Расчет грунта, основания и фундамента

;

Размеры подошвы  ростверка в плане (длину  и ширину ) определяем из условий размещения свай. Расстояние от края плиты ростверка до наружной грани крайней сваи (свес ростверка) принимают равным 10 см.

Таким образом, длину  и ширину подошвы ростверка можно определить по формуле:         ,

где a – расстояние между осями свай в ряду вдоль искомой стороны; n - число рядов свай поперек искомой стороны; d - размер поперечного сечения свай; c – свес ростверка.

Вес ростверка и грунта на его уступах определяем приблизительно по формуле

,

где = 20 средний вес грунта вдоль боковой поверхности ростверка и материала ростверка, кН/м³; А – площадь подошвы ростверка, м²; - глубина заложения ростверка от уровня планировки.

Для фундамента З-8:

где N_I = 450 кН – расчетная вертикальная нагрузка в уровне обреза фундамента;

 Конструктивно принимаем  2 сваи.

 

Определяем размеры  ростверка в плане для фундамента З-8:

Вр = 0,6*(1-1)+0,3+2*0,15 = 0,6

Lр = 1,2*(2-1)+0,3+2*0,15 = 1,8         

G рост + G гр = 20 * 0,6 *1,8*2,5= 54

 

 

Рисунок 5.1- Размещение свай в плане фундамента 8

 

 

 

 

 

 

 

         Для фундамента Ж-Е-7

где N_I = 1530 кН – расчетная вертикальная нагрузка в уровне обреза фундамента;

 Конструктивно принимаем  8 сваи.

 

 

 

Рисунок 5.2 - Размещение свай в плане фундамента 7

Определяем размеры  ростверка в плане для фундамента Ж-Е-7:

Вр = 1,1*(3-1)+0,3+2*0,1 = 2,8

Lр = 0,85*(5-1)+0,3+2*0,1 = 3,9          

G рост + G гр = 20 * 2,8* 3,9 *1,95 = 425,9

 

5.5 Проверка расчетной нагрузки, передаваемой на сваю и уточнение

количества  свай

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента  проверку фактической расчетной нагрузки на сваю осуществляем исходя из условия

N≤1.2F,

где N - фактическая нагрузка на максимально нагруженную сваю, кН.

При эксцентриситете  относительно одной из осей инерции (х и у) площади сечений плана свай расчётную нагрузку на максимально нагруженную сваю  определяют по формуле:

                              _,

           Для внецентренно нагруженного фундамента З-8

- условие выполняется.

           Для внецентренно нагруженного фундамента Ж-Е-7

- условие выполняется.

5.6  Определение осадки  свайного куста из висячих  свай

 

Расчет свайного куста  из висячих свай по деформациям производим как для условного фундамента на естественном основании методом  послойного суммирования.

Границы условного фундамента определяются следующим образом: снизу плоскостью AD, проходящей через нижние концы свай; с боков – вертикальными плоскостями AB и CD, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

                                                    

где  h – глубина погружения сваи в грунт;

 – расчетные значения углов  внутреннего трения для отдельных  пройденных сваями слоев грунта толщиной .

Размеры подошвы условного фундамента определяют по формулам

L_усл = L + 2S;

B_усл = В + 2S.

Площадь подошвы условного  фундамента определяется по формуле:

            При использовании схем, основанных на положении теории линейно-деформируемой среды, при определении деформации основания необходимо выполнение следующего условия

           

где  – среднее фактическое давление на грунт в плоскости нижних концов свай, кН/м²;

 – расчетное сопротивление  грунта в плоскости нижних  концов свай, кН/м².

Расчетное сопротивление  грунта в уровне подошвы условного  фундамента определяется по формуле:

где γ_с1, γ_с2 – коэффициенты условий работы;

М_γ, М_q , М_с – коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения φ под подошвой условного фундамента;

γ_II – удельный вес грунта под подошвой условного фундамента, кН/м²;

В_усл – ширина подошвы условного фундамента, м;

d_I = h_ycл – глубина заложения подошвы условного фундамента, м;

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

 - осредненное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента:      

Фактическое давление, действующее  по подошве условного фундамента, определяется по формуле:

,

Вес условного фундамента определяется по формуле:

G_II = G_p + G_cв + G_гр,

где G_p– вес ростверка,

G_p = V_pocт · γ_бет,

V_рост – объем ростверка, м³;

γ_бет – удельный вес железобетона, кН/м³;

γ_бет = 25 кН/м³;

G_св – вес свай,

G_св = n · V_св · γ_бет;

V_св – объем сваи, м³;

G_гp – вес грунта, кН;

G_гp = (V_усл._ф-та – V_рост –V_св);

– вес грунта в межсвайном пространстве.

V_усл._ф-та = А_усл · h_усл – объем условного фундамента, m³.

Для фундамента З-8:      

L_усл = 1,2+ 2 · 0,184= 1,6м;

B_усл = 0,6+ 2 · 0,184 = 0,97м;

 

          G_p =( ;

G_св = 2· 0,3·0,3·3,7·25= 16,65;

G_гp = (9,6– 4,32–0,333)·19,22=95,08;

V_усл._{ф-та =1,552·6,2=9,6м³;}

V_{св=0,3·0,3·3,7=0,333м³}

G_II = 108+16,65+95,08=219,7,

Условие для фундамента З-8 выполняется, значит количество свай и расстояние между ними мы подобрали правильно.

         Для фундамента Ж-Е-7:

L_усл = 3,7+ 2 · 0,319= 4,3м;

B_усл = 2,6+ 2 · 0,319 = 3,2 м;

 

G_p =( м;

G_св = 8· 0,3·0,3·5·25= 90 м;

G_гp = (91,7– 90–0,45)·11,4=14,25;

V_усл._{ф-та =13,8·6,65=91,7м³;}

 

V_{св=0,3·0,3·5=0,45м³}

G_II = 1365+90+14,25=1469,25,

Условие для фундамента Ж-Е-7 выполняется, значит количество свай и расстояние между ними мы подобрали правильно.

Рисунок 5.5 – Схема к определению расчетной нагрузки при эксцентритете относительно двух осей инерции

 

        Последовательность расчета осадки

1. Грунт под подошвой условного фундамента разбивают на слои толщиной

2. На кровле каждого слоя вычисляют значения природного ( ) и дополнительного ( ) давлений.

Природное давление в уровне подошвы условного фундамента вычисляют по формуле:

Природное давление на кровле каждого  элементарного слоя вычисляют по формуле:

где n – число слоев, на которые разбивается грунтовая толща под подошвой условного фундамента; – удельный вес i-го слоя грунта, кН/м³; – толщина i-го слоя грунта, м. 

Эпюра – прямолинейная ломаная линия, переломы совпадают с границами слоев. Начало эпюры соответствует уровню природного рельефа.

Дополнительное напряжение на подошве условного фундамента определяется по формуле:

где  – среднее давление по подошве условного фундамента, кН/м²; – природное давление под подошвой условного фундамента, кН/м².

Дополнительные давления на кровле каждого элементарного  слоя вычисляют по формуле:        

где  – коэффициент, принимаемый по приложению 6 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон фундамента и относительной глубины .

 

Для фундамента З-8:

19·6,2=117,8

Р_ср=431,5

h_i = 0,2·1,552=0,31

 

 

 

Таблица 5.1. Параметры для определения величины осадки З-8

Z	ζ=2×Z/b	η=l/b	α	σzp	σzg	0,2×σzg	σzpi	E0i
0	0	1,6	1,000	313,7	117,8	23,6	24,7	22
0,6	1,2	1,6	0,7	219,6	129,2	25,8	24,7	22
1,2	2,4	1,6	0,35	109,8	140,6	28,12	26,96	22
1,8	3,7	1,6	0,183	57,4	152	30,4	29,26	22
1,9	3,9	1,6	0,168	52,7	153,9	30,78	30,6	22
2,4	4,9	1,6	0,114	35,8	163,4	32,7	31,7	17

 

 

Проверка условия

    24,7≤ 25,8   - условие выполняется на глубины 0,6 м.

 Осадка фундамента  определяется по формуле:

;

что меньше предельно допустимого значения, установленного нормами проектирования: .

 

Рисунок 5.6 – расчетная схема к определению осадки свайного куста методом послойного суммирования по фундаменту 8

 

 

       Для фундамента Ж-Е-7:

19·6,65=126,35

Р_ср=217,3

h_i ≤ 0,2·3,2=0,64

 

Таблица 5.1. Параметры для определения величины осадки Ж-Е-7

Z	ζ=2×Z/b	η=l/b	α	σzp	σzg	0,2×σzg	σzpi	E0i
0	0	1,34	1,000	90,95	126,35	25,27	26,88	17
0,85	0,5	1,34	0,943	85,8	142,5	28,5	26,88	17
1,35	0,8	1,34	0,625	56,8	152	30,4	29,5	17

 

    Проверка условия

 26,88≤28,5   - условие выполняется на  глубине 0,85м.

 Осадка фундамента  определяется по формуле:

;

≤ 8см,

что меньше предельно  допустимого значения, установленного нормами проектирования.

 

Рисунок – расчетная  схема к определению осадки свайного куста методом послойного суммирования по фундаменту 7

 

         В ходе выполнения курсового проекта мы приобрели навыки практического расчета двух видов фундаментов: мелкого заложения и свайного. Ознакомились с методами расчета этих видов фундамента и научились применять действующие нормы.

Учитывая геологические  условия, принимая во внимание тот факт, что все 3 слоя грунта могут являться естественными основаниями наименее матереалоемким и трудоемким можно  считать фундамент мелкого заложения.