Файл: Проектирование фундаментов под 11 этажное здание в открытом котловане.docx

.

Используя найденные значения R и f_i вычислим несущую способность сваи по грунту F_d

744.52 (кН);

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

= (кН), где γ_k- коэффициент надежности по грунту (т.к. была вычислена, то 1.4).



Рис.11. Схема определения несущей способности сваи по грунту

Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка

Количество свай на 1 погонный метр фундамента определяется по формуле:



где – N₁ - расчетная нагрузка на ленточный фундамент по I группе предельных состояний = 468.0 кН/м;

P_св – расчетная нагрузка, допускаемую на сваю по грунту; P_св = 731.35 кН.

α – коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для ленточного фундамента под стену α = 7,5;

d – сторона сечения сваи; d = 0,3м;

d_рф – высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении нагрузки на ленточный фундамент по I группе предельных состояний; d_рф = 2.3 м;

γ_б – удельный вес бетона; γ_б = 24 кН/м³;

Необходимое число свай:

сваи/пог.м.

Определяем расстояние а между осями свай. Принимаем сваи/пог.м:



Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3…6)d между их осями. а=1.13 м>3d=0.9м, поэтому принимаем однорядное расположение свай с тем, чтобы расстояние между соседними сваями составляло по длине ростверка -1.13 м.

Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 0.3d+5см, но не менее 10см. Ширина ростверка:

b_p=2∙0.15+2∙0.14=0.58 м.



Рис.12. План расположения свай под ростверком стены ось Б

---

Высота ростверка ленточного однорядного фундамента должна определяться по условию продавливания его сваей. Но в нашем случае при достаточно небольшой нагрузке ростверк имеет толщину 0.5м, причем сваи четвертью площади попадают под стену, продавливание ростверка оказывается маловероятным и расчет не производится.

Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем h_p=0.5м и не делаем перерасчетов.

Определение высоты ростверка из условия продавливания стеной плиты ростверка

Ростверк должен быть проверен на продавливание и изгиб. В данном случае продавливание стеной невозможно, т.к. площадь основания гипотетической пирамиды продавливания значительно больше площади межсвайного пространства.

На изгиб ростверк не просчитываем.

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений h_p=0.5м.

Проверка выполнения условия расчета основания по первому предельному состоянию.

Находим фактическую нагрузку F, приходящуюся на 1 сваю, и сравниваем ее с ранее полученной расчетной нагрузкой P_cb.

,

где: нормативный вес ростверка и надростверковой конструкции (ФБС, пола подвала):

Q_p= 6.96 - вес ростверка;

Вес надростверковой конструкции Q_нк( 1 пог.м стены подвала из 4 блоков ФБС 24-4-6-Т:

Q_нк= 23.04

Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала:

G_п=2*0.09*0.2*1*22= 0.792 кН; (пол подвала с двух сторон от стены);

Общий вес конструкций и грунта составит:

Q+G_п= = 30.792 кН;

---

Условие первого предельного состояния F≤P_cb выполняется.( P_cb=531.8 кН).

Проверка выполнения условия расчета по второму предельному состоянию p_II R

Для того, чтобы произвести расчет по второму предельному состоянию, используя теорию линейного деформирования грунта, необходимо выполнение условия p≤R.

Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

а) Площадь условного ленточного фундамента:

A_усл=b_усл∙1 пог.м= b_усл=с_р+2 ,

где среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах рабочей длины сваи l_св=5.65м;

˚

tg =0.1238; b_усл=0.3+2*5.65*0.1238=1.7 м;

A_усл=b_усл∙1 пог.м=1.7 м²;

б) Объемы условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

- условного фундамента: V_усл= A_усл∙h_усл=1.7 *8.2=13.93 м³;

- ростверка: V_р=0.58*0.5*1= 0.29 м³;

- части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента ( ниже отметки DL):

V_чсп=1.8∙0.4∙1=0.72 м³;

- части пола подвала (справа и слева от стены подвала): V_чпп=2*0.2*0.65*1=0.26 м³;

- грунта: V_гр.усл.= V_усл- V_р- V_чсп- V_чпп =13.93- 0.29-0.72-0.26=12.66 м³;

Объем свай не вычитается из объема V_усл. При подсчете веса грунта в условном фундаменте G_гр.усл. не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения при забивке свай.

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- ростверка и всей надростверковой конструкции, т.е. всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL:

(см. расчет по I пред.сост.);

- части пола подвала

---

0.26 *22=5.72 кН;

Свай (1 свая рабочей длины l_cb^p=5.65м, из которых 2.05м- в водонасыщенном грунте:):

Q_св=(0.3²*(5.65-2.05)*24+0.3²*2.05*(24-10))*1=8.307 кН;

- грунта в объеме условного фундамента: Q_гр=V_гр.усл.γ_2ср,усл;





G_гр.усл=12.66 *20.07=254.03 кН;

г) Среднее давление под подошвой условного фундамента.

=405.08 кПа;

Вычисление расчетного сопротивления R по формуле (7) СНиП [6] для

суглинка твердого (IV слой), залегающей под подошвой условного

фундамента.



Для песка средней крупности коэффициент условий работы грунта γ_c1=1.4; коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием при гибкой конструктивной схеме γ_c2=1.

Коэффициент k=1-т.к. характеристики грунта φ и с определены экспериментально в лаборатории.

Коэффициенты M_γ,M_q и М_с определяем по таблице для φ=30 ͦ:

M_γ= 1.15, M_q= 5.59, M_c= 7.95;

b-ширина условного фундамента, b=1.7 м.

γ₂- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.

_II=20.07 кН/м³

то же, но выше подошвы условного фундамента, от подошвы до планировочной отметки.

’_II= _ср.усл=20.07 кН/м³;

d₁-приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала до подошвы условного фундамента.

d₁= 3.8

h_s- толщина слоя грунта выше подошвы условного фундамента до пола подвала, м ;

d_b- глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, d_b=1.6 м;

с₂- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с

---

₂=0 кПа.

φ_II,4=φ₄=30ᵒ; L/H=19.5/16.8=1,16;

R₁= 858.141

Условие р≤R выполняется: 405.08< 858.141. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования или методом эквивалентного слоя.

10. Расчет стабилизированной осадки свайного фундамента

(ось А)

Исходные данные:

Условный фундамент свайного фундамента наружной стены многоэтажного кирпичного жилого дома имеет ширину b_усл= 1.68 м, l = 19.5 м, глубину заложения d_усл=5,2 м, среднее давление под подошвой

р=283.4 кПа=673.27 кПа. Инженерно-геологические условия по расчетной вертикали разреза приведены в таблице на графической схеме (рис. 14).

Вычисление ординат эпюры природного давления σ_zg:

σ_zgI-II= 18*0.4=7.2 кПа;

σ_zgII-III= 19.6*1.1+7.2=36.6 кПа;

σ_zgIII-IV: =36.6+20*2.8=92.6 кПа;

σ_zgIV-V: =92.6+1.8*20=128.6кПа;

σ_{zgV- VI:} γ= = =10.189кН/м³; σ=128.6+10.189*4.5=174.45кПа

σ_zgVI=σ_{zg V- VI+}σ_{zg скачка}+ γ₆*h₆=174.45+10*4.5+19.8*4.4=306.57кПа
Вычисление ординат эпюры дополнительного (осадочного) давления σ_zр от сооружения.

Под подошвой: σ_zp,0=p - σ_zg,0=283.4 -111.0= 172.4 кПа;

Ниже подошвы условного фундамента σ_zp,i= σ_zp,0∙α_i ;

h_i≤0.4b=0.4∙1.68=0.67.Примем 0.6м. Тогда примем шаг ξ=0.6.

	,м	αi	σzp,I, кПа	hi,м	0.2 , кПа	слои осн-я
0	0	1	172.4	0	22.2	ИГЭ-4
0.6	0.505005	0.929	160.1596	0.6	24.6	ИГЭ-4
0.9	0.757508	0.8495	146.4538	0.3	25.76	ИГЭ-4
1.5	1.262513	0.6703	115.5597	0.6	26.98	ИГЭ-5
2.1	1.767518	0.5318	91.68232	0.6	28.19	ИГЭ-5
2.7	2.272523	0.4343	74.87332	0.6	29.41	ИГЭ-5
3.3	2.777528	0.3648	62.89152	0.6	30.62	ИГЭ-5
3.9	3.282533	0.3138	54.09912	0.6	31.84	ИГЭ-5
4.5	3.787538	0.2745	47.3238	0.6	33.06	ИГЭ-5
5.1	4.292543	0.2438	42.03112	0.6	34.27	ИГЭ-5
5.4	4.545045	0.231	39.8244	0.3	34.88	ИГЭ-5
6	5.05005	0.208	35.8592	0.6	46.25	ИГЭ-6

Сжимаемая толща: Н=5.405м.


Определение деформационных характеристик и инженерно – геологических характеристик:

ИГЭ-4-суглинок твердый

Для определения деформационных показателей этого слоя было проведено компрессионное испытание образца с глубины 5м с поверхности.

Построим компрессионную кривую по данным испытаний:

Коэффициент сжимаемости:

σ_zg=239.6 кПа e₁=0.602;

σ_zg,полн=399.025 кПа e₂=0.5992;

m_0,II= 1.75631*10^-5 кПа^-1

Относительный коэффициент сжимаемости:

m_ν,II= 1.09632*10^-5кПа^-1

Модуль деформации: E= 72971.1 кПа^-1



Рис.13. Испытания для ИГЭ-4, ИГЭ-5

ИГЭ 5--песок средней крупности

Для определения деформационных показателей этого слоя было проведено штамповое испытание грунта на глубине 8 м от поверхности.

Построим кривую по результатам испытаний:

σ_zg=174.03 кПа S₁=1.462мм;

σ_zg,полн=267.16 кПа S₂=2.244 мм;

Δσ_z=267.16-174.03=93.135 кПа;

ΔS=2.244-1.462=0.637 мм;

E=ω(1-ν²)d )*27.7* =23416 кПа

ИГЭ 6—глина полутвердая

E=35000кПа^-1

Осадка свайного фундамента заложения (Ось А)

= 0.013177593 м=1.32 см < 10 см.



Рис.14 Схема определения сжимаемой толщи массива грунта (свайный фундамент, осьА)
Расчет стабилизированной осадки свайного фундамента

(ось Б’)

Исходные данные:

Условный фундамент свайного фундамента наружной стены многоэтажного кирпичного жилого дома имеет ширину b_усл= 0.93 м, l = 19.5 м, глубину заложения d_усл=5,2 м, среднее давление под подошвой

р=526.93 кПа=604.16 кПа. Инженерно-геологические условия по расчетной вертикали разреза приведены в таблице на графической схеме (рис. 15).

Вычисление ординат эпюры природного давления σ_zg:

σ_zgI-II= 18*0.4=7.2 кПа;

σ_zgII-III= 19.6*1.1+7.2=36.6 кПа;

σ_zgIII-IV: =36.6+20*2.8=92.6 кПа;

σ_zgIV-V: =92.6+1.8*20=128.6кПа;

σ_{zgV- VI:} γ= = =10.189кН/м³; σ=128.6+10.189*4.5=174.45кПа

σ_zgVI=σ_{zg V- VI+}σ_{zg скачка}+ γ₆*h₆=174.45+10*4.5+19.8*4.4=306.57кПа
Вычисление ординат эпюры дополнительного (осадочного) давления σ_zр от сооружения.

Под подошвой: σ_zp,0=p - σ_zg,0=405.1-150.08= 254.99 кПа;

Ниже подошвы условного фундамента σ_zp,i= σ_zp,0∙α_i ;

h_i≤0.4b=0.4∙1.7= 0.68. Примем 0.6 м. Тогда примем шаг ξ=0.6.

			,м		αi		σzp,I, кПа	hi,м		0.2 , кПа	слои осн-я
0		0		1		254.9977982		0	30.02		ИГЭ-5
0.6		0.509576571		0.929		236.8929545		0.6	31.23		ИГЭ-5
1.2		1.019153142		0.755		192.5233376		0.6	32.45		ИГЭ-5
1.8		1.528729713		0.596		151.9786877		0.6	33.66		ИГЭ-5
2.405		2.042552755		0.4762875		121.4522638		0.605	43.89		ИГЭ-5
3.005		2.552129326		0.396425		101.0875021		0.6	46.27		ИГЭ-6
3.605		3.061705897		0.3366125		85.83544634		0.6	48.85		ИГЭ-6
4.205		3.571282468		0.292675		74.63148058		0.6	51.04		ИГЭ-6
4.805		4.080859039		0.2577625		65.72886995		0.6	53.42		ИГЭ-6
5.405		4.59043561		0.2308		58.85349182		0.6	55.8		ИГЭ-6
6.005		5.100012181		0.20785		53.00129235		0.6	58.19		ИГЭ-6

Сжимаемая толща: Н=5.627 м.

Определение деформационных характеристик и инженерно – геологических характеристик:

ИГЭ 5--песок средней крупности

Для определения деформационных показателей этого слоя было проведено штамповое испытание грунта на глубине 8 м от поверхности.

Построим кривую по результатам испытаний:

σ_zg=162.265 кПа S₁=1.363мм;

σ_zg,полн= 350.485 кПа S₂=2.974 мм;

Δσ_z=350.485-162.265=188.22 кПа;

ΔS=2.974-1.363=1.611 мм;

E=ω(1-ν²)d )*27.7* =22971.32 кПа^-1

ИГЭ 6—глина полутвердая

E=35000кПа^-1



Рис.15. Испытания для ИГЭ-5

Осадка свайного фундаментазаложения (Ось Б’)

= 0.016105719 м=1.61 см < 10 см.
Относительная разность осадок: (16.1-13.2)/4800=0.0006<0.002. Допустимая разность осадок составляет 0.002. Таким образом видно, что условие по допустимой осадке для данного вида зданий (10см) выполняется, и по допустимой разности осадок тоже. Оставляем конструкцию фундамента без изменений.


Рис.16. Схема определения сжимаемой толщи массива грунта (свайный фундамент, ось Б’)

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   1. ГОСТ 25001-82 «Грунты. Классификация».
   
2. 
   2. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».
   
3. 
   3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
   
4. 
   4. СНиП II-1-82 «Строительная климатология и геофизика».
   
5. 
   5. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
   
6. 
   6. СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты».
   
7. 
   7. «Проектирование оснований и фундаментов в открытых котлованах» Методические указания.
   
8. 
   8. «Свайные фундаменты. Примеры расчета и проектирования». Методические указания.
   

9. Основание, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика, Москва, Стройиздат, 1985 г., 470 с.

9. 
   
   

Оглавление

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ 2

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО – МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ 3

2.ОПРЕДЕЛНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТЫ 11

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД НАРУЖНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ А) 11

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 14

5. ПРОВЕРКА ФАКТИЧЕСКОГО СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА 17

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ПОД ВНУТРЕННЮЮ СТЕНУ (ОСЬ Б) 19

7. РАСЧЕТ КОНЕЧНОЙ (СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ) ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 23

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНЕШНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ А) 37

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНУТРЕНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ Б’) 49

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 72

10. 
    
    

1   2   3   4   5   6

---