3.3.2 Определение размеров подошвы ленточного фундамента

Размеры подошвы фундамента под кирпичную стену определим методом последовательного приближения.

Рисунок 4 – Расчетная схема ленточного фундамента

Определим площадь подошвы фундамента под кирпичную стену в плане по формуле(10):

м².

Так как расчет будем проводить на 1п.м. том

С учетом трамбовки по таблицам 16-17[1] для заданных грунтовых условий и при соотношении L/H=42/12,4=3.38 найдем значения коэффициентов:g_с1=1,25; g_с2=1; M_g=0,81; М_q=4,24;М_с=6,78. А также g_II=ρ_d,s(1+ω_опт)g =1,8(1+0,1)10=19,7; g_II’=16,25; C_II=40.

Расчетное сопротивление грунта определим по формуле (11):

кПа

Уточним размеры фундамента

м².

Принимаем, с округлением и в соответствии с размерами типовых фундаментов, b=0.6 м

Получаем следующее расчетное сопротивление:

кПа

Определим расчетные нагрузки на фундамент:

(13)

кНм

(14)

Определим вес фундамента:

кН

Вес грунта обратной засыпки:

кН

кН

Определим эксцентриситет:

Так как е=0,04м>0,6/30=0,02м, то фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный, т.е. должны выполняться условия:

; ; (15)

Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента:

(16)

где W – момент сопротивления подошвы фундамента;

кПа

кПа

Условия (14):

P_max=373,85 кПа>1.2x475,4=570,48кПа

P_min=221,88 кПа > 0;

P_ср=333,85кПа < R=461,34 кПа

Условия (15) выполняются, значит размеры подошвы фундамента подобраны верно.

Недонапряжение составляет: %

Исходя из этого, выбираем фундаментную подушку и фундаментные блоки ФБС24.4.6-Т.

4 Расчёт свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материалов свай и ростверков. По второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов.

4.1 Расчёт свайного фундамента под колонну

Определим длину сваи:

l_св=l₀+∑l_гр+l_н.сл=0,1+9,9+1=11 м

Принимаем сваю – С-11.3, m=0,22т/м.

По таблице СНиП подбираемR при глубине погружения свай 12,4м– R=3895 кПа

Рисунок 5 – Расчетная схема к определению несущей способности сваи под фундамент стаканного типа

При погружении свай забивкой молотом

Несущую способность сваи определяется по формуле (21) как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:

(21)

где -коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый=1

R-расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.

А - площадь опирания на грунт сваи,м.

u – наружный периметр поперечного сечения сваи,м.

fi – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.

hi – толщина итого слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимаемые по [2].

Первые два слоя плохие, поэтому при расчете несущей способности мы их не учитываем. Остается 3-й слой глубиной 1м. Для данного слоя определим расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи:

МПа; м

Несущая способность свай под колону будет равна

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю, определяется по формуле:

(22)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

Запроектируем ростверк таким образом, чтобы размеры в плане были кратны 30см, а высота 15см. Конструктивно принимаем размеры в соответствии с размерами плиты фундамента мелкого заложения b=1,8м, l=2,4м, а высоту плиты примем равной 0,6м.

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(24)

где N₁ – расчётная нагрузка по обрезу ростверка;

G – ориентировочный расчётный вес ростверка и грунта на его обрезах;

G=3,888∙25+2,592·16,25=97,2+42,12=139,32кН;

;

Принимаем количество свай под стакан – 6, и распологаем их следующим образом (см. рисунок), с шагом 0,9м.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на сваю, которая должна быть меньше допустимой

Рисунок 6 - Схема условного фундамента при расчете свайного фундамента под колонну

(25)

где - коэффициент надёжности по нагрузке, принимаем 1,1;

Давление по подошве условного фундамента от расчётных нагрузок не должно превышать расчётного давления на грунт.

Выполнение условия, для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент.

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения:

b_усл=0,9+0,3+2∙0,085=1,37

а_усл==2,27 м

Проверку прочности куста свай проводим по формуле:

(26)

где N_II- сумма вертикальных расчётных нагрузок в уровне нижних концов свай;

N_II=N_dII+G_c+G_p+G_гр

N_dll=1400 – вертикальная расчётная нагрузка на фундамент, кН;

G_c=(0,22∙11+0,05)∙6∙10=148,2кН – вес свай;

G_p=3,888∙25=97,2кН – вес ростверка;

Прежде чем найти напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента определим удельный вес грунта третьего(суглинок тугопластичный) слоя с учетом взвешивающего веса воды:

кН/м³

А также средний удельный вес грунтов, лежащих выше уровня подошвы:

кН/м³

G_гр=(12,4·3,11 – 3,888)∙16,04=556,2кН – вес грунта;

N_II=1220+148,2+97,2+556,2=2021,6кН

М_II – расчётная величина момента действующего на фундамент, кН∙м;

М_II=320+20∙1,5=350кНм

R – расчётное сопротивление грунта основания условного массива, кПа, определяемое как для фундамента с геометрическими размерами, равными размерам условного массива грунта.

Найдем значения коэффициентов:g_с1=1,2; g_с2=1; M_g=0,462; М_q=2,848; М_с=5,446, d₁=12,4м, d_b=0.

Условие не соблюдается. Значит необходимо увеличить шаг свай. То есть запроектируем ростверк с большими размерами которые при шаге 0,4d=1,2м и минимальном свесе ростверка 0,3м будут равны b=1,8м, l=3м (см. рисунок).

Тогда:

G=4,536∙25+3,564·16,25=113,4+57,92=171,32кН;

С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматриваем как условный массивный фундамент.

b_усл=1,2+0,3+2∙0,085=1,67

а_усл==2,87 м

N_II=N_dII+G_c+G_p+G_гр

G_c=(0,22∙11+0,05)∙6∙10=148,2кН – вес свай;

G_p=4,536∙25=113,4кН – вес ростверка;

G_гр=(12,4·4,79 – 4,54)∙16,04=879,89кН – вес грунта;

N_II=1220+148,2+113,4+879,89=2361,49кН

- условие выполняется.