3.4 Проверка подстилающего слоя

Глина тугопластичная с I_L=0,33, расположенная под слоем глины твердой обладает меньшей несущей способностью. В связи с этим проверим его прочность по условию:

_Zp+_ZqR₂ (23)

Находим вертикальное напряжение на уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта :

На подошве песка мелкого:

_Zq1=₁h₁=16,4∙4,3= 72,24кПа;

На подошве фундамента

_Zq0=_Zq1+₂h₂=72,24+18,8∙0,5=81,64 кПа;

на глубине Z=3,4 м:

_Zq1=_Zq0+₁h₂=81,64+18,8∙3,4=145,56 кПа.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

P₀=P_ср-_Zq0=490,93-81,64=409,29 кПа

Дополнительное вертикальное напряжение, действующее на кровлю слабого грунта от нагрузки на фундамент на глубине Z=3,4м, определим по формуле (22). Для определения  найдем и , тогда =0,157 (таблица 20[1]), откуда

_Zp=P₀=409.29∙0.157=64.26 кПа.

Определяем расчетное сопротивление глины тугопластичной на глубине 3.4м от подошвы фундамента по формуле (13). Для этого по значению φ_n=16.2⁰ (см. таблицу 17[1]) находим M_=0,366, M_q=2.458, M_c=5.03, C_n=44.4кПа, для глины тугопластичной с I_L=0,33<0,5, _C1=1,2 и при L/H=44,8/22,4=2, _C2=1,08. Находим ширину условного квадратного фундамента по формуле:

, (24)

где , .

Условие (23) выполняется: _Zp+_Zq = 64,26+145,56 = 209,82 кПа < R_Z=450,79 кПа, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

4 Расчёт свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материалов свай и ростверков. По второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов.

4.1 Расчёт свайного фундамента под колонну

Определим длину сваи:

l_св=l₀+∑l_гр+l_н.сл=0.1+7.15+0.7=7.95 м

Принимаем сваю – С 8,3, m=0,22т.

По таблицы СНиП подбираем R при глубине погружения свай 9,5м– R=3950 кПа

При погружении свай в предварительно пробуренные скважины .

Несущую способность сваи определяется по формуле 24 как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности

(24)

где -коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый=1

R-расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.

А - площадь опирания на грунт сваи,м.

u – наружный периметр поперечного сечения сваи,м.

fi – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.

hi – толщина итого слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимаемые по [2], (расчетную схему смотри приложение А) .

Несущая способность свай под колонны будет равна

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю, определяется по формуле:

(25)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(26)

где N₁ – расчётная нагрузка по обрезу ростверка;

G – ориентировочный расчётный вес ростверка и грунта на его обрезах;

G=1,5∙20∙2=60кН

Принимаем количество свай под стакан – 5.

Определяем фактическую нагрузку приходящуюся на сваю, которая должна быть меньше допустимой

(27)

где - коэффициент надёжности по нагрузке, принимаем 1,1;

Давление по подошве условного фундамента от расчётных нагрузок не должно превышать расчётного давления на грунт

Удовлетворение условия 27, для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С цель проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент ( схему условного фундамента для свайного фундамента под колонну смотри приложение В).

Проверку прочности куста свай проводим по формуле:

(28)

где N₁₁- сумма вертикальных расчётных нагрузок в уровне нижних концов свай;

N₁₁=N_d11+G_c+G_p+G_гр

N_dll=1750 кН – вертикальная расчётная нагрузка на фундамент, кН;

G_c=18,1 кН – вес свай;

G_p=66,15 кН – вес ростверка;

G_гр=1106,17 кН – вес грунта;

Средний удельный вес грунта:

а_усл=b_усл=1,6+0,66∙2=2,92 м

N₁₁= 1750+18.1+66.15+1106.17=2958.65кН

М₁₁ – расчётная величина момента действующего на фундамент, кН∙м;

R – расчётное сопротивление грунта основания условного массива, кПа, определяемое как для фундамента с геометрическими размерами, равными размерам условного массива грунта.

Ростверк под колонну необходимо рассчитать на продавливание. Так как рассматриваемый фундамент является центрально–сжатым и колонна имеет квадратное сечение, то должно выполнятся условие:

(29)

где N=N₁/n=2010/5=402кН

h_k=400 мм, с₁=0,35 м,

а_ст/b_ст=0,175/0,65=0,27<0.5, принимаем h₀=0.6 м

Для ростверка принимаем бетон B20, с R_bt=1400 кПа.

α₁=1,6(1-к₁/3)=1,6(1-0,573/3)=1,29

к₁=с₁/h₀=0,35/0,6=0,573

Прочность на продавливание обеспечена.