Проектирование вариантов фундаментов для строительства здания на грунте, состоящего из песка, суглинка и песка средней крупности (нормативная глубина промерзания грунта - 1,9 м)

видно из графика оптимальный  размер подошвы фундамента 4,8x4,8 м.

Рисунок 1 – Принятые варианты фундаментов.

2.3 Расчет основания по деформациям

№ слоя	Z, м	σzg, кПа	ξ=2z/b	α	σzp, кПа	σzpi, кПа	Ei, МПа	si, см
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0	50,7 55,4 60,2 64,9 69,7 74,4 79,2 83,9 89,0 94,1 99,1 104,2 109,3	0,00 0,71 1,43 2,14 2,86 3,57 4,29 5,00 5,71 6,43 7,14 7,86 8,57	1,000 0,947 0,720 0,519 0,413 0,340 0,287 0,248 0,219 0,195 0,185 0,161 0,137	139,3 131,9 100,2 72,3 57,5 47,4 40,0 34,5 30,5 27,2 25,8 22,4 19,1	136 116 86 65 52 44 37 32 29 26 24 21	10 10 10 10 10 10 33 33 33 33 33 33	0,54 0,46 0,34 0,26 0,21 0,18 0,04 0,04 0,04 0,03 0,03 0,03

s=Σs_i=1,94 см.

Расчет основания по деформациям одного фундамента выполним на ЭВМ при помощи программы OSADKA (см. приложение).

2.4 Расчет осадки во времени

Осадка фундамента, вычисляется по формуле , является конечной и соответствует полному завершению процесса деформации основания.

Расчет фундамента мелкого заложения во времени производим по методике, основанной на решении одномерной задачи линейной фильтрационной консолидации.

Сущность расчета состоит в определении величины осадки фундамента в заданные отрезки времени по формуле:

s_t, где s - конечная осадка;

U - степень консолидации (уплотнения).

где N – коэффициент времени, зависящий от физических свойств грунта, толщины слоя, условий и времени консолидации

где - коэффициент консолидации

где - коэффициент фильтрации, =0,6 м/год;

- коэффициент относительной сжимаемости, = 0,00008 кПа^-1;

- удельный вес воды (10 кН/м³);

= 0, 6/(0,00008*10) = 750 м²/год

Таблица   - Расчет осадки во времени.

По вычисленным значениям осадок строим график осадки фундамента во времени

3 Вариант свайных фундаментов

3.1 Назначение отметки подошвы ростверка

По таблице – СНиП [5] устанавливаем, что внашем случае глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания.

Принимаем глубину заложения ростверка 3,7 м по конструктивным требованиям.

3.2 Выбор типа и конструкции свай

Принимаем заглубление конца сваи в несущий грунт для Ф1 и Ф2 0,5 м. Т.к. фундамент испытывает действие изгибающего момента и поперечной силы, предусматриваем заделку головы сваи в ростверк на глубину 50 см. Тогда длина сваи

 м

Для обоих случаев принимаем железобетонные призматические сваи типа С7-30 длиной 7,0 м, d = 30 см, весом 16 кН, класс бетона В25, продольная арматура 4 стержня даиметром 12 А-1.

3.3 Определение несущей способности сваи по грунту и материалу

Несущая способность висячих свай определяется по формуле

где - коэффициенты условий работы (СНиП [5]);

R, f_i – расчетные сопротивление грунта соответственно под нижним концом сваи и на боковой поверхности сваи (СНиП [5]);

А – площадь сечения сваи, А₁ = 0,30*0,30 = 0,09 м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

F_d = 1 [1 * 3700* 0.09 + 1.2*(22*4.35+35*1,15)] = 511,8 кПа

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, определяется по формуле:

где - коэффициент надежности, =1,4.

Р = 511,8/1,4=365,6 кН.

3.4 Расчет и конструирование сварного фундамента.

Определяем вес ростверка и грунта на его уступах. Среднее давление под ростверком определяем по формуле:

365,6/(3*0,3)²=451,3 кН

Площадь подошвы ростверка

А₂ = 3400/(451,3-20*2,7)=8,56 м²;

Вес ростверка и грунта на его уступах

G₁ = 1,1*0,6*20*2,7= 35,64 кН;

G₁ = 1,1*9,0*20*2,7= 534,6 кН;

Определяем количество свай с учетом коэффициента 1,2 по формуле:

n₁ =(150+140)/365=0,79 , l_c=1/0.79=1.26 м, принимаем шаг свай 1,2 м.

n₂ =(3400+534,6)/356=11,2  принимаем 12 свай в кусте.

3.5 Расчет основания по деформациям

Производим расчет осадки фундамента, рассматривая свайный фундамент как условный массив.

Боковые грани условного массива отстоят от граней крайних рядов свай на расстоянии:

, где , h – глубина погружения сваи в грунт.

˚

l =5,5tg(20,8)/4= 0,52 м

Определяем размеры подошвы условного фундамента и его вес

3+2*0,52= 4,02 м.

2,1+2*0,52= 3,12 м.

, где  = (26,4*4,35+26,1*1,15)/10,2= 144,855 кН/м³

4,02*3,12*14,2*10,2= 1816,6 кН

Среднее давление под подошвой массива

,

p_пм²= (3400+1816,6)/(4,02*3,12)= 415,9 кПа

Проверяем выполнение условия , где R_м  расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой условного фундамента:

 кПа

Таким образом,  p_пм²= 145,9кПа < R_м²= 498,3 кПа

Расчет одного фундамента по деформациям выполним на ЭВМ при помощи программы OSADKA (см. приложение).

3.6 Выбор сваебойного оборудования

Определяем проектный отказ сваи. Вес сваи с наголовником G_c=16+1=17 кН.

Выбираем тип молота из условия соотношения веса ударной части и веса сваи с наголовником. При погружении сваи в грунты средней плотности вес ударной части молота должен быть не менее G_p = 1,25 G_с = 1,25 * 17 = 21,25 кН. Предварительно выбираем трубчатый дизель-молот С-859 с весом ударной части G = 18 кН, энергией удара при высоте подъема 2,5 м 27 кДж, вес молота с кошкой G_h = 35 кН.

Применимость молота, устанавливаем по минимальной энергии удара из условия

Е = 1,7αР, где  α - коэффициент, равный 25 Дж/кН;

Р – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.

Е = 1,75*25*365 = 16 кДж.

Пригодность молота проверяем по условию

 

где E_d - расчетная энергия удара, кДж;

k_m – коэффициент, принимаемый для трубчатых дизель-молотов равный