5. Расчет и конструирование фундаментов по основному варианту.

5.1. Фундамент №2.

5.1.1. Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях.

2-е сочетание:

5.1.2. Определение глубины заложения подошвы фундамента.

Принимаю глубину заложения ростверка свайного фундамента равной 2,7м.

5.1.3. Определение размеров сваи.

Принимаю сваю марки С 60.30-3: длиной 10 м, сечением 30х30, см; марка бетона В20, сечение продольной арматуры 4  16 кл. А-I.

5.1.4. Определение несущей способности сваи.

Несущая способность сваи определяется из условий прочности материала сваи и грунта. При проверке прочности сваи по материалу определяют непосредственно силу расчетного сопротивления сваи N_св. При проверке прочности сваи по грунту определяют первоначально несущую способность сваи F_ds, а затем, используя коэффициент надежности , находят силу расчетного сопротивления сваи по грунту N_св . На стадии ТЭО и для сооружений III класса допустимо применять расчетный метод, основанный на использовании таблиц расчетного сопротивления грунта СНиП2.02.03-85. Для разработки рабочего проекта сооружения I и II классов определение несущей способности сваи должно, быть основано на ее прямых испытаниях (статических, динамических или методе зондирования).

- По материалу:

коэффициент условия работы сваи,

коэффициент продольного изгиба, для растворов низкой марки,

коэффициент условия работы бетона, зависит от способа изготовления сваи, для забивных свай

расчетное сопротивление бетона сжатию,

расчетное сопротивление арматуры,

площадь поперечного сечения рабочих стержней арматуры,

площадь поперечного сечения сваи,

- По грунту (свая трения):

коэффициент условия работы сваи,

=1 - коэффициент условия работы грунта по острию и по боковой поверхности сваи

R – расчетное сопротивление грунта под острием сваи 4000 МПа

f_i - расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи

А - площадь поперечного сечения сваи,

u – периметр сваи u=4d=4∙0,3=1,2 м

F_ds – сила расчетного сопротивления сваи о грунт

коэффициент надежности, для расчетного метода

В дальнейших расчетах будем использовать меньшее значение силы расчетного сопротивления сваи, т.е.

5.1.5. Приближенное определение площади подошвы ростверка.

площади подошвы ростверка

– условное давление под подошвой ростверка;

коэффициент надежности по нагрузке, для собственного веса ростверка ;

средневзвешенное значение удельного веса ростверка и грунта на его уступах;

глубина заложения ростверка;

,где d - размер поперечного сечения сваи;

5.1.6. Определение числа свай.

5.1.7. Конструирование ростверка.

5.1.8. Вес ростверка под колонну:

N_g= γ_f* V_g* γ_b, где

γ_f= 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

V_g – объем ростверка

V_g= 0,5* 2,6*2,6= 3,38 м³;

γ_b= 25 кН/ м³ – удельный вес железобетона;

N_g= 1,1* 3,38* 25= 92,95кН.

Вес грунта на ступенях ростверка:

N_gg= γ_f* V_gg* γ_I, где

V_gg – объем грунта на ступенях ростверка

V_gg= V- V_g= 2,7*2,6*2,6 - 2,7*0,8*0,6 = 16,96 м³;

γ_II= 12,7 кН/ м³ – удельный вес насыпного грунта, расположенного выше плиты ростверка;

γ_f= 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

N_r= 1,1* 16,96* 12,7= 236,87 кН.

5.1.9. Определение фактического давления на сваю.

где – сила расчетного сопротивления сваи

– нагрузка от веса сконструированного ростверка и грунта на его уступах

5.1.10. Расчёт осадки свайного фундамента.

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:

=>

Размеры подошвы условного фундамента

Вес условного фундамента

Средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах глубины заложения условного фундамента

Расчетное сопротивление грунта, расположенного ниже условного фундамента:

Проверка давления на грунт на уровне острия сваи

5.1.11. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где =0,8 - безразмерный коэффициент;

_zp.i - среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i- соответственно толщина и модуль деформации i-гo слоя грунта;

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

В нашем случае высота элементарного слоя h_i0,4 *2,85 =1 м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента _{zg 0} при планировке срезкой определится по формуле:

где – давление по подошве условного фундамента

– дополнительное давление в грунте, под действием которого

происходит уплотнение грунта в основании.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле:

_{zp 0}=p₀,

где - коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=H_с там, где _zp=0,2_zg, Для удобства вычисления конечной осадки определяемые величины сведены в таблицу:

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов

по методу послойного суммирования:

грунт	номер точки	z	2z/b	Gzgi	альфа	Gzpi		E
суглинок	1	0	0	133,6	1	285,1		12000
	2	0,6	0,7	145	0,84	239,5	262,3
	3	1,2	1,4	156,4	0,554	158,0	198,7
	4	1,8	2,1	167,8	0,316	90,1	124,0
	5	2,4	2,8	179,2	0,201	57,3	73,7
	6	3	3,5	190,6	0,138	39,3	48,3
	7	3,6	4,2	202	0,0995	28,4	33,9

Мощность сжимаемого слоя Нс=3,6 м. Осадку вычисляем по следующей формуле:

Осадка фундамента 2,9 см меньше предельно допустимой осадки фундаментов .