Условный массивный фундамент это

Обновлено: 23.04.2024

При выполнении работы по сооружению фундаментов, все работники, которые обслуживают машины и механизмы должны иметь соответствующие удостоверения.

При работе с электроинструментом, инструмент должен быть заземлен, работники должны иметь допуски для работы с электроинструментом.

Все работники (при необходимости) должны иметь спецодежду, спецобувь, рукавицы и так далее.

При работе кранов, молотов в зоне работы этих машин не должны находится посторонние люди.

При забивке свай их подвешивании необходимо пользоваться чалками.

Все котлованы должны иметь ограждения, а также должны быть предупреждающие плакаты и надписи.

5.2. Основные положения.

После выполнения геодезических работ по разбивке оси моста и осей опор приступаем к выполнению производства работ по сооружению фундаментов. Последовательность выполнения работ по устройству фундаментов:

1.Устройство шпунтового ограждения.

5.Установка арматурного каркаса.

5.3. Устройство шпунтового ограждения.

При устройстве крепления можно принять деревянный и металлический шпунт (в зависимости от объема работ и прочности грунтов, а также глубины воды).

Для нашего случая принимаем металлический шпунт корытного типа. Так как глубина воды небольшая, принимаем длину шпунта равную 6 м. Для того чтобы устроить шпунтовое ограждение, на месте сооружения фундамента сооружается направляющий каркас, который крепиться к маячным сваям. После этого начинают погружать шпунты. Как правило, шпунт погружается тем же оборудованием, каким будут погружаться сваи.

5.4. Разработка котлована.

В нашем случае используем для разработки котлована грейдеры небольшой емкости ковша (0,3 м. так как объем работ небольшой). При разработке можно даже не осуществлять водоотлив, а грунт можно сбрасывать в воду. После выемки основного объема грунта, можно откачать из котлована воду и вручную доработать дно котлована.


5.5. Погружение свай.

Способ погружения свай зависит от свойств грунтов, величины заглубления и принимаемого оборудования.

В нашем случае возможно погружение свай сваебойными молотками. Последовательность забивки свай должна быть такой, при которой сводятся к минимуму непроизводительность затрат времени на перемещение сваебойного оборудования. При большом количестве свай их необходимо забивать от середины к крайним рядам свай (чтобы не происходило уплотнение грунта в середине). Для забивки свай можно применять молоты Тобогошина.

Отказом называется величина погружения сваи от одного удара в запал (тактов одиночного действия запал равен 10 ударам). После срубки голов свай и составление акта на скрытые работы приступают к бетонированию ростверка.

5.6. Устройство ростверка.

Если воду из котлована не удается откачать полностью, то нижний слой бетона укладывают одним из способов подводного бетонирования (ВПТ - вертикально перемещающиеся трубы). После того как вода в котлован поступать не будет, бетон укладывают обычным способом. В поперечном направлении опалубку не устраивают (опалубкой будет служить шпунт), а в поперечном - опалубку устраивают только для верхнего уступа. Бетон укладывают слоями, толщиной 0,4 - 0,6м. с последующим уплотнением бетона глубинными вибраторами (типа виброигла). После того, как ростверк наберет прочность 78 % проектной прочности можно приступать к устройству тела опоры.

6. Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента.

Ведомость объёмов основных работ и стоимость вариантов фундаментов.

Вариант №1. Фундамент на естественном основании.

Вывод: при комплексном сравнении технико-экономических показателей вариантов фундамента, мы пришли к выводу, что в данном случае наиболее выгодным является

Размеры подошвы условного фундамента определяют по формулам:

где ас, bс – соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента;

асп, bсп – соответственно длина и ширина свайного поля по наружным граням крайних свай, м;

d1 – глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;

φmt – приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов, прорезанных сваями, определяемое о формуле

φI,i – расчетные значения углов внутреннего трения отдельных слоев грунта толщиной hi; при этом ∑hi=di.

При наклонном расположении свай, если размеры условного фундамента определяются точками пересечения наклонных граней свай с плоскостью острия сваи (рис 5.4).

Проверка несущей способности основания условного фундамента заключается в том, чтобы среднее p и максимальное pмах давления на грунт в сечении А-Б (рис 5.4) по подошве условного фундамента удовлетворяли следующим условиям

где R – расчетное сопротивление грунта в уровне нижних концов свай, кПа

где R0 – условное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по табл. 1 - 3 приложения 5;

bс – ширина условного фундамента, м; при ширине более 6 м принимается bс = 6 м;

d – глубина условного фундамента, м;

gI – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы условного фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать g = 19,62 кН/м 3 или определять по формуле (2);

k1, k2 – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 приложения 5;

γп – коэффициент надежности по назначению сооружения, γп = 1,4;

γс – коэффициент условий работы, с учетом рассматриваемых временных нагрузок принимается равным γс = 1,2;

ac –длина условного фундамента, м;

d1 – глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;

Fhx – тормозная сила, кН (см. исходные данные);

Мс – момент тормозной силы в уровне подошвы ростверка, кНм

hp – высота ростверка, м;

Fhx, hp – приведены в исходных данных;

Nc – нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, кН, определяемая с учетом веса грунтового массива А-Б-В-Г вместе с заключенными в нем ростверком и сваями по формуле

где NГР – нагрузка от веса грунта в пределах всего условного фундамента А-Б-В-Г, определяемая по формуле

ас, bc, hp – соответственно длина, ширина и высота ростверка, м.

γI – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, определяемое по формуле

где γIi – расчетный удельный вес отдельных геологических слоев грунта, лежащих выше подошвы условного фундамента, кН/м 3 ;

hi – толщина слоев, м.


Рис. 5.4. Схема условно массивного свайного фундамента:

а) при применении только вертикальных свай; б) при применении вертикальных и наклонных свай

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний: по первой группе - по несущей способности грунта основания; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков; по второй группе - по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия N≤Fdk, где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН; Fd - несущая способность сваи; γk - коэффициент надежности.

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия s≤su, где s - деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчетом; su - предельно допустимое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01-83* (табл. 9.2).

Расчет по перемещениям свайных фундаментов от действия горизонтальных нагрузок и моментов заключается в выполнении условий up≤uu; ψp≤ψu

up и uu - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения, м, и угла поворота, рад, свайного фундамента; ψp и ψu - их предельные значения, устанавливаемые в задании на проектирование.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

Выбор конструкции свайного фундамента (вид свай, тип свайного фундамента и ростверка) производится исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений. Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки и имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условии строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка.

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент. Зная несущую способность сваи Fd и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необходимое число свай и в кусте определяют по формуле n=γkN01/Fd, где N01 - расчетная нагрузка на куст, кН. Число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте надо разместить таким образом, чтобы ростверк получился наиболее компактным, при этом сваи можно размещать по прямоугольной сетке или в шахматном порядке. Обычно расстояние между осями свай принимается а = 3d, а расстояние от крайнего ряда свай до края ростверка 1d.

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие , где Gf и Gg - расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ростверка, кН.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяю по формуле bp=d+2co+(m-1)ср, где с0=0,1 м - расстояние от края ростверка до грани сваи; m число рядов свай; ср - расстояние между рядами свай, м.

Железобетонные ростверки ленточных свайных фундаментом рассчитывают как неразрезные многопролетные балки в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-84.

Внецентренно нагруженный свайный фундамент. Предварительное число свай при внецентренном нагружении свайного фундамента определяют, так же как и при центральной нагрузке, по формуле n=γkN01/Fd, а затем увеличивают приблизительно на 20%. Расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, •определяют по формуле внецентренного сжатия.

Подбор оптимального числа свай и расстояний между ними прирасчете внецентренно нагруженных свайных фундаментов значительно облегчается при использовании номограммы, разработанной институтом «Фундаментпроект». Номограмма составлена для кустов с числом свай от 3 до 26 и обеспечивает наиболее полное использование их несущей способности.





Расчет осадки свайных фундамента. Сложность определения осадки свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай, при этом соотношение передаваемых нагрузок зависит от многих факторов: числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

методы, основанные на полуэмпирических и эмпирических зависимостях;

методы, основанные на принципах механики грунтов и в той или иной степени упрощенные в целях их применения как для ручного счета, так и на ЭВМ;

Расчет осадок свайных фундаментов производится водится по методу условного массивного фундамента. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматриваются как единый массив АБВГ(рис. 11.17, а), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков - вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном c=htg(φII,mt/4), где h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φII,mt - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта: φII,mt=∑φII,ihi/∑hi, где φII,i - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находим по формулам by=ab(mb-1)+d+2c; ly=al(ml-1)+d+2c, где ab и al - расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; mb и ml - количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис.); d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее давление рII по подошве условного фундамента не превышало расчетное сопротивление грунта основания R глубине, т. е. pII=NII/Ay≤R, где Ау=bу1у - площадь подошвы условного фундамента, м 2 ; NII расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний NII=N0II+NcII+NpII+NrII, где N0II - расчетная нагрузка от веса здания или сооружении на уровне верхнего обреза фундамента, кН; NcII, NpII, NrII - вес соответственно сван, ростверка и грунта в объеме условного фундамента АБВГ, кН.

Осадка свайного фундамента определяется, как правило, методом элементарного суммирования.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Применяют их при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ.

Свая – стержень, погруженный в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве.

Ростверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний:

─ по первой группе – расчет несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков;

─ по второй группе – расчет по деформациям свайных фундаментов.

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки.

При назначении глубины заложения подошвы свайного фундамента необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения.

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания (не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах – ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15….20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее 5…10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее поперечного сечения сваи или на 5…10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

В работе примем сечение сваи 30 х 30 см. Длина сваи определяется глубиной залегания слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Рабочую длину сваи примем ℓр = 6 м. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1 – 1,5 м.

3.2. Определение расчетного сопротивления сваи, количества свай и расчет условия соответствия фактической нагрузки на сваю с расчетным сопротивлением сваи.

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное, как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу не требуется, т.к. его результат обычно больше, чем по грунту. Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

где gс – коэффициент условий работы сваи, gс = 1;

gк – коэффициент надежности по грунту, gк = 1,4;

R= 1143,8 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,(табл.6)

А= 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи;

U = 1,2 м – наружный периметр сваи;

hi - толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, hi = 2м (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои толщиной по 2 м);

ƒi – расчетное сопротивление i –го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа. (табл.7)

Определим среднюю глубину заложения слоя Zi :

Z1 =3,5м и ƒ1 = 15кПа;

Z2 = 5,5 м и ƒ2 = 17,5кПа;

Z3 = 6,95 м и ƒ3 = 18,35кПа;

Z 4 =7,75м и ƒ4 =18,5кПа;

gсR , gсƒ – коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай (для свай, погружаемых забивкой gсR = gсƒ = 1).

Глубина погружения: 1,5 + 6 + 0,25 = 7,75м. Для такой глубины погружения, с помощью метода интерполяции, принимаем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи равным R = 1143,8кПа (по табл. 6).

В качестве примера на рис.4 дана схема для определения расчетного сопротивления сваи.


Рис.4 Расчетная схема ( значения даны в сантиметрах).

Таблица 6. Расчетные сопротивления R


Примечания: 1. в случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель – к пылевато-глинистым грунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличиваются на 60%, но не более, чем до R = 20 МПа.

Результаты интерполяции запишем в таблицу 6.1:




при I L = 0,5 I L = 0,6 Zо = 7,75
Zо = 7 R = 1400 Zо = 7,75 R = 1425 Zо = 10 R = 1500 Zо = 7 R = 850 Zо = 7,75 R = 862,5 Zо = 10 R = 900 I L = 0,5 R = 1425 I L = 0,55 R = 1143,8 I L = 0,6 R = 862,5

Острие сваи заводят в несущий слой. Слои грунта, прорезаемые сваей, делят на полоски толщиной не более 2м. по табл. 7 определим ƒi в зависимости от величины Zi и характеристик грунтов.

Таблица 7. Расчетные сопротивления ƒ


Расчет производим методом интерполяции и результаты запишем в таблицу 7.1

Zо , м ƒi при I L = 0,55 Zо , м ƒi при I L = 0,55
20,5 21,5 22,5 3,5 5,5 6,95 7,75 22,4

Полученные значения подставим в формулу и вычислим сопротивление сваи

F = 1 / 1,4 [1 х 1143,8 х 0,09 + 1,2 (1 х 18 х 2 + 1 х 21 х 2 + 1 х 22 х 1,45 + 1 х 22,4 х 0,8)] = 1/1,4 [102,9+1,2(36+42+31,9+17,9)]= 1/1,4 [102,9+1,2х127,8] = 183 кН

Определяем количество свай по формуле

- коэффициент надежности, равный 1,4;

- коэффициент надежности по нагрузке, равный 1;

- осредненное значение удельного веса грунта и ростверка, принимаемое ;

a - шаг свай; a =3d = 3 х 0,3 = 0,9;

- наименьшая несущая способность сваи.

n = (1,4 х 460) /(183 – 1 х 0,9² х 1,5 х 20)= 644 / 158,7 = 4 сваи

Рассчитаем фактическую нагрузку на сваю по формуле

Nф = Nn / n + Mn /W.

где n – количество свай в фундаменте;

W = ( b2² L) / 6 = 0,86

Nф = 460 / 4 + 28 / 0,86 = 115+32,6 = 147,6кН

3.3. Расчет свайного фундамента как условно массивного

Производим размещение свай в ростверке. Cваи располагаем в два ряда (рис.5). При определении размеров ростверка расстояние от оси крайнего ряда до края плиты примем равным не менее :

0,7d = 0,7 х 0,3 = 0,21м + 0,055м = 0,265м.

Минимальные расстояния между осями свай должны быть не менее:

3d = 3 х 0,3 = 0,9м,

где d – поперечный размер сваи. Определяем размеры ростверка : 1,73м х 1,73м х 0,5 м .


Рис. 5. Расположение свай в ростверке (размеры в см)

При расчете осадок свайный фундамент принимаем условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне концов свай. Перед определением осадки проверяем прочность основания фундамента в уровне острия сваи. Положение граней 1,2 и 3,4 условного массивного фундамента определяем, используя средневзвешенное значение расчетного угла внутреннего трения j ср.


где j1, j2, …..jn – расчетные значения углов внутреннего трения грунта в пределах соответствующих участков сваи h1, h2…… hn;

α = j ср / 4 = 20 /4 = 5°

b´ = ℓраб tg α = 6,25 х tg 5° = 6,25 х 0,087 = 0,544м

Определим ширину by, длину ℓy и площадь Аy условного фундамента.

by = 2b´ + bl = 2 х 0,544 + 1,73 = 2,82м = ℓy

Расчетом проверим условие РII = ΣN II / Ay ≤ R,

где ΣN II - сумма расчетных нагрузок (по деформациям) в плоскости подошвы фундамента,кН;

Ay – площадь подошвы условного массива,м; Ay = 2,82 х 2,82 = 7,95 м²

R – расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента в уровне острия сваи, кПа при dl=zо; b=by;

ΣN II = NoII + NфII + NyII ,

где NoII - нормативная нагрузка = 460 кН;

NфII = Vр х g cp = 1,75 х 20 = 35 кН;

Vр=1,73 х 1,73 х 0,5 + 1 х 0,5 х 0,5=1,5 + 0,25=1,75м³

NyII – вес условного фундамента в объеме свайно-грунтового массива

NyII =g ср х Zо +Ау = 19,6 х 7,75 + 7,95 = 159,85кН

ΣN II = 460 + 35 + 159,85 = 654,85кН

Среднее давление по подошве условного фундамента :

РII =ΣN II / Ay ≤ R= 654.85 / 7.95 = 82.37

R = 1,1 х 1,0 х [ 0,51 x 1 х 2.82 х 19,6 + 3,06 х 1,5 х 19,6 + ( 3,06 – 1 ) х 19,6 + 5,66 х 28] = 1,1 х 1,0 х [28,2+90+40,4+158,5] = 317,1 кПа

РII =ΣN II / Ay ≤ R,

Расчет осадки кустового свайного фундамента как условно массивного производится так же, как фундамента мелкого заложения.

Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования деформаций:

Расчет осадки кустового свайного фундамента условно массивного производится так же, как фундамента мелкого заложения.

Расчет осадки свайного фундамента 1 методом послойного суммирования деформаций:

PII= 268 кПа – фактическое среднее давление;


- природное давление в уровне подошвы;


- дополнительное давление;


h1=0,4by= - толщина элементарных слоев.


Соотношение сторон подошвы



S=0,506 см < SU = 8 см - условие выполняется.

Расчет осадки свайного фундамента 2 методом послойного суммирования деформаций:

PII= 212,67 кПа – фактическое среднее давление;


- природное давление в уровне подошвы;


- дополнительное давление;


h1=0,4by= - толщина элементарных слоев.


Соотношение сторон подошвы



S=0,4122 см < SU = 8 см - условие выполняется.

Расчет осадки свайного фундамента 5 методом послойного суммирования деформаций:

PII= 254,87 кПа – фактическое среднее давление;


- природное давление в уровне подошвы;

- дополнительное давление; h1=0,4by= - толщина элементарных слоев.


Соотношение сторон подошвы



S=0,7917 см < SU = 8 см - условие выполняется.


5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

Технико-экономическое сравнение вариантов позволяет сделать выбор наиболее эффективного варианта.

Экономическое сравнение выполняется следующим образом. По рассчитанным вариантам определяют объемы, м 3 : земляных работ, фундамента, подготовки под фундамент, ростверка и свай, обратной засыпки грунта. Для облегчения расчетов объемы работ определяются на один фундамент под колонну. При этом необходимо учитывать указания норм по допускаемой величине крутизны откосов в зависимости от вида грунта и глубины разработки котлована.

Зная все объемы строительных работ, можно определить стоимость возведения фундаментов мелкого заложения и свайного. Подобные расчеты производят в соответствии с ЕРЕР применительно к району проектирования. В данном курсовом проекте используются укрупненные расценки.


Рисунок 5.1. – Схемы для расчета объемов земляных работ при сооружении фундаментов.














Ведомость объемов и стоимости основных работ по сооружению фундамента

Вариант 1. Фундамент на естественном основании

Вариант 2. Свайный фундамент

Вариант 1 с меньшей стоимостью считается более эффективным, поэтому производство работ по устройству фундаментов будет посвящено устройству столбчатых фундаментов мелкого заложения.

Производство работ по устройству фундаментов, сооружаемых в открытых котлованах

В данном разделе на основе изученного курса “Технология строительного производства” даются краткие указания по производству работ при устройстве фундаментов, сооружаемых в открытых котлованах, в порядке их технологической последовательности.

Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация.



Читайте также: