Проектирование фундаментов

• осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

 кН/м;                 (2.4)

• приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

                (2.5)

гдеh_s = 1,85–толщина слоя грунта выше подошвы фундамента с внутренней стороны здания, м;

h_cf = 0,1 –толщина конструкции пола подвала, м;

γ_cf = 22–расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м³.

c_II=0,22–расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

2.2.3Проверка давления под подошвой фундамента

Проверяем фактическое давление фундамента на основание. Нагрузка от фундамента и  грунта на его уступах:

• от одного фундамента стаканного типа Ф6.1.5 объёмом V=4,4м³ приняв ρ=2500кг/м³:

;

• от грунта и пола с двух сторон уступа фундамента:

17,0∙0,15·(2,7·2,1-1,4·0,8)+17,0·0,6·(2,7·2,1-2,1·1,5)+17,5∙1,2·(2,7·2,1-2,1∙1,5)+22∙0,1·(2,4∙1,8-1,4∙0,8)=102,76кН.

Полная  нагрузка на основание в уровне подошвы  составляет:

=1250+110,0+102,76=1462,76кН.

Фактическое давление фундамента на основание:

p = 1462,76/(2,7*2,1)+125*6/(2,7*2,1*2,1) = 320,97 кПа <328,57кПа.

.

Условие p ≤ R выполнено. Запас ≈ 0,024%. Принимаем фундамент стаканного типа с размерами в плане 2,7×2,1м.(примечание: при расчете фундамент стаканного типа с размерами в плане 2,1×1,8м и 2,4×1,8м условие не выполнялось)

Так как  нижележащий слой грунта обладает более  высокими прочностными характеристиками, поэтому проверку несущей способности  кровли слабого подстилающего грунта выполнять не требуется.

Размеры плитной  части фундамента приняты минимальными с учетом конструктивных требований. Поэтому не требуется проводить  дополнительные расчеты для оптимизации  размеров. 

2.3 Определение осадки  фундамента

2.3.1 Эпюра природного  давления под центром подошвы фундамента

Вычисляем ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры , необходимой для определения глубины расположения нижней границы сжимаемой толщи грунта:

- на поверхности земли (отметка  природного рельефа NL):

 

- на уровне подошвы фундамента:

;

- на уровне подошвы фундамента  с учетом взвешивающего действия  воды:

;

 

- на контакте 1-го и 2-го слоёв:

;

;

- на контакте 2 и 3 слоёв без  учёта взвешивающего действия  воды:

; ;

- на контакте 2 и 3 слоёв с учётом взвешивающего действия воды:

; ;

- на контакте 2,35 м глубины 3-го слоя:

 

;

Мощность  третьего слоя не установлена, поэтому  напряжение на нижней границе разреза  не устанавливается.

Полученные  значения ординат эпюры природного давления и вспомогательной эпюры 0,2 вынесены на расчетной схеме (лист формата А1).

2.3.2Эпюра дополнительного  давления под центом подошвы  фундамента. Определение границы  сжимаемой толщи

Определяем  дополнительное давление под подошвой фундамента:

кПа               (2.6)

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои с учетом требований п.п.2.3.2 [3]. Для удобства вычисления толщину  элементарного слоя принимаем кратной  таким образом, чтобы  была кратной 0,4, т.е. кратной:

=0,4×2,1/2=0,42м.

Ординаты  эпюры дополнительного давления определяем по формуле Значения находим по табл. Б.1 [9] при h =1/b=2,7/2,1=1,286. Результаты расчета приведены в табл.8. Расчетная схема определения осадки основания представлена в графической части курсового проекта.

Полученные  значения ординат эпюры наносим  на расчетную схему. В точке пересечения  эпюры дополнительных давлений со вспомогательной  эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой  толщи.

2.3.3Вычисление осадки  фундамента

 

Определяем  осадку каждого слоя грунта основания  по формуле (Б.1) приложения Б [6], что  удобнее делать для каждого ИГЭ  в отдельности:

 

                                               (2.7)

 

где– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней (z_i-1) и нижней (z_i) границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента. МПа;

h_i– толщина i-го слоя грунта, м;

Е_i– модуль деформации i-го слоя грунта, МПа;

n–число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Считаем осадку только в границах сжимаемой толщи (табл. 8).

Осадка фундамента:

 

м

где – средняя осадка по прил. Б табл. Б.1 [5].

 

Таблица 8 – Результаты расчета напряжений в грунте

№ ИГЭ	z, м	ζ=2z/b	α	σzp кПа	σzpi кПа
1	0	0	1	287,22	283,20
2	0,42	0,4	0,972	279,18	261,37
	0,84	0,8	0,848	243,56	219,72
	1,26	1,2	0,682	195,88	174,34
	1,68	1,6	0,532	152,80	135,86
	2,1	2	0,414	118,91	106,13
	2,52	2,4	0,325	93,35	84,01
	2,94	2,8	0,26	74,68	67,50
	3,36	3,2	0,21	60,32	55,00
	3,78	3,6	0,173	49,69	45,67
	4,2	4	0,145	41,65	38,49
3	4,62	4,4	0,123	35,33	32,74
	5,04	4,8	0,105	30,16	28,15
	5,46	5,2	0,091	26,14	24,41
	5,88	5,6	0,079	22,69	21,40
	6,3	6	0,07	20,11	18,96
	6,72	6,4	0,062	17,81	-

2.4Расчет на продавливание  плитной части фундамента

Произведем  проверку на продавливание железобетонного  прямоугольного фундамента, если известно, что расчетная нагрузка в плоскости  обреза фундамента составляет:=1500кН. Материал фундамента бетон тяжелый класса С12/15. Удельный вес грунта выше подошвы фундамента =18,07 кН/м³. Геометрические размеры фундамента приведены на расчетной схеме (рис. 5).

Определяем  вес фундамента и грунта на его  уступах с учетом =1,35 для железобетона и =1,15 для грунта:

 

Определяем значения нагрузки на уровне подошвы фундамента:

                         (2.8)

Максимальное  значение контактного давления

кН.

Рассмотрим  два возможных случая образования  пирамиды продавливания.

 

Рисунок5 – Определение площади пирамиды продавливания

1. Продавливание от нижней грани  колонны. В этом случае наименьшей гранью пирамиды продавливания будет трапеция bcde.

=300-50=250 мм.

Так как 2,1-0,8=0,3<2×0,25=0,5

=0,5×2,1×(2,7-1,4-2×0,25)=0,84 м²

=0,5×(2,1+0,8)=1,45 м.

Условие продавливания:

=0,84×375,47=315,40кН<1100×1,45×0,25=398,75кН.

выполняется. Прочность на продавливание от колонны  обеспечена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Проектирование свайных  фундаментов

3.1 Выбор типа свай  и глубины заложения ростверка

По рекомендации [4] принимаем призматические железобетонные сваи квадратного сечения как  наиболее часто используемые в массовом строительстве. По поперечному сечению  принимаем сваю м.

Длина сваи определяется исходя из инженерно-геологических  условий с учетом длины заделки  головы сваи в ростверк:

 

                                         (3.1)

 

где– глубина заделки сваи в ростверк при жесткой заделке сваи;

– глубина  погружения нижнего конца сваи в  несущий грунт, принимаемая по [3];

– расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя грунта, определяемое по инженерно-геологическому разрезу.

Принимаем длину сваи .

Глубину заложения  ростверка определяем в зависимости  от глубины сезонного промерзания  и от конструктивных особенностей проектируемого сооружения.

Высоту  ростверка принимаем 0,50м.

При применении типовых фундаментов серии 1.412 минимальная высота фундаментов принимается равной 1,5 м для колонн сплошного сечения [4].

В данном курсовом проекте глубина заложения фундаментов  по конструктивным требованиям больше, чем по глубине промерзания. Учитывая все особенности, принимаем глубину  заложения монолитного ростверка  –2,150 м.

Рисунок 6 – Схема к определению глубины заложения ростверка

3.2 Определение несущей  способности сваи

Несущая способность  сваи по материалу  в курсовом проекте принимается в зависимости от поперечного сечения. Для принятого поперечного сечения сваи .

Несущую способность  сваи по грунту определяем, используя  табличные данные согласно п. 10.55. [10] и рис. 7.

                              (3.2)

где коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый 1,0;

расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 6.1[10];

 площадь  опирания на грунт сваи, принимаемая  по площади поперечного сечения  сваи брутто или по площади  сечения камуфлетного уширения  по его наибольшему диаметру, или по площади сваи оболочки  нетто;

наружный  периметр поперечного сечения сваи;

расчетное сопротивление того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 6.2. [10];

толщина того 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 на расчетные  сопротивления грунта. 

Несущую способность  сваи по грунту определим с использованием табличных значений характеристик  грунта п.6.2  [10].

При , , ;

при , , ;

при , ;

при , , ;

Коэффициенты  условия работы для забивных свай

Несущая способность  сваи по грунту будет равна:

 

Таким образом, несущая способность сваи принимается  равной:

Рисунок 7 – Расчетная схема определения несущей способности сваи по грунту.

3.3 Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка

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