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  найдеми, 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+5,9+4=10 м

Принимаем сваю – С-10.3, m=0,3т/м.

По таблице СНиП подбираемR при глубине погружения свай 10м– R=10955 кПа

Рисунок 5 – Расчетная схема к определению несущей способности сваи под фундамент стаканного типа

При погружении свай забивкой молотом

Несущую способность сваи определяется по формуле (21) как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:

(21)

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].

Несущая способность свай под колону будет равна

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

(22)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

Запроектируем ростверк таким образом, чтобы размеры в плане были кратны 30см, а высота 15см. Конструктивно принимаем размеры в соответствии с размерами плиты фундамента мелкого заложения b=1,5м, l=1,5м, а высоту плиты примем равной 0,6м.

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(24)

где N₁ – расчётная нагрузка по обрезу ростверка;

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

G=1,6∙24+2,92·16,25=85,85кН;

;

Принимаем количество свай под стакан – 6, и распологаем их следующим образом (см. рисунок), с шагом 0,9м.

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

Рисунок 6 - Схема условного фундамента при расчете свайного фундамента под колонну

(25)

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

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

Выполнение условия, для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент.

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения:

b_усл=0,9+0,3+2∙10*tg8,42=3,39 м

а_усл=3,39 м

Проверку прочности куста свай проводим по формуле:

(26)

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

N_II=N_dII+G_c+G_p+G_гр

N_dll=1280 – вертикальная расчётная нагрузка на фундамент, кН;

G_c=(0,3∙10+0,06)∙4∙10=122,4кН – вес свай;

G_p=1,6∙24=38,4кН – вес ростверка;

Прежде чем найти напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента определим удельный вес грунта второго(суглинок мягкопластичный) и третьего (песок гравелистый) слоя с учетом взвешивающего веса воды:

кН/м³ кН/м³

А также средний удельный вес грунтов, лежащих выше уровня подошвы:

кН/м³

G_гр=(4,16*4,16-1,6)∙18,9=3865,23кН – вес грунта;

N_II=1280+122,4+38,4+3865,23=5306,03кН

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

М_II=260кНм

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

Найдем значения коэффициентов:g_с1=1,4; g_с2=1,2; M_g=1,44; М_q=6,78; М_с=8,87, d₁=10м, d_b=0.

- условие выполняется.