Конструирование фундаментов гражданских зданий
Обновлено: 16.05.2024
По конструктивной схеме фундаменты разделяются на: ленточные, столбчатые или отдельно стоящие, сплошные и свайные (см. рис. 7).
В простейшем случае - прямоугольные. В большинстве случаев для передачи давления на основание, не превышающего нормативного давления на грунт, приходится уширять подошву фундамента (рис.10).
Глубина заложения фундаментов должна соответствовать глубине залегания того слоя грунта, который можно принять за естественное основание.
Необходимо также учитывать глубину промерзания грунта. Нормативная глубина промерзания указана в СниПе.
При пучинистых грунтах глубину заложения фундаментов следует считать ниже на 100 мм глубины промерзания.
Фундаменты из бутового камня не отвечают требованиям индустриального строительства (затруднена механизация работ, снижаются темпы строительства, особенно в зимнее время).
Применение бутобетонных и бетонных фундаментов позволяют шире использовать механизацию при их возведении.
От одной глубины заложения монолитного ленточного фундамента к другой переходят постепенно с устройством уступов.
Отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:2, причем высота уступа должна быть не больше 0,5м, а длина - не менее 1м. На более прочных грунтах отношение высоты уступа к его длине допускается не более 1:1, а высота уступа - не более 1м.
Если здание возводится на сборных фундаментах, высоту уступа можно принимать равной высоте унифицированного блока, т.е. 0,6м; в этом случае длина уступа должна быть не менее 1,2 м.
Блоки укладываются с перевязкой швов в шахматном порядке. Длина - 1180 мм; 2380 мм (собачки) дополнительная толщина - 180 мм. Фундаментные блоки со швами с железобетонным раствором, на железобетонных подушках высотою - 300 мм, шириною до 2.80 м (рис. 12).
Монолитные железобетонные пояса в районах с повышенной сейсмичностью. Арматурные стержни + заливка бетоном 5-6 см.
В крупнопанельных зданиях отдельные блоки фундаментов и стен подвалов целесообразно заменять крупноразмерными элементами. Они состоят из сквозных бескаркасных ферм (панелей и блоков или ребристых панелей - подушек).
Когда давление на грунт меньше нормативного, ленточные фундаменты целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы (бетонные или железобетонные) перекрывают железобетонными фундаментными балками, на которых возводятся стены. Чтобы устранить выпирание фундаментной балки при пучении грунта, под ней устраивают подушку из песка или шлака толщиной 0,5 м.
При слабых или неоднородных грунтах, а также при очень больших нагрузках на колонны во избежание неравномерной осадки фундаменты объединяют систему (ребристой) железобетонной плиты.
При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка, что особенно важно для каркасно-панельных и крупнопанельных зданий повышенной этажности. Кроме того, он хорошо защищает подвалы от проникновения грунтовой воды при высоком ее уровне, когда пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.
Они применяются, когда достижение естественного основания экономически или технически невыполнимо из-за большой глубины его заложения при значительных нагрузках, а также в других случаях.
Различают сваи-стойки (опирающиеся на толщину прочного грунта), висячие сваи, которые удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и передают нагрузку на грунт трением, возникающем между сваей и грунтом (рис.18.).
В зависимости от способа погружения в грунт применяют забивные, набивные, буронабивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.
Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов.
Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно - влажностные условия (рис. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25.).
Набивные сваи, устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).
Буроопускные сваи отличает от набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цементным раствором (рис.20.).
На верхние концы свай или на специальные уширения верхних концов (оголовки) укладывают "балки или плиты - ростверки. Они применяются сборные (железобетонные) или монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов "без ростверков (рис.23, 25).
В плане сваи могут состоять из одиночных свай - под опоры; лент свай - под стены с расположением в один или более рядов; кустов свай; сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения (рис. 20, 21, 22).
Фундаменты— это часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта. Их назначение — передать все нагрузки от здания на грунт основания. В случаях, когда под зданием устраивают подвалы, фундаменты выполняют роль ограждающих конструкций подвальных помещений. Долговечность, надежность, прочность и устойчивость здания во многом зависят от качества фундаментов.
Грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки от здания или сооружения, называются основанием. Основание, способное воспринять нагрузку от здания или сооружения без укрепления (усиления) грунтов, называется естественным основанием.
Материалом для фундаментов могут служить дерево, бутовый камень, бутобетон, бетон, железобетон
По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, отдельностоящие, сплошные и свайные.
Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные стены, а в некоторых случаях и под колонны. Они представляют собой заглубленные в грунт ленты — стенки из бутовой кладки, бутобетона, бетона или железобетона. Они подразделяются на сборные и монолитные.
Рис.1. Конструкции ленточных фундаментов: а – сборный; б – то же, прерывистый; в – монолитный фундамент (бутобетонный); г – бутовый фундамент; 1- фундаментные подушки; 2- бетонные блоки; 3 – отмостка; 4 - гидроизоляция; 5 – кирпичная облицовка (в ½ кирпича).
Отдельностоящие фундаменты представляют собой отдельные плиты с установленными на них подколонниками или башмаками колонн. Их устраивают для каркасных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, которые проектируют для малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны.Столбчатые фундаменты могут быть монолитными и сборными
Рис.2 Столбчатые фундаменты малоэтажных зданий:а – под каменные стены; б – под панельные стены малоэтажных зданий;в – под деревянные стены; 1- фундаментные столбы; 2- цокольная стенка из кирпича; 3 – шлак (песок); 4 – отмостка; 5 – фундаментный стакан; 6 – железобетонный столб 120х120 мм; 7 – рандбалка; 9 – фундаментно-цокольная рандбалка; 10 – стеновая панель; 11 – гидроизоляция.
Рис.3. Сборные столбчатые фундаменты многоэтажных зданий:а – под каменные колонны; б – под сборные колонны; в – фундамент стаканного типа; 1 – блок-подушка; 2- колонны; 3- цокольная панель; 4 – отмостка; 5 – песчаная подсыпка; 6 – заливка цементным раствором; 7 – подколонник.
Сплошные фундаменты могут быть плитные и коробчатые, в один или несколько этажей. Сплошные фундаменты применяют для зданий с большими нагрузками или при слабых и неоднородных основаниях.
Рис. 1. Сплошные фундаменты:
а — из перекрестных железобетонных лент;
б — сплошная ребристая плита; в — сплошная
Свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. В последнее время свайные фундаменты получили широкое распространение для обычных оснований, так как их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.
Свайные фундаменты состоят из свай и ростверка(сборного или монолитного).Сваи бывают: забивные и набивные.
Рис. 2. Свайные фундаменты:
а — со сваями-стойками; 6, в — со сваями трения (висячими); г — расположение свай рядами; д — то же, кустами; 1,4 — забивные сваи; 2 — несущая конструкция здания; 3 — ростверк; 6 — набивные сваи
Выбор того или иного типа фундаментов зависит от применяемого материала, конструктивного решения здания, характера и величины нагрузок, вида основания, местных условий.
Рис.4.19. Виды оголовников(сборный ростверк):а – оголовник (ОГ-1); б, в – объединенный оголовник (ОГ-2).
По методу возведения фундаменты могут быть индустриальные и неиндустриальные. В массовом строительстве используют индустриальные фундаменты - бетонные и железобетонные сборные, позволяющие ведение работ без ограничения сезона и сокращающие трудозатраты на строительной площадке.
По величине заглубления в грунт фундаменты различают мелкого (менее 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Большинство гражданских зданий имеет фундаменты мелкого заложения.
По характеру работы конструкции фундаменты могут быть жесткие, работающие только насжатие, и гибкие,конструкции которых рассчитаны на восприятие растягивающие усилий. К жестким относят все фундаменты, за исключением железобетонных. Гибкие железобетонные фундаменты способны воспринимать растягивающие усилия. Применение железобетонных фундаментов позволяет резко снизить затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.
Важнейшим параметром, от которого зависят форма и объем фундаментов, является глубина его заложения, т. е. расстояние подошвы фундамента от дневной поверхности.
Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий обычно принимают под наружные стены—0,7 м, под внутренние—0,5 м.
Пешковский Л.М.
Расчеты оснований и фундаментов гражданских и промышленных здании
1963
Настоящая книга является пособием для решения практических задач расчета оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий. Вследствие этого изложение теоретического материала дано только в объеме, необходимом
для сознательного решения поставленных задач, и тогда, когда он необходим для конкретного расчета.
В книгу включен весь материал, необходимый для расчета оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий, сооружаемых в обычных грунтовых условиях.
Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность рецензентам, труд которых способствовал улучшению содержания книги.
___________________________________________________________________________
За сканы огромное спасибо Timonicheff.
Оглавление
От автора 2
Введение 3
Глава I. Состав и свойства грунтов 7
§ 1. Физические характеристики грунтов 7
§ 2. Физическое состояние воды в порах грунтов 12
§ 3. Пластичность и консистенция грунтов 15
§ 4. Гранулометрический состав грунтов 16
§ 5. Минералогический состав грунтов 19
Вопросы для самопроверки 21
Задачи и упражнения 21
Глава II. Внешние силы и напряженное состояние грунтов 28
§ 6. Коэффициент пористости и относительная деформация грунта 28
§ 7. Уравнение компрессионной зависимости 30
§ 8. Коэффициенты поперечного расширения и бокового давления 32
§ 9. Модуль общей деформации грунта 34
§ 10. Определение модуля общей деформации по компрессионным кривым 39
§ 11. Распределение давления в массиве грунта от сосредоточенной силы 42
§ 12. Распределение в массиве грунта давлений от группы сил или распределенной нагрузки 48
§ 13. Метод угловых точек 51
§ 14. Полное давление сжатия и величина уплотняющего давления 52
Вопросы для самопроверки 54
Задачи и упражнения 55
Глава III. Деформация грунтов под нагрузкой 66
§ 15. Абсолютная величина деформации (осадки) грунта 66
§ 16. Определение конечной осадки многослойных оснований 73
§ 17. Зависимость между давлением и влажностью грунта 75
§ 18. Определение периода стабилизации осадки 77
§ 19. Определение периода стабилизации осадки многослойного основания 83
§ 20. Просадки грунтов при замачивании под нагрузкой 84
Вопросы для самопроверки 86
Задачи и упражнения 86
Глава IV. Несущая способность грунтов 95
§ 21. Понятие о расчетном сопротивлении грунта 95
§ 22. Определение несущей способности грунта по данным испытаний пробной нагрузкой 97
§ 23. Техника производства испытаний грунтов в открытых шурфах 100
§ 24. Техника производства испытаний грунтов в скважинах 103
§ 25. Определение несущей способности грунтов по Техническим условиям и нормам проектирования 103
§ 26. Сопротивление грунтов сдвигу и новые нормы проектирования естественных оснований зданий и промышленных сооружений (СНиП II В.1-62) 111
§ 27. Учет взвешивающего действия грунтовых вод 115
§ 28. Проверка несущей способности подстилающего слоя 120
Вопросы для самопроверки 120
Задачи и упражнения 121
Глава V. Расчет жестких фундаментов под центральную вертикальную нагрузку 124
§ 29. Виды фундаментов 124
§ 30. Нагрузки на фундаменты 127
§ 31. Расчет под центральную вертикальную нагрузку по прочности грунта основания 132
§ 32. Расчет под центральную вертикальную нагрузку по деформациям основания 140
§ 33. Расчет под центральную вертикальную нагрузку по прочности материала фундамента 143
Вопросы для самопроверки 144
Задачи и упражнения 144
Глава VI. Расчет жестких фундаментов на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов 150
§ 34. Расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов по прочности грунта основания 150
§ 35. Расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов по деформациям основания 155
§ 36. Расчет на сдвиг 156
§ 37. Расчет на опрокидывание 162
§ 38. Расчет фундаментов зданий, имеющих подвалы (подземные этажи) 163
§ 39. Расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов по прочности материала фундамента 165
Вопросы для самопроверки 166
Задачи и упражнения 166
Глава VII. Расчет железобетонных фундаментов 176
§ 40. Условная расчетная схема и пределы ее применимости 176
§41. Расчет по прочности материала конструкций 178
§ 42. Особенности расчета конструкций одиночных фундаментов 181
§ 43. Выбор расчетных сечений конструкций фундамента 186
§ 44. Конструирование железобетонных фундаментов 188
Вопросы для самопроверки 192
Задачи и упражнения 192
Глава VIII. Конструирование и расчет сборных фундаментов 201
§ 45 Конструктивные формы сборных фундаментов 201
§ 46. Ленточные сборные фундаменты под стены 210
§ 47. Расчет прерывистых фундаментов 212
§ 48. Сборные фундаменты под отдельные опоры 215
Вопросы для самопроверки 215
Задачи и упражнения 216
Глава IX. Свайные фундаменты 217
§ 49. Виды и конструкции свай и свайных фундаментов 217
§ 50. Статическая работа свай в грунте 223
§ 51. Несущая способность свай-стоек 225
§ 52. Несущая способность одиночных висячих свай 228
§ 53. Динамический метод определения несущей способности свай 230
§ 54. Определение несущей способности сваи пробными нагрузками 233
§ 55. Физические явления, сопровождающие забивку свай 234
§ 56. Проверочный расчет свайного фундамента в целом 236
§ 57. Расчет свайного фундамента на устойчивость 238
§ 58. Размещение свай в свайном фундаменте 239
§ 59. Применение свай при устройстве фундаментов гражданских и промышленных зданий 241
Вопросы для самопроверки 243
Задачи и упражнения 244
Глава X. Основы расчета искусственных оснований 248
§ 60. Общие положения 248
§ 61. Физико-механические характеристики искусственных оснований, сохраняющих дисперсное состояние 251
А. Пористость и влажность 251
Б. Объемный вес 256
В. Коэффициент сжимаемости 257
Г. Нормативное давление 260
§ 62. Размеры зоны уплотнения 260
А. Мощность искусственного основания 260
Б. Размеры искусственного основания в плане 266
В. Расстановка песчаных или грунтовых свай в искусственном основании 270
Вопросы для самопроверки 275
Задачи и упражнения 275
Литература 279
Учебники и учебные пособия 279
Официальные нормы и инструкции 279
Монографии. Справочники. Статьи 280
Кальницкий А.А., Пешковский Л.М.
Расчет и конструирование железобетонных фундаментов гражданских и промышленных зданий и сооружений.
Учеб. пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1975.
В книге излагаются вопросы расчета и конструирования железобетонных фундаментов гражданских и промышленных зданий и сооружений. Рассматриваются вопросы расчета по предельным состояниям грунтов оснований и конструкций фундаментов под различные сооружения, в том числе, сооружения с высокорасположенными центрами тяжести (дымовые трубы, элеваторы, водонапорные башни и др.).
Предназначается для студентов инженерно-строительных вузов» а также может быть использована инженерами проектировщиками.
Оглавление
От авторов (3)
Глава I. Основы расчета железобетонных фундаментов по предельным состояниям (5)
§ 1. Общие положения (5)
§ 2. Расчетные характеристики грунтов оснований (6)
§ 3. Материалы для железобетонных фундаментов (14)
§ 4. Расчет конструктивных элементов железобетонных фундаментов по первой группе предельных состояний (16)
§ 5. Расчет конструктивных элементов железобетонных фундаментов по второй группе предельных состояний (23)
Глава II. Конструктивные формы фундаментов (23)
§ 6. Понятие о жестких и гибких фундаментах (28)
§ 7. Основные виды железобетонных фундаментов (31)
Глава III. Одиночные (столбчатые) фундаменты (35)
§ 8. Общие сведения (35)
_А. Виды одиночных фундаментов (35)
_Б. Основные указания по конструированию (41)
§ 9. Расчет одиночных железобетонных фундаментов под центральную вертикальную нагрузку (45)
_А. Определение размеров подошвы фундамента . . .
_Б. Расчет фундамента по второй группе предельных состояний (деформациям грунта основания) (50)
_В. Расчет фундаментов по первой группе предельных состояний (прочности материала конструкции) (52)
_Г. Расчет по второй группе предельных состояний (60)
§ 10. Расчет одиночных железобетонных фундаментов на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и изгиба¬ющих моментов (65)
Глава IV. Ленточные фундаменты под колонны и стены (97)
§11. Общие положения (97)
§ 12. Основы расчета ленточных балочных фундаментов (99)
§ 13. Конструирование ленточных балочных фундаментов (102)
§ 14. Порядок расчета ленточных балочных фундаментов (104)
§ 15. Основы расчета ленточных фундаментов под стены (105)
§ 16. Конструирование ленточных фундаментов под стены (106)
§ 17. Расчет фундаментных блоков-подушек (109)
§ 18. Проектирование и расчет прерывистых фундаментов (114)
§ 19. Учет горизонтального давления грунта на стены подвалов (118)
§ 20. Конструкция пола подвальных помещении ниже уровня грунтовых вод (119)
Глава V. Фундаментные балки и плиты на упругом основании (122)
§ 21. Общая часть (122)
§ 22. Расчет фундаментных балок на местном упругом основании (теория Винклера-Циммермана) (133)
§ 23. Расчет фундаментных балок и плит по теории Б. Н. Жемочкина (160)
§ 24. Расчет балок по теории М.И. Горбунова-Посадова (178)
§ 25. Расчет фундаментных балок по теории И.А. Симвулиди (192)
§ 26. Расчет железобетонных рандбалок (обвязок) с учетом упругих свойств кладки (206)
Глава VI. Фундаменты сооружений с высокорасположенными центрами тяжести (217)
§ 27. Общие положения (217)
§ 28. Расчеты круглых в плане фундаментов под отдельно стоящие круглые (многогранные) сооружения башенного (колонного) типа (220)
_А. Определение размеров подошвы фундамента (220)
_Б. Расчет тела фундамента по прочности материала (228)
§. 29. Расчеты кольцевых фундаментов под отдельно стоящие круглые или многогранные сооружения башенного (колонного) типа (232)
_А. Определение размеров подошвы фундамента (232)
_Б. Расчет тела кольцевого фундамента по прочности материала (238)
§ 30. Расчет фундаментов под градирни (241)
Расчет монолитных фундаментов кольцевого очертания (241)
Литература (256)
___________________________________________________________________
Расчет и конструирование фундаментов гражданского здания
Содержание
Исходные данные для проектирования. 3
Схема здания и варианты нагрузок. 4
Геологический разрез. 5
1 Оценка инженерно-геологических условий площадки. 6
2 Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения. 11
2.1 Определение глубин заложения подошв фундаментов. 11
2.2 Определение требуемых размеров подошв фундаментов. 14
2.3 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по прочности. 15
2.4 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по деформациям. 18
3 Расчет и конструирование свайных фундаментов с использованием забивных свай. 21
3.1 Определение требуемой глубины заложения подошвы ростверка. 21
3.2 Определение требуемых длин свай и составление расчетных схем. 21
3.3 Определение несущей способности забивных свай. 22
3.4 Определение требуемого количества свай в ростверках. 23
3.5 Определение фактической нагрузки, действующей на одну сваю.
3.6 Определение осадки фундамента из забивных свай.
Список использованных источников.
1 Оценка инженерно-геологических условий площадки
Грунт №48 – Глина
(глина тяжелая, т.к. ).
(глина полутвердая, т.к. ).
, так как , то грунт влажный.
так как , то грунт просадочный.
- Определение коэффициента пористости:
- Определение показателя просадочности:
Рисунок 1 – Результаты компрессионных испытаний грунта №48
По данным компрессионных испытаний:
- Определение расчетного сопротивления грунта основания:
(в соответствии с таблицей 3 приложения 3 /1/).
Грунт №105 – Песок мелкий
- Определение плотности сухого грунта:
- Определение коэффициента пористости:
так как , то грунт влажный.
По таблице 1 приложения 1 определим модуль деформации:
- Определение расчетного сопротивления грунта основания:
(в соответствии с таблицей 2 приложения 3 /1/).
Грунт №78 – Глина
(глина легкая, т.к. ).
(глина тугопластичная, т.к. ).
, так как , то грунт влажный.
так как , то грунт просадочный.
- Определение коэффициента пористости:
- Определение показателя просадочности:
По таблице 1 приложения 1 определим модуль деформации:
- Определение расчетного сопротивления грунта основания:
(в соответствии с таблицей 3 приложения 3 /1/).
Таблица 1 – Сводная таблица нормативных характеристик грунтов основания
Песок мелкий средней
Вывод о несущем слое: в качестве несущего основания под фундамент мелкого заложения нельзя использовать следующие грунты:
- пески рыхлые;
- пылевато-глинистые грунты в текучем состоянии ( );
- грунты с модулем общей деформации и расчетным сопротивлением .
Все три грунта пригодны для использования в качестве естественного основания.
2 Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения
2.1 Определение глубин заложения подошв фундаментов
Сечение 2-2 и 5-5 (с подвалом):
ленточный фундамент
Так как фундамент будет заложен в грунте из 3-х несущих слоёв dmin≥ 0.5м
Для города Смоленск нормативная глубина промерзания
Расчетная глубина промерзания:
dmin =0.4+0.1=0.5 м, принимаем глубину заложения для ленточного фундамента равной d =1.2+0.5=1.7 м > dmin=0.5
Рисунок 2 - Фундамент мелкого заложения в сечении 2-2 и 5-5
2.2 Определение требуемых размеров подошв фундаментов
Требуемая площадь подошвы фундамента:
N – сжимающая нагрузка;
- определенное значение удельного веса грунта, лежащего на обрезе фундамента и удельного веса самого грунта:
для сечения без подвала;
для сечения с подвалом.
Если в сечении есть момент, то
Опрокидывающий момент может присутствовать в двух случаях:
- Присутствует в задание;
- Сечение расположено так, что с одной стороны грунт, а с другой – подвал.
В ленточном фундаменте модульный размер ширины подошвы округляется в большую сторону. Минимальный размер подушки максимальный Размеры принимаются с шагом 0.2 м.
Сечение 2-2 (с подвалом): ;
Сечение 5-5 (с подвала): ;
2.3 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по прочности
Сечение 2-2 (с подвалом):
Вычисляем по формуле (7) /1/:
и - коэффициенты условий работы, принимаемые по такбл.3 /1/;
- коэффициент, принимаемый равным: k=1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и k=1.1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1 /1/;
- коэффициенты, принимаемые по табл.4 /1/;
- коэффициент, принимаемый равным: при
- ширина подошвы фундамента, м;
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешенного действия воды), кН/м 3 (тс/м 3 );
- то же, залегающих выше подошвы;
- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа/м 3 (тс/м 3 );
- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:
- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
- толщина конструкции пола подвала, м;
- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 );
- глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В20м - ).
Равнодействующая сил давления грунта:
Приведенная высота грунта:
где В=1 для ленточных фундаментов.
Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента:
Т.к. условие не выполняется, увеличим ширину подошвы фундамента , тогда:
Условия выполняются, проверка прочности фундамента обеспечена.
Сечение 5-5 (с подвалом)
Равнодействующая сил давления грунта:
Приведенная высота грунта:
где В=1 для ленточных фундаментов.
Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента:
Т.к. условие не выполняется, увеличим ширину подошвы фундамента , тогда:
Условия выполняются, проверка прочности фундамента обеспечена.
2.4 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по деформациям
Проверка принятых подошв фундаментов осуществляется по методу послойного суммирования.
Толща грунта ниже подошвы фундамента разбивается на элементарные слои
b- ширина подошвы фундамента.
– расстояние от основания фундамента до соответствующей точки.
Считается, что осадка фундаментов происходит от действия дополнительного давления
где, - вес лоя грунта, расположенного выше подошвы фундамента.
дополнительное вертикальное напряжение в i-ой точке;
коэффициент рассеивания напряжения, определяемый по табл.1 приложения 2/1/.
среднее вертикальное напряжение:
вертикальное напряжение от собственного веса грунта:
модуль деформации i-ого слоя.
осадка i-ого слоя грунта.
Определение полной осадки фундамента:
– предельно-допустимая осадка фундамента, определяемая по приложению 4 /1/
Результаты расчета для сечений 2-2 и 5-5 смотри в таблице 2 и 3 соответственно.
Рисунок 3 – Схема к расчету осадок фундамента в сечении 2-2
Расчет для сечения 2-2:
Таблица 2 - Расчет осадки фундамента в сечении 2-2
Т.к. условие Σ Si u выполняется, фундамент мелкого заложения запроектирован верно.
Рисунок 4 – Схема к расчету осадок фундамента в сечении 5-5
Расчет для сечения 5-5:
Таблица 3- Расчет осадки фундамента в сечении 5-5
Т.к. условие Σ Si u выполняется, фундамент мелкого заложения запроектирован верно.
3 Расчет и конструирование свайных фундаментов с использованием забивных свай
3.1 Определение требуемой глубины заложения подошвы ростверка
Глубину заложения подошвы ростверка для сечений 2-2 и 5-5 примем, как и в фундаменте мелкого заложения
3.2 Определение требуемых длин свай и составление расчетных схем
Сечение 2-2 (с подвалом):
Рисунок 3 – Расчетная схема забивной сваи в сечении 2-2
По геологическому разрезу и
Сечение 5-5 (с подвалом):
Рисунок 4 – Расчетная схема забивной сваи в сечении 5-5
3.3 Определение несущей способности забивных свай
Несущую способность забивных свай определяем по формуле:
- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;
- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м 2 ), принимаемое по табл.1/2/
А - площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;
u - наружный периметр поперечого сечения сваи, м;
- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м 2 ), принимаемого по табл.2 /2/;
- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
- коэффициенты условий работ грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.3 /2./
Сечение 2-2 (с подвалом):
Для сваи сечением 40´40 см погружаемой дизельмолотом:
Сечение 5-5 (с подвалом):
Для сваи сечением 40´40 см погружаемой дизельмолотом:
3.4 Определение требуемого количества свай в ростверках
Сечение 2-2 (с подвалом):
– несущая способность сваи;
, т.к. несущая способность свай определялась аналитическим методом.
Требуемое количество свай в ростверке определим по формуле:
Рисунок 5 – Количество свай в ростверке в сечении 2-2
Сечение 5-5 (с подвалом):
Требуемое количество свай в ростверке определим по формуле:
Рисунок 6 – Количество свай в ростверке в сечении 5-5
- Определение фактической нагрузки, действующей на одну сваю
– суммарная сжимающая нагрузка;
N – сжимающая нагрузка;
где – сумма моментов, действующих в уровне подошвы ростверка;
y – расстояние от оси походящей через центр тяжести ростверка до оси сваи, для которой определяется расчетная нагрузка;
– расстояние от оси, проходящей через центр тяжести ростверка до оси каждой из свай.
В случае, если , то следует провести расчет сваи на выдергивание /2/, формула 10.
Сечение 2-2 ( с подвалом)
Для центрально-нагруженного фундамента фактическая нагрузка, действующая на одну сваю:
Сечение 5-5 ( с подвалом)
Для внецентренно нагруженного фундамента фактическая нагрузка, действующая на одну сваю:
Рисунок 7 – К определению фактической нагрузки на одну сваю в сечении 5-5
3.6 Определение осадки фундамента из забивных свай
Расчет фундаментов из забивных свай и его основания произвожу как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями /1/.
Определение условного размера фундамента:
- для фундамента под колонну:
где - условная ширина;
- среднее значения угла внутреннего трения.
- для ленточного фундамента:
где - условная ширина;
- среднее значения угла внутреннего трения.
где - средне давление под подошвой фундамента;
где N – сжимающая нагрузка;
- вес массива грунта условного фундамента;
где - площадь условного фундамента;
- среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента
Н – глубина нагружения фундамента.
Сечение 3-3 (с подвалом).
Размер подошвы условного фундамента:
Среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента
Вычисляю R 3 - 3 по формуле (7) /1/:
Так как В > 20 м, то в расчет принимаю db = 0 м.
Увеличиваем длину сваи и принимаем L=8м
Рисунок 13 – Расчетная схема осадки фундамента и забивных свай в сечение 3-3
Сечение 4-4 (без подвала).
Размер подошвы условного фундамента:
Среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента
Вычисляю R 3 - 3 по формуле (7) /1/:
Так как В > 20 м, то в расчет принимаю db = 0 м.
Расчет осадки произвожу с помощью программы MS Excel. Результаты расчета осадок фундаментов из забивных свай в сечениях 3-3 и 4-4 приведены в приложении Б.
В соответствии с /1/ для многоэтажного производственного здания с постоянным железобетонным каркасом максимальная осадка равна Smax = 8 см = 80 мм.
Относительная разность осадок:
Рисунок 13 – Расчетная схема осадки фундамента и забивных свай в сечение 3-3
Читайте также: