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: 

1. Исходные  данные
2. 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:

1. Продавливания +0,05)

+0,05)=0.524

2.  
   +0,25 (м)

+0,25=1.15 (м)

3. 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 

1. нагрузка  на перекрытие.

 

Нагрузки  на 1 м² перекрытия.