Основания и фундаменты на лессовых просадочных грунтах

 

Определяем нагрузку, допускаемую на сваю по формуле:

- коэффициент надежности, принимаемый  равным 1,4, так как несущая способность сваи определяется расчетом

- коэффициент условий работы. Принимается равным 0.8, так как S_sl,g>2S_u

P_n – отрицательная сила трения, вычисляемая по формуле:

 – расчетная глубина, до которой производится суммирование отрицательных сил бокового трения проседающих слоев грунта (табл.4)

- расчетное сопротивление на  боковой поверхности сваи, определяемое  для i-го слоя до глубины  6 м от уровня планировки по  формуле  (рис.5)

 – коэффициент бокового давления грунта, принимается равным 0.7

Таблица 4

z, м	, кПа	СI, кПа			τ		hi, м
0	0	23	11	0,194	23
1,5	24	23	11	0,194	26	24	1,5
3,5	56	22	12	0,213	30	28	2
5,5	88	22	12	0,213	35	32	2
6	96	23	10	0,176	35	35	0,5

 

Рис.5 Схема к определению  расчетного сопротивления на боковой поверхности сваи при учете отрицательных сил трения

 

4.4. Расчет деформаций  основания и фундамента как  куста свай

Определяем количество свай в кусте по формуле:

– суммарная вертикальная нагрузка (N₁=960 кН – наибольшая вертикальная нагрузка от самого неблагоприятного сочетания, N₂=419 кН – вес стены) – 1379кН

(рис.6)

Рис. 6 Схема расположения забивных свай в кусте

Определяем размеры  условного фундамента (рис. 7)

D_y=21,5+1.5=23м

Объем условного фундамента  
 
Вес условного фундамента

 

Масса двух свай СНпр 11-30 m=5т, объем V=2 м³

 

Рис.7 Схема к расчету  деформаций основания свайного фундамента

 

 

Разбиваем грунт ниже подошвы ростверка на слои h=(0,2-0,4)B_y. 0,2*1,72=0,344м;0,4*1,72=0,688м. Принимаем h=0,688м

Определяем деформации основания фундамента как куста  свай (табл.5)

 

 

 

 

 

Таблица 5

h, м	z, м	кПа	ξ	α	кПа	кПа	кПа	Si., м
	0	373	0	1	622
0,688	0,688	384	0,8	0,857	533	578		0,024
0,688	1,376	395	1,6	0,544	338	436		0,020
0,688	2,064	406	2,4	0,350	218	278		0,013
0,688	2,752	417	3,2	0,231	144	181		0,009
0,688	3,440	428	4,0	0,160	100	122		0,006
0,688	4,128	439	4,8	0,117	73	87		0,004

 

Суммарная осадка фундамента ΣS=0.076м<S_u=0.08м

5. Фундамент  из буронабивных свай

5.1. Определение  длины сваи

В рассматриваемых  местных условиях для проектируемого здания можно использовать практически все виды свай. В качестве варианта запроектируем фундаменты из буронабивных железобетонных цельных свай круглого сечения. Диаметр сваи принимаем  34 см. Длину сваи назначаем 22 м.

Высоту ростверка  назначаем 1,5 м. Тогда при отметке планировки 0,000 отметка подошвы будет -1,500, а толщина дна стакана 0,6м, что больше минимальной, равной 0,25.  

 В качестве  несущего пласта выбираем глину коричневую. Сваи заглубляем в этот слой на 1,5 м

Глубина погружения относительно отметки планировки равна 22+1,5=23,5м

5.2. Расчет несущей  способности сваи

Расчетная несущая  способность висячей сваи в грунтовых  условиях II типа определяется по формуле:

γ_с – коэффициент условия работы сваи. Для буронабивных свай принимается равным 1.

γ_сr – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи – 1

R – расчетное сопротивление  грунта прогнозируемой влажности  – 2650 кПа

А – площадь опирания на грунт нижнего конца сваи, для  буронабивных свай по площади поперечного  сечения – 0,09м²

u – наружный периметр поперечного сечения ствола сваи – 2πR=2*3,14*0,17=1.07м

γ_сf – коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи – 0.8

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

f₁=80,4 кПа при средней глубине расположения слоя l₁=21м

f₂=83,2 кПа при средней глубине расположения слоя l₂=23м

h_i – толщина i-го слоя грунта

 

Рис.8 Схемы к выбору глубины погружения и расчету  несущей способности буронабивной сваи

 

 

5.3. Расчет отрицательных  сил трения по боковой поверхности  сваи. Допустимая нагрузка на  сваю

 

Определяем нагрузку, допускаемую на сваю по формуле:

- коэффициент надежности, принимаемый  равным 1,4, так как несущая способность сваи определяется расчетом

- коэффициент условий работы. Принимается  равным 0.8, так как S_sl,g>2S_u

P_n – отрицательная сила трения, вычисляемая по формуле:

 – расчетная глубина, до которой производится суммирование отрицательных сил бокового трения проседающих слоев грунта(табл.6)

- расчетное сопротивление на  боковой поверхности сваи, определяемое  для i-го слоя до глубины  6 м от уровня планировки по формуле

 – коэффициент бокового давления грунта, принимается равным 0.7

Таблица 6

z, м	, кПа	СI, кПа			τ		hi, м
0	0	23	11	0,194	23
1,5	24	23	11	0,194	26	24	1,5
3,5	56	22	12	0,213	30	28	2
5,5	88	22	12	0,213	35	32	2
6	96	23	10	0,176	35	35	0,5

 

Так как нагрузка допустимая на сваю получилась отрицательной, увеличиваем  длину сваи. Принимаем длину сваи равной 28м

В качестве несущего пласта выбираем глину коричневую. Сваи заглубляем в этот слой на 8,6 м

Глубина погружения относительно отметки планировки равна 28+1,5=29,5м

R – расчетное сопротивление  грунта прогнозируемой влажности  – 3250 кПа

К рисунку 9

f₁=80,4 кПа при средней глубине расположения слоя l₁=21м

f₂=83,2  кПа при средней глубине расположения слоя l₂=23м

f₃=86 кПа при средней глубине расположения слоя l₃=25м

f₄=88,8 кПа при средней глубине расположения слоя l₄=27м

f₅=90,5 кПа при средней глубине расположения слоя l₅=28,5м

 

 

Рис.9 Схемы к выбору глубины погружения и расчету несущей способности буронабивной сваи

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4. Расчет деформаций  основания и фундамента как  куста свай

Определяем количество свай в кусте по формуле:

– суммарная вертикальная нагрузка – (N₁=960 кН – наибольшая вертикальная нагрузка от самого неблагоприятного сочетания, N₂=419 кН – вес стены) – 1379кН

(рис.10)

Рис. 10 Схема расположения буронабивных свай в кусте

Определяем размеры  условного фундамента (рис )

D_y=29,5м

Объем условного фундамента:  
Вес условного фундамента:

Масса сваи m=6,1т, объем V=2,54 м³

 

Рис.11 Схема к расчету  деформаций основания свайного фундамента

 

Разбиваем грунт ниже подошвы ростверка на слои h=(0,2-0,4)B_y. 0,2*4,04=0,808м,

0,4*4,04=1,616м. Принимаем h=1,616м. Данные заносим в табл.7

Таблица 7

h, м	z, м	кПа	ξ	α	кПа	кПа	кПа	Si., м
	0	478	0	1	356
1,616	1,616	504	0,8	0,857	305	331		0,031
1,616	3,232	530	1,6	0,544	194	250		0,024
1,616	4,848	556	2,4	0,350	125	160		0,015
1,616	6,464	581	3,2	0,231	82	104		0,009

 

 

 

 

Суммарная осадка фундамента ΣS=0.079м <S_u=0.08м

 

6. Выводы

При проектировании фундаментов  для  грунтовых условий данного типа получены следующие результаты:

Просадка от собственного веса грунта составляет 48,7см, что больше допустимых 5см, значит данные грунты относятся ко II типу по просадочности

Суммарная деформация основания  фундамента мелкого заложения превышает  допустимую, следовательно данный вид  фундамента применить невозможно;

При проектировании фундамента из забивных свай подобрано необходимое количество свай, равное 4 длиной равной 22 м;

При проектировании фундамента из буронабивной сваи подобрано необходимое количество свай равное 8 длиной равной 28м;

Осадка фундамента из забивных и буронабивных свай находится в пределах допустимой, рекомендуется принять фундамент из забивных свай, так как длина и количество этих свай меньше, чем буронабивных