2.6. Расчёт на устойчивость на сдвиг и опрокидывание.

а) на сдвиг

Равнодействующая нормативных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента

ΣN _II= 1463,56 кН (см.2.3)

Нормативная сдвигающая сила F_h =22 кН

Расчётная удерживающая сила F_hс = f · ΣN_I или ΣS_i ;

f0,3 - коэффициент трения грунта

Сумма расчётных усилий ΣN_I=γ_n·ΣN _II ; γ_n=0,9.

ΣN_I=0,9·1463,56=1317,2 кН;

F_hс= 0,3·1317,2 = 395,2 кН

Расчётная сдвигающая сила F_h= γ_n · F_h; F_h= 1,2 · 22=26,4 кН

Устойчивость обеспечивается, если F_h F_hс

F_h= 26,4< F_hс= 395,2кН

б) на опрокидывание

Опрокидывающий момент от нормативных нагрузок; от расчётных нагрузок

М_о= М_II + F_h · h_ф М_о= γ_n · М_о; γ_n= 1,2 ;

М_о= 90 +22·1,5=12 кНм М_о= 1,2 · 123=147,6 кНм

Удерживающий момент от нормативных нагрузок

Муд = 0,5в · ΣN

Муд = 0,5·3· 1463,56.=2195,3 кНм

Удерживающий момент от расчётных нагрузок

Муд _I = 0,5в · γ_nΣN_II, γ_n = 0,9

Муд _I = 0,5·3 · 0,9·1463,56=1975,8 кНм;

Устойчивость опрокидыванию обеспечивается, если выполняется условие

М_о < М уд _I

М_о= 147,6 < М уд _I =1975,8 кНм

Устойчивость против опрокидывания обеспечена.

2.7. Расчёт на прочность конструкции фундамента

В связи с применением типовой конструкции фундамента необходимость в проверке прочности отпадает.

3. Проектирование свайного фундамента.

   1. Выбор конструкций свай и ростверка.

Согласно схеме рис. на с.11 задания с колонны на фундамент передаются вертикальные, горизонтальные нагрузки и момент. Поэтому минимальное количество свай целесообразно принять 4^е. Тогда в каждой свае воздействие момента незначительно. Внешний момент воспринимается парой сил. (см. схему)

ΔN_M =

Рекомендуемые СНиП (см. с.19[6]) расстояния в осях свай

3d с6d (d – размер поперечного сечения сваи). При задних нагрузках (см. 1.3) целесообразно принять с =3d, d= 0,35 м. (Минимальное сечение железобетонных сплошных свай 20×20см)

Тогда размеры ростверка в плане а_р = в_р = 3d + d +2×0,15м

а_р = в_р =3 · 0,35 + 0,35+2 · 0,15 = 1,7м

Для надёжной заделки свай в железобетонном ростверке в верхних концах свай оголяется арматура на участке длиной - 0,4м (см. схему). Откуда рекомендуемая высота ростверка h_р= 0,6 ÷ 0,8 м

h_р≈ 0,6 ÷ 0,8 м

Типовые железобетонные сваи сечением 35×35см могут быть длиной от 8м (см. с. 10,11 [6]).

В отдельных случаях возможна их длина до 16м, в случае необходимости можно применять и более длинные сваи с большим поперечным сечением .

Принимаем в нашем случае ориентировочно свайный фундамент с размерами, показанными на схеме рис.3, где могут быть применимы заводские сваи длиной 8 ÷ 16 м.

Принимаем сваи длиной 9м. Объём железобетонного ростверка

V_p = a_p×b · h_p

V_p = 1,7×1,7 × 0,6 =1,734м³

Объём железобетонных свай

V_св = 4 · 0,35 · 0,35 · 14 =6,86 м³

Вес ростверка F_vp = γ_жб · V_p

Вес свай F_vс= γ_жб· V_св

γ_жб 24 кН/_м³ - удельный вес железобетона

F_vp = 24 · 1,734 = 41,616кН

F_vс = 24 · 6,86 = 164,64 кН

2. Определение несущей способности сваи

а) по грунту

Нижние концы свай упираются не в cкальные, а рыхлые осадочные породы (см. с. 17 задание), поэтому сваи – висячие.

Несущую способность висящих свай F_d определяем в соответствии со СНиП [2] (cм. с. 14 [6])

F_d = γ_с (γ_сR ·R·А +uΣγ_сf · f_i · h_i)

Применим забивные сваи, тогда

γ_с , γ_сR , γ_сf - коэффициенты надёжности могут быть равными 1.

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи (см.с. 37[6]).

f_i– расчётное сопротивление грунта вследствие трения по боковой поверхности сваи (см. с.38[6]).

А, u – площадь поперечного сечения сваи и его периметр.

А = d² ; u u = 4d

А = 0,35 × 0,35 = 0,1225м²

u = 4 · 0,35 = 1,4 м.

Величины R и f_i следует принимать по таблицам с.37, 38 [6] для грунтов на определённой глубине.

Удобно разбить длину сваи на отрезки ℓ_i 2м, как показано на схеме и там показать величины R и f_i , которые потом подставить в расчётную формулу для подсчёта F_d

Величина R для грунта 2^го слоя на уровне нижних концов свай.

Величины f_i на уровне середины отрезков h_i для грунтов на соответствующих глубинах z_i

h1,	h2, м	h3, м	h4, м	h5, м	h6, м	h7,м	h8,м	h9,м	h10,м	h11,м
1,9	2	1,4	1,4	1,3	1	1	1	1	1	1

Z1,м	Z2,м	Z3, м	Z4, м	Z5,м	Z6,м	Z7,м	Z8,м	Z9,м	Z10,м	Z11,м
2,05	4	5,7	7,1	8,45	9,6	10,6	11,6	12,6	13,6	14,6

f1,кПа	f2 ,кПа	f3 ,кПа	f4 ,кПа	f5, кПа	f6,кПа	f7,кПа	f8,кПа	f9,кПа	f10,кПа	f11,кПа
30	38	30,4	32,1	33,225	33,55	34,48	35,28	36,08	36,88	37,68

F_d=1653·0,1225+1,4(1,9·30+2·38+1,4·30,4+1,4·32,1+1,3·33,225+1,0·33,55+1,0·34,48+1,0·35,28+1,0·36,08+1,0·36,88+1,0·37,68)=871,2 кН

б) по прочности материала сваи

Проверку не делаем в связи с применением типовых свай из высокопрочного железобетона

3. Проверка несущей способности фундамента (по грунту).

а) Определение расчётных равнодействующих воздействий.

N_I = F_v + γ_n F_vр + γ_nF_vс

γ_n= 1,1 – коэффициент надёжности для собственного веса конструкции

N_I = 1200+ 1,1 ×41,616+1,1×164,64=1426,88 кН

Момент в уровне подошвы ростверка

М_I = γ_nМ_II+ γ_nFh_II·h_р

М = 1,2 ×90+1,2× 22 × 1,1 =137 кН м.

б) Несущая способность фундамента

Необходимо выполнение условий

N_I (см.с.21 [6]) , гдеn = 4 – количество свай,

γ_h =1,4 - коэффициент надёжности

в) несущая способность максимально–нагруженной сваи:

Максимальные усилия в сваях (в угловых)

max N_I =++

Необходимо выполнение условия max N_I

Несущая способность фундамента по грунту обеспечивается

4. Определение размеров и объёма условного массивного свайного фундамента.

Контуры условного массивного свайного фундамента, определяемые в соответствии с рекомендациями с.24, 25[6] , на рис. 4 (abcd)

a_ус= b_ус= а_к+2 · ℓ_с ·

H_ус = ℓ_с + h_р + 0,5 м

_{Площадь подошвы Аус} =а_ус

Объём грунта в условном массивном свайном фундаменте

V_гр=Н_ус · А_ус-V_р-V_с