Расчёт фундаментов на естественном основании

Расчетное сопротивление грунта основания R:

R =

где и - коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов,=1,2

и = 1.

k- коэффициент, принимаемый k= 1,1 т. к. прочностные характери­стики грунта приняты по таблицам СНиП.

kz - коэффициент, принимаемый k= 1(b10м);

b - ширина подошвы фундамента  3,3 м; 

II и  II  - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента и выше подошвы фундамента;

cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, CII=40кПа;

db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала  1,25м

Mr, Mq, Mc - безразмерные коэффициенты;

Мr = 0,33; Мq = 2,30; Мс = 4,86

d1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фун­даментов от пола подвала.

кН/м3

кН/м

R=кН/м2

Фактические напряжения под подошвой фундамента (фундамент центрально на­гружен):

p=

где N- нормативная вертикальная нагрузка на уровне обреза  фундамента, кН.

GfII и GgII- вес фундамента и грунта на его уступах;

А- площадь подошвы фундамента, м2.

Gfll=(3,3*3,3*0,3)+(2,7*2,7*0,3)+(0,9*0,9*1)*25=118,33кН

GgII=(3,3-2,7*0,6*0,3+3,3-0,9*2,4*1)*20=117,16кН

                p=270,33кН/м2R=303,76кН/м2

Условие p<R выполняется,недогруз фундамента составляет 12,6%,что находится в пределах 10% допустимого недогруза.

                 3.1.1.3   Определение конечных деформаций основания 

Расчет основания по деформациям производим исходя из условия:

SSu 

где S- совместная деформация основания и сооружения, определяемая  расчетом;Su - предельное значение совместной деформации основания,     Su = 0,02 м

  Для определения осадок используем метод послойного суммирования осадок.

Разобьем толщу грунта, расположенную под подошвой фундамента на слои, толщина которых находится в пределах

1.Разбиваем толщу на слои толщиной hi <(0,2-0,4)b                                              hi =0,2*3,3=0,66 принимаем  hi =1 м                                               

2.Определяем бытовое (природное) давление под подошвой фундамента                                 

, гдеудельный вес грунта, в котором расположен слой

3*13,89=0,042 МПа.     

3.  Определяем суммарное бытовое давление в каждом слое; для этого учитываем бытовое давление вышележащих слоев:

(данные заносим в таблицу, графа 5).

4.Определяем коэффициент:

, где 

Zi – толщина слоя (его расстояние от подошвы фундамента)

b – ширина подошвы фундамента

(Данные заносим в таблицу, графа 7).

5.По таблице 2 [6] и по значению , определяем коэффициент .

(Данные заносим в таблицу, графа 8).

6.Определяем дополнительное вертикальное давление:

                                        , где

                                     ,  где

Вычисляем среднее давление под подошвой фундамента                   

Дополнительно определяем вертикальное давление на основание непосредственно под подошвой фундамента:                                    
 

(Данные заносим  в таблицу, графа 9).

7.Определяем среднее значение дополнительного давления.

(Данные заносим в таблицу, графа 10).

8.Считаем осадку грунта:

, где

– коэффициент  принимаемый   всегда

– модуль  деформации, зависящий от грунта

(Данные заносим в таблицу, графа 12).

9.    Определяем величину . Для этого данные из графы 5 перемножаем на 0,2 послойно. Затем заносим в таблицу (графа 13), и определяем в каком слое будет выполняться условие 

Строим по данным таблицы (графы 5,10 и 13) эпюры напряжений (давлений в грунте) и определяем отметку нижней границы сжимаемой толщи (НГСТ) 

10.Определяем деформацию основания

                  Si=7,74см S=8см

     Условие выполняется, деформации не превышают установленных норм. Значит расчет фундамента произведен верно и принятые параметры удовлетворяют требованиям СНиП.

     Окончательно принимаю глубину заложения фундамента 3м. Высоту  фундамента принимаю 1,5м. Размеры подошвы  b х h = 3300х 3300мм.

3.1.2   Расчет и конструирование свайных фундаментов

3.1.2.1   Выбор типа и размеров свай

Сваи принимаем квадратного сечения со стороной 30 см.

Глубину заложения ростверка назначаем, исходя из конструктивной схемы здания. А также принимая во внимание те же условия, которые мы учитывали, назначая глубину заложения фундамента на естественном основании:         df= 9,85м;

Сопряжение сваи с ростверком назначаем свободным. Длину сваи назначаем исхо­дя из геологических условий i =7м.

3.1.2.2            Расчет несущей способности одиночной сваи

Несущую способность Fd (кН) висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, определяем по формуле:

                                       Fd=

где с = 1 - коэффициент условий работы сваи в грунте;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, опре­деляемое из табл. 6.21 [1]; Rа=3700кПа

А - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади попе­речного сечения сваи брутто; А=0,09м2

и - периметр поперечного сечения сваи,и=1,2 м;

fi - расчетное сопротивление  -того слоя грунта основания на боко­вой поверхности сваи, определяемое по табл. 6.20 [1];

hj – толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой по­верхностью, м;

и - коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способы погружения на расчетные сопротивления грун­та, принимаемые независимо друг от друга (табл. 6.22 [1]).

Fd =1*(1*3700*0,09+1,2*1(3,75*37,25+5,2*40,25+7,25*43,25+8,4*44,4) =1575,60кПа

3.1.2.3  Определение количества свай, размещение их в плане

и конструирование ростверка

Число свай в кусте определяем по формуле:

n=

где ук - коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от способа определения несущей способности сваи, ук = 1,4;

NI - расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, кН;

NI=3135,37кН

GfI - ориентировочный вес ростверка и грунта на его обрезах, кН;

Fd - несущая способность одиночной сваи, кН;

Gfll=(3,3*3,3*0,50)+(3,3+0,9/2*1)*25=188,5кН

GgII=(3,3-0,9*2,4*1)*20=115,2кН

n=шт

Принимаем 3 сваи. Ростверк выполняем из монолитного железобетона, за­делка сваи в ростверк 0,15 м. Высоту ростверка принимаем 1,5 м.

3.1.2.5  Определение конечных деформаций основания свайного фундамента. Окончательный выбор параметров свайного фундамента

Среднее давление по подошве условного фундамента:

                                                      pII=                                                                    где NII - нагрузка по обрезу фундамента, кН;

Gуф - вес ростверка, свай и грунта в пределах объема условного фун­дамента, кН;

lуф bуф - ширина и длина подошвы условного фундамента, м.

Определим границы условного фундамента:

-         снизу - плоскость, проходящая через нижние концы свай, dvcn =9,85 м

-         сверху - поверхность планировки грунта;

-         с боков - плоскости, отстоящие от наружных граней крайних рядов вертикаль­ных свай на расстоянии с =

-        

где hi - глубина i-того слоя;                                                                               - угол внутреннего трения i-того слоя;                             mt=

с = 9,85*tg(16,50/4) = 0,71м

b= lусл = 1,2*1+ 0,3 + 2*0,71 = 2,92 ≈ 3м

кН/м3
кН/м3                R=кН/м2

Gгр=(2,1*2,1*14,87)=65,57 кН

Gуф=(3*3 *0,5*25)=112,5кН

pII=кН/м < R =534,64кН/м– условие выполняется Определяем конечные деформации :                                              1.Разбиваем толщу на слои толщиной hi <(0,2-0,4)b                                              hi <(0,3*3 )=0.9м, принимаем  hi =1 м                                                2.Определяем бытовое (природное) давление под подошвой фундамента ; σzg0=9,85*14,92=0,146МПа.                        3.Вычисляем среднее давление под подошвой фундамента                    Рср= Nn/A; Рср=3135,37* 10³/300*300*100=0,35 МПа                                                                     4.Дополнительно определяем вертикальное давление на основание непосредственно под подошвой фундамента:                                     σzp0=Pср-σzg0=0.35-0.146=0.204 МПа;                                                                       5.Вычисляем дополнительное давление на границе слоев: σzpi=σzp0*α.         Вычисления производим в табличной форме и строим по результатам расчета эпюры давления.                                                                                  6.Определяем границу сжимаемой толщи. Она будет расположена на глубине, где осадочное давление составляет 20% от бытового; Вычисляем осадку элементарного слоя по формуле:Si=β*hi*σzpi/Ei ;полную осадку                                               

  3.1.3   Технико-экономическое сравнение вариантов

При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений приходится учитывать много факторов, влияющих на выбор проектного решения и разрабатывать несколько вариантов. Выполнение оценок целесообразности того или иного типа фун­дамента следует производить для здания (сооружения) в целом. Однако, только в рамках курсового проекта, для предварительной оценки технико-экономических показателей запроектированных фундаментов выполняем расчеты, приведенные в табл. 8,9

Табл. 8 Определение технико-экономических показателей фундамента на естественном основании

Табл. 9 Определение технико-экономических показателей свайного фундамента