Расчёт свайного фундамента. ФУНДАМЕНТ1. Фундамент содержание

• Название: Фундамент содержание
• Анкор: Расчёт свайного фундамента
• Дата: 30.03.2021
• Размер: 0.79 Mb.
• Имя файла: ФУНДАМЕНТ1.docx
• Тип: Документы; #189716

ФУНДАМЕНТ

СОДЕРЖАНИЕ

1.1. Исходные данные. 2

1.2 Построение инженерно-геологического разреза. 3

4

Рис.2. Иженерно-геологический разрез площадки строительства. 4

1.3 Оценка грунтов основания. 4

2.1 Учет глубины сезонного промерзания грунтов. 7

4. Определение несущей способности висячей сваи по сопротивлению грунта. 9

5.1 Предварительное определение количества свай в фундаменте и их размещение при центральной нагрузке. 12

5.2 Уточнение количества свай в фундаменте и их размещение. 13

5.3 Проверка усилий в сваях. 14

5.4 Определение степени использования несущей способности сваи. 16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 17

1.1. Исходные данные.

Таблица 1. Физико-механические характеристики грунтов.

Номер слоя	Разновидность грунта	Плотность грунта, ρ /ρ, т/м3	Плотность частиц грунта s, т/м3	Природная влажность,W	Граница текучести, WL	Граница раскатывания, WP	Число пластичности, JP	Показатель текучести, JL	Коэффициент пористости, е	Степень влажности, SГ	Удельное сцепление сI/сII, кПа	Угол внутреннего трения ,I/II, град	Модуль деформации E, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Почвенно-растительный слой	1,60 1,62	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
13	Суглинок	1,77 1,79	2,68	0,08	0,23	0,14	0,09	<0	0,61	0,48	23 28	17 18	12,0
19	Супесь	1,63 1,64	2,67	0,05	0,19	0,13	0,06	<0	0,65	0,20	21 23	27 29	16 (3)
15	Глина	1,92 1,92	2,73	0,30	0,60	0,31	0,29	<0	0,83	0,98	66 72	13 14	25,0

1.2 Построение инженерно-геологического разреза.

Схема расположения скважин и контур здания приведена на рис. 1.

Расстояние между скважинами С-1 и С-2 равно 75 м, размеры контура здания – 30х72 м.

В проекте условно принято, что грунтовая среда не агрессивна по отношению к железобетонным конструкциям.



Рис. 1. План здания и скважин

Рис.2. Иженерно-геологический разрез площадки строительства.

1.3 Оценка грунтов основания.

В проекте к слабым грунтам относятся водонасыщенные глинистые грунты, у которых модуль общей деформации Е_о < 5 МПа.

Оценка грунтов основания выполнена послойно сверху вниз с использованием схемы грунтов основания, построенной по оси проектируемого фундамента (рис.3).



Рис. 3. Схема грунтов основания.

h_i — мощность i-го слоя грунта;

d_1i – глубина заложения фундамента в i-ом слое грунта;

R_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта;

E_i– модуль деформации i-го грунта;

WL – уровень подземных вод.

Так как подвал в здании отсутствует, то для каждого слоя грунта, кроме почвенно-растительного, его расчетное сопротивление грунта R определяется по формуле, следующей из формулы [1]:

,

где _с1и _с2– коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 [1];

k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями; М_, М_q, М_с – коэффициенты, принимаемые по табл. 4[1];

k_z – коэффициент, принимаемый равным 1 при b10 м;

b – ширина подошвы фундамента, м; (для предварительной оценки грунтов основания принимается b=1м);

с_– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

γ_– осредненное (в пределах b/2) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

γ_ІІ' – осредненное расчетное значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента, кН/м³, определяется, как средневзвешенная величина в пределах от DL до FL.

Слой № 13 (J_L <0).

_с1= 1,25; _с2= 1,01;

_II= 14°, М_= 0,43; М_q = 2,73; М_с = 5,31;

с_II = 28 кПа; d₁₁ = 1,5 м;







.
Слой № 19 (J_L <0).



_с1= 1,25; _с2= 1,01;

_II= 28°, М_= 0,98; М_q = 4,93; М_с = 7,4;

с_II = 23 кПа; d₁₂ = 2,5 м;



.
Слой № 15 (J_L <0) – водоупор.

_с1= 1,25; _с2= 1,01;

_II= 14°, М_= 0,29; М_q = 2,17; М_с = 4,69;

с_II= 72 кПа; d₁₃ = 5,4 м;




Слой № 15 (J_L <0) – водоупор.

d₁₄ = 7,4 м;







Наибольшим расчетным сопротивлением R = 733,67 кПа обладает слой №15 – глина, поэтому слой №15 принимаю как несущий слой основания свайных фундаментов.
2. Определение глубины заложения ростверка.

Для фундаментов наружного ряда колонн глубина заложения ростверка Н_р ([1], пп. 2.25–2.28) зависит от 2-х факторов: глубины сезонного промерзания грунтов d_f и конструктивных требований Н_кон. Из этих двух значений выбирается наибольшее.

2.1 Учет глубины сезонного промерзания грунтов.

Подошва ростверка должна располагаться ниже расчетной глубины сезонного промерзания грунтов:

H_p ^> d_f,

где d_f – расчетная глубина сезонного промерзания грунта [1]:



здесь k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, для сооружений без подвала с полами, устраиваемыми по грунту, при t = 10°С, k_h = 0,7;

d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания:



где d₀ = 0,23 – величина, принимаемая равной для суглинков и глин;

M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе строительства [3], для Луганска M_t = –( –6,6 – 6 – 0,4 – 3,8) = 16,8°С;


2.2 Учет конструктивных требований.

Для обеспечения конструктивных требований необходимо, чтобы глубина заложения ростверка Н_р принималась не менее конструктивных требований Н_кон:

Н_Р ≥ Н_кон .

Верх монолитного стакана фундамента должен находиться ниже отметки пола как минимум на 0,15 м. Тогда (см. рис.4):

H_кон = 0,15 + h_cm + h_dн' ,

Высота стакана:

h_cm > (1,0...1,5) h_k =(1,0...1,5) 0,7 = (0,7...1,05) = 1,05 м;
Толщина днища стакана:

h_дн = (0,6…0,8) м = 0,8 м;



H_р = 0,15 + 1,05 + 0,85 = 2,05 м;

Принимаю H_р кратное 150 мм, тогда H_р = 2,1 м.


3. Выбор длины сваи.



Рис. 5. Схема к определению длины сваи.

Минимальная длина сваи l_св должна быть достаточной для того, чтобы прорезать слабые грунты основания и заглубиться на минимальную величину ∆h в несущий слой (рис.5).

l_св = d – H_р + 0,05 + ∆h = 5,4 – 2,1 + 0,05 + 0,5 = 3,85 м;

где величина ∆h зависит от показателя текучести грунта I_L < 0, (слой № 15): при I_L < 0,1 ∆h_min=0,5 м; 0,05 м – учет шарнирного сопряжения сваи с ростверком.

Принимаю l_св = 6 м, тогда ∆h = 2,65 м.

4. Определение несущей способности висячей сваи по сопротивлению грунта.

Вертикальная привязка сваи к грунтовым условиям (см. рис.6).



Рис.6. Схема к определению несущей способности сваи.

d_ij– расстояние от поверхности земли до середины участка сваи h_ij

Согласно п. 4.2 [4] имеем:



где _с = 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

А – площадь опирания сваи на грунт, м²,



u – периметр поперечного сечения сваи, м,



– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.3 [4] (при погружении молотом);

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи [4, табл. 1]: при d_R = 8,05 м, I_L < 0R = 9980 кПа;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл.2 [4];

h_i – толщина i-го слоя грунта (мощностью не более 2-х м), соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

Расчет силы трения по боковой поверхности сваи (второе слагаемое формулы) приведен в табличной форме (см. табл. 3).

Таблица 3. Расчет силы трения по боковой поверхности сваи.

Номер слоя	hij, м	dij, м	fij, кПа
1	0,4	2,30	43,8		17,52
2	1,40	3,20	49		68,60
3	1,50	4,65	54,95		82,42
4	1,32	6,06	58,12		76,72
5	1,33	7,585	64,08		85,23

Расчетное сопротивление сваи по грунту:



где – коэффициент надежности, равный 1,4 (если несущая способность сваи определена расчетом);

Расчетное сопротивление сваи, уменьшенное на значение ее собственного веса (полезная несущая способность сваи):



где g_с – собственный вес сваи, кН:



где = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

А = 0,04 м² – площадь поперечного сечения сваи, м²;

l_св = 6 – 0,05 = 5,95 м – длина сваи без учета величины заделки сваи в ростверк;

γ_b = 25 кН/м³ – удельный вес железобетона.
5. Определение количества свай.

Число свай в фундаменте и схему их размещения устанавливают расчетами по первой группе предельных состояний. Рекомендуется количество свай определять из условия несущей способности свай по грунту:

N_ic<Р_r',

где N_ic – среднее усилие в свае, кН (п. 6.3).

При этом следует обеспечить условие:

N_{с max}<1,2P_r',

где N_cmax – продольное усилие в голове наиболее нагруженной сваи от невыгодного сочетания нагрузок, кН (п. 6.3) [4].

Число свай определяется методом последовательных приближений.

5.1 Предварительное определение количества свай в фундаменте и их размещение при центральной нагрузке.

В первом приближении число свай определяется как для центрально нагруженного фундамента без учета действующего момента. При центральной нагрузке усилия между сваями фундамента распределяются равномерно.

Количество свай n с последующим округлением до целого числа в большую сторону:

,

где N_max – максимальное расчетное усилие;

N_max = 2 689,1 кН;

t_min– минимальное расстояние между осями свай,



d_c= 0,2 м – сторона сечения сваи;

H_p = 2,1 м – глубина заложения ростверка;

= 20 кН/м – осредненный удельный вес бетона ростверка со стаканом и грунта на уступах ростверка;

= 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;



Принимаю n= 6.

5.2 Уточнение количества свай в фундаменте и их размещение.

Рис. 7. Схема к определению количества свай для колонны.

Количество свай определяем по формуле:



где М_у⁰ – обобщенный момент, определяемый по формуле



где М_у, Q_x, N_max – расчетные сочетания усилий с максимальной нормативной силой;

– коэффициент, зависящий от числа рядов свай по оси Х:



где m_х – число рядов свай по оси Х;

а – расстояние между осями крайних свай.

При свободном опирании ростверка на сваи согласно п.8.8 [5] d_m=0, тогда:





а = 1,6 м;





Принимаю n= 8.



Рис. 8. Уточнённая схема к определению количества свай для колонны.

5.3 Проверка усилий в сваях.

Усилие в любой свае от основного и дополнительного сочетаний нагрузок в плоскости действия момента М_у:



где – расстояние от оси сваи до оси У;

J_у^о – момент инерции свайного поля:



G_p – вес ростверка, определяется по формуле:



Усилие в максимально нагруженной свае:



где – расстояние от ЦТ свайного поля до оси крайней сваи в направлении действия момента (см. рис. 8).

Усилия в сваях должны отвечать следующим условиям:

N_ic  P^'_r,

где N_ic – усилие в свае, кН.

Расчет свайных фундаментов проводится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то нагрузку на крайние сваи допускается повышать на 20%:



где N_c.max – продольное усилие в голове наиболее нагруженной сваи от невыгодного сочетания нагрузок, кН.

Для отрицательных значений Х должно выполняться условие N_i >0.

Усилие в максимально нагруженной свае:





;



Усилие в свае колонны от I (основного) сочетания нагрузок:

При х = 0 м:

;

При х = – 0,6 м:



Усилие в сваях колонны от II (дополнительного) сочетания нагрузок:



При х = – 0,6 м:

5.4 Определение степени использования несущей способности сваи.

Расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то для наиболее нагруженных свай:



При этом степень перегрузки свай (при δ<0) не должна превышать 5 %, степень недогрузки (при δ>0) допускается принимать не более 15 %.

Наиболее нагруженная свая колонны:

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.02.01 – 83^*. Основания зданий и сооружений.

2. СНиП 2.01.07 – 85. Нагрузки и воздействия.

3. СНиП 23–01 –99. Строительная климатология.

4. СНиП 2.02.03 – 85. Свайные фундаменты.

5. СНиП 2.03.01 – 84. Бетонные и железобетонные конструкции.

6. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01 – 84). – М., 1985.

7. Типовой проект серия: 1.011.1–10.1 – Сваи забивные железобетонные. Выпуск 1. Часть 1. Сваи цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой.

8. Геологическое картирование: Методические указания к лабораторной работе / Сост. О.В. Тюменцева. – Омск: Изд-во СибАДИ, 1994. – 40 с.

9. Проектирование свайных фундаментов под колонны промышленного здания: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Основания и фундаменты» для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство» и 270114 «Проектирование зданий» / Сост. М.Я. Сапожников, М.Е. Кашицкая, А.С. Нестеров. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 48 с.