Физико-механические характеристики грунта. Сбор нагрузок на фундамент. Расчет и проектирование фундамента мелкого заложения

погружении трубчатым дизельмолотом ж/б сваи)

Расчётный отказ:

η=1500 кН/м²

А=0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи

М=1 – т.к. забивка молотом ударного действия

ε²=0,2 - т.к. забивка молотом ударного действия

м = 25,1 мм

8.  Проектирование котлована.

А) для фундамента мелкого заложения (прил. 1):

Глубина котлована 4,5м

R_н = 24 + 1,35 + 0,85 + 0,3 = 26,5 м,

C = 0,75∙4,5 = 3,375 м,

R_в = B_н + С = 26,5 + 3,375 = 29,88 м ≈ 30 м.

Недобор разработки дна котлована экскаватором 10см

Объём котлована: м³

Б) для свайного фундамента (прил. 2):

Глубина котлована 4,2 м.

R_н = 24 + 1,8 + 0,6 + 0,3 = 26,7 м,

C = 0,75∙4,2 = 3,15 м,

R_в = B_н + С = 26,7 + 3,15 = 29,85 м ≈ 30 м.

Недобор разработки дна котлована экскаватором 10 см

Объём котлована: м³

IV.  Сбор нагрузок и определение размеров подошвы фундамента

под остальные колонны здания.

1.1  Средний ряд колонн.

Таблица 8

Нормативные и расчетные вертикальные нагрузки, действующие на фундамент под колонной среднего ряда (сечение 3-3)

Таблица 9

Определение усилий, действующих на обрезе фундамента

1.2  Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента под средний ряд колонн.

Грунт основания – суглинок тугопластичный, имеет характеристики:

Нагрузки на фундамент по 2-ой гр. пред. сост.:  F_v=924,12 кН, F_h=0 кН, M=35,84 кН∙м

Так как фундамент внецентренно загружен:

м, где кН/м - удельный вес фундамента с грунтом, d = 4,6 м – глубина заложения от уровня планировки,  =1,2 – соотношение размеров подошвы.

Расчетное сопротивление грунта:

=

= кПа.

Где γ_с1=1;  γ_с2=1 (1, табл.3); k=1,1, т.к. с и φ были определены по прил.3 (1);

M_g=0,36; M_q=2,43; M_c=4,99 (1, табл.4); k_z=1, т.к. b<10м; d=4,6 м; с_II =34,66 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; 2b=7,06 м;

Необходимо уточнить размеры подошвы:

м

Проверка условия: 

Второе приближение:

2b = 3,41 м

;

кПа.

м

- условие выполняется.

Принимаем типовой монолитный фундамент 1-я ступень 1,8×2,4×0,3м,

2-я ступень 1,8×1,8×0,3м

Уточняется значение R: (2b=3,6 м)

;

кПа

Проверка давления под подошвой.

Среднее давление:.

Проверка краевого давления:  кПа

Условие выполняется, размеры фундамента подобраны верно. Принят фундамент из 2-х ступеней по 0,3м  и  подколонник высотой 1,2 м, площадью 0,9×0,9.

Объём бетона 3,24 м³.

Вес фундамента 3,24×2,5=8,1 т

1.3  Определение размеров ростверка свайного фундамента под средний ряд колонн.

Определение требуемого количества свай.

Предварительно G_p = 0,1N_I = 0,1∙1047,45 = 104,7 кН

 → принимаем 4 сваи.

Ростверк проектируем прямоугольным. Сваи располагаем вертикально.

Расстояние между сваями .

Принимаю, а_min = 3·0,3 = 0,9 м, а = 1,2 м.

Проверка нагрузок действующих на сваи.

Размеры ростверка 2,1×1,8×0,6м, подколонника 0,9×0,9×1,2м

Вес ростверка с подколонником 8,1 т (182 кН)

Вес грунта (1,9+(4,2-1,9-0,6)/2)·18,5·(2,1∙1,8–0,9∙0,9) = 151,1 кН,

Условие выполняется.

2.1  Центральная колонна.

Таблица 10

Нормативные и расчетные нагрузки, действующие на центральную колонну.

Вертикальная нагрузка, действующая на фундамент под центральной колонной:

F_V,II = 2147,79 + 1014 + 945 = 4106,8; F_V,I = 2396,21 + 553,72 + 1866,87 = 4816,8.

Так как центральная колонна нагружена симметричной нагрузкой, то можно предположить, что момент у обреза фундамента не возникает.

2.2  Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента под центральную колонну.

Грунт основания – суглинок тугопластичный, имеет характеристики:

Нагрузки на фундамент по 2-ой гр. пред. сост.:  F_v=4106,8 кН, F_h=0 кН, M=0 кН∙м

Так как фундамент центрально нагружен:

м, где кН/м - удельный вес фундамента с грунтом, d = 4,6 м – глубина заложения от уровня планировки.

Расчетное сопротивление грунта:

=

= кПа.

Где γ_с1=1;  γ_с2=1 (1, табл.3); k=1,1, т.к. с и φ были определены по прил.3 (1);

M_g=0,36; M_q=2,43; M_c=4,99 (1, табл.4); k_z=1, т.к. b<10м; d=4,6 м; с_II =34,66 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; 2b=10,48 м;

Необходимо уточнить размеры подошвы:

м

Проверка условия: 

Второе приближение:

2b = 7,74 м

;

кПа.

м

- условие выполняется.

Принимаем типовой монолитный фундамент 1-я ступень 4,2×4,2×0,3 м,

2-я ступень 3,0×3,0×0,3 м,

3-я ступень 2,1×2,1×0,3 м,

Уточняется значение R: (2b=8,4 м)

;

кПа

Проверка давления под подошвой.

Среднее давление:.

В связи с отсутствием изгибающего момента у обреза фундамента проверка краевого давления не требуется.

Условие выполняется, размеры фундамента подобраны верно. Принят фундамент из 3-х ступеней по 0,3м  и  подколонник высотой 1,2 м, площадью 1,2×1,2.

Объём бетона 10,85 м³.

Вес фундамента 10,85×2,5=27,14 т.

2.3 Определение размеров ростверка свайного фундамента под центральную колонну.

Определение требуемого количества свай.

Предварительно G_p = 0,1N_I = 0,1∙4816,8 =481,7 кН

 → принимаем 9 свай

Ростверк проектируем квадратным. Сваи располагаем вертикально.

Расстояние между сваями .

Принимаю  а = 1,2 м.

Проверка нагрузок действующих на сваи.

Размеры ростверка 3,3×3,3×0,6м, подколонника 1,2×1,2×1,2м

Вес ростверка с подколонником 20,6 т (206 кН)

Вес грунта (1,9+(4,2-1,9-0,6)/2)·18,5·(3,3∙3,3–1,2·1,2) = 421,25 кН,

Условие выполняется.

V.  Технико-экономическое сравнение свайного фундамента и

фундамента мелкого заложения

                                                                                    Таблица 7

Технико-экономическое сравнение на 1 траншею.

Наиболее экономичным является фундамент мелкого заложения

VI.  Расчёт фундамента мелкого заложения по материалу.

1.  Расчёт на продавливание.

Конструкция фундамента мелкого заложения

1-я ступень 3,6×2,7×0,3 м,

2-я ступень 2,7×2,1×0,3 м,

3-я ступень 1,8×1,5×0,3 м.

Подколонник - высота 1,2 м, площадью 0,9×0,9 м.

Рис. 14   Принятый фундамент мелкого заложения.

N_I = 2587,8 кН

F_h=176,7 кН

M=1105,8 кН·м

R_bt=8,5 МПа

h₀=0,85 м

U_m=4(b_g+h₀)=4(0,9+0,85)=2,88 м

=8500·2,88·0,85=19584 кН

А₀=0,5b(l-l_g-2h₀)-0,25(b-b_g-2h₀)²=0,5·2,7·(3,6-0,9-2·0,85)-0,25∙(2,7-0,9-2·0,85)²=1,215

Расчёт на продавливание нижней ступени:

A_01·p_max  ≤ R_bth₀₁b_p

b_p = b₁ + h₀₁ = 2,1 + 0,3 = 2,4 м

А₀₁=0,5b(l-l₁-2h₀₁) =0,5·2,7·(3,6-2,7-2·0,3)=0,405

0,405·408,5=201 < 8500·0,3·2,4=6120

Условия выполняются, следовательно,  продавливание не произойдёт.

2.  Расчёт на раскалывание.

, следовательно, фундамент проверяется на действие нормальной силы по формуле:

N=2587,8 ≤ (1+b_k/l_k)μγ_cA_bR_bt=(1+1)·0,75·1,3·2,97·8500=49228 кН

3.  Подбор арматуры.

А=9,72 м²

W=4,374 м³

P_max=408,49

R_s=230 МПа

Рис. 15   Фундамент мелкого заложения

   и арматурная сетка в нижней плите.

Таблица 8

Определение моментов в расчётных сечениях

Принимается продольная арматура АIII 33Ø28 (33 стержней диаметром