Тема 5.4. Свайные фундаменты

1. Классификация свайных фундаментов и свай. Определение несущей способности свай по материалу. Определение несущей способности сваи по грунту. Расчет свайных фундаментов.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Основные понятия об основаниях и фундаментах.

2. Характеристики физического состояния грунтов.

3. Классификация грунтов оснований.

4. Механические характеристики грунтов оснований.

5. Подземные воды и верховодка.

6. Распределение напряжений в грунтах оснований от сосредоточенных сил.

7. Распределение напряжений в грунтах оснований от равномерно распределенной нагрузки.

8. Распределение напряжений под подошвой фундамента.

9. Фазы напряженно-деформированного состояния грунта, критические давления.

10. Расчет оснований фундаментов по предельным основаниям. Общие сведения. Особенности расчета оснований и фундаментов.

11. Формы деформации зданий и сооружений.

12. Расчет деформаций фундаментов.

13. Классификация фундаментов и их конструирование.

14. Назначение глубины заложения подошвы фундаментов.

15. Определение размеров подошвы жестких центрально нагруженных фундаментов.

16. Определение размеров подошвы жестких внецентренно нагруженных фундаментов.

17. Классификация свай и свайных фундаментов.

18. Определение несущей способности свай.

19. Расчет свайных фундаментов.

20. Методы уплотнения грунтов оснований.

21. Устройство грунтовых подушек.

22. Методы закрепления грунтов оснований.

23. Фундаменты на просадочных грунтах.

24. Устройство фундаментов в районах вечной мерзлоты.

25. Фундаменты при сейсмических воздействиях.

 

 

 

Часть 2.

Методические рекомендации по решению практических задач разделов и тем учебной дисциплины

Задача 1.

РАЗДЕЛ 2: МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Тема: Металлические колонны

Наименование работы: Расчет и конструирование базы сплошной центрально-сжатой колонны.

Цель работы: Приобрести навык расчета и конструирования базы центрально-сжатой колонны.

Задание: 1. Подобрать сечение стержня колонны из двутавра по вариантам таблицы 1 Коэффициенты jn=1, j_c =1. Расчет произвести по первой группе предельных состояний.

2. Рассчитать (подобрать размеры) базу колонны.

3. Рассчитать сварные швы.

Пособие СНиП 11-23-81*, сортамент, калькулятор, 1, стр.161-193

Пример расчета.

Произвести расчет и законструировать базу сплошной центрально-сжатой колонны. Опорная плита из стали ВСТЗпс6. Бетон фундамента марки С16/20 Коэффициенты: j_n=0,95. Выполнить чертеж базы колонны с нанесением размеров. Длина колонны l_o =μН= 1*7=7 м. Колонна двутаврового сечения 40К5.

Решение

Расчет стержня колонны.

1.1. Из сортамента выписываем размеры двутавра 40К5:

h=410,5 мм; b=407,7 мм; А=262 см²

i_min=10,3 cм; i_f=25мм; t_w=15,5 мм.

1.2. Расчетные сопротивления:

Для стали ВСТ3пс6 R_y = 225МПа=22,5 кН/см²

Для бетона С16/20 fcd=16/ j_c =16/1,5=10,667 МПа=1,07 кН/см²

1.3. Определяем фактическую гибкость:

λ = = = 67,96 ≤ λ_сч = 120

1.4. Определяем коэффициент продольного изгиба φ методом интерполяции:

φ = 0,805 – * 7,96 = 0,765

1.5. Находим максимальную нагрузку (из формулы 2.1. для расчета сжатых элементов на прочность):

N = (R_y * j_c/ j_n)* φ *A = * 0,764 * 262 = 4740 кН

 

2. Расчет базы колонны.

2.1. Определяем площадь опорной плиты:

= = = 4442,4 см²

2.2. Предварительно назначаем размеры базы, исходя из размеров сечения колонны:

 

h=410,5 мм; b=407,7 мм.

Принимаем h_op≈b_op= = 66,6 см ≈ 67 см, находим коэффициент соотношений сторон двутавра k = = =1,01; Аор=4442,4см².

2.3. Определяем окончательные размеры опорной плиты:

b_op= = = 66 см

2.4. Определяем реактивный отпор фундамента:

q = = =1,07 ≤ fcd=1,07 кН/см²

Принимаем базу из толстой стальной плиты с передачей всех усилий через сварные швы. Плиту рассчитываем по максимальному моменту на консольном участке и участке, опертом на 3 стороны (см. рис. 1.1.) расчет производим для ширины 1 см.

2.4.1. Момент в консоли:

M₁ = = = 90,07 кН*см,

Где а₁ =(670-410,5)/2=129,7 мм–консольный участок.

2.4.2. Моменты на участке, опертом на 3 стороны при соотношении

= =0,9; β= 0,107<0,5; находится по формуле:

M₂ = = = 555,6 кН*см.

5. Требуемую толщину плиты определяем по максимальному изгибающему моменту:

t = = = 11,1 см ≈ 12 см, где j_c=1,2 для фундаментных плит.

 

Принимаем плиту толщиной 120 мм.

 

1. Расчет сварных швов.

Определяем необходимую толщину сварного углового шва (β_f=0,7; j_wf=l для сварки вручную), для приварки стержня колонны по периметру к плите базы. Принимаем, что вся продольная сила N передастся через сварные швы.

1. Длина сварных швов:

l = 2*40,47+2*36,05+2*(40,47– 1,55) = 230,88 см.

2. Расчетная длина сварных швов с учетом непровара

l_w = l – 1см = 230,88 – 1 = 229,88 см.

3. Для электродов марки Э42 R_wt =180 МПа необходимая высота шва:

k_f = N/(β_f*R_wf*l_w*j_wf*j_c) = 4740/(0,7*18*229,88*1*1)=1,64 см = 16,4 мм,

По конструктивным требованиям принимаем k_f=17 мм, т.к. при наименьшей толщине соединяемых элементов t_w=15,5 мм, она должка быть не более 1,2t=1,2*15,5=18,6 мм.

 

Таблица 1.

Номер варианта	Н, м	Номер профиля	Марка стали	Марка бетона		Номер варианта	Н,м	Номер профиля	Марка стали	Марка бетона
	3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 7,6	20Ш1 23Ш1 26Ш1 30Ш1 35Ш1 40Ш1 50Ш1 60Ш1 70Ш1 70Ш1 40к1 40к3	ВСТ3пс2     ВСТ3кп2     ВСТ3сп5     09Г2с	С20/25     С16/20     С12/15     С25/30			6,6 6,4 6,2 5,8 5,6 5,4 5,2 4,8 4,6	40к5 40к6 40к8 35к2 30к2 30к1 26к2 26к1 23к2 23к1 20к2 20к1	ВСТ3сп5     ВСТ3кп2     09Т2с     ВСТ3пс6	С30/37     С12/15     С16/20     С20/25

Задача 2.