Курсовая работа (т): Расчет и устройство фундаментов мелкого заложения

Условие невозможности опрокидывания: М^II<(N₀^II+N_р)*l/2 выполняется при всех типах фундамента (см. табл.34).

.6      Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Проверку свайного фундамента по первому предельному состоянию необходимо проводить из условия:

^I≤ F_d/ γ_k ,

где N^I - расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, определяемая по формуле:

^I = N^I_ф/n+-М^I_y*x/Ʃx_i² +- М^I_x*y/Ʃy_i²,

где N^I_ф - расчетная вертикальная нагрузка, включая вес ростверка и грунта на его уступах; М^I_y и М^I_x - расчетные моменты относительно главных осей в плоскости подошвы свайного ростверка; x и y - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется нагрузка; x_i и y_i - расстояние от главных осей свайного фундамента до оси каждой сваи. Т.к. в нашем случае действует момент только М^I_x, то дальнейшие расчеты идут с учетом данного случая.

Рис.13 Схема определения расчетной нагрузки на сваю

^I_ф=1,2* N^I₀+1,1* N^I_р,гр ;

М^I_x=1,2* М^I_x0+1,2*Т^I*Н_р ;

Т.к. горизонтальная нагрузка по всем типам фундамента равна 0, то М^I_x=1,2* М^I_x0.^I₀ - расчетная нагрузка на обрезе фундамента по первому предельному состоянию, М^I_x0 - момент на обрезе фундамента относительно оси х, N^I_р,гр - вес ростверка и грунта.

_гр=V_гр* γ_ср ,

где V_гр - объем грунта, V_гр=b_p*l_p*d_p-(V_p+V₁), (b_p,l_p,d_p - ширина, длина и глубина заложения ростверка), γ_ср - средний удельный вес грунта, лежащего на уступах ростверка.

Рис.14 Расчетная схема для определения веса ростверка и грунта

Фактический вес ростверка с учетом веса грунта, лежащего на уступах ростверка, определяем по формуле:

^I_р,гр = N_p+ N_гp

_d - несущая способность сваи; γ_k= 1,4 - коэффициент надежности, т.к. несущая способность сваи определена расчетом.

Произведем расчет для 2,3,4,5-го типов фундаментов и результаты сведем в таблицу.

Табл.36а Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Табл.36б Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию выполнена. Условие N^I≤ F_d/ γ_k , выполняется для 2,3,4,5 типов фундамента. Расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, не превышает несущей способности сваи.

.7      Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию

Проверяем давление на грунт в плоскости нижних концов свай, т.е. по подошве условного фундамента abcd, рис. 4.6:

Рис.14 Определение границ условного фундамента

Для определения размеров подошвы условного фундамента abcd проводим плоскости от внешней грани крайней сваи (на границе соединения ее с ростверком) под углом α, который определяем по следующей формуле:

α=φ_mt^II/4 ,

где φ_mt^II - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

где φ_mti^II - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта (φ_mtглина^II=20°; φ_{mtсупесь}^II=24°) толщиной h_i (h₁=3,8 м; h₂=1,8 м); h - глубина погружений сваи в грунт, h=5,65-0,05=5,6 м.

φ_mt^II=(20*3,8+24*1,8)/5,6=21,5°,

α=φ_mt^II/4=21,5/4=5°

Размеры условного фундамента вычисляем по формулам:

_y=b_c+2*tg α*h,_y=l_c+2*tg α*h,

где tgα=0,0875; b_y, l_y - соответственно ширина и длина условного фундамента; b_с, l_с - расстояние между внешними гранями крайних свай.

Табл. №37 Расчет ширины и длины условного фундамента

Определяем расчетное сопротивление грунта под концами свай по СП 22.13330.2011 (формула (5.7).

где _с1 = 1,1 (коэффициент  зависит от вида грунтов, лежащих в основании здания. I_L = 0,55, т.е. согласно СНиПа _с1 = 1,1) - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4 <#"890886.files/image042.jpg">

Рис.15 Определение осадки свайного фундамента

Массив грунта под подошвой условного фундамента разбивается на элементарные слои. Мощность каждого слоя не должна превышать:

_i≤0,4b_y

Для 2,3,4,5-го типов фундамента рассчитаем h_i и округлим до первого знака после запятой:

Табл. №40 Расчет мощности слоя грунта под концами свай

В каждой из точек (начиная с т.0), необходимо определить природные и дополнительные напряжения. Напряжения от собственного веса грунта (природные) определяются:

σ_zg,i=Σγ_i*h_i ,

где γ_i - удельный вес i-го слоя грунта; h_i - толщина элементарного слоя грунта.

При определении дополнительного напряжения σ_zp , принимают, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве условного фундамента распределено равномерно.

σ_zp,i=α*(Р^II- γ_i^II*d_zn,i) ,

где α - коэффициент, зависящий от отношений l/b = К_П, 2z/b = m и принимаемый по таблице 15, l и b соответственно длина и ширина фундамента; z - расстояние от подошвы фундамента до i-ой точки; γ_i^II - удельный вес грунта в пределах глубины заложения; d_zn - глубина заложения точки.

Дополнительное напряжение и природное напряжение в точке 0 определяются по формулам:

В нижележащих точках дополнительные напряжения определяются:

При определении σ_zp принимаем, что грунт однороден и изотропен на значительную глубину, давление по подошве условного фундамента распределяется равномерно. По полученным значениям σ_zp и σ_zg строим эпюры давлений на разных глубинах: эпюру σ_zp - от природной поверхности земли, а эпюру σ_zg - от подошвы условного фундамента (рис. 15). Эти эпюры строят до нижней границы активной зоны, которую устанавливают из условия:

σ^,_гр ≤0,2σ^,_zg

Для определения напряжений σ_zp необходимо найти дополнительные давления, МПа, в плоскости подошвы фундамента из выражения:

σ_zp0 = p_II - σ_z0g = p_II - γ_IIdd_ф ,

где p_II - давление по подошве фундамента от расчетных нагрузок при расчете по II группе предельных состояний, кПа; σ_z0g - природное вертикальное напряжение на глубине подошвы фундамента, считая от природного рельефа, кПа; γ_IId - удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента d, кН/м³.

Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым, поэтому осадку условного фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле:

Где β₀ - безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8; n - число слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания; σ_zpi - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение, возникающее в i-ом слое, кПа); h_i - толщина i-ого слоя грунта (м) (не более 0,4b); E_0i - модуль общей деформации i-ого слоя грунта, кПа.

Для типов фундамента 2,3,4,5 рассчитываем значения σ_zg0 и σ_zp0:

Табл.41 Значения σ_zg0 и σ_zp0 для условного фундамента

Определяем α для каждого типа фундамента по таблице 15. Для 2,3,4,5-го типов фундамента значения К_п=l_y/b_y, равны соответственно 1,32; 1,56; 1,77 и 1,39, (выбор α по таблице 15 осуществлялся методом аппроксимации).

Результаты вычислений сводим в таблицы:

Таблица 42а