Геологический разрез. Определение требуемых физико-механических характеристик грунта основания. Сбор нагрузок на фундамент

3.РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ: ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

3.1Инженерно-геологические условия.

Рис.3.1 Геологический разрез

3.2 Определение требуемых физико-механических характеристик грунта основания.

Исходные и расчетные характеристики сводятся в таблицу 3.1

Физико-механические свойства грунта 

Таблица 3.1

№ слоя	Наименование грунта	Мощность слоя, м	r, т/м3 g, кН/м3	rs, т/м3 gs, кН/м4	rd, т/м3 gd, кН/м5	W, %	Wp, %	WL, %	IP, %	IL	e	Sr	C, кПа	j	R0, кПа	E, Мпа
1	Супесь пластичная	1,4	2,05 20,5	2,66 26,6	1,73 17,3	18,4	14,5	19,9	5,4	0,72	0,54	-	15,55	26	281,84	25,10
2	Суглинок полутвердый	3,7	1.95 19.5	2,71 27,1	1,85 18,5	19,7	16,4	31,0	14,6	0,267	0,57	-	30,19	23	259,12	21,32
3	Супесь  пластичная	15,0	2,10 21,0	2,78 27,8	1,81 18,1	16,1	12,0	18,0	6,0	0,68	0,54	-	15,52	26	281,53	25,04

Скважина  №1, отбор на глубине 1,4 м:

1.Т.к. , грунт пылевато-глинистый. 

 - число пластичности                    

где  влажность на границе текучести;

 влажность на границе раскатывания

следовательно данный пылевато-глинистый грунт             я     является супесью так как ;

2.Определяем состояние супеси:

 , где влажность грунта в естественном состоянии

 - супесь пластичная так как ;

3.Плотность грунта в сухом состоянии:

 ,где - плотность грунта в естественном состоянии

- влажность грунта в естественном состоянии.

 

4.Коэффициент пористости грунта:

, где - плотность частиц грунта

;

5.Для пылевато-глинистых грунтов степень влажности не определяется;

6.Удельное сцепление:

7.Угол внутреннего трения:

8.Модуль деформации:  

9.Расчётное сопротивление:

Вывод: исследуемый грунт – супесь пылеватая пластичная, для      которой ,, ,

Скважина  №2, отбор на глубине 4,0 м:

1.Т.к. , грунт пылевато-глинистый. 

2. - число пластичности                       

следовательно данный пылевато-глинистый грунт  является суглинком так как ;

3.Определяем состояние суглинка:

 - суглинок полутвердый так как              ;

4.Плотность грунта в сухом состоянии:

 

5.Коэффициент пористости грунта:

;

6.Для пылевато-глинистых грунтов степень влажности не определяется;

7.Удельное сцепление:

8.Угол внутреннего трения:

9.Модуль деформации:  

10.Расчётное сопротивление:

Вывод: исследуемый грунт – суглинок тугопластичный, для которого ,, ,

Скважина  №3, отбор на глубине 15,0 м:

1.Т.к. , грунт пылевато-глинистый.

2. - число пластичности                       

следовательно данный пылевато-глинистый грунт является супесью так как ;

3.Определяем состояние супеси

 - супесь пластичная так как ;

4.Плотность грунта в сухом состоянии:

 

5.Коэффициент пористости грунта:

;

6.Для пылевато-глинистых грунтов степень влажности не определяется;

7.Удельное сцепление:

8.Угол внутреннего трения:

9.Модуль деформации:  

10.Расчётное сопротивление:

Вывод: исследуемый грунт – супесь пылеватая пластичная для которого ,, ,

3.3Сбор нагрузок на фундамент.

Рис.3.2  К определению нагрузок на фундаменты.

А=2,98м²

Сбор нагрузок на крайний фундамент.

Таблица 3.2

№	Вид нагрузки	NII, кН/м	γf	NI, кН/м
1	2	3	4	5
1	Постоянная Покрытие: Рубероид на мастике  δ=0,04м	4,768	1,3	6,2
2	Цементно–песчаная стяжка δ=0,04м	2,384	1,3	3,09
3	Керамзитовый гравий δ=0,25м	4,09	1,3	5,33
4	Пароизоляция	0,149	1,2	0,18
5	Многопустотная плита δ=0,22м	8,94	1,1	9,834
6	Временная Снеговая	3,75	1,4	5,26
	Итого:	24,081		29,894
1	Постоянная Чердачное перекрытие: Цементно–песчаная стяжка δ=0,04м	4,768	1,3	6,2
2	Пароизоляция	0,149	1,2	0,18
3	Многопустотная плита δ=0,22м	8,94	1,1	9,834
4	Временная: Чердачные помещения	2,086	1,3	2,71
	Итого:	15,943		18,924

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4	5
1	Постоянная: Междуэтажные перекрытия: Линолиум	0,18	1,3	0,234
2	Цементно–песчаная стяжка δ=0,04м	4,768	1,3	6,2
3	Мин.плита δ=0,07м	0,2	1,3	0,26
4	Многопустотная плита δ=0,22м	8,94	1,1	9,834
5	Временная: Квартиры жилых домов   0.49	2,19	1,3	2,85
	Итого:	16,278		19,378
	Итого (10 междуэтажных перекрытий)	162.78		193,78
	Постоянная: От стены	369,8	1,1	406,78
	Всего на м.п.	572,604		649,378

3.4 Проектирование свайного фундамента.

3.4.1 Назначение глубины заложения ростверка.

По климатической карте нормативная глубина промерзания: .

Определяем расчетную глубину промерзания: ,

Принимаем глубину заложения подошвы ростверка 3,1м.

Рис. 3.3 Схема для определения глубины заложения ростверка

3.4.2 Определение длины сваи.

- глубина заделки сваи в ростверк     

- расстояние от подошвы до несущего слоя грунта       

 - глубина забивки сваи в несущий слой грунта    

Принимаем сваю СНпр4.5-30.

3.4.3 Определение несущей способности сваи.

Рисунок 3.4   Схема к определению несущей способности сваи.

  

U=4*0,3=1,2м – периметр поперечного сечения сваи.

 - коэффициент работы сваи в грунте.

А=0,3 ² = 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи.

- коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи.

h_i – толщина i- го слоя, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

При   Z_o  = 7,55м     R =860кПа    A·R=0,09·860=774 kH.

Таблица 3.3

F_d = 1·(1·774+1,2·1·123,58)= 922,3 kH

Расчетно-допустимая нагрузка на сваю:

P= кН.

3.4.4 Определение количества свай.

 свай. Принимаем одну сваю.

Расчётное усилие на сваю по материалу:  

  

  - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию. Для бетона С16/20  -  

– расчетное сопротивление сжатию арматуры, для стали класса   S400

   

=365 МПа;

Минимальный диаметр стержней для свай 12мм, тогда

А_s = 4,52 см² =0,000452м²   (4ф12)

N=1,0·1,0(10670·0,09+365000·0,000452)=1125,28 кПа

Так как несущая способность сваи по грунту меньше несущей способности сваи по материалу, то количество свай определено верно.

Определяем расчетное расстояние между осями свай по длине:

     т.к.   а_р=0,625< 3d = 3·0,4 = 1,2 м  то проектируем рядовое расположение свай. Принимаем  

Расстояние от оси сваи до края ростверка   

Рис.3.5 Схема размера ростверка

3.4.5 Определение осадки фундамента методом эквивалентного слоя.

Должно соблюдаться условие  S ≤ S_u

Определим  средневзвешенное значение угла внутреннего трения.

 

Определим ширину условного фундамента.

Вес условного фундамента                               

G_усл = G₁ + G₂ + G₃    

G_усл = 1,54·1,0( 3,7·19,5 + 2,20·21,0 + 2.7·20,5) - 2,7·0,5·20,5 - 0,3·0,3·1,54·19,5 - 0,3·0,3·3,2·21,0 - 0,55·1,0·0,9·20,5 + 4,45·0,3·0,3·25 + 0,55·1,0·0,09·24 +  0,5·2,7·1,0·24 = 275.2kH

Среднее давление по подошве условного фундамента: 

Определяем дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента

   Р = 550,5кН ,     h= 7,55 м.

σ_Zp0=550,5-20,14х7.55=398,443кПа.

Мощность эквивалентного слоя вычисляется по формуле :

h_экв = А_w · в_усл    

А_w  - коэффициент эквивалентного слоя = 1,23

Рис.3.6 Схема к определению осадки фундамента

h_экв=1,23·1,54=1,89м.      h_a = 2· h_экв = 2·1,89 =3,78м.

Осадку свайного ф-та вычисляем по формуле :

S=1,89·0.032·0.398443=0.024м=2,4см<S_u=8cм

3.4.6 Выбор оборудования и определение отказа свай.

Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется минимальная энергия удара Э по формуле:

Э = 1,75 · α · Р, где α - коэффициент, равный 25 Дж/кН;

Р = 658,78 кН - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю и принятая в проекте, кН.

Получаем Э = 1,75 · 25 ·658,78 =28821,625Дж = 28,821кДж.

Подбираем молот, энергия удара которого соответствует расчетной минимальной.

Имеем - трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С-995  со следующими характеристиками:

масса ударной части - 1250 кг;

высота подскока ударной части - от 2000 до 2800 мм;

энергия удара - 30кДж;

число ударов в минуту - не менее 44;

масса молота с кошкой - 2600 кг.

Далее производим проверку пригодности принятого молота по условию:

, где Э_р=31500 - расчетная энергия удара, Дж;

G_h =26000 H - полный вес молота;

G_В =(25·0,3 ²·4,5+1+1)·10³=27405Н - вес сваи, наголовника и подбабка