 3-й точке (2,30 м) и осадка S = 0,010 м;

Предельные деформации (максимальная предельная осадка) для производственных многоэтажных зданий с устройством монолитных перекрытий равны 15 см (приложение Е, СП 50-101-2004). Таким образом, по всем видам фундаментов полученные расчетные осадки проходят до уровня предельно допустимых. Большие величины осадок вызваны тем, что первым слоем грунта является глина серая пылеватая, слоистая (ленточная) сильносжимаемая (Е0=3,5 Мпа).

.10    Расчет свайного ростверка на прочность

.10.1 Расчет на продавливание колонной (рис.15)

Для расчета используем «Пособие по проектированию железобетонных свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84)».

Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле:  <#"890886.files/image045.jpg">

Рис.15 Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения

где F_per - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия:

_per=N*n₁/n

При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

здесь n - число свай в ростверке;

n₁ - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона, для В20 R_bt=900 кПа (СП 52-101-2003, Таблица 5.2);₀ - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;

и_i - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;

с_i - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;

коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле:

=(1-0,4*R_bt*A_f /N)≥0,85

здесь A_f - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле

_f =2*(b_k+a_k)*h_апс

здесь b_k, a_k - размеры сечения колонны;

h_апс=0,85 м - длина заделки колонны в стакан фундамента (для колонн 2,3,4,5-го типов фундамента).

При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1 <#"890886.files/image046.jpg">

Рис.16. Схема продавливания ростверка угловой сваей

Примечания:

.        При h₀₁/c₀₁ и h₀₂/c₀₂, меньшем 1, коэффициенты β₁ и β₂ принимаются соответственно такими же, как и при h₀₁/c_0i=1, то есть равными 0,6; при этом c₀₁ и c₀₂ принимаются равными h₀₁. При h₀₁/c₀₁ и h₀₂/c₀₂, большем 2,5, коэффициенты β₁ и β₂ принимаются равными 1, а величины c₀₁ и c₀₂ равными 0,4h₀₁.

.        В тех случаях, когда угловая свая в ростверках с подколонником по проекту заходит в плане за обе грани подколонника на 50 мм и более, проверка на продавливание плиты ростверка угловой сваей не производится.

Табл.45 Таблица подбора коэффициентов β₁ и β₂

Тип фундамента	с01, м	с02, м	h01, м	h01/с01	h01/с02	β1	β2
2	0,90	0,50	0,55	0,61	1,10	0,60	0,65
3	0,90	0,90	0,55	0,61	0,61	0,60	0,60
4	0,90	0,50	0,55	0,61	1,10	0,60	0,65
5	0,45	0,10	0,55	1,22	5,50	0,69	1,00

Проведем указанные вычисления и выполним проверку:

Табл.45 Таблица проверки условия продавливания

Тип фундамента	NI, кН	с01, м	с02, м	b01, м	b02, м	β1	β2	h01, м	Rbt, кПа	β1*(b02+c02/2)	β2*(b01+c01/2)	Rbt*h01*[β1*(b02+c02/2)+β2*(b01+c01/2)]
2	149,98	0,90	0,50	0,70	0,70	0,60	0,65	0,55	900	0,57	0,74	649,32
3	183,02	0,90	0,90	0,70	0,70	0,60	0,60	0,55	900	0,69	0,69	683,10
4	109,36	0,90	0,50	0,70	0,70	0,60	0,65	0,55	900	0,57	0,74	649,32
5	82,01	0,45	0,22	0,70	0,70	0,69	1,00	0,55	900	0,56	0,93	734,53

условие на продавливание N^I≤R_bt*h₀₁*[β₁*(b₀₂+c₀₂/2)+β₂*(b₀₁+c₀₁/2)] угловой сваей выполняется.

3.10.3         Расчет ростверка на изгиб с побором арматуры

Площадь рабочей арматуры ростверка рассчитываем по моменту, действующему в сечении (см. рис. 17) по грани колонн: сечения 1-1 и 3-3.

Рис.15 Расчетная схема

Расчет моментов для сечений производим по формулам:

_1-1=[(P_max+p₁)/2]*[(l-l_k)²/8]*b,_3-3=p_cp*l*(b-b_k)²/8,

где p_cp - среднее давление под подошвой фундамента, определяем по формуле:

где N^II= N₀+ N_ф+ N_гр.

P^II_maxmin - краевое давление, рассчитываемое по формуле:

^II_maxmin=p_cp^II(1⁺-6е/l)

Площадь арматуры для сечений 1-1, 3-3 рассчитываем, принимая защитный слой 50 мм, по формуле:

_a(1-1)=M_1-1/(0,9*h₀*R_a);_a(3-3)=M_3-3/(0,9*h₀*R_a);

где h₀ - рабочая высота ростверка за вычетом защитного слоя; R_a - расчетное сопротивление арматуры растяжению, которое определяется по таблице 26, R_a=270000 кПа для арматуры класса А-II.

Табл.46а Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	N0II, кН	b, м	l, м	Nр, кН	Nгр, кН	NII, кН	pcpII, кН	bк, м	M3-3, кН*м	M1, кН*м
2	2810	2,20	2,20	68,19	35,35	2913,54	601,97	0,60	423,79	38
3	3410	2,20	2,20	68,19	35,35	3513,54	725,94	0,60	511,06	-45
4	2210	2,20	2,20	68,19	35,35	2313,54	478,00	0,60	336,51	-122
5	1060	1,80	1,80	45,65	33,17	1138,82	351,49	0,40	155,01	-184

Табл.46б Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	Vпод, м3	γж/б, кН/м3	Nпод, кН	N0, кН	N1, кН	e, м	1+6*e/b	1-6*e/b	Pmax, кН	Pmin, кН	P1, кН
2	1,39	23,00	31,97	2810	2841,97	0,01	1,04	0,96	623,92	580,02	615,00
3	1,39	23,00	31,97	3410	3441,97	-0,01	0,96	1,04	700,05	751,82	740,00
4	1,39	23,00	31,97	2210	2241,97	-0,05	0,85	1,15	407,06	548,94	520,00
5	0,54	23,00	12,42	1060	1072,42	-0,17	0,43	1,57	150,47	552,51	445,50

Табл.46в Выполнение расчета площади сечения арматуры

Тип фундамента	h0, м	Ra, кПа	l, м	lк, м	(Pmax+p1)/2, кН	(l-lk)2/8, м	b, м	M1-1, кН*м	Aa(1-1), м2	М3-3, кН*м	Aa(3-3), м2
2	0,55	270000,00	2,20	0,80	619,46	0,25	2,20	333,89	0,00250	423,79	0,00317
3	0,55	270000,00	2,20	0,80	745,91	0,25	2,20	402,05	0,00301	511,06	0,00382
4	0,55	270000,00	2,20	0,80	534,47	0,25	2,20	288,08	0,00216	336,51	0,00252
5	0,55	270000,00	1,80	0,40	499,00	0,25	1,80	220,06	0,00165	155,01	0,00116

Площадь арматуры для сечений 1-1, 3-3 рассчитываем, принимая защитный слой 50 мм. По площади сечения арматуры необходимо подобрать по сортаменту арматуры (Методические указания по выполнению курсовой работы, приложение 3) количество и диаметр стержней. Для фундаментов диаметр арматуры стержней принимается не меньше 10 мм, шаг стержней - 20 см, крайних - 15 см. Произведем подбор для 2,3,4,5-го типов фундамента по полученным расчетам.

Табл.47 Выполнение подбора арматуры

Тип фундамента	b, м	Кол-во стержней	Aa(1-1), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2	l, м	Кол-во стержней	Aa(3-3), м2	Aa стержня, см2	Кол-во и диаметр стержней	Aa по сортаменту, см2
2	2,20	10,00	0,00250	2,27	10ø18	2,545	2,20	10,00	0,00317	2,88	10ø18	2,545
3	2,20	10,00	0,00301	2,74	10ø20	3,142	2,20	10,00	0,00382	3,47	10ø20	3,142
4	2,20	10,00	0,00216	1,96	10ø16	2,011	2,20	10,00	0,00252	2,29	10ø16	2,011
5	1,80	8,00	0,00165	1,83	8ø16	2,011	1,80	8,00	0,00116	1,29	8ø16	2,011

В сечениях по граням ступеней ростверка проверка достаточности принятой арматуры не нужна, т.к. ростверк в нашем случае - одноступенчатый.

Принятая арматура достаточна.

.        Экономическое сравнение вариантов

Выполняется с использованием укрупненных единичных расценок (Методические указания по выполнению курсовой работы таблица 5.2).

Экономическое сравнение вариантов проводится для того, чтобы определить наиболее экономически выгодный вариант. Для данного расчета необходимо заполнить таблицу 5.1, перечислив все виды работ по устройству фундамента мелкого заложения и свайного фундамента (одного и того же фундамента).

.        Объем выкопанной земли при устройстве плитных фундаментов с учетом устройства безопасного откоса (для глин и суглинков - крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки до 1,5 м - 1:0 (табл.4, СНиП III-4-80*) и необходимости свободного пространства для последующего устройства гидроизоляции (0,5 м с каждой стороны):

Табл.48 Расчет объема грунта при устройстве плитного фундамента

Тип фундамента	Размеры котлована		Объем грунта, м3	Кол-во фундаментов данного типа	Общий объем грунта, м3
	h1, м	(b+0,5)*(l+0,5), м2
1	1,35	2,55	3,44	100	344
2	1,35	21,73	29,34	7	205,35
3	1,55	25,42	39,4	7	275,8
4	1,35	17,86	24,11	7	168,78
5	1,35	9,1	12,29	2	24,57

V_Σземли=344+205,35+275,8+168,78+24,57=1018,75 м³

Табл.49 Расчет объема железобетона

Тип фундамента	Кол-во фундаментов данного типа	Размеры фундамента, м						V1	V2	V3	Vф	VƩф
		Высота ступеней			Размеры плит в плане
		h1	h2	h3	axb	a1xb1	a2xb2
1	100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,26	26
2	7	0,3	0,3	0,3	17,28	12,6	8,64	5,18	3,78	2,59	11,56	80,92
3	7	0,3	0,3	0,3	20,52	15,3	10,8	6,16	4,59	3,24	97,93
4	7	0,3	0,3	0,3	13,86	9,72	6,3	4,16	2,92	1,89	8,96	62,72
5	2	0,3	0,3	0	6,3	3,6	0	1,89	1,08	0,00	2,97	5,94

V_Σплит=80,92+97,93+62,72+5,94=247,51 м³

.        Объем выкопанной земли при устройстве ростверков с учетом устройства безопасного откоса (для глин - крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки до 1,5 м - 1:0) и необходимости свободного пространства для последующего устройства гидроизоляции (0,5 м с каждой стороны):

Табл.50 Расчет объема грунта при устройстве свайного фундамента

Тип фундамента	Размеры котлована		Объем грунта, м3	Кол-во фундаментов данного типа	Общий объем грунта, м3
	h, м	(b+1)*(l+1), м2
2	1,35	22,36	30,19	7	211,3
3	1,35	27,04	36,5	7	255,53
4	1,35	22,36	30,19	7	211,3
5	1,35	13,76	18,58	2	37,15

Объем выкопанной земли при устройстве ростверков для всего количества данных типов фундамента (к нему необходимо добавить вычисленный ранее объем земли по ленточному фундаменту):

V_Σземли=211,3*2+255,53+37,15=715,28 м³

V_Σ=715,28+344=1059,28 м³

Количество свай:

n=20*7+25*7+20*7+12*2=479 шт.

Объем свай:

V_свай=6*0,3*0,3*479=258,66 м³.

Объем ростверков (данные из табл. 34):

V_Σрост=10,72+13,25+10,72+6,16=40,85 м³

На основании данных таблицы 5.2 Методических указаний получаем и сводим в таблицы №№41, 42 данные по нашим типам фундамента:

Табл.51 Расчет стоимости объема земляных работ

Наименование работ и конструкций	Стоимость на  единицу измерения, руб.-коп.	Кол-во	Количество единиц измерения (объем)	Общая стоимость, руб.-коп.	Общая стоимость c учетом 7%, руб.-коп.
Земляные работы  I . Разработка грунта под фундаменты:
при глубине выработки до 2 м и ширине траншеи 1 м, м3; при ширине котлована более 1 м стоимость земляных работ повышается на 7 %;(при устройстве плитных фундаментов)	3,60	123,00	1018,75	4159,11	3667,5
при глубине выработки до 2 м и ширине траншеи 1 м, м3; при ширине котлована более 1 м стоимость земляных работ повышается на 7 %;(при устройстве свайных фундаментов)	3,60	123,00	1059,28	3877,85	3813,41

Табл.52 Расчет стоимости объема бетонных работ

I . Сборные фундаменты:
фундаменты железобетонные сборные для промышленных зданий, м 3 железобетона;	44,90	23,00	247,51	11113,19
трапецеидальные блоки ленточных фундаментов, м3 железобетона;	46,50	100	26	1209
Итого				12322,19
П. Монолитные фундаменты:
фундаменты железобетонные, отдельные (под колонны), м 3  железобетона;	31,00	23,00	40,85	1266,35
IV. Железобетонные сваи:
железобетонные до 12 м (с забивкой), м 3 бетона	88,40	557,00	258,66	22865,54
трапецеидальные блоки ленточных фундаментов, м3 железобетона;	46,50	100	26	1209
Итого				25340,89

В результате можно определить, даже без применения поправочного коэффициента, во сколько раз устройство свайных фундаментов дороже устройства фундаментов мелкого заложения:

Итого: для ФМЗ: 3667,5+12322,19=15989,69 руб.

для свайных фундаментов: 3813,41+25340,89=29154,3 руб.

Получаем: 29154,3/15989,69=1,82

Таким образом, видно, что устройство свайных фундаментов дороже устройства фундаментов мелкого заложения в 1,82 раза.

Выбираем наиболее выгодный (с экономической точки зрения) вариант: фундаменты мелкого заложения.