2 Анализ грунтовых условий строительной площадки

Площадка характеризуется горизонтальным залеганием пластов, мощность которых выдержана по простиранию; имеется один выдержанный уровень подземных вод. Характер напластований и сведения о физико-механических характеристиках грунтов позволяют выделить в пределах исследованной толщи четыре инженерно-геологических элемента. Итак, исходя из оценки инженерно-геологических условий строительной площадки, можно сделать вывод — верхний слой ( лёссовый, супесь твердая) не может служить надежным основанием для опирания, на них фундаментов здания, в следствие своей значительной просадочности. Значит, его необходимо заменить искусственным основанием или принять меры для укрепления существующего. Из предлагаемых способов наиболее эффективным по технико-экономическим показателям является устройство песчаных свай.

2.1 Проектирование песчаных свай

Песчаные сваи применяются для глубинного уплотнения сильно сжимаемых глинистых грунтов, рыхлых и слабых мелких и пылеватых песков, заторфованных грунтов и водонасыщенных глинистых и песчаных грунтов и не являются прочными несущими стержнями и служат лишь средством уплотнения и улучшения грунтов основания.

Проектирование песчаных свай заключается в определении глубины погружения свай, их диаметра и количества, а также необходимого количества материала для их изготовления.

Зададимся характеристиками, которыми должен обладать грунт после его уплотнения песчаными сваями:

ρ_ds=1.67 г/см³— средняя плотность сухого грунта в уплотнённом состоянии(ρ_ds=1.65—1.7) г/см³;

Среднее значение коэффициента пористости должно быть, для суглинков, e=0.65….0.85.

В данных инженерно геологических условиях проектируем сваи, которые доходят до кровли суглинка тугопластичного, тогда длина песчаной сваи составит:

lсв=10.4-1.6=8.8 м

Далее определим среднее значение коэффициента пористости e неуплотнённой толщи в природном состоянии:

(7)

где е₁h₁—произведение пористости на высоту соответствующего слоя, уплотняемых песчаными сваями.

Основным показателем при уплотнении грунтов песчаными сваями является выбранная величина коэффициента пористости уплотнённого грунта, принимаем для супесей е_упл=0,65. Соответственно среднее значение пористости уплотнённого грунта:

Определяем прочностные и деформативные характеристики уплотнённого основания, имеем первый слой — супесь твёрдая с коэффициентом пористости после уплотнения =0,65 . По таблицам 9,10,11[1] определим механические характеристики грунта:

R₀=262,5кПа; с_n=15кПа; φ_n=27; Е_n=16 МПа

Рисунок 2.1—К определению длинны песчаных свай.

3 Расчет фундаментов мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения фундаментов

Глубину заложения фундаментов определяем исходя из конструктивных особенностей здания (нагрузки и воздействия), конструкции фундаментов, инженерно – геологических условий строительной площадки.

Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле:

(8)

где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен, определяем по таблице 13 [1];

d_fn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте нормативных глубин промерзания, для города Горки d_fn= 1,41м

м

Для сечения 7-7 (часть здания без подвала), принимаем глубину заложения независимо от глубины промерзания. Планировочная отметка DL= 251.0 (-0.8) м, тогда получаем отметку чистого пола 251.8 (+0.020)м, отметка подошвы фундамента 251.8-0.3-0.6-0.6-0.6-0.3=249.4 (-2.38)м. Таким образом

d=251.0-249.4=1.6 м.

Рисунок 3.1– К определению глубины заложения в сечении 7-7

3.2 Определение размеров подошвы ленточного фундамента.

Определяю размеры подошвы ленточного железобетонного фундамента под внутреннюю стену толщиной 39 см без подвала. Глубина заложения – 1.6 м. Грунтовые условия по таблице 3. Сечение фундамента показано на чертеже лист 1.

Определим площадь подошвы фундамента в плане по формуле (9).

. (9)

где F_v – расчетное значение нагрузки на обрез фундамента (227.6кН).

- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах.

d– глубина заложения фундамента – 1.6 м.

Так как давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта, то, если принять Р=R, получим формулу для определения площади подошвы фундамента.

С целью ускорения расчетов заменим RнаR₀.

Для ленточного фундамента расчет выполняется на 1 п.м. длины фундамента, поэтому ширину фундамента находят по формуле:

(10)

Принимаем предварительно ширину фундаментной плиты 1.0 м

Уточняем расчетное сопротивление грунта по формуле (11) для здания без подвала:

, (11)

где _С1 и _С2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16[17];

k – коэффициент, принимаемый: k= – если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями и k=1.1 – если они приняты по нормативным таблицам;

k_Z – коэффициент принимаемый k_Z=1 при b<10 м; k_Z=z₀/b+0.2 при b10 м;

b – ширина подошвы фундамента, м;

_ll и - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м³;

С_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B20м и глубиной более 2 м принимается d_b=2м, при ширине подвала В>20 м принимается d_b=0);

М_, М_q, М_с – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17[17];

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d₁=h_S+h_cf_сf/, м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м;

_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

Так как L/H=2.1, то по таблице 16[17] _С1=1.4, _С2=1.35; при _II=24^о, М_=0.72, М_q=3.87, М_С=6.45