Проектирование фундаментов под 9-этажное здание в открытом котловане

- средний  удельный вес грунта и бетона  над подошвой ростверка. 

Поскольку расчетный шаг (1.83) значительно больше оптимального (0.9м), то мы могли бы уменьшить  длину сваи до 3 м. Но тогда конец  сваи попадет на отметку разделения слоев твердой глины и пылеватого песка. Что не желательно, поскольку  свая должна заглублятся в надежный грунт на 1-2м.

Определяем  расстояние а между осями свай.

шаг свай должен быть не менее  принимаем

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями.

Расстояние от внешней грани  вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 10cм. таким образом, ширину ростверка принимаем равными 500 мм

Из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем hp=0,5 м и не делаем пересчетов.

Итак, полученные размеры ростверка  составляют: ширина b_р=0,5 м, высота h_р=0,5 м

 

 

5. Расчет одиночной сваи в составе фундамента по первой группе предельных состояний (по несущей способности грунта основания сваи).

Расчет сваи под наружные стены  по осям А, В

Расчет  предусматривает проверку выполнения условия I предельного состояния:

т.е.

F- расчетная нагрузка передаваемая на сваи, то есть фактическая нагрузка;

Fd– расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (несущая

способность сваи по грунту);

– расчетная нагрузка допускаемая на сваю

- коэффициент надежности, равный 1,4.

 

Вычисление фактической  нагрузки F, передаваемой на сваю.

 

Собственный вес фундамента Q складывается из веса ростверка, стеновых блоков и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части опорной плиты

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка 

 

Итак:                                             

Расчетная допустимая нагрузка на сваю 

Проверяем выполнение условия первого предельного  состояния:  или

565.86>560.52 кН – условие не выполняется, уменьшаем шаг свай до 1.7 м, тогда:

Проверяем выполнение условия первого предельного  состояния:  или

534.42<560.52 кН – условие не выполняется

 

Окончательно  принимем шаг свай 1.7 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

Расчет основания по деформациям  включает определение средних максимальных осадок s наружной и внутренней стен методом послойного суммирования и  эквивалентного слоя, относительной  разности осадок между ними Δsи сравнение их с предельными значениями, suи Δsu., т.е. s ≤ suи Δs≤ Δsu. Расчеты осадок этими методами основаны на теории линейного деформирования грунта, область применимости которой ограничивается расчетным сопротивлением грунта R.

Для того, чтобы проверить правильность использования упомянутых методов  расчета осадок в условиях данного  примера, необходимо определить среднее  давление рIIпод подошвой условного фундамента и убедиться в том, что оно не превышает расчетного сопротивления R грунта, на который опирается условный фундамент, т.е. соблюдается условие: р_II≤R.

 

Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

 

Для вычисления р необходимо определить площадь подошвы условного ленточного фундамента Аусли нагрузки, передающиеся на эту площадь от собственного веса всех элементов, входящих в объем условного фундамента, а также и от сооружения.

 

Площадь условного ленточного фундамента:

 

,где

- среднее  значение угла внутреннего трения  грунтов, залегающих в пределах  рабочей длины сваи lсв=6.9 м. 

 

Объемы условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта.

 

-условного фундамента 

(h_усл – от планировочной отметки до конца сваи)

-ростверка  

_{- свай} 

_{- части стены подвала  входящей в состав  условного фундамента:}

_{- части пола подвала,  входящего в границы  условного фундамента:}

_{-части  подвала примыкающей  справа от стены:}

- средневзвешанное значение удельного веса грунта в объеме условного фундамента

 

_{Нагрузки от составных  элементов условного  фундамента:}

_{Вес грунта в условном фундаменте:}

_{Вес свай длиной 6.9}

_{Вес ростверка:}

_{Вес надростверковой  конструкции:}

 

Среднее давление р под  подошвой условного фундамента

 

Вычисление расчетного сопротивления R для суглинка твердого, залегающего под подошвой условного фундамента. (на конце сваи)

 

 

 

где    Принимаем  g_с1 = 1,25; g_с2 = 1,0.  k = 1.

М_g, М_q, М_с – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения j грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. рабочего слоя. При j = 17°  принимаем:

М_g= 0.395;

М_q= 2.58;

М_с = 5.15

k_z – коэффициент, принимаемый равным:

при b<10 мk_z = 1;

при b³10 мk_z =z₀/b + 0,2.

Здесь b – ширина подошвы фундамента, м.

Как было определено, принимаем k_z = 1.

осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы

g_II’ – осредненное (по слоям) значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки заложения подошвы фундамента, (при наличии подземных вод определять определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³. 

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м. Согласно проведенным выше вычислениям

 

 

 

где h_s – толщина грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, h_s =9.4 м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, h_cf =0,2м;

g_cf – расчетное значение веса конструкции материала пола подвала, g_cf =22 кН/м³.

 

 

d_в – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала

d_в=1.6 м

 

Итак:         

369.22 кН/м²<658.41кН/м² – условиевыполняется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет сваи под внутренние стены по осям 2,3,4

Необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента определяется по формуле:

_{определяем  шаг свай:}

N₁ – заданная вертикальная нагрузка.

8 d2 – осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузке на ростверке;

d – диаметр (сторона сваи);

h – высота ростверка и надростверковой подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N1;

- средний  удельный вес грунта и бетона  над подошвой ростверка. 

Поскольку расчетный шаг (1.83) значительно больше оптимального (0.9м), то мы могли бы уменьшить  длину сваи до 3 м. Но тогда конец  сваи попадет на отметку разделения слоев твердой глины и пылеватого песка. Что не желательно, поскольку  свая должна заглублятся в надежный грунт на 1-2м.

Определяем  расстояние а между осями свай.

шаг свай должен быть не менее  принимаем

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями.

Расстояние от внешней грани  вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 10cм. таким образом, ширину ростверка принимаем равными 500 мм

Из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем hp=0,5 м и не делаем пересчетов.

Итак, полученные размеры ростверка  составляют: ширина b_р=0,5 м, высота h_р=0,5 м

 

Расчет  предусматривает проверку выполнения условия I предельного состояния:

т.е.

F- расчетная нагрузка передаваемая на сваи, то есть фактическая нагрузка;

Fd – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (несущая

способность сваи по грунту);

– расчетная нагрузка допускаемая на сваю

- коэффициент надежности, равный 1,4.

 

Вычисление фактической  нагрузки F, передаваемой на сваю.

 

Применим сваю длиной 7 м, как и  для наружных стен. Нагрузку передаваемую на сваю определим за счет уменьшения шага свай.

 

Собственный вес фундамента Q складывается из веса ростверка, стеновых блоков и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части опорной плиты

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка 

 

Итак:                                             

Расчетная допустимая нагрузка на сваю 

Проверяем выполнение условия первого предельного  состояния:  или

539.5<560.52 кН – условие выполняется

Окончательно  принимем шаг свай 1.3 м

Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

 

Для вычисления р необходимо определить площадь подошвы условного ленточного фундамента Аусли нагрузки, передающиеся на эту площадь от собственного веса всех элементов, входящих в объем условного фундамента, а также и от сооружения.

 

Площадь условного ленточного фундамента:

 

,где

- среднее  значение угла внутреннего трения  грунтов, залегающих в пределах  рабочей длины сваи lсв=6.9 м. 

 

Объемы условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта.

 

-условного фундамента 

(h_усл – от планировочной отметки до конца сваи)

-ростверка  

_{- свай} 

_{- части стены подвала  входящей в состав  условного фундамента:}

_{- части пола подвала,  входящего в границы  условного фундамента:}

_{-части  подвала примыкающей  справа от стены:}

- средневзвешанное значение удельного веса грунта в объеме условного фундамента

 

_{Нагрузки от составных  элементов условного  фундамента:}

_{Вес грунта в условном фундаменте:}

_{Вес свай длиной 6.9}

_{Вес ростверка:}

_{Вес надростверковой  конструкции:}

 

Среднее давление р под  подошвой условного фундамента

 

Вычисление расчетного сопротивления R для суглинка твердого, залегающего под подошвой условного фундамента. (на конце сваи)

 

 

 

где    Принимаем  g_с1 = 1,25; g_с2 = 1,0.  k = 1.

М_g, М_q, М_с – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения j грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. рабочего слоя. При j = 17°  принимаем:

М_g= 0.395;

М_q= 2.58;

М_с = 5.15

k_z – коэффициент, принимаемый равным:

при b<10 мk_z = 1;

при b³10 мk_z =z₀/b + 0,2.

Здесь b – ширина подошвы фундамента, м.

Как было определено, принимаем k_z = 1.

осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы

g_II’ – осредненное (по слоям) значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки заложения подошвы фундамента, (при наличии подземных вод определять определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.