m1001

Примечание. Высота ступеней, отмеченных звездочкой, принимается h = 450 мм, в остальных случаях h = 300 мм.

2.2. Предварительное определение размеров подошвы фундамента

При выбранной глубине заложения подошвы фундамента ее площадь А предварительно определяется исходя из расчетов по II группе предельных состояний следующим образом:

где NII – нагрузка на фундамент, кН (см. подразд. 1.2); R0 – расчетное сопротивление грунта, на который непосредственно опирается фундамент (принять равным для супесей 180 кПа, для суглинков 200 кПа); γ – удельновзвешенное значение грунта обратной засыпки фундамента, принимаемое равным 20 кН/м3; d – глубина заложения подошвы фундамента, принимаемая от планировочной отметки, м; – коэффициент, учитывающий влияние момента внешних сил, принимаемый равным 1,1...1,2.

11

2.3.Предварительное конструирование фундаментов

иуточнение нагрузок, действующих на уровне подошвы

фундамента

По предварительно определенной площади подошвы фундамента (см. подразд. 2.2) конструируют его тело. В курсовой работе рассматривается сборный фундамент (см. рис. 2.1). Типовые сборные элементы фундамента можно подобрать по предварительной величине площади подошвы, принимая ее ближайшее большее значение по табл. 2.1, 2.2.

После подбора типовых элементов фундамента и его конструирования определяют вес самого фундамента и вес грунта на его уступах. Далее рекомендуется привести нагрузки к центру тяжести подошвы фундамента. Вертикальная нагрузка, действующая на уровне подошвы фундамента, определяется выражением

где NII – нагрузка на фундамент, кН (см. подразд. 1.2).

Значения веса фундамента GF и веса грунта Gg , расположен-

Объемы фундамента VF и грунта Vg на его уступах устанавливаются в соответствии с выполненным чертежом конструкции фундамента. Удельный вес бетона в железобетонных блоках conжб принимается равным 25,0 кН/м3.

2.4. Проверка давления под подошвой фундамента

Размеры подошвы фундамента должны удовлетворять условию

где p – давление на грунт, действующее по подошве фундамента, кПа; NII – вертикальная нагрузка, действующая в уровне

подошвы фундамента, кН; MII – момент внешних сил, действующий на фундамент, кН·м (см. подразд. 1.2); А – площадь подошвы фундамента, м2; W – момент сопротивления подошвы фундамен-

подошвы фундамента соответственно, м; R – расчетное сопротивление просадочного грунта в водонасыщенном состоянии, определяемое по формуле (2.5), кПа.

12

2.5. Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта основания с использованием значений прочностных характеристик (φII sat и cII sat) в водонасыщенном состоянии определяется по формуле

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы основания и условий работы здания, принимаемые равными 1,0; М , Мq, Мс – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта φII sat в водонасыщенном состоянии, который залегает под подошвой фундамента, принимаемые по табл. 2.3; kz – коэффициент, принимаемый равным единице; γII – значение удельного веса грунта в водонасыщенном состоянии, залегающего ниже подошвы фундамента (см. прил. Б), кН/м3; d1 – глубина заложения подошвы фундамента, принимаемая от пола до подошвы фундамента, м; γ II – удельный веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, в кур-

ного сцепления грунта в водонасыщенном состоянии, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; kн – коэффициент надежности (при выполнении курсовой работы принимается kн = 1).

Таблица 2.3

Коэффициенты Мγ, Мq, Мс

13

Окончание табл. 2.3

2.6. Расчет оснований фундаментов по деформациям на просадочных грунтах

Расчет оснований по деформациям сводится к определению суммарной величины вертикальных деформаций фундаментов, складывающейся из осадки S от внешней нагрузки, определяемой как для обычных непросадочных грунтов в естественном состоянии, и из осадки фундамента Ssl, вызванной просадкой грунта, где его замачивание осуществляется на всю глубину просадочной толщи:

где S u – предельно допустимая величина деформации на просадочных грунтах.

Осадку основания фундамента S определяют методом послойного суммирования по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальных нагрузок. Характеристики грунтов в естественном состоянии принимаются по прил. Б и В. Порядок расчета приводится в [3].

Просадка грунтов основания при увеличении их влажности вследствие замачивания определяется по формуле

где sl,i – относительная просадочность слоя грунта, определяемая по графику (см. рис. 1.5) для i-го слоя грунта в зависимости от напряжения, равного сумме бытового напряжения от грунта и напряжения от фундамента здания в середине рассматриваемого слоя, определяется по формуле (2.9); hi – толщина i-го слоя грунта, м; ksl – коэффициент условия работы основания, принимаемый для прямоугольных фундаментов шириной b до 5 м включительно, определяется как

14

начальное просадочное давление, определяемое по графику (см. рис. 1.5) и равное 50 кПа; p0 – давление, равное 100 кПа.

При определении просадки просадочная толща разбивается на отдельные слои толщиной не более двух метров.

Слой 2 (непросадочный грунт)

Рис. 2.2. Схема определения просадки

Для середины каждого расчетного слоя находится давление σi, которое определяется как сумма дополнительного давления от нагрузки от фундамента и собственного веса грунта:

где σi – среднее давление в i-м слое грунта под подошвой фундамента, кПа; σzg,i – среднее давление в i-м слое грунта под подошвой фундамента от бытового давления, кПа; σzp,i – среднее давление в i-м слое грунта под подошвой фундамента от дополнительного давления, кПа; αi – коэффициент рассеивания напряжений [1, 3].

где Su – предельно допустимая величина деформации основания для проектируемого фундамента, принимаемается равной 8 см; msl – коэффициент условий работы (при Ssl < 2Su msl = 1, при

Ssl > 2Su msl = 1,25).

15

В случае если суммарная осадка будет больше предельной, равной 8 см, следует или увеличивать размеры подошвы фундамента и добиваться ее уменьшения, или предусмотреть методы по устройству искусственных оснований – уплотнение, закрепление просадочного грунта, замена его непросадочным и т.п. В курсовой работе следует описать один из оптимальных методов по данным литературных источников.

3. Проектирование свайных фундаментов

3.1. Выбор типа, длины и сечения свай

Свайный фундамент состоит из группы свай, объединенных сверху ростверком. Ростверк изготавливается из монолитного конструктивно армированного бетона класса не ниже В15 и предназначен для передачи нагрузки от сооружения на сваи.

В курсовой работе рассматриваются свайные фундаменты с низким ростверком.

Нижние концы свай следует погрузить в непросадочный слой грунта на глубину не менее 1,0 м.

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки. В практике жилищного и промышленного строительства наиболее часто применяются призматические сваи с сечениями 25 25, 30 30, 35 35 и 40 40 см.

При выполнении курсовой работы рекомендуется применять типовые призматические забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения размером 30 30, 35 35 см с ненапрягаемой арматурой, номенклатура которых указана в табл. 3.1.

16

Свайные фундаменты на просадочных грунтах проектируют исходя из условия их полного замачивания.

3.2. Определение несущей способности свай по грунту

Несущая способность свай в грунтовых условиях Ι типа по просадочности определяется так же, как для непросадочных грунтов, но с учетом ее возможного снижения при замачивании основания.

Несущую способность висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, кН, определяют как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

i 1

где c – коэффициент условий работы сваи в грунтах, c 1; cR,cf – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи соответственно (для применяемых в курсовой работе забивных свай сплошного сечения cR = = cf = 1); R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяется по табл. 3.2 в зависимости от показателя текучести IL, рассчитываемого по формуле (3.2); А – площадь поперечного сечения сваи, м2; u – периметр поперечного сечения

слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа, определяется по табл. 3.3 в зависимости от показателя текучести IL; hi – толщина i-го слоя грунта, м.

разбиваются на однородные слои толщиной не более 2 м (рис. 3.1). Для учета снижения несущей способности сваи при замачивании грунта определение R и f производится по значению пока-

зателя текучести IL, который рассчитывается по формуле

где e – коэффициент пористости природного сложения грунта; γw – удельный вес воды, равный 10 кН/м3; γs – удельный вес частиц грунта, кН/м3(см. прил. Б); wL, wp – влажность на границе текучести и на границе пластичности соответственно (см. прил. Б).

17

DL Ростверк

Рис. 3.1. Схема к расчету несущей способности сваи:

h – глубина погружения нижнего конца сваи; li – средняя глубина расположения слоя

Таблица 3.2

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи, кПа

18

2.Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных

значений показателя текучести IL глинистых грунтов значения R и fi в табл. 3.2 и 3.3 определяют интерполяцией.

3.Для супесей при числе пластичности Ip 4 и коэффициенте пористости е < 0,8 расчетные сопротивления R и fi следует определять как для пылеватых песков средней плотности.

Таблица 3.3

Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи, кПа

Примечания: 1. При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности свай fi в табл. 3.3 следует учитывать требования, изложенные в прим. 2, 3 к табл. 3.2.

2.Значения расчетного сопротивления плотных песков на боковой по-

верхности свай fi следует увеличивать на 30 % по сравнению со значениями, приведенными в табл. 3.3.

3.Расчетные сопротивления супесей и суглинков с коэффициентом

пористости е 0,5 и глин с коэффициентом пористости е 0,6 следует увеличивать на 15 % по сравнению со значениями, приведенными в табл. 3.2 и 3.3, при любых значениях показателя текучести.

В грунтовых условиях ΙΙ типа по просадочности при замачивании грунтов возможна существенная просадка грунтовой толщи, которая пригружает сваю негативным трением. Несущая способность сваи в этом случае определяется из условия

где NΙ – расчетная нагрузка на одну сваю, кН; γ0 – коэффициент условий работы, γ0 = 1,15; FdI – несущая способность сваи, кН, определяется так же, как и по Ι типу грунтов по просадочности; γn – коэффициент надежности, равный 1,2; γk – коэффициент

19

надежности по грунту, γk = 1,4; γс – коэффициент условий работы сваи в грунтах (в курсовой работе принимается равным 0,8); PnI – отрицательная сила трения, кН, определяется по следующей формуле (рис. 3.2):

где u – периметр ствола сваи, м; hi – толщина просадочного грунта, оседающего при замачивании и создающего отрицательное трение, м; τi – расчетное сопротивление, кПа, определяется как

где zg,i – вертикальное напряжение по глубине от собственного веса грунта, кПа; φI sat, сI sat – расчетное значение угла внутреннего трения и расчетное значение удельного сцепления просадочного грунта в водонасыщенном состоянии соответственно (φI sat = φsat / 1,15; сI sat = сsat / 1,5, где φsat и сsat принимаются по прил. Б).

DL

Ростверк

Рис. 3.2. Схема к определению отрицательной силы трения

3.3. Определение количества свай в ростверке

Общее количество свай в свайном кусте ориентировочно (с округлением до целого числа) определяют по формуле

где NI – вертикальная расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента, кН; NI = 1,2NII (см. подразд. 1.2); kM коэффициент неравномерного загружения свай за счет действия момента, прини-

20