Расчет котлована 15х15м из ЖБ свай

  =  ∙ ∙ (2 + )

= ∙ ∙ ( 2∙ 22,6 + 12,5) = 52 739 кНм

Визначаємо необхідну площу арматури:

= = = = 0,119

Висота фундаменту без  захисного шару :

= – 0,05 = 1,4 – 0,05 = 1,35 м

При сталому кроці  ( = 0,2 м) кількість стрижнів буде дорівнювати:

= + 1 = + 1 = 113 шт

Визначимо площу одного стрижня:

= = = 0,001053 = 10,53

Підберемо  діаметри арматурних стрижнів:

= 2 = 2 · = 0,0183 м = 1,83 см

Приймаємо арматуру діаметром 18 мм.

 

4. Розрахунок осідання фундаменту методом пошарового підсумування

Осідання окремо розташованого  фундаменту методом пошарового підсумування обчислюють за формулою:

 

де  – безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8;

 – середнє значення вертикального нормального напруження від зовнішнього навантаження  в i-му шарі ґрунту на вертикалі,що проходить через центр підошви фундаменту;

 – товщина i-го шару ґрунту, приймають не більше 0,4 ширини фундаменту;

 – модуль деформації і-го шару ґрунту;

Визначаємо природний  тиск на рівні підошви фундаменту:

= · d = 18,1 · 2,7 = 48,87 кПа

Зовнішній тиск під підошвою фундаменту:

= - = 359– 48,87 = 310,13 кПа

Товщина умовного шару приймається  з розрахунку: 0,2 · b

  0,2 · b = 0,2 · 22,6 4,5 м

Приймаємо товщину умовного шару = 4,5 м

        Вертикальні напруження від зовнішнього навантаження  на межі кожного елементарного шару :

= · ,

де  - коефіцієнт розташування напружень на межі кожного елементарного шару, що приймають за табл. Д.1 ДБН В.2.1-10-2009 в залежності від відносної глибини до ширини фундаменту, яка дорівнює    ς =    та  відношення розмірів фундаменту      η = ;

     Вертикальні  напруження  від власної ваги  ґрунту    на межі кожного елементарного шару

= + ·   ,

 та  - відповідно питома вага і товщина і-го шару ґрунту.

      Питому  вагу грунтів, що залягають нижче рівня підземних вод, але вище водоупору, необхідно приймати з урахуванням виважувальної дії води.

Нижню межу стислової товщі основи приймають

  k · ,

де  0,5  при b 20 м , тобто:

  0,5 ·

Знаходимо вертикальні напруження від власної ваги грунту    на межі кожного елементарного шару:

 = + · = 48,87 + 4,5 · 19,2 = 135,27 кПа

= + · = 135,27 + 4,5 · 19,2 = 221,67 кПа

= + · = 221,67 + 4,5 · 19,2 = 308,07 кПа

= + · = 308,07 + 4,5 · 19,2 = 394,47 кПа

Знаходимо вертикальні напруження від зовнішнього  навантаження  на межі кожного елементарного шару

= · = 310,13 · 0,949 = 294,3 кПа

= · = 310,13 · 0,756 = 234,45 кПа

= · = 310,13 · 0,547 = 169,65 кПа

= · = 310,13 · 0,39 = 120,95 кПа

      Середні  вертикальні напруження від зовнішнього  навантаження    визначаються як середні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження  i-го    i-1-го шару:

=

Осідання кожного шару за формулою

=

Отримані результати зводимо  в таблицю:

	α	,кПа	0,5 · ,кПа	,кПа	,кПа	E,кПа	,кПа	S,м
0	1,000	48,87	24,435	310	-	E = 6	-	-
1	0,949	135,27	67,635	294,3	302,15		92,07	0,220725
2	0,756	221,67	110,835	234,45	264,4		178,47	0,175837
3	0,547	308,07	154,035	169,65	202,05		264,9	0,12723
4	0,39	394,47	197,23	120,95	145,3		351,27	0,09071

 

     Загальне осідання  окремо розташованого фундаменту  методом пошарового підсумування  обчислюють як суму осідань  кожного шару до нижньої межі  стислової товщі основи:

 

Перевіряємо умову граничного осідання споруди:

 

- граничне осідання споруди  ( за табл. И.1 ДБН В.2.1-10-2009 )

41,9 20

Умова не виконується.

 

 

Варіант №1

Поверхневе ущільнення основ  важкими трамбівками

 

Ущільнення грунту виконується важкою трамбівкою масою 5 тонн при оптимальній вологості

= – 0,00 ( для суглинків )

= 0,15

Суглинок ущільнюється до щільності сухого ґрунту :

= 1,7 т/

Для поверхневого ущільнення грунту використовуємо трамбівку масой 5 т, діаметром 2 м яку навішують на кар’єрний екскаватор Э-2409. Кількість ударів трамбовки по одному сліду – 6.

Глибина ущільнення ґрунту важкими трамбовками залежить від його щільності і вологості (ρ, W), діаметра d і маси трамбовки Q при оптимальній вологості наближено приймається рівній:  

= k ∙ d = 1,8 ∙ 2 = 3,6 м

де d - діаметр основи трамбовки, м; досвідний коефіцієнт приймається рівним для супісків і суглинків рівним 1,8;

Коэффициента пористости уплотненного грунта обеспечивает коэффициент фильтрации  :

= 1,5 ∙  м/сек

Для того чтобы определить требуемую величину уплотненного слоя необходимо получить время которое требуется смотрителю здания для того чтобы выявить аварийную ситуацию.

= ∙ T = 1,5 ∙ ∙ 25 ∙ 24 ∙ 3600 = 3,24 см

  – умова виконується

Визначимо фізико-механічні  характеристики ущільненого ґрунту

1. Коефіцієнт пористості:

e =    =     = 0,559

2. Число пластичності :

= -  = 0,26 – 0,15 = 0,11

3.      Число текучості:

= = = 0

Згідно з отриманими значеннями та табл. В.2 ДБН В.2.1-10-2009 в залежності від коефіцієнту пористості  e   ґрунт має наступні характеристики :

 - кут внутрішнього тертя;

 - питоме зчеплення ґрунту;

E - модуль деформації  грунту;

= 24 °;  = 34 кПа ; E = 25 000 кПа.

Розміри фундаменту у плані  визначаються з розрахунковим опором:

= ( · · + · +( - 1 ) · · + · ) =

( 0,72 · 1 19,2 · 12,5 + 3,65  · 2,7 ∙ 18,1 + 6,45 · 34 ) = 571 кПа

Визначимо площу  фундаменту(методом послідовних наближень) у першому наближенні :

= =   = 232,3

Розміри фундаменту: =   = = 15,3 м , = 15,3 м.

Визначимо розрахунковий опір ґрунту основи з урахуванням примірних розмірів підошви фундаменту

= ( 0,72 · 1 19,2 · 15,3 + 3,65  · 2,7 ∙ 18,1 + 6,45 · 34 ) = 609,18 кПа

Визначимо площу  фундаменту у другому наближенні :

= =   = 216,1

=    = = 14,7 м , = 14,7 м.

Перевіримо  збіжність  розмірів фундаменту першого та другого  наближень:

η = · 100 % < 5 %

η = · 100 = 4,1 %  < 5 %

Умова  виконується, тому приймаємо l  = 14,7 м ; b = 14,7 м ; А = 216,1 ; R = 609,18 кПа

Перевіряються контактні  напруги по підоші фундаменту за умовою:

= + 20d    1,2R

Момент опору підошви фундаменту :

W = = = 530

= + 20 ∙ 2,7  +  620 кПа 1,2 ∙ 609,18 = 731 кПа

= + 20 ∙ 2,7  -  599 кПа 1,2 ∙ 609,18 = 731 кПа

Умова виконується.

2. Конструювання фундаменту

Тип фундаменту призначають  з умов жорсткості:

  + 2 ∙ – фундамент гнучкий

  + 2 ∙ – фундамент жорсткий

де  та  – ширина фундаменту та водонапірної башти

 – висота фундаменту : 2,7 – 0,2 = 2,5 м , так як приймаємо  конструктивно 0,2 м  грунту  над фундаментом.

14,7 м  12,5 + 2 ∙ 2,5 = 17,5 м – фундамент жорсткий

Середній тиск під  підошвою фундаменту:

= + 20 ∙ d = + 20 ∙ 2,7 = 609,8 кПа

Для вибраного типу фундаментів  визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:

= 0,5 ∙  ∙ ( – 1 ) = 0,5 ∙ 12,5 ∙ ( – 1 ) = 0,593 м

* = = = 1,176

λ = = = 1,23

- розрахунковий опір бетону розтяганню . Приймаємо за табл. СНИП 2.02.03-84. = 750 кПа для бетону класу В15.

       Приймаємо оптимальну висоту конструкції фундаменту або його плитної частини ,рівну  600 мм ( кратну 150 )

       При цій висоті конструктивно доцільно встановити  2 ступені – 300 мм і 300 мм.

       Продавлювання  відбувається по поверхні усіченої  піраміди , верхньою основою якої  є нижній переріз башти, а  грані розташовані під кутом  45°

Перевіряємо жорсткість конструкції  фундаменту на продавлювання за умовою:

 

  - розміри продавлювальної частини підошви фундаменту в плані;

 

F · ,

де       F = = · = · 609,8 = 675,23 кН

= + = 12,5 + 0,6 = 13,1 м

- розрахунковий опір бетону на розтягування , кПа ( табл.13 СНіП 2.03.01-84);

 

Умова виконується.

Приймаємо конструктивно ширину східців  - 550 мм і 550 мм.

 

3. Армування конструкцій фундаменту

Зусилля в конструкції фундаменту обчислюються за трапецієподібним  перерізом.

  =  ∙ ∙ (2∙ + )

= ∙ ∙ ( 2∙ 14,7 + 12,5) = 5065 кНм

Визначаємо необхідну площу арматури:

= = = = 0,0257

Висота фундаменту без  захисного шару :

= – 0,05 = 0,6 – 0,05 = 0,55 м

При сталому кроці  ( = 0,2 м) кількість стрижнів буде дорівнювати:

= + 1 = + 1 = 74 шт

Визначимо площу одного стрижня:

= = = 0,0003473 = 3,473

Підберемо  діаметри арматурних стрижнів:

= 2 = 2 · = 0,021 м = 2,1 см

Приймаємо арматуру діаметром 22 мм при  = 3,801

 

4. Розрахунок осідання фундаменту методом пошарового підсумування

Осідання окремо розташованого  фундаменту методом пошарового підсумування обчислюють за формулою:

 

де  – безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8;

 – середнє значення вертикального нормального напруження від зовнішнього навантаження  в i-му шарі ґрунту на вертикалі,що проходить через центр підошви фундаменту;

 – товщина i-го шару ґрунту, приймають не більше 0,4 ширини фундаменту;

 – модуль деформації і-го шару ґрунту;

Визначаємо природний  тиск на рівні підошви фундаменту:

= · d = 18,1 · 2,7 = 48,87 кПа

Зовнішній тиск під підошвою фундаменту:

= - = 620– 48,87 = 571,13 кПа

Товщина умовного шару приймається  з розрахунку: 0,2 · b

  0,2 · b = 0,2 · 14,7 2,94 м

Приймаємо товщину умовного шару = 3 м

Нижню межу стислової товщі при 5 b 20 основи приймають інтерполяцією

  k · ,

де  0,4  при b = 14,7 м , тобто:

  0,4 ·

Знаходимо вертикальні напруження від власної ваги грунту    на межі кожного елементарного шару:

 = + · = 48,87 + 3 · 17 = 99,87 кПа

= + · = 99,87 + 3 · 19,2 = 157,47 кПа

= + · = 157,47 + 3 · 19,2 = 215,07 кПа

= + · = 215,07 + 3 · 19,2 = 272,67 кПа

= + · = 272,67 + 3 · 19,2 = 330,27 кПа

= + · = 330,27 + 3 · 19,2 = 383,87 кПа

Знаходимо вертикальні напруження від зовнішнього  навантаження  на межі кожного елементарного шару

= · = 571,13 · 0,960 = 548,28 кПа

= · = 571,13 · 0,800 = 456,88 кПа

= · = 571,13 · 0,606 = 346,1 кПа

= · = 571,13 · 0,449 = 256,43 кПа

= · = 571,13 · 0,336 = 191,8 кПа

= · = 571,13 · 0,257 = 146,78 кПа

      Середні  вертикальні напруження від зовнішнього  навантаження    визначаються як середні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження  i-го    i-1-го шару:

=

Осідання кожного шару за формулою

=

Отримані результати зводимо  в таблицю:

	α	,кПа	0,4 · ,кПа		,кПа	,кПа	E,кПа		,кПа		S,м
0	1,000	48,87	19,55		571,13	-	25000		-		-
1	0,960	99,87	39,9		548,28	559,7					0,067164
2	0,800	157,47	63		456,88	502,58	6000				0,25129
3	0,606	215,07	86		346,1	401,5					0,2
4	0,449	272,67	109		256,31	301					0,15
5	0,336	330,27		132	191,8	224				0,112
6	0,257	383,87		153	146,78	169			-	-