Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений

N - расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd - расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая несущей способностью сваи; Fd = 465.9 кН

г k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

г k =1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

N - расчётная нагрузка от веса ростверка;

n - количество свай в кусте.

N = гf*Np ,

где гf =1.1 - коэффициент надёжности по нагрузке;

Np =25 кН - вес ростверка.

N = 1.1*25 = 27.5 кН

N - расчётная нагрузка от веса грунта на уступах ростверка, кН.

N = гf `*Nгр ,

где гf ` =1.15 - коэффициент надёжности по нагрузке;

Nгр - вес грунта на уступах.

Nгр = 0.95*1*(dP*l*b - Vрост)

где Vрост = 1 м3 - объём ростверка;

b и l -ширина и длина ростверка; b = l = 1.5 м;

dр = 2.8 м - глубина заложения ростверка;

Nгр = 0.95*18.5*(1.2*1.5*1.5 - 1) = 29.88 кН

Nгр` = 1.15*29.88 = 34.36 кН

NФ = = 225.29 кН < N = = 332.79 кН

Условие выполняется

4.5 Сечение 3 - 3

4.5.1 Выбор типа, размеров и способа погружения свай

Требуемая длина сваи (без острия) определяется из условия:

l = l1 + l2 + l3 ,

где l1 - величина заделки головы сваи в ростверк, м; l1 = 0.1 м;

l2 - величина заглубления нижнего конца сваи в несущий слой, м; l2 = 1 м;

l3 - толщина слоёв грунтов, прорезаемых сваей, м; l3 = 5.9 м.



l = 0.1 + 1 + 5.9 = 7 м

Выбирается свая типа С70.30 - 4:

Тип армирования - 4; вес сваи - 16 кН;

длина острия - 250 мм. Способ огружения сваи - забивка дизельным молотом.

4.5.2 Расчёт несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

Расчёт несущей способности Fd, кН, забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки выполняют, как правило, по прочности грунта как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности по формуле:

Fd = гc *(гcr*R*A + И*У гcf *fi *hi ) ,

где гc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый гc =1;

гcr ,гcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые равными 1 при погружении сваи дизельным молотом;

R - расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

R = 1077.83 кПа (для суглинок мягкопластичных при z0 = 10.15 м и IL = 0.57);

А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; А = 0.3*0.3 = 0.09 м2 ;

И - наружный периметр поперечного сечения сваи, И = 4*0.3 = 1.2 м;

fi - расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Z1 = 3.25 м. f1 = 50.625 кПа; Z4 = 6.85 м. f4 = 31.85 кПа;

Z2 = 4.325 м. f2 = 27.65 кПа; Z5 = 8.25 м. f5 = 33.125 кПа;

Z3 = 5.35 м. f3 = 29.7 кПа; Z6 = 9.4 м. f6 = 21.31 кПа;

Fd = 1*(1*1077.83*0.09 + 1.2*(50.625*1.05 + 27.65*0.55 + 29.7*1.5 + 31.85*1.5 + 33.125*1.3 + 21.31*1) = 367.08 кН

4.5.3 Определение числа свай в фундаменте и конструирование ростверка

Число свай n определяют исходя из условия, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд по формуле:

n = ,

где г k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

г k =1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

N - расчётная нагрузка на куст (кН), приложенная на уровне обреза фундамента.

N = гf*N ,

где N - основная нормативная нагрузка на куст, кН; N = 273 кН

гf - коэффициент надёжности по нагрузке, гf =1.1.

Fd - несущая способность висячей сваи, кН.

N = 273*1.1 = 300.3 кН

n = = 1.145

Расстояние между осями свай (шаг свай) вдоль стены определяется по формуле:

c =

Полученный результат округляется таким образом, чтобы шаг свай был кратен 5 см. В зависимости от величины с определяется число рядов свай.

- однорядное, когда 3*d < c < 6*d. Если по расчёту получилось, что с > 6*d, то следует уменьшить несущую способность свай, изменив ее длину или сечение;

- двухрядное шахматное, если n 2 и 1.5*d < c 3*d. Расстояние между двумя рядами свай cP в этом случае определяется по формуле:

сP = 3*d;

- двухрядное, если n > 2. Расстояние между рядами принимается cP = 3*d.

Для недопущения увеличения размера ростверка рекомендуется принимать не более 2Х рядов свай. Если по расчёту получится с < 1.5*d, то следует увеличить несущую способность сваи, увеличив длину сваи или её сечение.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента при расположении свай в один ряд определяют по формуле:

bP = d + 2*C0, мм,

где d - поперечный размер ствола сваи, мм,

С0 - расстояние от края плиты ростверка до ближайшей грани сваи (свес ростверка), мм

Ширину ростверка при многорядном расположении свай вычисляют по формуле:

bP = cP*(m - 1) + d + 2*C0,

где m - число рядов свай;

сР - расстояние между осями свай в соседних рядах;

d и C0 - то же, что и в формуле выше.

Рекомендуется принимать не более двух рядов свай при минимальной ширине ростверка 400 мм.

С = = 0.873 м с = 0.8 м.

Принимается двухрядное шахматное расположение свай, т.к.

n 2 и 1.5*d < c 3*d

0.45 < c = 0.8 < 0.9

cp = = 0.41 < 3*d = 0.9

m = 2 C0 = 0.15

bp = cp*(m - 1) + d + 2*C0 = 0.41*(2 - 1) + 0.3 + 2*0.15 = 1.01 м.

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку Nф , приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие:

NФ =

где N - расчётная нагрузка на куст (кН), приложенная на уровне обреза фундамента; N = 300.3 кН

N - расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd - расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая несущей способностью сваи; Fd = 367.08 кН

г k - коэффициент надёжности, величина которого принимается в зависимости от метода определения несущей способности сваи;

г k =1.4, если несущая способность сваи определена расчётом.

N - расчётная нагрузка от веса ростверка;

n - количество свай в кусте.

N = гf*Np ,

где гf =1.1 - коэффициент надёжности по нагрузке;

Np =27.778 кН (для 1 м. - КС2-1)

N = 1.1*27.778 = 30.556 кН

N - расчётная нагрузка от веса грунта на уступах ростверка, кН.

N = гf `*Nгр ,

где гf ` =1.15 - коэффициент надёжности по нагрузке;

Nгр - вес грунта на уступах.

Nгр = 0.95*1*()

где Vрост = 1.11 м3 - объём ростверка;

b и l -ширина и длина ростверка; b = l м; l = 1.01 м.

dр = 3 м - глубина заложения ростверка;

Nгр = 0.95*18.5*() = 16.872 кН

Nгр` = 1.15*16.872 = 19.4 кН

N = 1.1*3*5.83 = 19.24 кН

NФ = = 184.75 кН < N = = 262.2 кН

Условие выполняется Расчёт можно закончить.

4.6 Расчёт свайных фундаментов по 2 группе предельных состояний (по деформациям)

Сечение 5 - 5.

Расчёт свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия:

S ? Sи ,

где Sи - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, определяемой по табл.4 [2];

S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчётом в соответствии с указаниями приложения 2 [2].

Расчёт фундамента из висячих свай и его основания по деформациям производят как для условного массивного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями [2].

Условный фундамент рассматривается как единый массив АВГБ, ограниченный снизу плоскостью АВ, проходящей через нижние концы свай, сверху - поверхностью планировки грунта ВГ, с боков - вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии а,равном

a = h*tg,

где цII,mt - осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

II,mt = ,

где цII,i - расчётное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной hi.

II,mt = = 27.090

a = 7.9*tg = 0.938 м.

Размеры подошвы условного свайного фундамента при этом находят по формулам:

ширина bу = cb (mb - 1) + d +2a ;

длина lу = cl (ml - 1) + d +2a ;

где cb и cl - расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; cb = 0.9 м , cl =0.9 м;

mb и ml -количество рядов свай по ширине и длине условного фундамента;

mb = 2 ; ml = 2;

d -сторона поперечного сечения сваи, м; d =0.3 м.

bу = 0.9*( 2 - 1) + 0.3 + 2*0.938 = 3.08 м;

lу = 0.9*( 2 - 1) + 0.3 + 2*0.938 = 3.08 м.

Расчёт осадки основания S, м, в методе послойного суммирования находят простым суммированием осадок всех элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи Hс по формуле:

S = *,

где в - безразмерный коэффициент, равный 0.8;

уzp,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах элементарного слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го элементарного слоя грунта;

n - число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Расчёт начинается с определения природного уzq и дополнительного уzp напряжений и построения их эпюр.

Напряжение от собственного веса грунта уzq определяется по формуле:

уzq,i = У гi * hi ,

где гi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

SB = ,

гsb2 = 10.31 кН/м3 гsb3 = 9.19 кН/м3

Дополнительные вертикальные напряжения уzp на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:

уzp = б*Pо

где б - коэффициент рассеивания напряжений с глубиной, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины ж:

б = f (ж = 2z/b , з = l/b) ,

здесь l - длина; b - ширина подошвы фундамента.

Pо - дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое как разность между средним давлением под подошвой фундамента P и напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента уzqо .

Pо = PII - уzq

PII =

где Aу = bу *lу - площадь подошвы условного свайного фундамента, мІ;

bу, lу - ширина и длина подошвы условного фундамента, м;

NII = расчётная нагрузка по второй группе предельных состояний, кН, определяемая по формуле:

NII = NоII + NсII + NрII + NгрII,

где NоII - расчётная нагрузка от веса сооружения на уровне обреза фундамента, кН;

NсII, NрII, NгрII - нагрузка от веса соответственно свай, ростверка и грунта в объёме условного свайного фундамента АВГБ, кН.

Aу = bу*lу = 3.08*3.08 = 9.48 мІ

NоII = 840 кН;

NсII = 4*18.3 = 73.2 кН;

NрII = 25 кН;

NгрII - вес грунта в объёме условного фундамента АБГВ:

Nгр = *(bУ*hУ*lУ - Vсв - Vс),

где bу = lу = 3.08 м ; hу = 7.9 м - длина, ширина и высота условного фундамента.

VрII = 1 м3 - объём ростверка; Vc= объём свай :

Vc = 4*l*0.3*0.3 = 4*8*0.3*0.3 = 2.88 м3

Nгр = *(3.08*7.9*3.08 - 2.88 - 1) = 932.86 кН

NII = 840 + 73.2 + 25 + 932.86 = 1871.06 кН

PII = = 197.37 кН

Расчёт напряжений от собственного веса грунта:

1. На уровне планировки:

уzq = 0; 0.2*уzq = 0

2. На границе 1-го и 2-го ИГЭ:

уzq1 = уzq + г1*h1 = 18.5*4.05 = 74.92 кПа; 0.2*уzq =14.98 кПа

3. На уровне грунтовых вод:

уzq2 = уzq1 + г2 * h2' = 74.92 + 20.2*0.55 = 86.03 кПа; 0.2*уzq = 0.2*86.03 = 17.2 кПа

4. На границе 2-го и 3-го ИГЭ:

уzq3 = уzq2 + гsb2*h2'' = 86.03 + 10.31*4.3 = 130.36 кПа;

0.2*уzq = 0.2*130.36 = 26.72 кПа

В этом случае к вертикальному напряжению от собственного веса грунта уzq на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление угидр столба воды, определяемое по формуле:

угидр = гw*hw ,

где гw и hw - высота столба воды и удельный вес воды.

hw = 4.3 м; гw = 10 кН/м3

угидр = 10*4.3 = 43 кПа

уzq3 общ = уzq3 + угидр = 130.36 + 43 = 173.36 кПа

0.2*уzq2 общ = 0.2*173.36 = 36.67 кПа

5. На уровне подошвы фундамента:

zq4 = zq3 + sb3*h3' = 173.36 + 9.19*2.05 = 192.2 кПа

0.2*уzq4 = 0.2*192.2 = 38.4 кПа

6. На границе 3-го и 4-го ИГЭ:

уzq5' = уzq5+ гsb3*h3'' = 192.2 + 9.19*1.25 = 203.68 кПа ;

0.2*уzq = 0.2*203.68 = 40.74 кПа

hw = 3.3 м ; гw = 10 кН/м3

угидр = 10 * 3.3 = 33 кПа

уzq5 общ = уzq5 + угидр = 203.68 + 33 = 236.68 кПа

0.2*уzq2 общ = 0.2*243.61 = 48.72 кПа

7. На уровне подошве 4-го ИГЭ:

уzq6 = уzq5 общ + г4*h4 = 236.68 + 20*1.7 = 270.68 кПа ;

0.2*уzq6 = 0.2*270.68 = 54.136 кПа

Вычисляем дополнительное вертикальное давление на основание, Pо , кПа:

Pо = РII - уzq = 197.37 - 192.2 = 5.17 кПа

Так как P0 = 5.17 кПа < 0.2*zq4 = 38.4 кПа, то осадка равна нулю.

Так же требуется выполнение основного требования расчёта оснований по деформациям : среднее давление под подошвой условного фундамента PII не должно превышать расчётного сопротивления грунта основания R на этой глубине:

PII ? R ,

где PII = 197.37 кПа - среднее давление под подошвой;

R - расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента, кПа:

R = *[M*KZ*b*II + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII], где

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M = 0.36; kz =1; Mq = 2.43; Mc = 4.99; CII = 15.8 кПа; db =2 м;

гII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов:

II = = = 15.42 кН/м3

гґII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

II' = =

= = 13.026 кН/м3

СII - расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой условного фундамента; СII = 15.8 кПа;

d1 - приведённая глубина заложения фундамента, определяемая по формуле:

d1 = hS + hcf*

где hS - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается равной 0.1 м);

гcf - расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала (принимается равным 22 кН/м3 ;

d1 = 7.9 + 0.1* = 8.025 м

db- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B<20 м и глубиной свыше 2 м принимается db=2 м, при ширине подвала B>20 м db=0).

R = *[0.36*1*3.08*15.42 + 2.43*8.025*13.026 + (2.43 - 1)*2*13.026 + 4.99*15.8] = 484.01 кПа

PII = 197.37 кПа < R = 484.01 кПа

Условие выполняется, расчёт можно считать законченным.

Сечение 2 - 2.

Расчёт свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия:

S ? Sи ,

где Sи - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, определяемой по табл.4 [2];

S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчётом в соответствии с указаниями приложения 2 [2].

Расчёт фундамента из висячих свай и его основания по деформациям производят как для условного массивного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями [2].

Условный фундамент рассматривается как единый массив АВГБ, ограниченный снизу плоскостью АВ, проходящей через нижние концы свай, сверху - поверхностью планировки грунта ВГ, с боков - вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии а, равном

a = h*tg,

где цII,mt - осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

II,mt = ,

где цII,i - расчётное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной hi.

II,mt = = 27.280

a = 8.9*tg = 1.06 м.

Размеры подошвы условного свайного фундамента при этом находят по формулам:

ширина bу = cb (mb - 1) + d +2a ;

длина lу = cl (ml - 1) + d +2a ;

где cb и cl - расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; cb = 0.9 м , cl =0.9 м;

mb и ml -количество рядов свай по ширине и длине условного фундамента;

mb = 2 ; ml = 2;

d -сторона поперечного сечения сваи, м; d =0.3 м.

bу = 0.9*( 2 - 1) + 0.3 + 2*1.06 = 3.32 м;

lу = 0.9*( 2 - 1) + 0.3 + 2*1.06 = 3.32 м.

Расчёт осадки основания S, м, в методе послойного суммирования находят простым суммированием осадок всех элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи Hс по формуле:

S = *,

где в - безразмерный коэффициент, равный 0.8;

уzp,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах элементарного слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го элементарного слоя грунта;

n - число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Расчёт начинается с определения природного уzq и дополнительного уzp напряжений и построения их эпюр.

Напряжение от собственного веса грунта уzq определяется по формуле:

уzq,i = У гi * hi ,

где гi и hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

SB = ,

гsb2 = 10.31 кН/м3 гsb3 = 9.19 кН/м3

Дополнительные вертикальные напряжения уzp на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:

уzp = б*Pо ,

где б - коэффициент рассеивания напряжений с глубиной, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины ж:

б = f (ж = 2z/b , з = l/b) ,

здесь l - длина; b - ширина подошвы фундамента.

Pо - дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое как разность между средним давлением под подошвой фундамента P и напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента уzqо .

Pо = PII - уzq

PII = ,

где Aу = bу *lу - площадь подошвы условного свайного фундамента, мІ;

bу, lу - ширина и длина подошвы условного фундамента, м;

NII = расчётная нагрузка по второй группе предельных состояний, кН, определяемая по формуле:

NII = NоII + NсII + NрII + NгрII,

где NоII - расчётная нагрузка от веса сооружения на уровне обреза фундамента, кН;

NсII, NрII, NгрII - нагрузка от веса соответственно свай, ростверка и грунта в объёме условного свайного фундамента АВГБ, кН.

Aу = bу*lу = 3.32*3.32 = 11.02 мІ

NоII = 763 кН;

NсII = 4*20.5 = 82 кН;

NрII = 25 кН;

NгрII - вес грунта в объёме условного фундамента АБГВ:

Nгр = *(bУ*hУ*lУ - Vсв - Vс),

где bу = lу = 3.32 м ; hу = 8.9 м - длина, ширина и высота условного фундамента.

VрII = 1 м3 - объём ростверка; Vc= объём свай :

Vc = 4*l*0.3*0.3 = 4*9*0.3*0.3 = 3.24 м3

Nгр = *(3.32*8.9*3.32 - 3.24 - 1) = 1257.04 кН

NII = 763 + 82 + 25 + 1257.04 = 2121.04 кН

PII = = 193.02 кН

Расчёт напряжений от собственного веса грунта:

1. На уровне планировки:

уzq = 0; 0.2*уzq = 0

2. На границе 1-го и 2-го ИГЭ:

уzq1 = уzq + г1*h1 = 18.5*4.05 = 74.92 кПа; 0.2*уzq =14.98 кПа

3. На уровне грунтовых вод:

уzq2 = уzq1 + г2 * h2' = 74.92 + 20.2*0.55 = 86.03 кПа; 0.2*уzq = 0.2*86.03 = 17.2 кПа

4. На границе 2-го и 3-го ИГЭ:

уzq3 = уzq2 + гsb2*h2'' = 86.03 + 10.31*4.3 = 130.36 кПа;

0.2*уzq = 0.2*130.36 = 26.72 кПа

В этом случае к вертикальному напряжению от собственного веса грунта уzq на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление угидр столба воды, определяемое по формуле:

угидр = гw*hw ,

где гw и hw - высота столба воды и удельный вес воды.

hw = 4.3 м; гw = 10 кН/м3

угидр = 10*4.3 = 43 кПа

уzq3 общ = уzq3 + угидр = 130.36 + 43 = 173.36 кПа

0.2*уzq2 общ = 0.2*173.36 = 36.67 кПа

5. На уровне подошвы фундамента:

zq4 = zq3 + sb3*h3' = 173.36 + 9.19*1.45 = 186.68 кПа

0.2*уzq4 = 0.2*186.68 = 37.34 кПа

6. На границе 3-го и 4-го ИГЭ:

уzq5' = уzq5+ гsb3*h3'' = 186.68 + 9.19*(3.3 - 1.45) = 203.68 кПа ;

0.2*уzq = 0.2*203.68 = 40.74 кПа

hw = 3.3 м ; гw = 10 кН/м3

угидр = 10 * 3.3 = 33 кПа

уzq5 общ = уzq5 + угидр = 203.68 + 33 = 236.68 кПа

0.2*уzq2 общ = 0.2*243.61 = 48.72 кПа

7. На уровне подошве 4-го ИГЭ:

уzq6 = уzq5 общ + г4*h4 = 236.68 + 20*1.7 = 270.68 кПа ;

0.2*уzq6 = 0.2*270.68 = 54.136 кПа

Вычисляем дополнительное вертикальное давление на основание, Pо , кПа:

Pо = РII - уzq = 193.02 - 186.68 = 6.34 кПа

Так как P0 = 6.34 кПа < 0.2*zq4 = 37.34 кПа, то осадка равна нулю.

Так же требуется выполнение основного требования расчёта оснований по деформациям: среднее давление под подошвой условного фундамента PII не должно превышать расчётного сопротивления грунта основания R на этой глубине:

PII ? R ,

где PII = 193.02 кПа - среднее давление под подошвой;

R - расчётное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента, кПа:

R = *[M*KZ*b*II + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII], где

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M = 0.36; kz =1; Mq = 2.43; Mc = 4.99; CII = 15.8 кПа; db = 0 м;

гII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов:

II = = = 14.25 кН/м3

гґII - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

II' = =

= = 13.28 кН/м3

СII - расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой условного фундамента; СII = 15.8 кПа;

d1 - приведённая глубина заложения фундамента, определяемая по формуле:

d1 = hS + hcf*

где hS - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается равной 0.1 м);

гcf - расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала (принимается равным 22 кН/м3 ;

d1 = 8.9 + 0.1* = 9.02 м

db- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B<20 м и глубиной свыше 2 м принимается db=2 м, при ширине подвала B>20 м db=0).

R = *[0.36*1*3.32*14.25 + 2.43*9.02*13.28 + (2.43 - 1)*0*13.28 + 4.99*15.8] = 483.69 кПа

PII = 193.02 кПа < R = 483.69 кПа

Условие выполняется, расчёт можно считать законченным.

5. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

При возведении фундамента мелкого заложения производят подчистку дна котлована с помощью бульдозера, который вслед за экскаватором срезает оставленный им грунт.

Если основание сформировано из слабых естественных или насыпных грунтов, можно увеличить их несущую способность поверхностным (на глубину 1,5…2 м) или глубинным (более 2 м) уплотнением. Поверхностное уплотнение грунтов в котлованах выполняют тяжёлыми кулачковыми или гладкими катками, которые после многократной проходки по одному следу уплотняют слой толщиной до 0.5 м.

Песчаные и обломочные породы уплотняют вибрированием. Обычные виброплиты уплотняют грунт на глубину до 0.5 м, тяжёлые самоходные - до 1 м. Эффективность и качество поверхностного уплотнения зависят от влажности грунта. При разработке котлованов следует учитывать, что в результате уплотнения поверхность дна заметно понижается. Обязательное удаление разрушенного трамбованием слоя грунта толщиной 10…15 см также приводит к углублению котлована. Поэтому, если основание предполагается уплотнить, глубину выемки назначают, учитывая величину осадки грунта и толщинк удаляемого слоя. Глубинное уплотнение грунтов(до 10 м) выполняют гидровибрированием, одновременно увлажняя грунт до насыщения. После глубинного производят поверхностное уплотнение, а затем подчищают дно котлована и поверхность основания.

Устройство подушек. Песчаные и щебёночные (или гравийные) подушки предназначены для распределения давления от фундамента на большую площадь либо для замены слоя слабого грунта под фундаментом. Если подушку отсыпают в сухом котловане, разгруженный материал разравнивают бульдозером слоями толщиной 20 см. Каждый слой увлажняют и уплотняют поверхностными вибраторами или механическими трамбовками.

Закрепление грунтов. Несущую способность слабых грунтов можно увеличить методами искусственного закрепления:

1) Силикатизация и смолизация. Приготовленный в специальной установке закрепляющий раствор по разводящей системе нагнетают в инъекторы. Инъекторы забивают на глубину до 7м. На глубину до 30 м грунты закрепляют с помощью инъекторов - тампонов. Лессовидные грунты закрепляют только раствором силикаиа натрия. При его взаимодействии с солями кальция, содержащимися в лёссах, образуется гель кремниевой кислоты, который цементирует частицы лёсса, превращая их в камневидную массу. В песках (сухих, а также водонасыщенных) с высоким коэффициентом фильтрации сначала под давлением до 0.5 МПа нагнетают раствор силиката натрия, а затем - хлорида кальция. Пылеватые пески закрепляют гелеобразующей смесью растворов силиката натрия и фосфорной кислоты. Для закрепления мелких песков применяют также водный раствор карбамидной смолв в смеси с раствором соляной кислоты.

2) Термический способ. Применяют только для закрепления лёссовидных и пористых суглинистых грунтов при залегании их выше уровня грунтовых вод.

Термическое закрепление является результатом сжигания топлива непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 0.6…1 МПа.

3) Цементация. Закрепляются трещиноватые скальные породы, а также гравелистые и рыхлые песчаные грунты. Для цементации используют растворы с водоцементным отношением от 0.4 до 1; расход раствора составляет 20…40 % объёма закрепляемых пород.

Под подошвой фундамента следует предусматривать подсыпку из гравия или тощего бетона.

Далее размечаются оси фундамента, устанавливается опалубка и производится бетонирование. Бетонирование производится с помощью механизированных средств (бетононасосы, пневмотранспортные установки и т.д.) с вибрированием промежуточных слоёв. Бетон фундамента перед проведением следующих работ должен набрать прочность не менее 70 % (примерно за три дня).

Библиографический список

СНиП 2.02.01 - 82. Строительная климатология и геофизика. М.; Стройиздат, 1983.

СНиП 2.02.01 - 83. Основания зданий и сооружений. М., 1985

Берлинов М.В. Основания и фундаменты. М.; Высшая школа, 1988.

Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. М.; Стройиздат, 1990.

Мазаник В.Н., Симхаев В.З., Алексеев Г.В. Определение размеров центрально нагруженных фундаментов мелкого заложения с применением ЭВМ. Иваново, 1994.

Мазаник В.Н., Симхаев В.З., Тощакова Е.В. Методические указания и задания к курсовому проекту “Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений”. Иваново, 1999.

Литвинов О.О., Беляков Ю.И. Технология строительного производства. Киев, Вища школа, 1985.

Размещено на Allbest.ru