Расчет грунта, основания и фундамента

Определим напряжения от собственного веса грунта на границах слоев толщиной h_i

                    ,

                                 h_i =0,4*b=0,4*1,8=0,72

                       

                       

    

Определяем дополнительные вертикальные напряжения. Подсчет напряжений на границах элементарных слоев сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Параметры  для определения величины осадки фундамента З-8.

hi	z	ζ=2×z/b	η=l/b	α	σzp	σzg	0,2×σzg	σzpi	E0i
0	0	0	1,5	1	218,5	47,15	9,4	11,1	13
0,9	0,9	1,5	1,5	0,850	185,7	64,12	12,8	11,1	13
0,9	1,8	3,0	1,5	0,495	108,1	81,09	16,2	14,5	13
0,9	2,7	4,5	1,5	0,280	61,2	98,0	19,6	17,8	13
0,9	3,6	6,0	1,5	0,185	40,4	114,9	23,0	21,3	22
0,9	4,5	7,5	1,5	0,118	25,8	131,8	26,4	24,7	22
0,9	5,4	9,0	1,5	0,083	18,14	148,7	29,7	28,05	22
0,2	5,6	10,5	1,5	0,070	15,3	152,5	30,5	30,1	22
0,5	6,1	12,0	1,5	0,065	14,2	161,9	32,4	31,5	17

 

Граница сжимаемой толщины CD определяется исходя из условия:

 если Е ≥ 5 МПа.

 если Е < 5 МПа.

Проверка условия:

Для Е = 22 МПа нижнюю границу сжимаемой толщи примем по условию это условие соблюдается на глубине z = 4,5 м.                                

 где 8 см – предельно  допустимое значение осадки, установленное  нормами проектирования.

 

Рисунок 4.4– Расчетная схема определения осадок методом послойного суммирования к колонне 8

 

 

 

 

 

 

 

         4.4.2 Расчет осадки фундамента Ж-Е-7

При наличии слабого  подстилающего слоя необходимо обеспечить проверку условия:

,

где – дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента, кПа;

– напряжение на глубине z от собственного веса грунта, кПа;

R_z - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа.

Определим напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого слоя                                          ,

 кН/м

Определим дополнительные вертикальные напряжения на кровле каждого слоя

                                                  

где α =0,412 - коэффициент рассеивания напряжений в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон и относительной глубины.

           

   

 

               кПа,

где - напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы проектируемого фундамента

кН/м

Определим расчетное  сопротивление на кровле слабого  слоя грунта по формуле

где - М_γ = 0,46, М_q = 2,87, М_с =5,46 коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения слабого грунта.

         Ширину подошвы условного фундамента b_z определим по формуле:

где l и b - соответственно длина и ширина подошвы проектируемого фундамента.                

                кПа.

         Условие проверки 82,3 кН/м² + 27,85 кН/м² <411,35 кН/м² соблюдается.

Размеры подошвы фундамента определены правильно.

Осадка фундамента определяется по формуле:

,

где β – безразмерный коэффициент равный 0,8;

σ_zpi – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое грунта, равное среднему арифметическому между напряжениями на кровле и подошве элементарного слоя грунта, кПа;

h_i – толщина i-го слоя грунта, м;

Е_oi – модуль общей деформации i-го слоя грунта, кПа;

 n – число элементарных слоев грунта.

Определим напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы  фундамента кН/м².

Определим напряжения от собственного веса грунта на границах слоев толщины                          ,

                            h_i =0.4*b=0.4*3,9=1,56

                Определяем дополнительные вертикальные напряжения. Подсчет напряжений на границах элементарных слоев сводим в таблицу 4.1.

Определим дополнительные вертикальные напряжения на кровле каждого слоя

                                

где α - коэффициент рассеивания напряжений в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон и относительной глубины.                              

Таблица – Параметры для определения величины осадки фундамента Е-Ж-7.

hi	z	ζ=2×z/b	η=l/b	α	σzp	σzg	0,2×σzg	σzpi	E0i
0	0	0	1,4	1	67,6	34,1	6,82	66,5	13
0,8	0,8	0,41	1,4	0,970	65,5	48,1	9,62	66,5	13
0,8	1,6	0,82	1,4	0,870	58,8	62,1	12,42	62,15	13
0,8	2,4	1,23	1,4	0,680	45,9	76,1	15,22	52,35	13
0,35	3,2	1,64	1,4	0,530	35,8	82,2	16,44	40,85	13
0,8	3,55	1,82	1,4	0,470	31,7	96,2	19,24	33,8	22
0,8	4,35	2,2	1,4	0,355	23,9	110,2	22,04	28,4	22
0,8	5,15	2,64	1,4	0,290	19,6	124,2	24,84	22,3	22
0,4	5,55	2,84	1,4	0,255	17,3	131,2	26,24	18,45	22
0,5	6,05	3,1	1,4	0,220	14,9	139,9	27,98	16,1	17

 

 

 если Е ≥ 5 МПа.

 если Е < 5 МПа.

Для Е = 22 МПа нижнюю границу сжимаемой толщи примем по условию это условие соблюдается на глубине: z = 4,35 м.

Определим осадку S по формуле:

где 8 см – предельно  допустимое значение осадки, установленное  нормами проектирования.

Рисунок 4.5 – Расчетная схема определения осадок методом послойного суммирования к колонне 7

 

 

Расчет свайных  фундаментов

В данном курсовом проекте под каждую колонну устраиваем кустовой свайный фундамент с монолитным низким ростверком с жесткими сопряжениями свай с ростверком. Устраиваем водопонижение. Затем для каждого куста свай, для устройства ростверка отрывается котлован на конструктивную глубину. Котлованы устраиваются с откосами, их величина в пределах от 1:1,25 до 1:0,5.

Сваи забивают до достижения рабочего отказа. После погружения свай разбивают головы свай, чтобы  обеспечить выпуск их арматуры на длину, необходимую для замоноличивания в него ростверка.

После чего устраиваем опалубку, и производим бетонирование бетоном В-15, и армируем раствор. Далее производим монтаж фундаментных балок, после чего устраиваем гидроизоляцию. После этих операций производим обратную засыпку и уплотняем грунт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        5.1Выбор глубины заложения ростверка

          Глубину заложения подошвы свайного ростверка следует назначать в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличие подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также от высоты ростверка, определяемой расчетом. Исходя из конструктивных соображений глубина заложения ростверка должна быть на 30 см больше глубины стакана.

Принимаем глубину заложения :

Для фундамента 8 - 2,5 м;  для фундамента 7 - 1,95 м.

 

5.2 Выбор глубины погружения свай,их длины и сечения

Длину сваи назначаем  самостоятельно. Нижний конец свай, как правило, следует заглубить  в прочные грунты, прорезая более  слабые напластования.

Свободное опирание ростверка на сваи должно выполнятся путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 30 см.

где – расчетная длина сваи, м;

a – глубина заложения сваи в ростверк, м;

– общая мощность слабых слоев грунта, прорезаемых сваей, м.

Поперечное сечение  сваи 0,3 × 0,3 м.

Несущую способность F_d висячей сваи и сваи-оболочки, погружаемых без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, определяют по формуле

                                  ,

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте;

 

– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетной сопротивление грунта;

R  – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А – площадь опирания на фунт сваи, м;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, м;

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Допускаемая расчетная  нагрузка на сваю F определяется по формуле:

;

где F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

γ_k - коэффициент надежности, принимаемый равным 1.4.

Для фундамента З - 8:

  

_{Принимаем длину сваи - 4м.}

Глубина погружения сваи 2,5+4,0-0,3 = 6,2 м

R = 934  

          γ_с =1;    γ_сr =1;    γ_сf  =1    

А_с = 0,3 х 0,3 = 0,09 м²

U = 0,3·4 = 1,2 м.

          h ₁ =2,7м                z ₁ = 3,85м            f ₁ = 52,6

h ₂ =3,7 м             z ₂ = 5,7 м              f ₂ = 57,4

          F_d=1·1·934·0,09+1·1,2·(2,7·52,6+3,7·57,4) =509,3

 

.

Для колонны 7:

_{Принимаем длину сваи 5м.}

Глубина погружения сваи 1,95+5,0-0,3 = 6,65 м

R = 954  

Определяем несущую  способность F_d  забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающих на выдергивающую нагрузку:

h ₁ =2,75м            z ₁ = 3,325м            f ₁ = 50,1

h ₂ =1,95 м           z ₂ = 6,65 м              f ₂ = 59,3

           F_d=1·1·954·0,09+1·1,2·(2,75·50,1+1,95·59,3) =390

            .

 

5.4 Определение  количество свай и размещение  их в плане.

Необходимое количество свай и в свайном фундаменте в первом приближении можно определить по формуле