Объем грунтовой пригрузки
Вес грунтовой пригрузки
Вес пригрузки от пола подвала:
Общий вес фундамента с пригрузкой грунтом обратной засыпки и полом подвала:
Давление под подошвой фундамента:
кПа
Условия p<R выполнено (379,7 < 466,2), следовательно фундамент для рабочего слоя подобран верно.
Назначаем толщину песчаной подушки z = 2м и проверяем выполнение условия на контакте подошвы подушки с текучим суглинком.
Давление от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента:
Для определения давления от собственного веса грунта на отметке подошвы песчаной подушки необходимо вычислить удельный вес грунта песчаной подушки. Найдем степень водонасыщения текучего суглинка:
Так как подстилающий подушку суглинок находится в водонасыщенном состоянии, но уровень грунтовых вод не превышает отметку залегания подушки, то песок будет в водонасыщенном состоянии лишь частично. При этом влажность песка будет:
Примем и вычислим плотность песка:
сd = с / (1+W)=1,65/(1+0,185)=1,39г/см3
В этом случае удельный вес песка подушки
А средний удельный вес песка подушки:
Давление от собственного веса грунта и песка подушки на глубине z от подошвы фундамента:
Дополнительное (осадочное) давление на отметке подошвы фундамента:
На отметке подошвы песчаной подушки
Сумма давлений от собственного веса песка подушки и от сооружения на суглинок под подошвой подушки:
Вычисляем расчетное сопротивление Rz суглинка для условного фундамента шириной 5 и глубиной заложения 5,55м.
Предварительно находим ширину условного фундамента, равную ширине подошвы песчаной подушки bz, осредненную величину удельного веса грунта, залегающего выше подошвы условного фундамента , а также приведенную глубину заложения условного фундамента со стороны подвала d1.
Удельный вес грунта вычисляем как среднее значение удельного веса грунта обратной засыпки и песчаной подушки
= 16,63 кН/м3
1,1, 1
1
0,2, 1,83, 4,29 - для текучего суглинка с ц = 110
1
1,2 м.
18,82 кН/м3
cII = 10 кПа
Отсюда для запроектированной схемы:
R =
кПа
Условие выполняется с запасом 9%.
Принимаем толщину подушки z = 2м
3.3 Расчет отдельно стоящего фундамента для колонн 3,4,5,6,7
Нагрузки от колонн на отметке пола подвала равны:
Расчеты в пункте 3.2.1 показали, что инженерно-геологические условия района требуют устройства висячей песчаной подушки.
Определяем размеры площади подошвы фундамента. Предварительные размеры находим графическим методом.
а) Задаемся четырьмя размерами площади подошвы фундамента:
,,
б) Определяем среднее значение давления под подошвой фундамента:
в) Определяем расчетное сопротивление рабочего слоя основания (песок подушки)
1,4, 1
1
1,15, 5,59, 7,95 - для крупного песка с ц = 300
1
1,65 х 9,81 = 16,19 кН/м3
= 16,06 кН/м3
cII = 0 кПа
- приведенная глубина заложения
db = 2,05 - расстояние от планировочной отметки до пола подвала
R1 =
R1 =
г) Откладываем значения на чертеже и в точке пересечения графиков находим требуемую площадь фундамента:
Аф = 5,96м2, b = 2,44м
Изготавливаемые промышленно фундаменты имеют максимальную площадь 4,2 м2, следовательно необходимо сконструировать составной фундамент из опорной плиты 2,5х2,5м, высотой 40см и фундамента 2Ф12.9-3, используемого в качестве подколонника.
Определяем новое значение R
R1 =
д) Определяем фактическое давление под подошвой фундамента
Объем подколонника 2Ф12.9-3 и фундаментной плиты:
Объем грунтовой пригрузки
Вес грунтовой пригрузки
Вес пригрузки от пола подвала:
Общий вес фундамента с пригрузкой грунтом обратной засыпки и полом подвала:
Давление под подошвой фундамента:
кПа
Условие p<R выполнено (414,1 < 474,1), следовательно фундамент для рабочего слоя подобран верно.
Назначаем толщину песчаной подушки z = 2,5м и проверяем выполнение условия на контакте подошвы подушки с текучим суглинком.
Давление от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента:
Для определения давления от собственного веса грунта на отметке подошвы песчаной подушки необходимо вычислить удельный вес грунта песчаной подушки. Найдем степень водонасыщения текучего суглинка:
Так как подстилающий подушку суглинок находится в водонасыщенном состоянии, но уровень грунтовых вод не превышает отметку залегания подушки, то песок будет в водонасыщенном состоянии лишь частично. При этом влажность песка будет:
Примем и вычислим плотность песка:
сd = с / (1+W)=1,65/(1+0,185)=1,39г/см3
В этом случае удельный вес песка подушки
А средний удельный вес песка подушки:
Давление от собственного веса грунта и песка подушки на глубине z от подошвы фундамента:
Дополнительное (осадочное) давление на отметке подошвы фундамента:
На отметке подошвы песчаной подушки
Сумма давлений от собственного веса песка подушки и от сооружения на суглинок под подошвой подушки:
Вычисляем расчетное сопротивление Rz суглинка для условного фундамента шириной 6 и глубиной заложения 6,05м.
Предварительно находим ширину условного фундамента, равную ширине подошвы песчаной подушки bz, осредненную величину удельного веса грунта, залегающего выше подошвы условного фундамента , а также приведенную глубину заложения условного фундамента со стороны подвала d1.
Удельный вес грунта вычисляем как среднее значение удельного веса грунта обратной засыпки и песчаной подушки
= 16,38 кН/м3
1,1, 1
1
0,2, 1,83, 4,29 - для текучего суглинка с ц = 110
1
18,82 кН/м3
cII = 10 кПа
Отсюда для запроектированной схемы:
R =
кПа
Условие выполняется с запасом 12%.
Принимаем толщину подушки z = 2,5м
4. Расчет свайных фундаментов
Здание каркасного типа имеет наружные стены, опирающиеся через продольные ригели на ряды колонн. Под всем зданием имеется подвал. Абсолютная отметка пола 1-го этажа:
127,60м (0.00), пола подвала - 124,50 (-3,10). Толщина пола подвала - 0,2м. Планировочная отметка DL на 1,05м ниже отметки пола первого этажа и совпадает с отметкой природного рельефа NL = 126,50м. Расчетная нагрузка на одну колонну, собранная до отметки низа пола 1-го этажа (-0,2м) составляет:
NI= 2040 кН
NII= 1700 кН. Уровень грунтовых вод WL находится на глубине 4,8м от отметки природного рельефа.
Глубина заложения ростверка определяется:
,
Где
3,1 - расстояние от отметки пола 1-го этажа до пола подвала
0,2 - толщина пола подвала
0,9 - высота подколонника (башмака)
0,5 - высота ростверка
1,05 - высота цоколя
4.1 Расчет свайного фундамента под 1,2,8,9 колонны
4.1.1 Выбор конструкции свайного фундамента
Нижний конец свай должен погружаться в грунт с достаточно высоким расчетным сопротивлением R0 (песок мелкий средней плотности) на глубину не менее 1 м.
Выбираем типовую железобетонную сваю длинной l = 11,0 м, квадратного сечения 30х30см, марки С110.30, с длинной острия 0,25м, у которой нижний конец забивается в песок средней крупности, средней плотности, маловлажный на глубину 1,9м. Заделку сваи в ростверк, так как нагрузка центрально приложенная, принимаем минимальной, равной 0,1м.
Рабочая длина сваи в этом случае:
lcbp = 11,25 - (0,25 + 0,1) = 10,9м.
4.1.2 Определение несущей способности одиночной сваи по грунту Fd и расчетной нагрузки Pcb на одну сваю
Несущая способность по грунту одиночной забивной висячей сваи определяется по формуле:
Для заданных условий расчетное сопротивление под нижним концом сваи:
R = 4340кПа (z = 14,25м)
Сопротивление грунта fi по боковой поверхности сваи:
- в песке пылеватом на глубине расположения середины слоя z = 3,6м
fi = 26,2кПа
- в суглинке текучем с Il = 1,1 показатель fi принимается равным 0
- в слое песка мелкого с глубиной расположения середины слоя z = 10,35м
fi = 46,4кПа
- в слое песка мелкого с глубиной расположения середины слоя z = 12,2м
fi = 48,2кПа
- в слое песка средней крупности с глубиной расположения середины слоя z = 13,65м
fi = 70,1кПа
Используя полученные значения вычисляем Fd:
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:
1. Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка.
Необходимое количество свай определяется приближенно по формуле:
Где:
NI - расчетная нагрузка
d - сторона сваи, м
h - высота ростверка и стеновой части фундамента
- средний удельный вес материала ростверка, принимаемый 22 кН/м3
свай
Полученное значение округляем до целого числа - 5 свай и проектируем свайный фундамент из 5 свай.
Расстояние между сваями принимаем равным 3d, чтобы получить минимальные размеры ростверка. Расстояние от края сваи до края ростверка - 0,1м. Тогда ширина b и длина l квадратного монолитного ростверка будут равны:
4.1.3 Определение высоты ростверка
Назначенная высота ростверка проверяется на изгиб и продавливание. В данном случае продавливание колонной невозможно, так как площадь продавливания гипотетической пирамиды продавливания значительно больше площади межсвайного пространства. Также невозможно продавливание сваями в условиях, когда площадью подколонника перекрывается весь свайный куст. При ширине ростверка 1,77м и общей высоте ростверка и подколонника 1,1м ростверк не работает на изгиб.
Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений hp=0,5м.
4.1.4 Проверка выполнения условия расчета основания по I предельному состоянию
Для этого находим фактическую нагрузку F, приходящуюся на одну сваю, и сравниваем ее с ранее полученной расчетной нагрузкой Pcb:
Где:
Qp- нормативный вес ростверка и надростверковой конструкции
G - нормативная нагрузка от веса грунта на поверхности ростверка
,где Vгр - объем грунта;
Условие первого предельного состояния выполняется.
4.1.5 Определение среднего вертикального давления под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия p<P
,
Где
NII - нормативная вертикальная нагрузка на отметке низа пола первого этажа.
Qф - собственный вес колонны, подколонника, ростверка, свай
Qгр - вес грунта в объеме условного фундамента
Aусл - площадь подошвы условного фундамента
Для квадратного фундамента
Определение ширины условного фундамента и площади его подошвы
Где Ср - расстояние между рядами свай
d - сторона квадратной сваи
lcb - рабочая длина сваи
- среднее значение угла внутреннего трения слоев грунта в пределах рабочей длины сваи, но в связи с отсутствием трения по боковой поверхности в третьем слое (текучем суглинке) вместо рабочей длины используем расстояние от подошвы 3го слоя до подошвы усл. фундамента.
4.1.6 Определение среднего давления под подошвой условного фундамента
Для этого необходимо собрать нагрузки от собственного веса всех составных элементов условного фундамента, а также нагрузки от конструктивных элементов, находящихся над поверхностью условного фундамента.
Вес грунта в условном фундаменте:
Вес свай:
Вес ростверка:
Вес подколонника:
Вес колонны:
Вес ограждающих подвальных панелей:
Пригрузка от пола подвала:
Пригрузка грунтом с наружной стороны ограждающих подвальных панелей:
Среднее вертикальное давление p от всех нагрузок под подошвой условного фундамента:
4.1.7 Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой условного фундамента
1,4, 1, 1
1,25, 5,97, 8,25 - для песка средней крупности с ц = 310
1
15,45 кН/м3
= 15,8кН/м3
cII = 0 кПа
- приведенная глубина заложения
db = 2,05 - расстояние от планировочной отметки до пола подвала
R1 =
Условие p<R выполнено (425,7 < 1922). Расчет осадки на основе модели линейного деформирования грунта можно проводить.
4.2 Расчет свайного фундамента под 3,4,5,6,7 колонны
4.2.1 Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка
Необходимое количество свай определяется приближенно по формуле:
Где:
NI - расчетная нагрузка