Площадь подошвы фундамента и его размеры в плане.
А = N011/(R-γср·d);
N011 - усилие, передаваемое по обрезу фундамента, кН
γср = 20 кН/м3
А = 3200/(634,9-20·3,6) = 0,91м2;
По конструктивным требованиям принимаем b=1,5м и l = 1,5м.
Конструирование веса фундамента и определение веса фундамента NфII и грунта на его ступенях NгрII.
Собственный вес фундамента:
NфII = Vф· γжб,
где Vф- объем фундамента
γжб - удельный вес железобетона, кН/м3; γжб=25 кН/м3
Vф= 1,5·1,5·0,3+1,2·1,2·0,3-0,475·0,675·0,5= 0,95м3
NфII = 0,95·25 = 23,75кН
Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН
NгрII = Vгр· γII´
где Vгр- объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м3
γII´-удельный вес грунта, кН/м3
Vгр = 0,55·0,55·3,3-0,15∙0,15∙0,3 = 0,9м3
NгрII = 0,9· 20,5 = 18,45кН.
Определение среднего давления P по подошве фундамента и сравнение его с расчетным сопротивлением грунта основания R.
P = (N0II+ NфII+ NгрII)/А ≤ R
P = (3200+23,75+18,45)/2,25 = 245,4 МПа ≤ 634,9 МПа
Недогрузка фундамента составляет (634,9-245,4)·100%/634,9 = 6,1%
Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания Su, установленной для рассматриваемого типа здания.
Расчет сводится к удовлетворению условия
S ≤ Su
Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейного деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:
S=β·Σσzp,i·hi/Ei
β - безразмерный коэффициент, β=0,8
σzp,i- среднее значение дополнительного вертикального нормального
напряжения в i-ом слое грунта
hi- толщина i-го слоя грунта
Ei- модуль деформации i-го слоя грунта
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента σzg 0 при планировке срезкой:
σzg 0 =γ´· d,
γ´- удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента
σzg 0 =20,5∙3,0 = 61,5 кПа
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта σzg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента:
σzg =γ´·d+Σγihi
γi - удельный вес i-го слоя грунта
hi - толщина i-го слоя грунта
Вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента
σzр 0 =P- σzg 0 = 245,4-61,5= 183,9кПа
Р- среднее давление под подошвой фундамента
Вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле:
σzр = α·Р0
α - коэффициент, принимаемый по СНиП.
Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.
Грунт№точкиz,смσzgη=l/bξ=2z/bασzp= α·Р0ЕiкПаГлина0061,5101183,9750010,265,10,30,97238,0420,468,70,50,92225,8Супесь30,977,81,20,606148,7800041,486,9 1,90,36489,351,996,02,70,21552,862,4105,13,20,16039,372,9114,23,90,14435,383,4123,34,50,08821,6Суглинок93,9132,45,20,06716,410000104,4141,55,90,05313,0114,9150,66,50,04410,8
S=0,8[(183,9+(183,9+238,04)/2+(238,04+225,8)/2)·0,2/18000+((224,8+148,7)/2+(148,7+89,3)/2+(89,3+52,8)/2+(52,8+39,3)/2+(39,3+35,3)/2+(35,3+21,6)/2)·0,5/ 22000+((21,6+16,4)/2+(16,4+13,0)/2+(13,0+10,8)/2)·0,5/10000] = 0,0163м = 1,63см.
Сравним предельную осадку с максимальной:
S = 1,63 см < Su = 12см
Условие удовлетворяется.
3.2 Фундаменты на улучшенном основании
Расчёт песчаной или гравийной подушки сводится к определению её размеров и осадки возводимого на ней фундамента.
1)В качестве улучшенного основания принимаем песок средней крупности со следующими характеристиками
gII=20,1кН/м3jII=38°gs=26,4кН/м3
w=0,16Е=40·106Пакф=2·10-2см/с
Рассчитываем дополнительные характеристики:
е=(gs/gII)·(1+w)-1=(26,4/20,1)·(1+0,16)-1=0,52
gsbII=(gs-gb)/(1+е)=(26,4-10)/(1+0,52)=10,79кН/м3
2)Глубину заложения подошвы фундамента принимаем аналогично тому, как делали это для фундамента на естественном основании,
d = 3,6м
3)В соответствии с крупностью выбранного песка для подушки по таблице справочника, устанавливаем расчётное сопротивление R0 для него, которое даётся применительно к фундаменту, имеющему ширину b=1м. Принимаем R0=500кПа.
4)Исходя из принятого расчётного сопротивления R0=500кПа, производим предварительное определение площади подошвы фундамента А0 и его размеров в плане b и l.
А0 = N0II/(R0-gср·d0) = 510/(500-20·3,6) = 1,19м2
Из конструктивных требований принимаем b=1,5м и l=1,5м.
5)Для окончательного назначения размеров фундамента определяем расчётное сопротивление грунта подушки (d >2м).
R=(R0·(1+k1·(b-b0)/b0))+k2·γ´II(d-d0)
Гдеb=1,5мk2=0,25d=3,6м k1=0,05
R1 = (500·(1+0,05·(1,5-1)/1))+0,25·20·(3,6-2) = 522кПа
А1 = 1500/(522-20·3,6) = 3,15м2
b = 1,5мl =2,1м
6)Вычисляем собственный вес фундамента:
фII=Vф· γжб,
Vф = 1,5·2,1·0,3+1,2·1,8·0,3-0,675·0,475·0,5 = 1,43м3
NфII = 1,43·25 = 35,75кН
Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН
NгрII=Vгр· γII´
NгрII=18,2(0,55·0,85∙3.3-0,15·0,15∙0,3) = 27,96кН
7)Определим среднее давление P по подошве фундамента
P = (N0II+ NфII+ NгрII)/А ≤ R
P = (510+35,75+27,96)/3,15 = 182,1кПа ≤ 522кПа
Условие выполняется.
Найдем дополнительные вертикальные напряжения от собственного веса грунта
σzg 0 на уровне подошвы фундамента:
σzg 0 = γ´·d
σzg 0 = 61,5 кПа
Дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента σzр 0:
σzр 0 = P- σzg 0=182,1-61,5 = 120,6кПа
8)Зададимся толщиной висячей подушки, hп=1,0м.
Проверяем условие szg+szp £ Rz - проверка напряжений на кровле слабого подстилающего слоя
szg= 61,5+1·10,79 = 70,85кПа
szp= 0,548·120,6 = 66,1 кПа
Для установления Rz вычислим площадь условного фундамента
Ау = N0II/szp = 3200/66,1=7,7м2, b=2,7м, l=2,7м.
Rz=1,2·1,1(0,72·1·1·18,2+3,87·3,6·19,2+(2,3-1)·3,3·19,2+6,45·18)/1,1=606,6кПа
,85+66,1=137,0 < 606,6кПа - условие удовлетворяется.
D=((606,6-137,0)/606,6)·100%=46,6%
Ширину подушки понизу определяем по формуле:
bп=b+2·hп·tga,
где a - угол распределения давления в теле подушки (30°…40°). Принимаем a=35°,
тогда bп=1,5+2·1·tg35°=3м
Осадку фундамента определяем так же, как для фундамента на естественном основании.
Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.
Грунт№ точкиz,смσzgη=l/bξ=2z/bασzp= α·Р0Еi кПаГлина0061,51/401120,6750010,265,10,30,941171,920,468,70,50,724131,8Супесь30,977,81,20,682124,1800041,486,9 1,90,44480,851,996,02,70,27650,262,4105,13,20,21038,272,9114,23,90,15227,783,4123,34,50,11921,7Суглинок93,9132,45,20,09116,610000104,4141,55,90,07213,1114,9150,66,50,06010,9
= 0,8
[(120,6+(120,6+171,9)/2+(171,9+131,8)/2)*0,2/18000+((131,8+124,1)/2+(124,1+80,8)/2+(80,8+50,2)/2+(50,2+38,2)/2+(38,2+27,7)/2+(27,7+21,7)/2)*0,5/22000+((21,7+16,6)/2+(16,6+13,1)/2+(13,1+10,9)/2)*0,5/10000] = 0,013м = 1,3см
Сравним предельную осадку с максимальной
= 1,3см < Su= 12см
Условие выполняется.
3.3 Свайный фундамент
Определение глубины заложения подошвы ростверка:
dр= db+hef+hр
db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;
hр - высота ростверка
hр min=ak+t+20см
t- глубина заделки свай в ростверк, м: t=0,05м
ak- больший размер колонны в плане, ak=0,6м
hр min = 0,6+0,05+0,2 = 0,85м
hef - толщина пола подвала, hef = 0,2м
dр = 2,7+0,2+0,85 = 4,05м
dр = 4,05м > df = 1,2м - условие выполняется.
Выбор типа, марки и длины сваи:
Марка сваи С6-30 (ГОСТ 19804.1-79). Бетон В25; Rb=14,5Мпа. Продольная арматура 4Æ14 А-III; Rs=340Мпа, Аs=6,16см2. Поперечное сечение сваи 0,3х0,3м, длина 4 м, острие - 0,3 м.
Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом.
Определение расчетной нагрузки на сваю:
По грунту:
P = gc· (gcR·R·A + u Σgcf·fi·hi)
gc - коэффициент условий работы сваи в грунте, gc =1
А - площадь опирания сваи на грунт ,м2
hi - толщина i-го слоя грунта
gcR, gcf -коэффициенты условий работы грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м
R, fi- расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи и i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи определяемые по таблицам, кПа.
u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м
фунд
