6. Вычисление крена сооружения методом эквивалентного слоя

где - разность осадок фундаментов под внешнюю и внутреннюю стены, см;

– расстояние между фундаментами под внешнюю и внутреннюю стены, см.

Условия расчета по второму предельному состоянию и можно считать выполненными, а использованные в расчёте осадки размеры фундаментов – глубину заложения и ширину фундаментов для внешней стены и для внутренней стены можно считать достаточными и окончательными.

Рис. 11. Разрез фундамента (к определению осадок методом эквивалентного слоя)

5. Определение основных размеров и разработка конструкций свайных фундаментов

   1. Свайный фундамент наружной стены здания с подвалом

1. Определение расчетное нагрузки, передающейся на свайный фундамент

Расчетная нагрузка от сооружения рассчитана в табл. 1.

2. Назначение предварительной глубины заложения ростверка и решение надростверковой конструкции

Назначив предварительно из конструктивных соображений высоту ростверка , получим глубину заложения ростверка по отметкам, приведенным на рис. 12:

Инженерно – геологические условия и глубина промерзания при назначении в данном случае не учитывается. Надростверкая конструкция (стена подвала) остается такой же, как и в варианте фундамента мелкого заложения. Т. е. для возведения стеновой части фундамента используются 4 сплошных стеновых блоков ФБС12-4-6-Т длиной 1,18м, шириной 0,4м и высотой 0,58м, 1 сплошного стенового блока ФБС12-4-3-Т длиной 1,18м, шириной 0,4м и высотой 0,28м из тяжелого бетона и кирпичная кладка высотой 0,18м.

3. Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения

Вид свай и тип свайного фундамента подбирают в зависимости от назначения, конструктивных и технологических особенностей сооружения и условий его эксплуатации, расчетных нагрузок, действующих на фундаменты, инженерно – геологических условий, метода погружения свай, технико – экономических показателей и местных условий строительства.

Опыт жилищного строительства указывает на то, что в условиях данного примера при относительно небольших нагрузках и существующих инженерно-геологических условиях целесообразно применять забивные сваи квадратного сечения 30х30см.

Длина сваи назначается из инженерно-геологических условий. Нижний конец сваи должен погружаться в грунт с достаточно высоким расчетным сопротивлением на глубину 1,5…2м. В твердые глинистые грунты, плотные гравелистые, крупные и средней крупности пески допускается заглубление на 0,5 м.

Учитывая указанное, принимаем сваю С80.30 длиной 8м и сечением 30х30см. Так как свая работает на центральное сжатие ее заделка в ростверк достаточна на 10см. Следовательно, рабочая длина сваи составляет 7,9м (длина острия 0,25м в длину сваи не входит). Нижний конец сваи при такой ее длине будет погружен в суглинок тугопластичный на глубину 0,72м до отметки 110,25.

Рис. 12. Информация по расчетному сечению инженерно – геологического разреза к определению несущей способности сваи и давления грунта под подошвой условного фундамента (наружная стена); план расположения свай под ростверком

4. Определение несущей способности одиночной сваи по грунту и расчетной нагрузки на одну сваю

Несущая способность одиночной забивной сваи по грунту определяется по формуле:

где - коэффициент условий работы сваи в грунте;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

– площадь поперечного сечения сваи;

- наружный периметр поперечного сечения сваи;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Расчетное сопротивление R под нижним концом сваи для суглинка тугопластичного при глубине погружения нижнего конца сваи от природного рельефа составляет .

По табличным данным определяем расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи слоев грунта, через которые проходит свая:

• Для мелкого и плотного песка, на средней глубине слоя : ;

• Для песка средней плотности и крупности, на средней глубине слоя : ;

• Для песка средней плотности и крупности, на средней глубине слоя : ;

• Для песка средней плотности и крупности, на средней глубине слоя : ;

• Для крупного и плотного песка, на средней глубине слоя : ;

• Для крупного и плотного песка, на средней глубине слоя : ;

• Для суглинка тугопластичного с , на средней глубине слоя : .

Площадь поперечного сечения сваи: .

Периметр площади поперечного сечения сваи .

Несущая способность одиночной забивной сваи по грунту:

Расчетная допускаемая нагрузка на сваю определяется по формуле:

где - коэффициент надежности (т. к. определена расчетом).

5. Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение ширины и высоты ростверка

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

где - осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузки на ростверке;

- диаметр (сторона) сваи;

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

- средний удельный вес грунта и бетона над подошвой ростверка.

Определяем расстояние между осями свай:

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3…6)d между их осями. Наиболее экономичным является ростверк с однорядным расположением свай при расстоянии a между их осями, равном 3d=0,9м. Так как полученное значение , принимаем однорядное расположение свай с расстоянием между соседними сваями по длине ростверка 0,9м, чтобы получить его минимальные размеры, а количество свай на один погонный метр принимаем равным 1.

Определяем ширину ростверка:

Ширина надростверковой конструкции составляет 0,4м, что меньше полученной ширины ростверка, поэтому принимаем ширину ростверка 0,5м.

Высота ростверка ленточного однорядного фундамента определяется из условия продавливания его сваей. Но, так как вся площадь поперечного сечения сваи попадает под стену, то продавливание ростверка оказывается невозможным и расчет на продавливание не производится. Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем и не делаем пересчетов.

Полученные размеры ростверка: ширина , высота .

6. Расчет одиночной сваи в составе фундамента по первой группе предельных состояний – по несущей способности грунта основания сваи

Расчет предусматривает проверку выполнения условия первого предельного состояния:

где - расчетная нагрузка допускаемая на сваю;

– расчетная нагрузка передаваемая на сваи, то есть фактическая нагрузка:

Вычисление фактической нагрузки , передаваемой на сваю

Вес ростверка: .

Вес надростверковой конструкции (1 пог. м стены подвала) из 4 блоков ФБС12-4-6-Т, 1 доборного блока ФБС12-4-3-Т и кирпичной кладки высотой 0,18м:

.

Общий вес ростверка и надростверковой конструкции:

.

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка .

Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала .

Общий вес пригрузки ростверка грунтом и полом подвала: .

Расчетная нагрузка, предаваемая на сваи:

Проверяем выполнение условия первого предельного состояния:

Условие выполняется. Следовательно, размещение свай в плане и ширина ростверка согласно рис.12 принимается для дальнейших расчетов.

7. Определение среднего вертикального давления под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия .

Для вычисления необходимо определить площадь подошвы условного ленточного фундамента и 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 :

Определение среднего давления под подошвой условного фундамента

Объемы условного фундамента всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

• Условного фундамента: ;

• Ростверка: ;

• Части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента (ниже отметки DL): ;

• Части пола подвала (справа от стены подвала): ;

• Части подвала, примыкающего к стене и ограниченного справа стороной условного фундамента: ;

• Грунта:

Объем свай не вычитается из объема . При подсчете веса грунта в условном фундаменте не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения. Принимается, что .

Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

• Ростверка и всей надростверковой конструкции, то есть всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL: ;

• Части пола подвала: ;

• Свай (1 свая с рабочей длиной , из которых 0,72м в водонасыщенном грунте): ;

• Грунта в объеме условного фундамента: ;

.

Среднее давление под подошвой фундамента:

Вычисление расчетного сопротивления R по формуле (7) СНиП 2.02.81-83* для суглинка тугопластичного (IV слой), залегающего под подошвой условного фундамента

Условие выполняется. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования.