2. Проектирование фундаментов мелкого заложения для промышленных зданий.
2.1. Назначение глубины заложения фундаментов.
2.2. Определение основных размеров фундамента.
2.3. Определение осадок фундаментов.
3. Проектирование свайных фундаментов.
3.1. Определение параметров сваи.
3.2. Определение несущих способностей сваи
1. Анализ инженерно-экологических условий
В соответствии с классификационными показателями, взятыми из задания (таблицы результатов определения физических характеристик грунта) определяем вид и разновидность дисперстных грунтов, слагающих площадку.
Образец Љ1. Грунт отобран из скважены Љ1 с глубины 2 м, так как
WР> 0 и Wl > 0, следовательно грунт глинистый. Разновидность глинистого грунта определяем по числу пластичности IР и по показателю текучести Il .
1. По числу пластичности IР = Wl - WP = 30 - 18 = 12 %.
Следовательно, грунт суглинок по табл. 2.2 [1].
2. По показателю текучести Il = (W - WP) / IP = ( 23 - 18) / 12 = 0,42. Следовательно, суглинок тугопластичный по табл. 2.4 [1].
Поскольку грунт глинистый, необходимо установить, следующие характеристики:
2. Проектирование фундаментов мелкого заложения для промышленных и гражданских зданий
2.1. Назначение глубины заложения фундаментов
Грунты площадки строительства относятся к пучинистым при промерзании. Руководствуясь картой. Приведенной на рис. 5.15. [4] или рекомендациями [8], определяем нормативную глубину сезонного промерзания d fn = 2,2 м, тогда расчетная глубина промерзания составит (рис.2.1.).
df = dfn * kh = 0,7*2,2 = 1,54 м,
где kh = 0,7 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый по [3, табл.1].
Рис. 2.1. Схема к назначению глубины заложения подошвы фундамента:
С|| = 23 кПа. Табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R0 = 220 кПа [3].
Рис. 2.4. Схема к определению размеров подошвы фундамента под колонну промышленного здания
Площадь подошвы фундамента в первом приближении равна:
А = (1,2*N||) / (R0 - d*?) ,
где 1,2 - коэффициент, учитывающий действие момента сил.
А = (1,2*720) / (220 - 1,65*20) = 4,6 м2
На основание передаются вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки. Поэтому подошву фундамента принимаем прямоугольной формы в плане. Принимаем значения b = 1,5 м, тогда а = 2,4 м.
Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания R по формуле:
R = ((?c1 * ?c2) / k) *[M? * kZ * b* ?|| + Mq* d1* ?|| + (Mq - 1)* d b *?|| + Mc * C|| ,
где ?c1 = 1,2 и ?c2 = 1,1 - коэффициенты условий работы, принимаемые по [3, табл. 3];
к = 1,1 - коэффициент надежности;
M? = 0,56, Mq = 3,24, Mc = 5,84 - коэффициенты, принимаемые в зависимости от ? по [3, табл. 4];
КZ = 1 - коэффициент, зависящий от ширины фундамента;
?|| = 19,3 кН/м3 - удельный вес грунта;
С|| = 23 кПа - удельное сцепление грунта;
d1 = 1,65 м - глубина заложения фундамента;
d b = 0 м - глубина подвала от поверхности планировки.
Условие Рmax ? 1,2 *R выполняется с запасом (к З,1 = 9,6 %), поэтому оставляем размеры подошвы фундамента b = 1,5 м, а = 2,4 м.
2.3. Определение осадок фундамента
На геологический профиль наносим контуры фундамента. Разделяем в первом приближении сжимаемую толщу основания на элементарные слои, толщиной h i = 0,4*1,5 = 0,6 м.
Определяем напряжение от собственного веса грунта Р zq,0 и дополнительное напряжение Р0 в уровне подошвы фундамента.
Р zq,0 = ? * d = 19,3 * 1,65 = 31,8 кПа,
Р0 = Рср - Р zq,0 = 233 - 31,8 = 201,2 кПа.
Вычисляем дополнительное напряжение Рzp на границах выделенных слоев по формуле:
Рzp = ? * Р0,
где ? - коэффициент, учитывающий изменение по глубине основания дополнительно напряжения Рzp и принимаемый в зависимости от относительной глубины ? = 2z/b и отношения сторон фундамента ? = a/b, [3, табл.1, прил.3].
Результаты расчета сводим в табл. 2.1.
0,7 1,65
? = 19,3 кН/м3 2,25
Е = 8200 Мпа 2,85
3,45
4,0 4,05
? = 19,2 кН/м3 Рzp
Е = 5500 МПа
6,0
? = 21,8 кН/м3 Рzq
Е = 17500 МПа
9,5
Z
Љ
z, м
hi, м
2z/b
?
Pz p, кПа
?, кН/м3
Рz q, кПа
0,2Рzq
кПа
РСРz p
кПа
Е,
МПа
S,
м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
0
-
0
1
201,2
19,3
31,8
-
-
8200
-
1
0,6
0,6
0,8
0,86
173
19,3
43,38
8,7
187,1
8200
0,0137
2
1,2
0,6
1,6
0,56
96,88
19,3
54,96
10,99
134,9
8200
0,0099
3
1,8
0,6
2,4
0,35
33,91
19,3
66,54
13,31
65,4
8200
0,0048
4
2,35
0,55
3,1
0,27
9,16
19,3
77,16
15,43
21,54
8200
0,0014
5
2,4
0,05
3,2
0,23
2,11
19,2
78,12
15,62
5,64
5500
0,00005
Итого
0,02985
Итого с коэф. ? = 0,8
0,02388
Рсркр = Sкр
Рсрср = Sср
R = ((?c1 * ?c2) / k) *[M? * kZ * b* ?|| + Mq* d1* ?|| + (Mq - 1)* d b *?|| + Mc * C|| ,
Согласно прил.4 СниП 2,02,01-85 осадка под средний и крайний фундамент не превышает допустимых значений 0,08 м < 0,02 м.
3. Проектирование свайных фундаментов.
3.1. Определение параметров сваи.
Насыпной грунт
0,7 1,65
Суглинок
тугопластичный
Il = 0,42 2,35
Е = 8,2 МПа
3,3
Глина
тугопластичная
Il = 0,26 Е= 5,5 МПа
2,0
Супесь
пластичная
Il =1
Е= 17,5 МПа
3,5
Песок
мелкий
Е = 17,5 МПа
3,5
Глина
полутвердая
Il = 0,15 Е= 10,4 Мпа
1,5
Несущим слоем для свай принимаем, слой Љ 4 грунт - песок мелкий с
Е = 17,5 Мпа, длиной сваи - 9 м, сечением 30 х 30.
3.2. Определение несущей способности сваи
Сваи опираются на сжимаемый грунт, расчет ведем как висячие сваи.
Fd = ?c (?cr RA + u ??cf fi hi,
где ?с - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ?с=1;
?cr, ?cf - коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погружаемых дизельными молотами без лидерных скважин, ?cr = 1, ?cf = 1, а для других случаев по [3, табл. 3];
А - площадь опирания сваи на фунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи. В нашем примере А = 0,3 * 0,3 = 0,09 м2;
U - наружный периметр поперечного сечения сваи, U =0,3*4 = 1,2м;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по [3. табл. 1] или по табл. п.1, кПа;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, кПа. принимаемое по [3, табл. 2] или по табл. п.2;
hi - толщина i-го слоя фунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
R = 2600 кПа; f1 = 35 кПа; f2 = 42 кПа; f3 =45 кПа; f4 =47 кПа.