Расчёт фундаментов

1.Анализ исходных данных

1. Инженерно-геологическая характеристика грунтов в основании

 

Мощ. слоя	γS	γ	W	WL	WP	c	φ°	E	γd	e	Sr	JP	JL	Ro	Полное наимен. грунта
	кН/м3	кН/м3				кПа		кПа	кН/м3					кПа
3,5	27,0	18,0	0,15	0,30	0,23	15	16	14000	15,65	0,73	0,55	7	< 0	250	Супесь тв. влажн.
8	26,5	17,5	0,23	-	-	-	26	16000	14,23	0,86	0,71	-	-	-	Песок рыхлый
-	28,0	17,0	0,20	0,45	0,24	29	15	19000	14,17	0,98	0,57	21	< 0	260	Глина тв. влажн.

 

;  ;  ;  ; 

= 15,65   = 0,73

= 14,23   = 0,86

= 14,17   = 0,98

= 0,55   = 7

 = 0,71  

 = 0,57   = 21

 

 = < 0 
      

 = < 0

 

2. Глубина промерзания грунта
1.   Нормативная глубина промерзания грунта

 

,

 = 2,4 м

 

2.   Расчетная глубина промерзания грунта

 

,

= 1,44 м.

 

 

2. Проектирование  фундамента мелкого заложения

 

= = 9,04 м²

 

Подбираю фундамент под  колонны марки ФА 13.

 

∑N_ІІ = N_ІІ + N_Ф + N_гр,

N_ІІ = 1900 кН,  γ_ж/б = 25 кН/м³,  γ_гр = 20 кН/м³

N_Ф = (4,2*2,7*0,3)*25 + (3,0*2,8*0,3)*25 + (2,1*1,5*0,3)*25 = 572,25 кН

N_гр = (V_об - V_ф)*20 = (4,2*2,7*2,6-22,89)*20 = 131,88 кН

∑N_ІІ = 1900 + 572,25 + 131,88 = 2604,13 кН

 

Должно выполняться условие:

σ ≤ R,

,

= 229,64 кН/м² (кПа)

,

 * = 234,5 кН/м²

σ = 229,64 кПа ≤ R = 234,5 кПа – условие выполняется.

 

3.Определение  осадки основания фундамента  методом послойного суммирования

 

 ≤  S = 8 см

σ_доп = α * (σ – σ_быт), (σ – σ_быт) = const

α = ; = 1,5

 

 

1.  Определение природных напряжений в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта

 

σ_быт = γ' * d₁,

    σ_быт = 20*2,2 = 44 кПа.

 

 

3.2  Определение напряжений от собственного веса лежащего выше грунта на границах выделенных слоев под центром тяжести подошвы фундамента

 

σ_быт¹ = γ₁ * h₁ = 20*2,6 = 52 кПа

σ_быт² = γ₂ * h₂ = 64,6 кПа

σ_быт³ = γ₃ * h₃ = 77,2 кПа

σ_быт⁴ = γ₄ * h₄ = 95,58 кПа

σ_быт⁵ = γ₅ * h₅ = 113,96 кПа

σ_быт⁶ = γ₆ * h₆ = 132,34 кПа

σ_быт⁷ = γ₇ * h₇ = 150,72 кПа

σ_быт⁸ = γ₈ * h₈ = 169,1 кПа

σ_{быт max} = 187,48 кПа

 

3.  Определение напряжений, дополнительных к природным

 

σ_доп = ∑N_ІІ / А – σ_быт = (2604,13/4,2*2,7) – 44 = 185,6 кПа

σ_доп¹ = α₁ * (σ – σ_быт) = 0,942*185,64 = 174,87 кПа

σ_доп² = α₂ * (σ – σ_быт) = 0,802*185,64 = 148,88 кПа

σ_доп³ = α₃ * (σ – σ_быт) = 0,51*185,64 = 94,68 кПа

σ_доп⁴ = α₄ * (σ – σ_быт) = 0,335*185,64 = 62,19 кПа

σ_доп⁵ = α₅ * (σ – σ_быт) = 0,22*185,64 = 40,84 кПа

σ_доп⁶ = α₆ * (σ – σ_быт) = 0,148*185,64 = 27,47 кПа

σ_доп⁷ = α₇ * (σ – σ_быт) = 0,115*185,64 = 21,35 кПа

σ_доп⁸ = α₈ * (σ – σ_быт) = 0,088*185,64 = 16,34 кПа

σ_доп⁹ = α₉ * (σ – σ_быт) = 0,068*185,64  = 12,62 кПа

σ_доп⁸ = α₈ * (σ – σ_быт) = 0,065*185,64  = 12,00 кПа

σ_доп⁸ = α₈ * (σ – σ_быт) = 0,047*185,64  = 16,34 кПа

σ_доп⁸ = α₈ * (σ – σ_быт) = 0,088*185,64  = 8,73 кПа

 

0,2*σ_быт = 0,2*44 = 8,8 кПа

 

 

 

 

 

 

4. Определение средних дополнительных напряжений

 

   σ_доп^1ср = 0,5*(σ_доп+σ_доп¹) = 0,5*(185,6+174,87) = 180,24 кПа

σ_доп^2ср = 0,5*(σ_доп¹+σ_доп²) = 0,5*(174,87+148,88) = 161,88 кПа

σ_доп^3ср = 0,5*(σ_доп²+σ_доп³) = 0,5*(148,88+94,68) = 121,78 кПа

σ_доп^4ср = 0,5*(σ_доп³+σ_доп⁴) = 0,5*(94,68+62,19) = 78,44 кПа

σ_доп^5ср = 0,5*(σ_доп⁴+σ_доп⁵) = 0,5*(62,19+40,84) = 51,52 кПа

σ_доп^6ср = 0,5*(σ_доп⁵+σ_доп⁶) = 0,5*(40,84+27,47) = 34,16 кПа

σ_доп^7ср = 0,5*(σ_доп⁶+σ_доп⁷) = 0,5*(27,47+21,35) = 24,41 кПа

σ_доп^8ср = 0,5*(σ_доп⁷+σ_доп⁸) = 0,5*(21,35+16,34) = 18,85 кПа

σ_доп^9ср = 0,5*(σ_доп⁸+σ_доп⁹) = 0,5*(16,34+12,62) = 14,48 кПа

σ_доп^10ср = 0,5*(σ_доп⁹+σ_доп¹⁰) = 0,5*(12,62+12,00) = 12,31 кПа

σ_доп^11ср = 0,5*(σ_доп¹⁰+σ_доп¹¹) = 0,5*(12,00+8,73) = 10,37 кПа 

 

 

5. Определение осадок для каждого выделенного слоя грунта от давления

 

S₁ = = = 0,67 см

S₂ = = = 0,60 см

S₃ = = = 0,40 см

S₄ = = = 0,39 см

S₅ = = = 0,26 см

S₆ = = = 0,17 см

S₇ = = = 0,12 см

S₈ = = = 0,09 см

S₉ = = = 0,07 см

S₁₀ = = = 0,06 см

S₁₁ = = = 0,05 см

6. Определение полной осадки основания

S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ + S₆ + S₇ + S₈ + S₉ + S₁₀ + S₁₁ = 0,67 + 0,60 + 0,40 + 0,39 + 0,26 + 0,17 + 0,12 + 0,09 + 0,07 + 0,06 + 0,05 = 2,88 см

S = 2,88 см < S = 8 см

Проверка по І группе предельных состояний.

Должно выполняться условие:

 

N_І = N_ІІ*1,2

N_u = b' * l' * (N_γ*ξ_γ*b'*γ_І + N_q*ξ_q*γ + N_c*ξ_c*C_І),

Где b' = b, l' = l,

N_γ, N_q, N_c = f(φ_І),

φ_І = φ_ІІ/1,15, с_І = с_ІІ/1,5, γ_І = γ_ІІ/1,1

γ = 20 кН/м³

ξ_γ = 1-(0,25/η), ξ_q = 1+(1,5/η), ξ_c = 1+(0,5/η), где η = l/b

 

η = 3,6/2,7 = 1,33

ξ_γ = 1 – 0,25/1,56 = 0,84

ξ_q = 1 + 1,15/1,56 = 1,96

ξ_c = 1 + 0,5/1,56 = 1,32

 

φ_І = 16/1,15 = 14°

N_γ = 1,3

N_q = 3,9

N_c = 10,9

 

с_І = 15/1,5 = 10

γ_І = 17,5/1,1 = 15,9

 

N_u = 4,2*2,7 (1,3*0,84*2,7*15,9 + 3,9*1,96*20 + 10,9*1,32*10) = 3896,9 кПа

N_І = 2604,13*1,2 = 3124,96 кПа

 

 

 

Принимаем фундамент марки  ФА13.

 

 

1.  Определение несущей способности свай по грунту

 

F_d = R*A + U ∑ f_i*h_i,

 

F_d = 2345*0,3*0,3 + 1,2(48*2,05 + 53*4,2 + 65*9,75) = 1356,75 кПа

Определение количества свай

,

 

n = = 3 сваи

 

2. Определение осадки свайного фундамента методом послойного суммирования

 

S = 0,8*∑σ_i*h_i/E_i ≤ S_n = 10 cм

σ_доп = α*(σ-σ_быт); (σ-σ_быт) = const

α = f (2z/b; l/b).

 

4.3Определение природных напряжений в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта

 

σ_быт = γ'*d₁,

σ_быт = 20*11,5 = 230 кПа

 

4.4Определение напряжений от собственного веса лежащего выше грунта на границах выделенных слоев под центром тяжести подошвы фундаментов

σ_быт¹ = γ₁*h₁ = 18*2 = 36 кПа

σ_быт² = γ₂*h₂ = 17,5*2 = 35 кПа

 

4.5Определение напряжений, дополнительных к природным

 

σ = ∑N/А

∑N = N_o + N_подк + N_рост + N_гр + N_свай

∑N = 1900 + 34,43 + 0,9*0,9*1,7*25 + 48,96 + 6*0,3*0,3*25*3 = 2046,4 кН

     

2046,4*1,1/3 ≤ 1356,75/1,4

750,35 кН  ≤ 969,11 кН

А = (2а)² = (2*0,82)² = 2,7 м²

σ = 2046,4/2,7 = 757,93 кН

σ_доп = α*(σ – σ_быт)

σ_доп⁰ = 1*527,93 = 527,93 кПа

σ_доп¹ = 0,645*527,93 =340,51кПа

σ_доп² = 0,255*527,93 = 134,62 кПа

σ_доп³ = 0,125*527,93 = 65,99 кПа

σ_доп⁴ = 0,074*527,93 = 39,07 кПа

σ_доп⁵ = 0,048*527,93 = 25,34 кПа

 

0,2 σ_быт = 0,2*230 = 46,0 кПа

 

4.6Определение средних дополнительных напряжений

 

σ_доп^1ср = 0,5*( σ_доп⁰+ σ_доп¹) = 0,5*(527,93 + 340,51) = 434,22 кПа

σ_доп^2ср = 0,5*( σ_доп¹+ σ_доп²) = 0,5*(340,51 + 134,62) = 237,57 кПа

σ_доп^3ср = 0,5*( σ_доп²+ σ_доп³) = 0,5*(134,62 + 65,99) = 100,31 кПа

σ_доп^4ср = 0,5*( σ_доп³+ σ_доп⁴) = 0,5*(65,99 + 39,07) = 52,53 кПа

σ_доп^5ср = 0,5*( σ_доп⁴+ σ_доп⁵) = 0,5*(39,07 + 25,34) = 32,21 кПа

 

 

4.7Определение осадок для каждого выделенного слоя грунта от давления

S₁ = = 4,6 см

S₂ = = 2,0 см

S₃ = = 0,8 см

S₄ = = 0,44 см

S₅ = = 0,3 см

 

4.8Определение полной осадки основания

 

S = S₁ + S₂+ S₃+ S₄+ S₅

S = 4,6 + 2,0+ 0,8+ 0,44 + 0,3= 8,14 см ≤ S_u = 10 см