Материал: Проектирование свайных и ленточных фундаментов

Рис. 7. Эпюры напряжений в основании фундамента под наружную стену здания.

Теперь определим значение конечной осадки отдельно стоящего фундамента внутренней стены здания по методу послойного суммирования. Ширина подошвы b = 2,4 м; глубина заложения d = 3,95 м; среднее давление под подошвой фундамента p = 159 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента szg,о = g¢×d = 17,4×4,25 = 74,04 кПа; дополнительное давление pо = 159-74= 85 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 4, а эпюры напряжений показаны на рисунке 8.

Таблица 4. - Расчёт осадки фундамента под внутреннею стену здания

Рис. 8. Эпюры напряжений в основании фундамента под внутреннею стену здания.

Полученные значения осадки меньше предельно допустимых, рекомендованных СНиП [1].

6. Расчёт осадки фундамента во времени

Выполним расчёт консолидации основания ленточного фундамента с шириной подошвы b = 2 м, глубиной заложения d = 3,9 м. Под подошвой фундамента залегает пласт глины мощностью h = 3,9 м. Конечная осадка фундамента за счёт уплотнения глины s = 3,94 см. Коэффициент фильтрации kf = 4×10-8 см/с = 1,26 см/год = 0,0126 м/год.

Коэффициент относительной сжимаемости

= 0,4/Е = 0,4/(11,2×106) = 0,0000357 кПа-1.

Вычисляем значение коэффициента консолидации

= kf / (mvgw) = 1,26/(0,0000357×10) = 3529 см2/год.

Время осадки

.

Рис. 9. График осадки фундамента во времени.

7. Проект свайного фундамента

.1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента. Назначение глубины заложения ростверка

Для нашего здания принимаем ленточные свайные фундаменты, состоящие из свай и балочного ростверка. В зданиях с подвалом ростверк должен быть заглублен ниже пола подвала, поэтому принимаем глубину заложения подошвы ростверка dр = 3,3 м.

Для выбора марки сваи необходимо определить её длину:

= lз + lн + h = 0,2 + 0,3 + 9,5 = 10 м.

По каталогу принимаем сваю марки С10-30 с характеристиками:

         бетон М250;

         продольное армирование 4 Æ 14 А-II;

         масса 2,28 т;

         расход бетона 0,91 м3.

7.2 Определение несущей способности сваи и расчётной нагрузки, допускаемой на сваю

Несущая способность висячей сваи определяется по формуле

;

где:

gс = 1 (СНиП [3]);= 17950 кПа (табл. 1 СНиП [3]);

А = 0,09 м²;= 1,2 м;= 24 кПа; f2 = 25,5 кПа; f3 = 9,6 кПа; f4 = 9,8 кПа; f5 = 10,3 кПа; f6 = 90 кПа (табл. 2 СНиП [3]);= 2 м; h2 = 2 м; h3 = 2 м; h4 = 2 м; h5 = 1 м; h6 = 0,3 м;

gcR = 1; gcf = 1 (табл. 3 СНиП [3]).

Получаем:

 кН.

Расчёт свайных фундаментов и свай по несущей способности грунтов производится исходя из условия

£ Fd / gk = P; P = 1826/1,4 = 1304 кН;

а по несущей способности сваи

N £ gcj(RbA + RscAs) = P1; P1 = 11500×0,09 + 280000×0,000615 = 1207 кН.

В дальнейших расчётах будем использовать меньшее значение, т.е. расчётная нагрузка, передаваемая на сваю N £ 1207 кН.

7.3 Определение количества свай в фундаменте и фактической нагрузки на сваю

Количество свай в ленточном фундаменте на участке с расчётной длиной 1 м

= (N0I + Gф)/P.

Для наружной и внутренней стен здания соответственно получаем

n = (480×1,2 + 52)/1207 = 0,52; n = (560×1,2 + 52)/1207 = 0,60.

Конструктивно принимаем в обоих случаях n = 1.

Определим фактическую нагрузку на сваю

-        для наружной стены N = (N0I + Gф)/n = (480×1,2 + 5×0,6×0,6×23,6 + 0,6×0,5×25) = 626 кН;

-        для внутренней стены N = (N0I + Gф)/n = (560×1,2 + 5×0,6×0,6×23,6 + 0,6×0,5×25) = 722 кН.

Рис. 10. Схема свайного фундамента.

7.4 Расчёт осадки свайного фундамента

Величину ожидаемой осадки свайного фундамента из висячих свай определяют расчётом по предельным состояниям второй группы. Произведём расчёт осадки фундамента, рассматривая свайный фундамент как условный массив, границы которого показаны на рис. 10. Боковые грани условного массива отстоят от граней сваи на расстоянии

l = htg(jII,mt/4);

где: jII,mt = å(jII,i × hi)/åhi = (13,2×4 + 17,8×5 + 41×0,3)/9,3 = 16,6°.

Получаем:= 9,8tg(16,6/4) = 0,71 м.

Определяем ширину подошвы условного фундамента и его весм = 0,3 + 0,71×2 = 1,72 м;

g¢II = (13,5×0,8 + 19×2,2 + (26,8 - 10)/(1 + 0,862)×0,8 + 19×4 + 19,2×5 + 20,8×0,3)/13,1 = 18,2 кН/м3;м = 5×0,6×0,6×23,6 + 0,6×0,5×25 + 22,8 + 13,1×1,42×18,2 = 411 кН.

Среднее давление под подошвой массива

-  для наружной стены pIIм = (N0II + GIIм)/bм = (480 + 411)/1,72 = 518 кПа;

-        для внутренней стены pIIм = (N0II + GIIм)/bм = (560 + 411)/1,72 = 565 кПа.

Определим значение осадки ленточного свайного фундамента наружной стены здания по методу послойного суммирования. Среднее давление под подошвой массива p = 518 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива szg,о = g¢×d + gw×hw = 18,2×13,1 + 10×0,8 = 246 кПа (в эпюре напряжений от собственного веса грунта на глубине 3,8 м от поверхности планировки будет скачок с 61,67 кПа до 69,67 кПа, т.е. на величину давления столба воды в грунте); дополнительное давление pо = 518 - 246 = 272 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 5, а эпюры напряжений показаны на рисунке 11.

Таблица 5. - Расчёт осадки свайного фундамента под наружную стену здания.

Рис. 11. Эпюры напряжений в основании свайного фундамента под наружную стену здания.

Теперь определим значение осадки ленточного свайного фундамента внутренней стены здания по методу послойного суммирования. Среднее давление под подошвой массива p = 565 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива szg,о = g¢×d + gw×hw = 18,2×13,1 + 10×0,8 = 246 кПа (в эпюре напряжений от собственного веса грунта на глубине 3,8 м от поверхности планировки будет скачок с 61,67 кПа до 69,67 кПа, т.е. на величину давления столба воды в грунте); дополнительное давление pо = 565 - 246 = 319 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 6, а эпюры напряжений показаны на рисунке 12.

Таблица 6. - Расчёт осадки свайного фундамента под внутреннею стену здания.

Рис. 12. Эпюры напряжений в основании свайного фундамента под внутреннею стену здания.

Полученные значения осадки меньше предельно допустимых, установленных СНиП [1].

8. Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного

Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости устройства фундамента на естественном основании со стоимостью устройства свайного фундамента. Для упрощения подсчётов объёмов работ на рисунках 13 и 14 приведены эскизы ленточного сборного и свайного ленточного фундаментов соответственно.

ленточный фундамент свая осадка

Рис. 13. Эскиз ленточного сборного фундамента.

Рис. 14. Эскиз свайного ленточного фундамента.

Расчёт стоимости запроектированных фундаментов сведён в таблицы 7 и 8.

Таблица 7

Расчёт стоимости устройства ленточного сборного фундамента.

Таблица 8

Расчёт стоимости устройства свайного ленточного фундамента.