фундамент

Эпюра дополнительного давления под центром подошвы фундамента

Значение эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента

определяется по формуле:
zp P0	(18)

где a – коэффициент рассеивания, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины z , принимаемый по табл.II.3, [2];

P0 P zg ,F	(19)
где σzg,F - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента.
Вычисление значений дополнительного давления σzp	рекомендуется производить

в табличной форме. Эпюра дополнительного давления показывается на расчётной схеме. Вычислим ординаты эпюры природного давления:

–на поверхности земли:

zg 0 0, 2 zg 0

–на уровне подошвы фундамента:

zg ,F 19, 9 1, 57 31, 24кПа 0, 2 zg ,F 0, 2 31, 24 6, 249кПа

–на контакте 1 и 2 слоев:

zg (1 2) 31, 24 19, 9 0, 93 49, 75кПа	0, 2 zg (1 2) 0, 2 49, 75 9, 95кПа
– на контакте 2 и 3 слоев (без учета взвешивающего действия воды):
zg (2 3) 49, 75 9, 9 3, 2 81, 43кПа	0, 2 zg (2 3) 0, 2 81, 43 16, 286кПа
– на контакте 2 и 3 слоев (с учетом взвешивающего действия воды):
zg (2 3) 49.75 19, 9 3, 2 113, 43кПа	0, 2 zg (2 3) 0, 2 113, 43 22, 686кПа
– на нижней границе разреза:
zg (4) 113, 43 18,1 4, 3 191, 26кПа	0, 2 zg (3) 0, 2 119, 26 38, 252кПа

Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:

P0 P zg,F 304, 2 31, 24 272, 96кПа

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Толщину элементарного слоя принимаем так, чтобы ζ = 2Z/b была кратной 0,4:

Z	0, 4 2, 3		0, 46м
	2

Лист

08 700201 228 КР	22

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Рис.4. Осадка фундамента.

Лист

08 700201 228 КР	23

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Вычисление значений дополнительного давления (σz p) будем производить в табличной форме:

Таблица 9

	№	Z, м		α	σzp, кПа	σzp,i, кПа
	ИГЭ
		0	0,00	1	272,96	269,27504
	1	0,46	0,40	0,973	265,59008	249,28072
		0,93	0,81	0,8535	232,97136	210,99808
		1,39	1,21	0,6925	189,0248	168,894
		1,85	1,61	0,545	148,7632	132,7268
		2,31	2,01	0,4275	116,6904	104,54368
	2	2,77	2,41	0,3385	92,39696	92,39696
		3,23	2,81	0,284	77,52064	67,42112
		3,69	3,21	0,21	57,3216	52,27184
		4,13	3,59	0,173	47,22208	43,40064
		4,59	3,99	0,145	39,5792	37,095264
		5,05	4,39	0,1268	34,611328	32,216104
		5,51	4,79	0,10925	29,82088	27,87604
		6,03	5,24	0,095	25,9312	24,29344
	3	6,49	5,64	0,083	22,65568	21,29088
		6,95	6,04	0,073	19,92608	18,97072
		7,41	6,44	0,066	18,01536	16,92352
		7,87	6,84	0,058	15,83168	15,08104
		8,43	7,33	0,0525	14,3304

2.3.4. Определение границы сжимаемой толщи.

Границу сжимаемой толщи ВС при расчете осадки методом послойного суммирования ограничивают глубиной, на которой дополнительное напряжение (σ zp) составляет не более 20% от природного (σzp ≤ 0,2 σzg).

Расположение границы ВС определяется графически на пересечении эпюры

0,2σzg и эпюры σzp.

2.3.5.Вычисление осадки основания.

Определяем осадку каждого слоя грунта основания, что удобнее делать для каждого ИГЭ в отдельности.

Осадка основания в пределах сжимаемой толщи определяется по формуле:

S

hi zp,i

(20)

Ei

β - безразмерный коэффициент, равный 0,8 /2/.

σzp,i

–

среднее

значение

дополнительного вертикального

нормального

напряжения в

i-м слое

грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1

и

нижней

zi

границах слоя

по вертикали, проходящей через центр подошвы

фундамента;

Значение полученной абсолютной конечной осадки сравнивают с величиной

предельной допустимой средней осадки (SU).

Осадка ИГЭ №1:

S

0, 8

(0, 46 269, 275 0, 47 249, 280) 0, 0177м

1

10875

Лист

08 700201 228 КР

24

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Осадка ИГЭ №2:

	S2		0, 8			(210, 998 0, 46 168, 894 0, 46 132, 727 0, 46 104, 544 0, 46 92, 397 0, 46
			21100
	67, 421 0, 46 52, 272 0, 44) 0, 0144м
	Осадка ИГЭ №3:
	S3			0, 8		(43, 401 0, 46 37, 095 0, 46 32, 216 0, 46 27, 876 0, 46 24, 293 0, 46
			18000
	21, 291 0,					46 18, 971 0, 46 16, 924 0, 46 15, 081 0, 56) 0, 005м

Полная осадка фундамента.

S 0, 0177 0, 0144 0, 005 0, 0371м 0, 08м

Условия выполнены.

Лист

08 700201 228 КР	25

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ. 3.1. Общие положения.

Расчёт свайных фундаментов производится согласно требованиям [3]. Проектирование свайных фундаментов включает в себя: определение типа свай и свайного ростверка, геометрических размеров свай, ростверка и глубины его заложения, количества свай в ростверке, отвечающих требованиям по несущей способности, жёсткости, долговечности и экономичности.

Расчёт свай и свайного фундамента производится по двум группам предельных состояний п. 3.1 [3].

В курсовой работе при проектировании свайного фундамента необходимо выполнить расчёты по несущей способности грунта основания свай и по осадкам основания свайного фундамента.

При этом под колонны каркасных зданий рекомендуется использовать свайные кусты с монолитным ростверком и монолитном или сборном стаканом.

3.2 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка

Принимаю 2 железобетонных сваи квадратного сечения с поперечным сечением

0,4х0,4 м.

3.3 Определение несущей способности сваи.

3.3.1 Несущая способность сваи по материалу.

Принимаю несущую способность железобетонных свай (Fd), изготавливаемых по ГОСТ 19804.1-79 сечением 0,4х0,4 м - 2000 кН.

3.3.2.Несущая способность сваи по грунту.

В курсовой работе определяю несущую способность сваи по грунту, используя табличные данные согласно П4-2000 к СНБ 5.01.01-99. В этом случае несущая способность определяется по формуле:

Fd c ( CR R A Ui cf Rfi hi

(21)

где γС - коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

γCR, γcf - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по боковой поверхности, принимаемые по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99; А - площадь поперечного сечения сваи, м2;

R - расчетное сопротивление сваи под нижним концом сваи, принимаемое по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 в зависимости от типа грунта, характеристик его физического состояния, а также от глубины расположения нижнего конца сваи (Zk);

Ui - усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-ом слое грунта, м;;

Rfi - расчетное сопротивление i-того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 в зависимости от типа грунта, характеристик его физического состояния, а также от глубины расположения i-того слоя грунта;

hi - толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью.

Лист

08 700201 228 КР	26

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Рис. 5 Расчётная схема определения несущей способности сваи по грунту

Глубина заделки сваи в ростверк lз=0,5м. Глубина погружения сваи не менее lh=1,0м.

Расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя h=4,13м.

L=0,5+1,0+4,13=5,63 м. Принимаем длину сваи 6,0 м.

Несущая способность сваи по грунту определяем по таблице 6.2 П4-2000 к СНБ 5.01.0199.

при ZR = 7,4 м		IL= 0,6	R = 1262 кПа;
при Z1	= 2,4 м	IL= 0	Rf1	= 57 кПа;
при Z2	= 3,8 м		Rf2	= 62,4 кПа;
при Z3	= 5,4 м		Rf3	= 69,6 кПа;
при Z4	= 6,715 м	IL= 0,6	Rf4	= 24,423 кПа;

Коэффициенты условия работы для забивных свай:

γсr = 1; γcf = 1; γс = 1.

Площадь поперечного сечения А = 0,16 м2 , периметр U = 1,6 м Несущая способность сваи по грунту:

Fd 1 (1 1262 0,16 1 1, 6 (0,93 57 2, 0 62, 4 1, 2 69, 6 1,37 24, 423)) 673,583кН

Таким образом, несущая способность сваи Fd = 673,583 кН.

Лист

08 700201 228 КР	27

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

3.4. Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка.

3.4.1. Определяем количество свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов.

Количество свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по формуле:

n	NIF		(22)
	F /
	d	k

где NIF – расчётная нагрузка на уровне подошвы ростверка, которую на начальном этапе расчёта допускается принимать без учёта веса фундамента, ростверка и грунта на

его уступах, т.е. NIF = N0I;
γk - коэффициент надёжности,		принимаемый			по СТБ	2.02.03-85. γk	=1.6 – если
несущая способность определяется расчётом.
		n	2500 1, 6	5, 94 6свай
		673, 583
3.4.2. Конструирование ростверка.
При	проектировании	окончательных			размеров	ростверка	необходимо
выполнение следующих условий:

–сваи равномерно распределяются по длине и ширине ростверка;

–расстояние между осями свай принимается не менее 3d и не более 6d (где d –

сторона поперечного сечения сваи),принимаем 1750 мм;

–размеры ростверка в плане принимаются кратными 300 мм;

–расстояние от наружной грани сваи до грани ростверка принимается не менее 100 мм;

–размеры ростверка в плане рекомендуется назначать на 150-200 мм больше размеров вышележащих фундаментных конструкций.

Рис. 6 Конструктивные требования при проектировании ростверков

Лист

08 700201 228 КР	28

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Рис. 7 Схема для определения конструктивных размеров ростверка

3.5. Выбор типа забивной сваи.

3.5.1. Определение несущей способности забивных свай по результатам динамического зондирования.

Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи (на участке расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырёх диаметров 4d ниже отметки нижнего конца проектируемой сваи).

Под нижним концом сваи в пределах 4d=1600 мм располагается один слой грунта (ИГЭ №3) с условным динамическим сопротивлением Pd=5,2 МПа

Лист

08 700201 228 КР	29

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Рис. 8 Расчётная схема

			n
			qdi	zi		2,3 2
qd1=2,3 МПа, тогда Rd			i 1				2,3МПа
			z			2

Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта по боковой поверхности:

Для ИГЭ №1:						p		1, 7МПа , fd1=4,171·10-2МПа;
							d
Для ИГЭ №2:						p		4, 7МПа , fd2=2,33·10-2МПа;
							d
Для ИГЭ №3:						p		5, 2МПа , fd3=5,51·10-2МПа;
							d
			n
			fdi	hi			(4,171 0, 93 2, 33 3, 2 5, 51 1, 37) 10		2
	R fd		i 1							0, 034МПа
			h					5, 5

Определяем значение предельного сопротивления забивной сваи:

Fu Rd A Rfd h U 2,3 0,16 0,034 5,5 1,6 670,14кН

Определяем расчётную несущую способность забивной сваи:

	F		Fu		670,14		670,14кН
	d		g			1
	n	2500 1, 6				5, 97 6свай
		670,14

Исходя из расчётов приходим к выводу, что ростверк подобран с правильным количеством свай.

Лист

08 700201 228 КР	30

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

3.6. Расчёт осадки свайного фундамента.

3.6.1. Определение размеров условного фундамента.

Рассмотрим условный фундамент глубиной заложения равной глубине погружения нижнего конца сваи и размерами в плане ограничиваемыми наклонными,

	выходящими от наружных граней свайного куста под углом к вертикали	II ,mt
			4	, угол

II ,mt представляет собой осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

II ,mt		II , j	hi	(23)
		hi

где: φII ,j – расчётное значение угла внутр. трения i-го слоя, прорезаемого сваей;

hi – толщина прорезаемого сваей i-го слоя.

II ,mt 14 0, 93 35 3, 2 12 1, 37 260 5, 5

Размеры условного фундамента в плане будут равны:

ly

lp

2h tg(

II ,mt

) 3,5 2

5,5 tg(

26

)

4,75м

4

4

b

b

2h tg(

II ,mt

) 3, 2 2

5,5 tg(

26

) 4, 45м

p

y

4

4

где ly, by

– длина и ширина подошвы условного фундамента, м;

h – расчётная длина сваи, м.

Расчётная схема определения размеров условного фундамента приведена на рис. 9.

Рис. 9 Схема для определения размеров условного фундамента.

Лист

08 700201 228 КР	31

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата