Расчет и конструирование фундаментов (стр. 2 из 3)

фундамента, кН;

Mo,|| - расчетный изгибающий момент, кН×м;

d - глубина заложения фундамента, м;

gm – осредненный удельный вес - 20¸22 кН/м3.

A – площадь подошвы фундамента, м2

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, м3

Принимаем, что большая сторона фундамента равна a=1.1b, тогда А=1.1b*b=1.1b2 и

; gm=21 кН/м3; d=1,5м.

Находим значения Pmax, 1.2R при b=1;1,5; 2; 3; 4; и строим график зависимости между b и Pmax,1.2R. Точка пересечения, дает нам искомую величину b.

Pb=1.5max=

кН;

1.2Rb=1м=141,094*1+590,59кПа

принимая b=1,6м, считаем А, W, Pmax, Pmin, и проверяем условия.

Условия соблюдаются при b=1,9; a=2,1; W=1,4; A=3,97

Pmax=378.423кН; < 1.2R=550кПа P=192.762кН; < R=458кПа

Pmin=7,1кН; >0

2.4. Вычисление вероятной осадки фундамента

Расчет осадки фундамента производится по формуле:

S<Su ,

Где S – конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

Su – предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СниП 2.02.01-83;

Определим осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений.

Ординаты эпюры природного давления грунта:

szg=ågi×hi ,

i=1

где gi – удельный вес грунта i-го слоя, Кн/м3;

hi – толщина слоя грунта, м;

g=10×r т/м3.

Tак как в выделенной толще залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом гидростатического взвешивания:

gs=10×rs ,

rs – плотность частиц грунта, т/м3;

e – коэффициент пористости грунта;

gs – удельный вес частиц грунта, Кн/м3.

кПа

gsb|||=(26,7-10)(1-0,37)=10,521 Кн/м3

кПа

Ординаты эпюры природного давления откладываем влево от оси симметрии.

Дополнительное вертикальное напряжение szр для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

szр=a×P0

где a - коэффициент, принимаемый по табл.1 СниП 2.02.01-83;

P0 – Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента определяется как разность между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

Давление непосредственно под подошвой фундамента:

Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

где S – конечная осадка отдельного фундамента, см;

hi – толщина i-го слоя грунта основания, см;

Ei – модуль деформации i-го слоя грунта, кПа;

b - безразмерный коэффициент, равный 0.8;

szpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней Zi-1 и нижней Zi границах слоя, кПа.

Условие соблюдается, т.к. S=4,8см<Su=8см.

3. Свайные фундаменты

3.1. Основные положения по расчету и проектированию свайных фундаментов

Фундаменты из забивных свай рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 по двум предельным состояниям:

- по предельному состоянию первой группы ( по несущей способности): по прочности – сваи и ростверки, по устойчивости – основания свайных фундаментов;

- по предельному состоянию второй группы ( по деформациям ) – основания свайных фундаментов.

Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от:

наличия подвалов и подземных коммуникаций;

геологических и гидрогеологических условий площадки строительства ( виды грунтов, их состояние, положение подземных вод и т. д. );

глубины заложения фундаментов прилегающих зданий и сооружений;

возможности пучения грунтов при промерзании.

Описание грунтов	Мощность слоя, м
Рыхлый насыпной грунт из мелкого песка с органическими примесямиr=1,3(0.9) т/м3, j=12°	3.0
Торф коричневый водонасыщенный, Jl=0.6,r=(1,2)0.6 т/м3, j=8°	2,0
Слой суглинка Jl=0,3 r=1,8(1,15) т/м3,Е=14000 кПа, j=22°, С=50 кПа	5,0
глина Jl=0,2 r=2,1 т/м3,Е=20000 кПа, j=20°, С=100 кПа	14,0
Горизонт подземных вод от поверхностиземли , м	1,5

В скобках указана плотность грунта во взвешанном состоянии. Мощность пласта в колонне изм-ся от кровли до его подошвы.

3.2. Расчет и конструирование свайных фундаментов

Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения. Длину сваи определяют как сумму L=L1+L2+L3.

L1 – глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается для свайных фундаментов с вертикальными нагрузками не менее 5 см.

L2 – расстояние от подошвы плиты до кровли несущего слоя.

L3 – заглубление в несущий слой.

Принимаем железобетонные сваи, квадратного сечения размером 300х300 мм.

L=0.15+7.3+1=8,45=9м.

Несущая способность Fd ( в кН ) висячей сваи по грунту определяется как сумма сопротивления грунтов основания под нижним концом сваи и по боковой поверхности ее:

Fd=gc×( gcr×R×A+U×ågcf×fi×li ),

Где gc –коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gc=1.0.

gcr и gcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи ( табл. 3 СНиП 2.02.03-86 ); для свай, погруженных забивкой молотами, gcr =1.0 и gcf =1.0;

А – площадь опирания на грунт сваи, в м2, принимаемый по площади поперечного сечения сваи;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

U – периметр поперечного сечения сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

li – толщина i-го слоя грунта, м.

При определении fi пласты грунтов расчленяются на слои толщиной не более 2м.

A=0.3*0.3=0.09 м.

gс=1; gCR=1; gсf=1;

R=4825кПа U=0.3*4=1.2 м.

№	h	z	f
1	1,5	0,75	26,5
2	1,5	2,25	30
3	2,00	4	0
4	2,00	6	42
5	1,50	7,75	44
6	1,50	9,25	45
7	0,5	10,5	65

Fd=1×( 1×4825×0,09+1,2×(1,5*26,5+1,5*30+0+2*42+1,5*44+1,5*45+0,5*65))=835,95 кН

Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяются из зависимости:

где gк – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

кН;

Определим кол-во свай по формуле:

где

Проверка несущей способности сваи:

N<P,

Для внецентренно нагруженого свайного фундамента необходима проверка нагрузки

yi – расстояние от главной оси свайного поля до оси каждой сваи, м;

Np,| - расчетный вес ростверка, кН;

кН; < P=597 кН

n – количество свай в кусте.

Определим отказ сваи, необходимый для контроля несущей способности сваи.

h - коэффициент, принимаемый равным 1500 кН/м2 ;

А – площадь поперечного сечения сваи, м2 ;

A=0.09 м2 ;

Ed – расчетная энергия удара молота, кДж;

Ed=32 кДж;

m1 – полный вес молота, кН;

m1=35,0 кН;

m2 – вес сваи с наголовником, кН;

m2=18.3 кН;

m3 – вес подбабка, кН;

m3=18 кН;

e - коэффициент восстановления энергии удара, e2=0,2;

Ed=0,9×G×H,

G – вес ударной части молота, кН;

H - расчетная высота падения ударной части молота, м;

3.3. Расчет основания свайного фундамента по деформациям

При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входят ростверк, сваи и грунт.

h – длина сваи, м;

Давление Р в кПа по подошве условного фундамента определяется с учетом веса условного массива:

Где A1 – площадь подошвы условного фундамента, м2;

Nd1 – суммарный вес условного массива и нагрузок, приложенных на уровне обреза ростверка, кН.

Nd1=N0+G1+ G2+ G3 .

Здесь N0 – нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка;

G1 – вес ростверка;