Вариантное проектирование фундаментов здания

y = 0,45 м;

∑y_i²=2,3·0,45²

  Тогда N _mах = 185,71 + (132,78∙0,45)/ 2,3·0,45² = 314 кН.

  Сваи  по несущей способности необходимо проверять из условия:

  N_max ≤ P

  В данном случае допускается недогрузка, как правило, до 10%:

  Условие N _mах < Р выполняется ,т.к. 314 кН < 446,11 /1,4 = 318,65 кН (∆= 2,8 %).

  Проверим  выполняется ли условие :

  N_min  > 0.

N_min = 185,71 - (132,78∙0,45)/ 2,3·0,45² = 57,42 кН∙м.

  Условие выполняется, т.к. 57,42 кН∙м > 0. 

   6.8. Расчет свайного  фундамента по  деформациям

   

   Расчет  фундамента из висячих забивных свай и его основания по деформациям (по второй группе предельных состояний) следует производить как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП [3]. Расчет сводится к определению размеров условного фундамента, проверке напряжений, возникающих по его подошве и вычислению осадки (рис. 7).

6.8.1. Определение границ  условного фундамента

  Границы условного фундамента определяются следующим образом. Первоначально определяют средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:

  φ_{II, mt} = ∑ φ_{II, i} h_i  / ∑ h_i

  где φ_{II, i} - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i.

   φ_{II, mt} = (0,15∙35 + 4,1∙18,6)/4,25 = 19,2^о.

  Затем проводят наклонные плоскости под  углом φ_{II, mt} /4 = 19,2/4 = 4,8 град от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости АБ, проходящей через нижние концы свай. Путем построения боковых вертикальных плоскостей, проходящих через точки А и Б до пересечения с поверхностью планировки грунта, находят очертания условного фундамента АБВГ, который включает в себя грунт, сваи и ростверк.

    Размеры подошвы условного фундамента (соответственно ширину и длину его) определяют по выражениям:

  В_y = b + 2h (tg φ_{II, mt} /4)

  L_y = l + 2h (tg φ_{II, mt} /4)

где b и l - размеры в пределах внешних граней крайних свай, м;

h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

  b = 0,9 + 0,3 = 1,2 м.

  В_y = 1,2 + 2ּ4,25ּtg 4,8 = 1,9 м.

  Для свайного ленточного фундамента L_y = 1, так как расчет для него ведется на 1 м длины.                

  А площадь  условного фундамента:

                            А_y = В_y ∙ L_y = 1,9ּ1 = 1,9 м².

  

  

   6.8.2. Определение интенсивности  давления по подошве  условного фундамента

  Найдя площадь условного фундамента и  глубину его заложения, определяют интенсивность давления по его подошве  и сравнивают ее с расчетным сопротивлением грунта, установленным на этой глубине аналогично фундаментам мелкого заложения [1, п. 4.2.4]. Тогда:

  P_ср = (F_V0ІІ + G _cbІІ + G _pІІ + G _gІІ) / А_y ≤ R,

где F_v0ІІ - расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента, F_v0ІІ = 300 кН;

G_cbІІ, G_pІІ, G_gІІ - вес свай, ростверка и грунта в пределах условного фундамента АБВГ, кН, с площадью А_y;

R - расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента, кПа.

  Найдем  P_ср:

G _pІІ = V_рּ γ_р = (0,5∙1,5∙1 + 3∙0,6∙0,6∙1)∙24 = 43,92 кН;

G _cbІІ = V_cbּ γ_cb = 2,3 ∙ 0,3²∙ 4,5 ∙24 = 22,36 кН;

G_gпрII = V_gпрּ γ_g – вес грунта в объеме АБВГ;

V_g   =  V_абвг - V_р   -  V_cb -V_подв = 1,9∙6,7 – (0,5∙1,5∙1 + 3∙0,6∙0,6∙1) – (2,3 ∙ 0,3²∙ 4,25) – (2,15∙0,65∙1) = 8,62 м³;

γ _{sв с} = (γ_s – γ_w)/(1+е) = (27-10)/(1+0,83) = 9,29 кН/м³;

γ_g = γ_II^’ = (9,29∙3,7 + 19,2∙0,4 + 18,4∙2 +19∙0,6)/6,7 = 13,47 кН/м³;

тогда G_gпрII = 8,62∙13,47 = 116,11 кН;

P_ср = (F_V0ІІ + G _cbІІ + G _pІІ + G _gІІ) / А_y = (300 + 22,36 + 43,92 + 116,71)/1,9 = 254,2 кПа.

  Найдем  расчетное сопротивление грунта R:

L/H = 9/4,2 = 2,14:

γ_с1 =  1,2 ; γ_с2  =  1,03 (определяются методом интерполяции);

k = 1,1;

k_z = 1 (b <10м);

при φ = 18,6^о (супесь) методом интерполирования:

M_γ = 0,46; M_q = 2,83; M_с = 5,41;

b = В_y = 1,9 м;

γ_II – осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента на глубину равную 2b (2·1,9 = 3,8 м) (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ ;

γ_II = (9,29∙0,9 +20∙2,9)/3,8 = 17,46 кН/м³;

γ_II' = (9,29∙3,7 + 19,2∙0,4 + 18,4∙2 +19∙0,6)/6,7 = 13,47 кН/м³;

C_II = 9,4 кПа;

d_l = h_s + h_cf∙ γ _сf/ γ_II' ,

где h_s   -  толщина   слоя   грунта   выше   подошвы условного фундамента со стороны подвала, м (h_s = 6,85-2,1-0,2 = 4,55 м);

h_cf  -   толщина конструкции пола подвала, м (h_cf = 0,2 м);

g_cf  -  расчетное  значение  удельного  веса  конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³) (g_cf  = 22 кН/м³);

d_l =  4,55 + 0,2∙ 22/ 13,47 = 4,88 м ,

d_b - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b=2 м, при ширине подвала B > 20 м - d_b=0) d_b = 1,95 м.

  Тогда R = (1,2ּ1,03/1,1) ּ [0,46 ּ1ּ1,9ּ17,46 + 2,83ּ4,88ּ13,47 + (2,83–1)ּ1,95ּ13,47 + 5,41ּ9,4] = 337,32 кПа.

  Условие P_ср ≤ R выполняется, так как 254,2 кПа < 337,32 кПа.

    

   6.8.3. Определение осадки  условного свайного  фундамента

  Определяют  по формулам, приведенным в [3, п. 5.1.2]. Полученные данные записывают в табл. 3.

  1) h_i ≤ 0,4ּb, т. е. h_i = 0,4ּb = 0,4ּ1,9 = 0,76 м. Принимаем . h_i = 0,7 м.

  где b – ширина условного фундамента.

  При слоистом основании каждый элементарный слой включает однородный грунт.

  2) Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта σ_zgi на границе i слоя, залегающего на глубине z_i по формуле:

  σ_zgi =∑ γ_i ּ h_i + σ_zgo

  σ_zgo= γ’_II ּd_f,

где σ_zgo - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента;

γ_i , h_i - соответственно, удельный вес и толщина каждого i вышележащего слоя;

γ’_II - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы условного фундамента;

d_f - глубина заложения условного фундамента от планировочной отметки.

  Т.к.  часть супеси расположена ниже УГВ, то ее удельный вес должен быть принят с учётом взвешивающего действия воды:

γ _{sв с} = (γ_s – γ_w)/(1+е) = (27-10)/(1+0,83) = 9,29 кН/м³.

  σ_zgo= γ’_II ּd_f = 13,47∙ 6,7 = 90,25 кПа;

  σ_zg1 = 9,29ּ 0,7 + 90,25 = 96,75 кПа;

  σ_zg2 = 9,29ּ 0,2 + 96,75 = 98,61 кПа;

  Т.к. следующий слой глина находится  в твердом состоянии и ниже уровня подземных вод, то на кровле данного водоупорного пласта возникает  дополнительно гидростатическое давление от столба воды, расположенного на данном слое:

  σ_доп =γ_wּ h_w

  σ_zg2′ = 98,61 + 10∙4,6 = 144,61 кПа;

  σ_zg3 = 20,0ּ 0,7 + 144,61= 158,61 кПа;

  σ_zg4 = 20,0ּ 0,7 + 158,61= 172,61 кПа;

  σ_zg5 = 20,0ּ 0,7 + 172,61= 186,61 кПа;