Расчет основания, армированного вертикальными цементогрунтовыми элементами по первой группе предельных состояний (по несущей способности).
Расчетная нагрузка N, кН, передаваемая на один цементогрунтовый армоэлемент, определяется по формуле:
(2),
где γк=1,25 – коэффициент надежности.
γс – коэффициент условий работы, значение которого зависит от возможного значения просадки грунта Ssl : при Ssl=5см γс=0.
N – расчетная нагрузка на один элемент.
Рn – отрицательная сила трения.
Fd – несущая способность цементогрунтового армоэлемента на осевую вдавливающую нагрузку, принимаем минимальное значение из Fdm или Fdg.
-
несущая способность армоэлемента ЦГЭ
по материалу.
- по грунту под нижним
концом и на его боковой поверхности.
γсм=0,85 – коэффициент условий работы армоэлемента в грунте, учитывающий способ устройства свай.
Rm=2300кПа.
А=πD2/4=3,14*0,32/4=0,07065м2.
Fdm=0,85*2300*0,07065=138кН.
Fdg=1(0,9*2322*0,07065+0,942*0,6(2*38,8+2*39,5+2*41))=282,5кН.
Gy=122кН – вес столбчатого фундамента.
Gf=178кН – вес грунта над фундаментом удельным весом 16,2кН/м3
Проверим условие (2):
360 > 282,5/1,25=226кН – условие (2) не выполняется, увеличим диаметр сваи до 0,6м.
Fdm=0,85*2300*0,2826=552,4кН.
Fdg=1(0,9*2322*0,2826+1,884*0,6(2*38,8+2*39,5+2*41))=860,29кН.
360кН < 552,4/1,25=441,92кН – условие (2) выполняется.
Расчет вертикальных армоэлементов по прочности.
Расчет армоэлементов, изготовленных буросмесительным способом из цементогрунта производится исходя из условия: σmax ≤ Ra,
где Ra=2300кПа – расчетное сопротивление материала армоэлемента на одноосное сжатие, в водонасыщенном состоянии, определяемое экспериментально или по таблицам.
σmax – максимальное напряжение в армоэлементе на уровне нижней просадочной толщи от совместного действия внешней нагрузки, собственного веса армоэлемента и сил негативного трения, определяемое по формуле:
где Nc - внешняя вертикальная нагрузка на один вертикальный элемент,
АЭ=0,2826м2 - площадь поперечного сечения цементогрунтового армоэлемента.
γЭ=22,2кН/м3 – удельный вес армоэлемента.
h=20,2м – длина армоэлемента.
hЗ=6м – глубина заделки армоэлемента.
Psl=289,26кПа – начальное просадочное давление на нижней границе просадочной толщи.
Условие выполняется,
следовательно, окончательно принимаем
вертикальные цементогрунтовые
армоэлементы диаметром d=600мм,
длиной LЭ=20,2м,
с шагом их расположения в плане bC
= lC
=1,8м при расчетном
сопротивлении материала армоэлемента
из цементогрунта, равном Ra=2300кПа.
Проектирование подпорной стенки.
И
сходные
данные:d1=1,25м;Hз=18м;S=2м;L1=1,4м;h1=20м;bf=0,9м;q=95 кПа; вид грунта –
супесь,γII=16,2
кН/м3,CII=12
кПа,φ=24º.
Рис. 3. Расчет подпорной стенки методом маятника.
Расчет производим в следующей последовательности:
Составим уравнение равновесия относительно точки А:
∑Ma=0: Ea*ra + Eq*rq - EP*rp=0.
Активное давление грунта на подпорную стенку:
Ea*ra=8846,12+1690,915h+107,746h2+2,289h3;
Пассивное давление грунта на подпорную стенку:
;
Давление фундамента на подпорную стенку:
Подставим полученные выражения в формулу ∑Ma=0.
После преобразований получим:
8846,12+1690,915h+107,746h2+2,289h3+62,39-12,81h3-320,46h2-581,01h=
= -10,521h3-212,714h2-1109,905h+8908,51=0.
Решая уравнение находим, что при h=4,117м ∑Ma=-0,58.
Принимаем глубину заделки подпорной стенки в грунт h=4,117м.
2. Определим усилие в распорке (N) на погонный метр:
N=Ea + Eq - EP=1344,139+55,46 -477,768= 921,831 кН
Ea=1344,139 кН Eq=55,46 кН EP=477,768 кН
Усилие в распорке N1расп=N*S=921,831*2=1843,662 кН
Требуемая площадь:
см2;
φ1=0,5 – первое приближение.
Из сортамента подбираем стальную трубу DH=426мм, t=14мм, g=142,25кг, А=181,28см2,
Ix=14,58.
Вз=15м – ширина проектируемого котлована.
Проверим гибкость стальной трубы: λХ=Вз/ix=1500/14,58=103. По гибкости находим коэффициент продольного изгиба φ=0,533.
Проверим условие
прочности:
;
М= g*B2/8=142,25*152/8=4000,78 кН*см;
W=0,7853*D2*t=0,7853*41,22*1,4=1866,2 см3;
D=DH-t=426-14=412мм;
кН/см2.
3. Подбор арматуры для конструирования подпорной стенки.
Z1=hq-hc=2,71-2,28=0,43м
Z2=hq-hc+Hq/2=2,71-2,28+1,39/2=1,125м
Z3=hq-hc+Hq=2,71-2,28+1,39=1,82
Z4=z3+h35/2=4,78м, h35=(ra-Hq)/2=5,92м
Z5=H3-hc=18-2,28=15,72м
Z6=H3+h/2-hc=18+4,117/2-2,28=17,779м
Ширину подпорной стены принимаем 2м, арматура класса A-IV Rc=510МПа,
шаг стержней S=100мм.
;
Подбираем диаметр
арматуры
,
принимаем диаметр стержня ds=4см.