3. Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

1. Выбор глубины заложения фундамента

-Место строительства – г. Ульяновск. По схематической карте нормативных глубин промерзания находим значение d_fh = 1,6 м. Расчетную глубину промерзания грунта

,

где d_fh – нормативная глубина промерзания грунта, м, - коэффициент, учитывающий тепловой режим здания = 0,4 (СП-22).

м;

-Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки строительства.

Так как грунт под подошвой фундамента глина и глубина расположения подземных вод ( м) < (d_f + 5,4 = 6,04 м), то глубина заложения фундамента должна быть не менее по табл. 2 СНиП 2.02.01-83. Таким образом d₂ =0,5 d₁ = 0,5*0,64=0,32 м.

-Конструктивные особенности возводимого здания.

Так как глубина заложения фундамента должна приниматься на 0,3÷0,5 м ниже уровня пола подвала, то для данного здания с отметкой пола подвала -1,2 м, , глубина заложения фундамента составит величину, равную

d₃ = 1,2 + 0,5 = 1,7 м.

Так как значение d₃ = 1,7 м является наибольшим, то глубина заложения фундамента принимается равной

м.

2.Определение размеров фундамента

• Определяем предварительную площадь фундамента:

где:

– расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента (в уровне планировочной поверхности земли), = 820 кН; – принятое расчетное сопротивление грунта основания, = 160 кПа; – осредненное расчетное значение удельного веса грунта и материала фундамента, обычно принимается 18 кН/м³; – глубина заложения фундамента=1,7 м.

• Определяем ширину фундамента:

.

• Расчетное сопротивление грунта под фундаментом:

где: - коэффициент условий работы грунтового основания

=1- коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, зависящий от вида грунта и отношения размеров здания: .

k=1 – коэффициент учитывающий, что характеристики грунта определялись испытаниями.

- коэффициенты, зависящие от ;

, при b<10м (b=6,56м - ширина подошвы фундамента).

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента.

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

d₁ – приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

;

где: h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

– расчетное значение удельного веса материала пола подвала, ;

– толщина конструкции пола подвала, м.

.

d_b= 1,2м

C_||=28.598

1. b=6.5

Р₁=(N_0II+G_Ф)/ A=(820+99,25)/6,5=141,4 кПа

G_Ф=25*(6.5*0.5+0.6*1.2)=99.25

2. b=3.3

R₂=408.3 кПа

P₂=255.08 кПа

3. b=2.4

R₃=396.13 кПа

P₃=361.66 кПа

4. b=2.2

R₄=393.4 кПа

P₄=393.41 кПа

Делаем фундамент шириной b=2.4 м, т.к. фундамент меньшим размером не выдержит нагрузку, а стандартного размера b=2.2 м нет.

3. Определение осадки фундамента

Точка 0.

= 0 м;

= 0 м;

= 1;

= 1·361,66 = 361,66 кПа;

= 30,06 кПа

= 30,06 кПа

361,06 > 6,01 – условие не выполнено.

Точка 1.

= 0,9 м;

= 0,9 м;

= 0,559;

= 0,559·361,66 = 201,98 кПа;

= 30,06 + 18,2·0,9 = 46,4 кПа

= 25,8 кПа

201,98 > 9,28 – условие не выполнено.

Точка 2.

= 1,86 м;

= 0,96 м;

= 0,241;

= 0,241·361,66 = 87,16 кПа;

= 46,4 + 19,2·0,96 = 64,8 кПа

= 15,6 кПа

87,16 >– условие не выполнено.

Точка 3.

= 2,82 м;

= 0,96 м;

= 0,123;

= 0,123·361,66 = 44,48 кПа;

= 65,13 + 19,2·0,96 = 83,56 кПа

= 10,3 кПа

44,48 >41,78 условие выполнено.

Определяем осадку основания в пределах сжимаемой толщи

,

где - число рассматриваемых участков, - среднее значение дополнительного вертикального напряжения от приложенной нагрузки для -го слоя грунта, кПа, - толщина -го слоя, - модуль деформации -го слоя, = 0,8.

Проверяем условие , где - предельные деформации оснований (по приложению 6 из СП 22 для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами = 10 см).

см > =3,1 см.

3. Проектирование свайных фундаментов

1 Определение глубины заложения ростверка

Глубина заложения ростверка такая же что и у фундамента мелкого заложения d=1.7 м

2 Определение вида и длины сваи.

Принимаю сваю С8-35 (с поперечным армированием 4Æ12 AII).

3 Определение несущей способности сваи

где: U – периметр поперечного сечения ствола сваи, U=1,4м;

- коэффициент работы сваи в грунте;

А – площадь поперечного сечения сваи, ;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи;

h_i – толщина i-ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

f_i – расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа.

F_d=1*(1*3480*0.09+1.4(8.9*0.9+2*10.844+0.4*12.18+2*40+2*43+0.7*62.11)=426.3+1.4*244.05=767.97 кПа

Расчетное усилие на сваю по материалу можно определять из условия:

F_dm ;

где:

j - коэффициент продольного изгиба ствола, равный 1,0;

R_b=11,5МПа (для бетона марки В 20)

А_b= 0,0961-0,0001=0,096 м² – площадь поперечного сечения бетона;

R_S =280 МПа (S400);

A_s= 0,0001 м² .

F_dm .

Расчетно-допустимая нагрузка на сваю:

N_d

где: - коэффициент зависящий от способа определения несущей способности свай (для способа расчетом=1.4).

N_dm=F_dm=1129.3 kH

Так как несущая способность сваи по грунту меньше несущей способности сваи по материалу: N_d < N_dm , то в дальнейших расчетах принимаем меньшее значение N_d .

Определяем количество свай: