Нагрузки на обрезе фундамента для расчета несущей способности

расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, принимаемое с необходимыми коэффициентами условий работы _b2 и _b3; принимаем бетон В12,5 с R_bt=660 кПа.

- условие выполняется.

2.10. Расчет арматуры плитной части фундамента

N=2600+175=2775кН – расчетная нагрузка на основание без учета веса фундамента и грунта на его образах.

M=125+30*2.1+175*0.55=284.25кН*м – момент, приведенный к подошве фундамента

Эксцентриситет нагрузки при моменте M: е=M/N=284,25/2775=0,102м

Под давлением отпора грунта фундамент изгибается, в сечениях фундамента возникают моменты.

Рисунок 2. Вылеты С_i,м для определения площади потребной арматуры

Таблица 4 – Определение потребной арматуры

Сечение	Вылет ci,м			M, кН*м	αm	ξ	h0i, м	As см2
1-1	0.6	128.08	1.14	146.01	0.115	0.939	0.25	17.04
2-2	1.2	512.31	1.13	578.91	0.170	0.906	0.55	31.83
3-3	1.55	800.48	1.12	896.54	0.024	0.987	2.05	12.13
1’-1’	0.3	104.06	1	104.06	0.057	0.971	0.25	11.74
2’-2’	0.75	289.06	1	289.06	0.043	0.979	0.55	14.71
3’-3’	1.1	566.56	1	566.56	0.007	0.995	2.05	7.61

Площадь потребной арматуры

Конструируем сетку C1

шаг стержней -  200мм

В направлении b – 20 стержней

В направлении l – 14 стержней

Диаметр арматуры в направлении l – 18мм(для 14d18AIII – A_s=35.56см², что больше 31,83см²)

Диаметр арматуры в направлении b– 10мм(для 20d10AIII – A_s=15,7см², что больше 14,71см²)

Конструируем сетку C2

Продольная арматура 6d12АIII – с шагом 200мм

Поперечная арматура 3d6AI – с шагом 600мм

Конструируем сетку C3

Арматура d8AI

Количество сеток – 6 шт

3.  Проектирование свайного фундамента

3.1. Выбор глубины заложения ростверка и длины сваи.

Глубину заложения ростверка принимаем–  d_p = 1,65 м.

Используем в качестве несущего слоя – песок мелкий средней плотности насыщенный водой, залегающий на отметке   -10 м.

Принимаем сваи длиной –10,00м (С 100.30), сечением 300х300мм.

Так как отметка головы сваи после забивки =-1,35 м, то отметка конца сваи составит   -11,35м., а заглубление в мелкий песок составит 1,35 м

Рисунок 3. Инженерно-геологический разрез

3.2 Определение несущей способности сваи

Свая – висячая, так как её острие находится в сжимаемых грунтах.

F_d  = g_c ×( g_cR *R*A+uΣ g_cff_ih_i)

где F_d  – несущая способность висячей сваи;

R – расчетное сопротивление грунта под нижнем концом сваи-2681 кПа;

A – площадь поперечного сечения сваи-0.09м²;

u - периметр сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (табл. 5);

h_i- толщина i-го слоя грунта у боковой поверхности сваи, м;

γ_сR, γ_сf- коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности, учитывающие способ погружения и принимаемые при погружении свай марок С, СН, СЦ, СП, а также составных свай забивкой без лидерных скважин и подмыва (γ_cR=1, g_cf=1).

Таблица 5. Расчет несущей способности висячей сваи

Эскиз	Толщина слоя, м	Расстояние от поверхности до середины слоя, м	fi, кПа	fi*hi, кН
2,0 -2,0	Свая 100.30
3,2 -5,2	2,0	3,0	48	96,0
	1,2	4,6	54,8	65,76
4,8 -10,0	1,6	5,0	42	67,2
	1,6	7,6	43,6	69,76
	1,6	9,2	45,2	72,32
1,35   -11,35	1,35	10,675	46,68	63,018
		До острия 11,35м; R=2681кПа	∑ fi*hi=434,058

Fd=1*(1*2681*0,09+1,2 *1*434,058)=762,16 кН

Допускаемая нагрузка на сваю

Fd/к =762,16/1,4=544,4 кН

При назначении нагрузки, допускаемой на сваю, учитываются ограничения. Для  свай, заглубленных в   пески   пылеватые,   мелкие – 250-400 кН.

Нагрузку, допускаемую на сваю, принимаем равной 400 кН.

3.3. Определение числа свай в фундаменте и эскизное конструирование ростверка

Число свай в фундаменте устанавливается исходя из условия максимального использования их несущей способности:

n=  ;

где N_OI – максимальная сумма расчетных вертикальных нагрузок (N_max+N_ст= 2600+175=2775 кН), действующих на обрезе ростверка, кН;

Ā - площадь ростверка, приходящаяся на одну сваю  (0,09 м²);

g_mt-средний удельный вес ростверка и грунта на его обрезе (20 кН/м³);

d_p – глубина заложения ростверка-1,65 м.,g_св-масса сваи=2,28т.

Полученное по формуле значение n округляется до целого числа в сторону большего.

n=  ;

Принимаем 9 свай.

Минимальное расстояние между сваями в ряду -3d. Свесы ростверков со свай составляют не менее 150 мм. Размеры монолитного ростверка в плане должны быть кратны 300 мм, а по высоте -150 мм.

Принимаем расстояние между сваями в свету по длине и ширине 900мм. Ростверк плитный. Высота плиты 300мм. Размеры в плане 2,4м*2,4м

3.4. Приведение нагрузок к подошве ростверка

Нагрузка от ростверка N_P составит:

N_P =1,1*b_pl_pd_pγ_mt , где b_P и l_P - размеры ростверка в плане

d_P – глубина заложения ростверка, м;

γ_mt - среднее значение его удельного веса и грунта при плитном ростверке равно 20 кН/м³.

N_P =1,1*2,4*2,4*1,65*20=209,1 кН

N’=N_K+N_СТ+N_P

M’=M_K+ Q_K(d_P-0,15) -N_СТ *a

Q’=Q_K

Для первой комбинации:

N’=2600+175+209,1=2984,1 кН

M’=125+ 30(1,65-0,15) -175 *0,55=73,75 кН*м

Q’=30кН

 

Для второй комбинации:

N’=2500+175+209,1=2884,1 кН

M’=-135- 30(1,65-0,15) -175 *0,55=-276,25 кН*м

Q’=-30кН

3.5. Определение нагрузок на каждую сваю

;

x_i – расстояние от главной оси до каждой из свай

Знак «+» и «-» зависят от направления действия момента и стороны свайного куста.

Рисунок 4. План свайного куста

Таблица 6-нагрузки, передаваемые на сваи

Комбинация	№ сваи	Нагрузки, кН
		Nсв	Qсв
I	1,2,3 4,5,6 7,8,9	342,99 356,15 370,31	3,33 3,33 3,33
II	1,2,3 4,5,6 7,8,9	396,7 345,54 294,38	-3,33 -3,33 -3,33

Максимальная допустимая нагрузка из двух комбинаций N_свmaх= 396.7кН.

N_C≤F_d/γ_k; 396.7 ≤400 кН. Условие выполняется.

3.6. Расчет свай на горизонтальную нагрузку

В непучинистых грунтах при свободном опирании свай с ростверком необходима проверка свай по деформациям на действие горизонтальных нагрузок.

Определение перемещения :

Коэффициент пропорциональности K для супесей с I_L<0, K=12000 кН/м⁴

При длине сваи 7м и более и коэффициенте пропорциональности К=12000, горизонтальное перемещение =0,33мм (от действия единичной горизонтальной нагрузки Q_св=1кН )

= *Q_св= 0,33*3,33=1,09мм

Принимаем гибкое сопряже0033333333333333333333ние сваи с ростверком

Проверка прочности сваи:

При длине сваи 7м и более и коэффициенте пропорциональности К=12000, значение максимального момента M_Н=1,29кН*м (от действия единичной нагрузки Q_св=1кН)

M_СВ= M_Н* Q_св=1,29*3,33=4,2 кН*м

Для сваи длиной 10м -  арматура 4d12АIII, бетон B15.

Прочность достаточна (определена по рис.11[2])

3.7. Конструирование ростверка

Сечение колонны 500х800мм ;

Размер подколонника 1200х1500мм ;

Высота стакана 900мм.

b = 2,4м, = 2,4 м с A = 5,76 м²;

Рисунок 5. Ростверк

3.8. Расчет конструкции ростверка на продавливание колонной

Расчетом на продавливание плитной части колонной проверяется достаточность принятой высоты ростверка.

Рисунок 6. Схема работы ростверка на продавливание

Пирамида продавливания образуется плоскостями, проведенными