оиф. Проектирование фундаментов под 11 этажное здание в открытом котловане

• Название: Проектирование фундаментов под 11 этажное здание в открытом котловане
• Дата: 23.05.2023
• Размер: 4.97 Mb.
• Имя файла: Zapiska_OiF_1 (1).docx
• Тип: Курсовой проект; #1152801
• страница: 5 из 6

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ВНЕШНЮЮ СТЕНУ (ОСЬ А)

Определение расчетной нагрузки, передающейся на свайный фундамент

Для расчетов по второй группе предельных состояний N₁=1.2[(268+32]=360.0 кН/пог.м;

360.0 кН - расчетная нагрузка от сооружения без учета собственного веса ростверка Q и надростверковой конструкции (стены подвала) и G-пригрузки грунтом и полом подвала на обрезах ростверка, т.к. конструкция фундамента еще не разработана.

Назначение предварительной глубины заложения ростверка и решение надростверковой конструкции

Предварительно принимаем из конструктивных соображений h_р=0.5м, получим глубину заложения ростверка:

d_р=2.5+0.2+0.5-0.9=2.3 м

2.5 м-глубина подвала;

0.9 м-уровень земли;

0.2 м-толщина пола подвала;

0.5м-высота ростверка;

Из-за достаточно глубокого подвала (2.5м), закладываем ростверковую плиту в ИГЭ-3.

Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения

Принимаем сваю квадратного сечения 30×30 марки С30.30 3.0 м и с длиной острия 0.25м. Нижний конец сваи заглубляем в ИГЭ-4. Т.к. свая работает на центральное сжатие, то заделку в ростверк принимаем 0.1м. Рабочую длину сваи составляет расстояние от подошвы ростверка до начала заострения. Исходя из этого, рабочая длина сваи

l_св^p=3.0м-(0.25м+0.1м)=2.65м.

Определение несущей способности сваи по грунту F_d и расчетной нагрузки P_св. на одну сваю.

.- несущая способность по грунту одиночной забивной висячей сваи.

γ_сR – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; принимается по табл.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»; при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γ_сR = 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по табл.1 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» в зависимости от вида грунта под нижним концом сваи и глубины погружения нижнего конца сваи; для суглинка твердого при глубине погружения нижнего конца сваи Z= 4,95 м расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи будет равно R = 8775 кПа;

A – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; при сечении сваи 0,3х0,3м площадь опирания на грунт сваи будет равна А = 0,09м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи; при сечении сваи 0,3х0,3м наружный периметр поперечного сечения сваи будет равен u = 1.2м;

γ_сf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; принимается по 20 табл.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»; при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γ_сf = 1,0;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по табл.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции; при определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности сваи пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2м (рис.5);

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (принимается толщины однородных слоев не более 2м

Определим расчетное сопротивление под нижним концом сваи R и расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи f_i слоев грунта, через которые проходит свая.

Расчетное сопротивление R под нижним концом сваи для суглинка твердого при глубине погружения нижнего конца сваи от поверхности планировки

z=4.95 (м); R=8775 (кПа) ;

Сопротивление грунта f_i по боковой поверхности:

- в песке средней крупности влажном, мощностью 2.0 м (с учетом будущего расположения ростверка) z₁=2.8м f_i=46.8 кПа.

- в суглинке твердом с Y_l=-0.111<0.2 на глубине расположения середины слоя от отметки планировки DL z₂=5.2м мощностью 0.9м f_i=56.4 кПа.

Используя найденные значения R и f_i вычислим несущую способность сваи по грунту F_d

=1023.9(кН);

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

= (кН), где γ_k- коэффициент надежности по грунту (т.к. была вычислена, то 1.4).



Рис.9. Схема определения несущей способности сваи по грунту

Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка

Количество свай на 1 погонный метр фундамента определяется по формуле:



где – N₁ - расчетная нагрузка на ленточный фундамент по I группе предельных состояний = 360.0 кН/м;

P_св – расчетная нагрузка, допускаемую на сваю по грунту; P_св = кН.

α – коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для ленточного фундамента под стену α = 7,5;

d – сторона сечения сваи; d = 0,3м;

d_рф – высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении нагрузки на ленточный фундамент по I группе предельных состояний; d_рф = 2,3 м;

γ_б – удельный вес бетона; γ_б = 24 кН/м³;

Необходимое число свай:

сваи/пог.м.

Определяем расстояние а между осями свай. Принимаем 2 сваи/пог.м.



Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3…6)d между их осями. а=0.5 м<3d=0.9м, поэтому принимаем двухрядное расположение свай с тем, чтобы расстояние между соседними сваями одного и другого рядов составляло 0.9м, а по длине ростверка -0.5 м.

При этом расстояние С_р=

Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 0.3d+5см, но не менее 10см. Ширина ростверка:

b_p=0.75+2∙0.15+2∙0.14=1.33 м.



Рис.10. План расположения свай под ростверком стены ось А

Высота ростверка ленточного двухрядного фундамента должна определяться по условию продавливания его сваей. Но в нашем случае при достаточно небольшой нагрузке ростверк имеет толщину 0.5м, причем сваи четвертью площади попадают под стену, продавливание ростверка оказывается маловероятным и расчет не производится.

Поэтому, из конструктивных соображений и практики строительства, оставляем h_p=0.5м и не делаем перерасчетов.

Определение высоты ростверка из условия продавливания стеной плиты ростверка

Ростверк должен быть проверен на продавливание и изгиб. В данном случае продавливание стеной невозможно, т.к. площадь основания гипотетической пирамиды продавливания значительно больше площади межсвайного пространства.

На изгиб ростверк не просчитываем.

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений h_p=0.5м.

Проверка выполнения условия расчета основания по первому предельному состоянию.

Находим фактическую нагрузку F, приходящуюся на 1 сваю, и сравниваем ее с ранее полученной расчетной нагрузкой P_cb.

,

где: нормативный вес ростверка и надростверковой конструкции (ФБС, пола подвала):

Q_p= - вес ростверка;

Вес надростверковой конструкции Q_нк( 1 пог.м стены подвала из 4 блоков ФБС 24-4-6-Т:

Q_нк= 23.04

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка: G_гр=0.465*1*1.8*γ_ср, где γ_ср- средний удельный вес засыпки пазухи:

γ_ср= кН/м³ (из предыдущих расчетов);

G_гр=0.465*1*1.8*19.79=16.564 кН;

Пригрузка внутреннего обреза ростверка бетонным полом подвала:

G_п=0.465*0.2*1*22=2.046 кН;

Общий вес конструкций и грунта составит:

Q+G= +23.04 +16.564 +2.046 =57.61 кН;



Условие первого предельного состояния F≤P_cb выполняется.( P_cb=731.35 кН).

Проверка выполнения условия расчета по второму предельному состоянию p_II R

Для того, чтобы произвести расчет по второму предельному состоянию, используя теорию линейного деформирования грунта, необходимо выполнение условия p≤R.

Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

а) Площадь условного ленточного фундамента:

A_усл=b_усл∙1 пог.м= b_усл=с_р+2 ,

где среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах рабочей длины сваи l_св=2.65м;

˚

tg =0.1195; b_усл=0.75+0.3+2∙2.65∙0.1195=1.68м;

A_усл=b_усл∙1 пог.м=1.68 м²;

б) Объемы уловного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

- условного фундамента: V_усл= A_усл∙h_усл=1.68∙5.2=8.75 м³;

- ростверка: V_р=1.33∙0.5∙1=0.67 м³;

- части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента( ниже отметки DL):

V_чсп=1.8*0.4*1=0.72 м³;

- части пола подвала( справа от стены подвала): V_чпп=0.2*0.64*1=0.128 м³;

- части подвала, примыкающего к стене и ограниченного справа стороной условного фундамента:

V_чп=0.64*1.6*1=1.024 м³;

- грунта: V_гр.усл.= V_усл- V_р- V_чсп- V_чпп- V_чп =8.75 -0.67-0.72 -0.128-1.024=6.22 м³;

Объем свай не вычитается из объема V_усл. При подсчете веса грунта в условном фундаменте G_гр.усл. не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения при забивке свай.

Принимается, что G_гр.усл=V_гр.усл*γ_ср≈(V_гр.усл.-V_сваи)*γ_ср^усл

в)Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- ростверка и всей надростверковой конструкции, т.е. всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL:

(см. расчет по I пред.сост.);

- части пола подвала 0.128*22=2.816 кН;

свай 2 сваи рабочей длины l_cb^p=2.65м :

Q_св=(0.3²*(2.65)*24)*2=11.45 кН;

- грунта в объеме условного фундамента: Q_гр=V_гр.усл.γ_2ср,усл;





G_гр.усл=6.22∙19.76=122.85 кН;

г) Среднее давление под подошвой условного фундамента.

=283.4 кПа;

Вычисление расчетного сопротивления R по формуле (7) СНиП [6] для

суглинка твердого (IV слой), залегающей под подошвой условного

фундамента.



Для суглинка твердого коэффициент условий работы грунта γ_c1=1.25; коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием при гибкой конструктивной схеме γ_c2=1.

Коэффициент k=1-т.к. характеристики грунта φ и с определены экспериментально в лаборатории.

Коэффициенты M_γ,M_q и М_с определяем по таблице для φ=22 ͦ:

M_γ= 0,61, M_q= 3,44, M_c= 6,04;

b-ширина условного фундамента, b=1.68м.

γ₂- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.

_II= ₄=20 кН/м³

то же, но выше подошвы условного фундамента, от подошвы до планировочной отметки.

’_II= _ср.усл=19.76 кН/м³;

d₁-приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала до подошвы условного фундамента.

d₁= 3.82

h_s- толщина слоя грунта выше подошвы условного фундамента до пола подвала, м ;

d_b- глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, d_b=1.6 м;

с₂- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с₂=30 кПа.

φ_II,4=φ₄=22ᵒ; L/H=19.5/16.8=1,16;

R₁= 673.21

Условие р≤R выполняется: 283.4< 673.21. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования или методом эквивалентного слоя.