фундамент
.pdfЭпюра дополнительного давления под центром подошвы фундамента
Значение эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента
определяется по формуле: |
|
zp P0 |
(18) |
где a – коэффициент рассеивания, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины z , принимаемый по табл.II.3, [2];
P0 P zg ,F |
(19) |
где σzg,F - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента. |
|
Вычисление значений дополнительного давления σzp |
рекомендуется производить |
в табличной форме. Эпюра дополнительного давления показывается на расчётной схеме. Вычислим ординаты эпюры природного давления:
–на поверхности земли:
zg 0 0, 2 zg 0
–на уровне подошвы фундамента:
zg ,F 19, 9 1, 57 31, 24кПа 0, 2 zg ,F 0, 2 31, 24 6, 249кПа
–на контакте 1 и 2 слоев:
zg (1 2) 31, 24 19, 9 0, 93 49, 75кПа |
0, 2 zg (1 2) 0, 2 49, 75 9, 95кПа |
– на контакте 2 и 3 слоев (без учета взвешивающего действия воды): |
|
zg (2 3) 49, 75 9, 9 3, 2 81, 43кПа |
0, 2 zg (2 3) 0, 2 81, 43 16, 286кПа |
– на контакте 2 и 3 слоев (с учетом взвешивающего действия воды): |
|
zg (2 3) 49.75 19, 9 3, 2 113, 43кПа |
0, 2 zg (2 3) 0, 2 113, 43 22, 686кПа |
– на нижней границе разреза: |
|
zg (4) 113, 43 18,1 4, 3 191, 26кПа |
0, 2 zg (3) 0, 2 119, 26 38, 252кПа |
Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:
P0 P zg,F 304, 2 31, 24 272, 96кПа
Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Толщину элементарного слоя принимаем так, чтобы ζ = 2Z/b была кратной 0,4:
Z |
0, 4 2, 3 |
0, 46м |
|
2 |
|
||
|
|
|
Лист
08 700201 228 КР |
22 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Рис.4. Осадка фундамента.
Лист
08 700201 228 КР |
23 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Вычисление значений дополнительного давления (σz p) будем производить в табличной форме:
Таблица 9
№ |
Z, м |
|
α |
σzp, кПа |
σzp,i, кПа |
|
ИГЭ |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,00 |
1 |
272,96 |
269,27504 |
|
1 |
0,46 |
0,40 |
0,973 |
265,59008 |
249,28072 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,93 |
0,81 |
0,8535 |
232,97136 |
210,99808 |
|
|
1,39 |
1,21 |
0,6925 |
189,0248 |
168,894 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,85 |
1,61 |
0,545 |
148,7632 |
132,7268 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,31 |
2,01 |
0,4275 |
116,6904 |
104,54368 |
|
2 |
2,77 |
2,41 |
0,3385 |
92,39696 |
92,39696 |
|
|
3,23 |
2,81 |
0,284 |
77,52064 |
67,42112 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,69 |
3,21 |
0,21 |
57,3216 |
52,27184 |
|
|
4,13 |
3,59 |
0,173 |
47,22208 |
43,40064 |
|
|
4,59 |
3,99 |
0,145 |
39,5792 |
37,095264 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,05 |
4,39 |
0,1268 |
34,611328 |
32,216104 |
|
|
5,51 |
4,79 |
0,10925 |
29,82088 |
27,87604 |
|
|
6,03 |
5,24 |
0,095 |
25,9312 |
24,29344 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
6,49 |
5,64 |
0,083 |
22,65568 |
21,29088 |
|
6,95 |
6,04 |
0,073 |
19,92608 |
18,97072 |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
7,41 |
6,44 |
0,066 |
18,01536 |
16,92352 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,87 |
6,84 |
0,058 |
15,83168 |
15,08104 |
|
|
|
|
|
|
||
|
8,43 |
7,33 |
0,0525 |
14,3304 |
|
|
|
|
|
|
|
2.3.4. Определение границы сжимаемой толщи.
Границу сжимаемой толщи ВС при расчете осадки методом послойного суммирования ограничивают глубиной, на которой дополнительное напряжение (σ zp) составляет не более 20% от природного (σzp ≤ 0,2 σzg).
Расположение границы ВС определяется графически на пересечении эпюры
0,2σzg и эпюры σzp.
2.3.5.Вычисление осадки основания.
Определяем осадку каждого слоя грунта основания, что удобнее делать для каждого ИГЭ в отдельности.
Осадка основания в пределах сжимаемой толщи определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
hi zp,i |
|
(20) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ei |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
β - безразмерный коэффициент, равный 0,8 /2/. |
|
||||||||
|
|
|
σzp,i |
– |
|
среднее |
значение |
дополнительного вертикального |
нормального |
|||
напряжения в |
i-м слое |
грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 |
||||||||||
и |
нижней |
|
zi |
границах слоя |
по вертикали, проходящей через центр подошвы |
|||||||
фундамента; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Значение полученной абсолютной конечной осадки сравнивают с величиной |
|||||||||
предельной допустимой средней осадки (SU). |
|
|||||||||||
Осадка ИГЭ №1: |
|
|
|
|
|
|||||||
S |
|
0, 8 |
|
(0, 46 269, 275 0, 47 249, 280) 0, 0177м |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||||
1 |
|
10875 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
08 700201 228 КР |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Осадка ИГЭ №2:
S2 |
|
0, 8 |
|
(210, 998 0, 46 168, 894 0, 46 132, 727 0, 46 104, 544 0, 46 92, 397 0, 46 |
||
|
|
|
||||
21100 |
||||||
|
|
|
||||
67, 421 0, 46 52, 272 0, 44) 0, 0144м |
||||||
Осадка ИГЭ №3: |
||||||
S3 |
|
|
0, 8 |
|
(43, 401 0, 46 37, 095 0, 46 32, 216 0, 46 27, 876 0, 46 24, 293 0, 46 |
|
18000 |
|
|||||
|
|
|
|
|||
21, 291 0, |
46 18, 971 0, 46 16, 924 0, 46 15, 081 0, 56) 0, 005м |
Полная осадка фундамента.
S 0, 0177 0, 0144 0, 005 0, 0371м 0, 08м
Условия выполнены.
Лист
08 700201 228 КР |
25 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ. 3.1. Общие положения.
Расчёт свайных фундаментов производится согласно требованиям [3]. Проектирование свайных фундаментов включает в себя: определение типа свай и свайного ростверка, геометрических размеров свай, ростверка и глубины его заложения, количества свай в ростверке, отвечающих требованиям по несущей способности, жёсткости, долговечности и экономичности.
Расчёт свай и свайного фундамента производится по двум группам предельных состояний п. 3.1 [3].
В курсовой работе при проектировании свайного фундамента необходимо выполнить расчёты по несущей способности грунта основания свай и по осадкам основания свайного фундамента.
При этом под колонны каркасных зданий рекомендуется использовать свайные кусты с монолитным ростверком и монолитном или сборном стаканом.
3.2 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка
Принимаю 2 железобетонных сваи квадратного сечения с поперечным сечением
0,4х0,4 м.
3.3 Определение несущей способности сваи.
3.3.1 Несущая способность сваи по материалу.
Принимаю несущую способность железобетонных свай (Fd), изготавливаемых по ГОСТ 19804.1-79 сечением 0,4х0,4 м - 2000 кН.
3.3.2.Несущая способность сваи по грунту.
В курсовой работе определяю несущую способность сваи по грунту, используя табличные данные согласно П4-2000 к СНБ 5.01.01-99. В этом случае несущая способность определяется по формуле:
Fd c ( CR R A Ui cf Rfi hi |
(21) |
где γС - коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;
γCR, γcf - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по боковой поверхности, принимаемые по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99; А - площадь поперечного сечения сваи, м2;
R - расчетное сопротивление сваи под нижним концом сваи, принимаемое по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 в зависимости от типа грунта, характеристик его физического состояния, а также от глубины расположения нижнего конца сваи (Zk);
Ui - усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-ом слое грунта, м;;
Rfi - расчетное сопротивление i-того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 в зависимости от типа грунта, характеристик его физического состояния, а также от глубины расположения i-того слоя грунта;
hi - толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью.
Лист
08 700201 228 КР |
26 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Рис. 5 Расчётная схема определения несущей способности сваи по грунту
Глубина заделки сваи в ростверк lз=0,5м. Глубина погружения сваи не менее lh=1,0м.
Расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя h=4,13м.
L=0,5+1,0+4,13=5,63 м. Принимаем длину сваи 6,0 м.
Несущая способность сваи по грунту определяем по таблице 6.2 П4-2000 к СНБ 5.01.0199.
при ZR = 7,4 м |
IL= 0,6 |
R = 1262 кПа; |
||
при Z1 |
= 2,4 м |
IL= 0 |
Rf1 |
= 57 кПа; |
при Z2 |
= 3,8 м |
|
Rf2 |
= 62,4 кПа; |
при Z3 |
= 5,4 м |
|
Rf3 |
= 69,6 кПа; |
при Z4 |
= 6,715 м |
IL= 0,6 |
Rf4 |
= 24,423 кПа; |
Коэффициенты условия работы для забивных свай:
γсr = 1; γcf = 1; γс = 1.
Площадь поперечного сечения А = 0,16 м2 , периметр U = 1,6 м Несущая способность сваи по грунту:
Fd 1 (1 1262 0,16 1 1, 6 (0,93 57 2, 0 62, 4 1, 2 69, 6 1,37 24, 423)) 673,583кН
Таким образом, несущая способность сваи Fd = 673,583 кН.
Лист
08 700201 228 КР |
27 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
3.4. Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка.
3.4.1. Определяем количество свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов.
Количество свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по формуле:
n |
NIF |
|
(22) |
F / |
|
||
|
d |
k |
где NIF – расчётная нагрузка на уровне подошвы ростверка, которую на начальном этапе расчёта допускается принимать без учёта веса фундамента, ростверка и грунта на
его уступах, т.е. NIF = N0I; |
|
|
|
|
|
|
|
γk - коэффициент надёжности, |
принимаемый |
по СТБ |
2.02.03-85. γk |
=1.6 – если |
|||
несущая способность определяется расчётом. |
|
|
|
|
|||
|
|
n |
2500 1, 6 |
5, 94 6свай |
|
||
|
|
|
|
||||
|
|
673, 583 |
|
|
|
|
|
3.4.2. Конструирование ростверка. |
|
|
|
|
|||
При |
проектировании |
окончательных |
размеров |
ростверка |
необходимо |
||
выполнение следующих условий: |
|
|
|
|
|
|
–сваи равномерно распределяются по длине и ширине ростверка;
–расстояние между осями свай принимается не менее 3d и не более 6d (где d –
сторона поперечного сечения сваи),принимаем 1750 мм;
–размеры ростверка в плане принимаются кратными 300 мм;
–расстояние от наружной грани сваи до грани ростверка принимается не менее 100 мм;
–размеры ростверка в плане рекомендуется назначать на 150-200 мм больше размеров вышележащих фундаментных конструкций.
Рис. 6 Конструктивные требования при проектировании ростверков
Лист
08 700201 228 КР |
28 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Рис. 7 Схема для определения конструктивных размеров ростверка
3.5. Выбор типа забивной сваи.
3.5.1. Определение несущей способности забивных свай по результатам динамического зондирования.
Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи (на участке расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырёх диаметров 4d ниже отметки нижнего конца проектируемой сваи).
Под нижним концом сваи в пределах 4d=1600 мм располагается один слой грунта (ИГЭ №3) с условным динамическим сопротивлением Pd=5,2 МПа
Лист
08 700201 228 КР |
29 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Рис. 8 Расчётная схема
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
qdi |
zi |
2,3 2 |
|
|
qd1=2,3 МПа, тогда Rd |
i 1 |
|
|
2,3МПа |
|||
z |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта по боковой поверхности:
Для ИГЭ №1: |
p |
1, 7МПа , fd1=4,171·10-2МПа; |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
Для ИГЭ №2: |
p |
4, 7МПа , fd2=2,33·10-2МПа; |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
Для ИГЭ №3: |
p |
5, 2МПа , fd3=5,51·10-2МПа; |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fdi |
hi |
|
(4,171 0, 93 2, 33 3, 2 5, 51 1, 37) 10 |
2 |
|||
|
R fd |
i 1 |
|
|
|
|
0, 034МПа |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
h |
|
|
|
5, 5 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем значение предельного сопротивления забивной сваи:
Fu Rd A Rfd h U 2,3 0,16 0,034 5,5 1,6 670,14кН
Определяем расчётную несущую способность забивной сваи:
F |
Fu |
|
670,14 |
670,14кН |
|||
|
|
||||||
d |
|
g |
1 |
|
|||
|
|
|
|||||
n |
2500 1, 6 |
5, 97 6свай |
|||||
670,14 |
|||||||
|
|
|
Исходя из расчётов приходим к выводу, что ростверк подобран с правильным количеством свай.
Лист
08 700201 228 КР |
30 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
3.6. Расчёт осадки свайного фундамента.
3.6.1. Определение размеров условного фундамента.
Рассмотрим условный фундамент глубиной заложения равной глубине погружения нижнего конца сваи и размерами в плане ограничиваемыми наклонными,
выходящими от наружных граней свайного куста под углом к вертикали |
II ,mt |
|
||
|
4 |
, угол |
||
|
||||
|
|
II ,mt представляет собой осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:
II ,mt |
|
II , j |
hi |
(23) |
hi |
|
|||
|
|
|
|
где: φII ,j – расчётное значение угла внутр. трения i-го слоя, прорезаемого сваей;
hi – толщина прорезаемого сваей i-го слоя.
II ,mt 14 0, 93 35 3, 2 12 1, 37 260 5, 5
Размеры условного фундамента в плане будут равны:
ly |
lp |
2h tg( |
II ,mt |
) 3,5 2 |
|
5,5 tg( |
26 |
) |
4,75м |
|||||
|
4 |
4 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
b |
b |
|
|
2h tg( |
II ,mt |
) 3, 2 2 |
5,5 tg( |
26 |
) 4, 45м |
|||||
p |
|
|
|
|
||||||||||
y |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
4 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где ly, by |
– длина и ширина подошвы условного фундамента, м; |
|||||||||||||
h – расчётная длина сваи, м. |
|
|
|
|
|
|
Расчётная схема определения размеров условного фундамента приведена на рис. 9.
Рис. 9 Схема для определения размеров условного фундамента.
Лист
08 700201 228 КР |
31 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |