2.2. Выбор  глубины  заложения  подошвы  фундамента

Минимальную  глубины  заложения  подошвы  фундамента  предварительно  назначают  по  конструктивным  соображениям.

Глубина  заложения  подошвы  фундамента  из  условий  возможного  пучения  грунтов  при  промерзании  назначается  в  соответствии  с  табл.2  СНиП 2.02.01-83.

Если  пучение  грунтов  основания  возможно,  то  глубина  заложения  фундаментов  для  наружных  стен  отапливаемых  сооружений  принимается  не  менее  расчетной  глубины  промерзания  d_f  ,  определяемой  по  формуле:

                        d_f=k_h×d_fn ,

где   d_fn – нормативная  глубина  промерзания

         k_h  - коэффициент  влияния  теплового  режима 

                здания

 Принимаем глубину заложения фундамента d=1,5м. Планировку выполняем подсыпкой грунта до отметки 209.000м и уплотнение его виброплащадкой до плотности r=1,0т/м³.

2.3.  Выбор  типа  фундамента  и  определение  его  размеров

При  расчете  оснований  по  деформациям  необходимо,  чтобы  среднее  давление  Р  под  подошвой  центрально  нагруженного  фундамента  не  превышало  расчетного  сопротивления  грунта  R.  Для  внецентренно  нагруженного  фундамента  предварительно  проверяются  три  условия:

P_MAX£1.2R ;        P<R ;         P_MIN>0

Расчетное  сопротивление  грунта  основания  R  в  кПа  определяется  по  формуле:


Где  g_c1   и   g_c2  - коэффициенты  условий  работы, принимаемые  по  табл.3 

СНиП  2.02.01-83 или методическое пособие (прил14);

K=1- коэффициент  зависящий  от  прочностных  характеристик  грунта;

M_g, M_q, M_c – коэффициенты  принимаемые  по  табл.4  СНиП  2.02.01-83 или методическое пособие (прил.15);

b -  ширина  подошвы  фундамента,  м;

d_b – глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала;

d_| - глубина заложения фундамента бесподвальных помещений

K_Z – коэффициент  зависящий  от  прочностных  характеристик  грунта  (  принимаем  K_Z=1 );

g_||’- осредненное  расчетное  значение  удельного  веса  грунтов,  залегающих  выше  подошвы  фундамента;

g_|| - то  же  для  грунтов,  залегающих  ниже подошвы  фундамента,  кН/м³ ;

c_|| - расчетное  значение   удельного  сцепления  грунта,  залегающего  под  подошвой  фундамента, кПа.

g_с1=1,4          g_с2=1,2;           К=1;

М_g=2,46;       М_q=10,85;       M_c=11,73;

K_z=1 т.к. b<10м

С_||=0 кПа , т.к. песок.

d_b=0 , т.к. нет подвала.  d₁=1.5

Удельный вес грунта - g=r´g=10´r

g =g_{обр.зас}=r_{обр.зас.*}10=18кН/м³;

g₁=2,1*10=21 кН/м³;

g₂=2,03*10=20,3 кН/м³;

g₃=20,8 кН/м³;

 кПа



;

Давление  под  подошвой  фундамента:

                                 

         ;             

Где: Р, Р_max, P_min – соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента

 N_o,|| - расчетная  нагрузка  на  уровне  отреза     

          фундамента,  кН;

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

 d  -    глубина  заложения  фундамента,  м;

 g_m – 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 ; g_m=21 кН/м³;  d=1,5м.

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

P^b=1.5_max=   кН;          

1.2R^b=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<S_u  ,

Где  S – конечная  осадка  отдельного  фундамента,  определяемая  расчетом;

S_u – 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:

                   _n

          s_zg=åg_i×h_i ,

                   ⁱ⁼¹

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

 h_i – 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:

  

            g_s=10×r_s ,

r_s – плотность  частиц  грунта,  т/м³;

 e – коэффициент  пористости  грунта;

 g_s – удельный  вес  частиц  грунта, Кн/м³. 
  

 кПа           

  кПа 

g_sb^|||=(26,7-10)(1-0,37)=10,521 Кн/м³

 кПа

 

 кПа
Ординаты   эпюры  природного  давления  откладываем  влево  от  оси  симметрии.

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

                                s_zр=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;

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

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

b - безразмерный  коэффициент,  равный  0.8;

s_zpi – среднее  значение  дополнительного  вертикального  нормального  напряжения  в  i-м  слое  грунта,  равное  полусумме  напряжений  на  верхней  Z_i-1 и  нижней  Z_i 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 примесями r=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  поверхности земли  ,  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  F_d  ( в  кН )  висячей  сваи  по  грунту  определяется  как  сумма  сопротивления  грунтов  основания  под  нижним  концом  сваи  и  по  боковой  поверхности  ее:

F_d=g_c×( g_cr×R×A+U×åg_cf×f_i×l_i ),

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

g_cr   и  g_cf  -  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,  g_cr =1.0  и  g_cf =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;

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

l_i – 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.

g_с=1;    g_CR=1; g_сf=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

F_d=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  g_к – 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 

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

N_p,| - 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  ;

E_d – расчетная  энергия  удара  молота, кДж;

                        E_d=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;

                    E_d=0,9×G×H,

G – вес  ударной  части  молота,  кН;

H -  расчетная  высота  падения  ударной  части  молота,  м;