Определение неравномерности деформаций основания фундаментов

Значение осадки для фундамент под колонну крайнего ряда получился

равен S1 = 0,04м. Осадка для фундамента под колонну среднего

ряда S2 = 0,049м.

3.Расчет и конструирование свайных фундаментов под колонну крайнего ряда

1. Выбор глубины заложения ростверка

Глубина заложения подошвы ростверка должна назначаться в зависимости от конструктивных особенностей здания, а так же в зависимости от грунтовых условий площадки строительства.

Глубина заложения ростверков принимаем равной глубине фундамента мелкого заложения.

Таким образом, глубина заложения ростверка равна: d = 1,8м.

2.Выбор типа свай и назначение их длины

Из анализа грунтовых напластований можно сделать вывод, что в качестве несущего слоя целесообразно принять слой песка средней крупности, средней плотности, насыщенный водой. Тогда, длина сваи с учетом заглубления в несущий слой не менее 1 м составит:

м.

Примем забивную сваю типа С7-30 по ГОСТ 19804.1-79 длиной 7м, сечением 0,3x0,3 с заглублением в песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой на 1,4 м. При этом свая будет висячей. Погружение сваи будет осуществляться дизельным молотом.

3.Расчет несущей способности свай

Рис 10. Расчетная схема для определения несущей способности висячей сваи.

Несущая способность висячей забивной сваи определяется в соответствии со СНиП 2.02.03-85, как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом свай и на ее боковой поверхности по формуле:

,

где γ_с – коэффициент условии работы сваи в грунте, принимаемый γ_с = 1;

γ_cr, γ_cf – коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погружаемых дизельными молотами без лидерных скважин, γ_cr = 1, γ_cf = 1.

А – площадь опирания сваи на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи, А = 0,3∙0,3 = 0,09 м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи. u = 0,3∙4 = 1,2 м;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по [3, табл.1]. R = 3850 кПа.

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, принимаемое по [3, табл.1].

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

Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи определяется как сумма сопротивлений отдельных слоев, соприкасающихся со сваей. Разбиваем основание, окружающее сваю, на расчетные слои. Значение f_i определяется для каждого расчетного слоя отдельно, причем на глубине, соответствующей глубине расположения середины расчетного слоя.

кПа,

кПа,

кПа,

кПа,

кПа.

Подставляем все значения в формулу для определения несущей способности:

4.Расчет количества свай в кусте и конструирование ростверка

Количество свай в свайном фундаменте определяется расчетом по I предельному состоянию и сводится к выполнению условия:

где N – расчетная нагрузка, передаваемая от сооружения на одиночную сваю или сваю в составе свайного фундамента;

F_d – несущая способность сваи по грунту;

γ_к – коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от метода определения несущей способности сваи по грунту.

Количество свай определяем по формуле:

, где

F_iv – расчетное значение вертикальной составляющей внешних нагрузок;

F_d – несущая способность сваи;

γ_к – коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности сваи по грунту.

,

учитывая, что на фундамент передаются горизонтальная нагрузка и момент, количество свай увеличиваем на 20%.

Общее количество свай в фундаменте составит:

свай. Принимаем куст из 5 свай С7-30.

При компоновке свайного куста исходим из условия, что расстояние между осями забивных свай должно быть не менее 3d.

Собственный вес ростверка и грунта на его уступах приближенно может быть определен по формуле:

, где

b и l – соответственно ширина и длина ростверка;

d – глубина заложения подошвы ростверка;

- усредненное значение удельного веса железобетона ростверка и грунта на уступах;

- коэффициент надежности по нагрузке.

кН.

Расчетная сжимающая сила в плоскости подошвы ростверка будет равна:

кН, а суммарный момент:

кН∙м, где

d’ – расстояние от линии действия силы F_in до низа ростверка.

Зная фактические расчетные нагрузки, действующие в плоскости подошвы ростверка, количество свай и их расположение, определяем нагрузку, передаваемую на любую сваю в кусте по формуле:

,

где: x_i, y_i – расстояние от главных осей свайного поля до оси каждой сваи;

x, y – расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

В нашем случае момент действует только в направлении оси x, поэтому формула упрощается до двухчленной. Свайный куст симметричен относительно осей x и y, поэтому эти оси являются главными и проходят через центр тяжести свайного куста. Интерес с точки зрения прочности основания свай вызывают наиболее нагруженные сваи. Очевидно, что этими сваями являются сваи крайнего ряда, расположенного в направлении перпендикулярном плоскости действия момента и горизонтальной силы. Нагрузки на наиболее нагруженные сваи определяется:

кН

Допускается расчетную нагрузку, воспринимаемую крайним сваями, повышать на 20% в случае, если расчет ведется с учетом ветровых и крановых нагрузок. Учет этих нагрузок при проектировании промышленных зданий является обязательным.

Поэтому условие обеспечения несущей способности по грунту для крайних свай будет иметь вид:

.

Условие выполняется коэффициентом запаса 8,2%., поэтому принимаем 5 свай С7-30

5. Расчет осадки свайного фундамента.

Расчет осадки отдельно стоящих фундаментов из висячих свай в соответствии с СНиП, производится как для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования.

Причем, определяется средняя осадка фундамента от действия только вертикальной силы без учета момента.

Границы условного фундамента определяются снизу плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай, с боков вертикальными плоскостями АБ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии равном

.

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения слоев грунта, прорезаемых сваями, определяются по формуле:

, где

- расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных слоев грунта толщиной h_i, пройденных свай;

h – глубина погружения свай в грунт.

Расчетное значение угла внутреннего трения определяется путем деления нормативного значения на коэффициент надежности по грунту.

В расчетах по деформациям этот коэффициент принимается равным 1, поэтому расчетное значение φ_II численно равно φ_n.

, тогда размеры условного

фундамента в плане будут равны:

Площадь условного фундамента м².

Собственный вес условного свайногрунтового массива может быть определен по формуле:

кН.

Среднее давление под подошвой условного фундамента:

кН/м².

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяем по формуле:

кПа,

где удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента считается по формуле:

кН/м²,

Условие кН/м² выполнено.

Природные напряжения от действия собственного веса грунта определяется по формуле:

, где

- удельный вес i-го слоя грунта толщиной h_i.

В случае, если грунты залегают ниже уровня подземных вод, их удельный вес должен определятся с учетом взвешивающего действия волы. Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды определяется по формуле:

, ,