Выбери условия проверки слабого подстилающего слоя грунта под подошвой фундамента

Обновлено: 19.04.2024

Размеры подошвы фундамента должны быть подобраны таким образом, чтобы давления по подошве фундамента от внешней нагрузки не превышало допустимых значений, а именно:

Для фундамента, необходимо всю нагрузку собрать на подошву фундамента, чтобы произвести проверку напряжений по подошве:

- вес грунта обратной засыпки (N_гр) – обратная засыпка выполняется песком с удельным весом γ_II = 18 кН/м 3 и углом внутреннего трения φ_II = 30;

- вес бетонного пола - – удельный вес бетона принимается равным 22 кН/м 3 ;

- усилия от горизонтального давления грунта обратной засыпки на стену подвала, при этом необходимо учитывать временную нагрузку на поверхность грунта интенсивностью q = 10 кПа.

Среднее давление по подошве фундамента Р_ср, определяется по формуле:

Р_max, Р_min определяется по формуле:

здесь - эксцентриситет приложения нагрузки;

А – площадь подошвы запроектированного фундамента, м 2 .

Если условия (17) не выполняются, меняют размеры подошвы фундамента. При незначительной разнице Р и R (примерно 5% - в пределах точности инженерных расчетов), выбранные размеры фундамента оставляют неизменными.

В противном случае необходимо увеличить или уменьшить размеры подошвы фундамента и заново определить N_ф, N_гр, Р и R с последующей проверкой условий (17).

6.5. Проверка слабого подстилающего слоя.

Если верхние слои грунта, на которые опирается фундамент, подстилается менее прочными, то необходимо выполнять проверку слабого подстилающего слоя.

Проверка слабого грунта согласно СНиП 2.02.01-83*, заключается в обеспечении условия:

где - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента до слабого подстилающего слоя соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа; R_z – расчетное сопротивление слабого грунта расположенного на глубине z от подошвы фундамента, кПа.

Расчет осадки фундамента

Для основания сложенного нескальными грунтами расчет по деформациям является необходимым. Расчет сводится к определению абсолютной осадки отдельного фундамента. Полученные величины в результате расчета сравнивают с предельно допустимыми, приведенными в СНиП 2.02.01-83*:

где S - деформация фундамента по расчету;

S_u - предельное значение деформации, определяемое по прилож. 4 СНиП 2.02.01-83*.

Осадку фундамента можно рассчитывать любым методом, но обязательным является применение метода послойного суммирования. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определятся в следующей последовательности:

1. Выполняется схема запроектированного фундамента, совмещенная с геологическим разрезом (рис. 12).

2. Сжимаемая толща грунтов, расположенная ниже подошвы фундамента, разбивается на элементарные слои толщиной h_i ≤ 0,4b на глубину примерно 3b, где b – ширина подошвы фундамента. При этом границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунта.

3. Строится эпюра природного давления σ_zq, возникающих в основании от веса выше лежащих слоев грунта. При высоком положении УГВ удельный вес грунта берется с учетом взвешивающего действия воды. В случае если имеем водонепроницаемый грунт (глина, суглинок с I_L ≤ 0), тогда на поверхность этого слоя передается дополнительное давление водяного столба (γ_wh_w). Значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и на границе каждого элементарного слоя определяются по формуле:

где γ_i – удельный вес i-го слоя грунта, с учетом взвешивающего действия воды, кН/м 3 ;

h_i – толщина i-го слоя грунта, м.

4. Строится эпюра дополнительного (уплотняющего) вертикального давления σ_zp под подошвой фундамента. Начальная ордината эпюры в уровне подошвы фундамента σ_zq0 определяется по формуле:

где σ_zq0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, кПа; σ_zq₀ - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, кПа;

P – среднее давление на грунт по подошве фундамента от нормативных нагрузок, кПа.

Значения дополнительных вертикальных напряжений в грунте вычисляются по формуле:

где α_i – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по таблице 9 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента n = l/b и относительной глубины, равной m = 2z/b.

Величины дополнительных вертикальных напряжений определяются на границах элементарных слоев.

5. Определяется глубина активной зоны (сжимаемой толщи).

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где выполняется следующее условие при Е ≥ 5,0 МПа:

6. Определяется осадка (S_i) каждого элементарного слоя, который попадает в сжимаемую толщу, по формуле:

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σ_zpi – среднее значение дополнительного вертикального напряжение в i-том слое грунта, кПа;

h_i и E_i - соответственно толщина (м) и модуль деформации (кПа) i-го слоя грунта.

7. Определяется расчетная величина осадки фундамента как сумма осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи основания:

где n – число элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.

Все вычисления осадки выполняется в табличной форме (таблица 10) и по полученным результатам строятся эпюры σ_zq и σ_zp.

Т а б л и ц а 10

Номер элементарного слоя

Глубина подошвы элементарного слоя от подошвы фундамента, z_i (м)

Толщина слоя, h_i (м)

Удельный вес грунта, с учетом взвешивающего действия воды γ кН/м 3

Природное давление σ_zq на глубине z_i, кПа

Коэффициент m = 2z/b

Коэффициент α_i

Дополнительное давление σ_z_р на глубине z_i, кПа

Среднее давление в слое , кПа

Модуль деформации каждого слоя Еi, кПа

Осадка слоя, м

Т а б л и ц а 9 Значения коэффициентов рассеивания напряжений

При наличии в сжимаемой толщи слабых грунтов необходимо проверить давление на них, чтобы убедиться в возможности применения при расчете основания (осадок) теории линейной деформативности грунтов.

Необходимо, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т.е.

, где

и - дополнительное и природное вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента;

R_z – расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя, определяют по формуле СНиП, как для условного фундамента шириной b_z и глубиной заложения d_z.

Все коэффициенты в формуле (γ_c₁, γ_c₂, k, M_q, M_g и т.д.) находят применительно к слою слабого грунта.

; ;

;

Рис. 10.15. Расчетная схема к проверке давления на подстилающий слой слабого грунта.

Ширину условного фундамента b_z назначают с учетом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z. Если принять. Что давление действует по подошве условного фундамента АВ, то площадь его подошвы будет составлять:

, где

N_II – вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента;

- для ленточного фундамента

- для квадратного фундамента

- для условного прямоугольного фундамента ,

, где l и b – размеры подошвы проектируемого фундамента.

Если проверка подстилающего слоя не выполняется, необходимо увеличить размер подошвы фундамента.

1.3.е. Расчет фундаментов на грунтовых (песчаных) подушках

Если несущий слой грунта оказывается слабым, и его использование в качестве естественного основания оказывается невозможным или нецелесообразным, то приводят замену слабого грунта другим, обладающим высоким сопротивлением сдвигу и имеющим малую сжимаемость, который образует, так называемую, грунтовую подушку.

Рис. 12.1. Устройство песчаных подушек при малой (а) и большой (б) толще слабых грунтов:

1 – фундамент; 2 – слабый грунт; 3 – песчаная подушка; 4 – плотный подстилающий грунт.

· Подушки делают из:

- Крупнообломочные грунты (гравий, щебень);

- Пески крупные и средней крупности (удобнее и легче использовать);

- В лессах – местный перемолотый грунт.

· Чаще всего грунтовые подушки имеют толщину 1…3 м (>3м не целесообразно).

· Используют подушки: (см. рис.)

- При малой толще слабых грунтов - обыкновенная песчаная подушка;

- При большой толще слабых грунтов - висячая песчаная подушка;

- Такая форма песчаной подушки объясняется тем, что в ее зоне необходимо уместить все виды напряжений.

Тогда

- Подушки отсыпаются слоями по 10…15 см, с уплотнением каждого слоя до γ_d = 16…16,5 кН/м 3 .

1.3.ж. Последовательность расчета фундамента на песчаной подушке

1. Задаемся характеристиками нового грунтового основания (т.е. характеристиками песчаной подушки)

γ=19 кН/м 3 ; φ=35º; с=0

2. Определяют размеры подошвы фундамента как фундамента, стоящего на грунте с выше перечисленными характеристиками.

3. Проверяем подстилающий слой

Если это условие не выполняется, то увеличивают высоту висячей подушки.

4. Далее производится расчет деформаций основания. Совместная деформация песчаной подушки и подстилающего слоя S должна быть меньше S_u.

Если это условие не выполняется. То также увеличивают высоту висячей подушки (или размеры фундамента).

- Применение песчаной подушки приводит к следующим положительным эффектам:

1) Поскольку модуль общей деформации песчаной подушки Е>20 МПа, то их примение приводит к уменьшению осадок сооружения.

2) Поскольку песчаные подушки имеют большой коэффициент фильтрации (сильноводопроницаемы), то резко сокращается время консолидации основания.

3) Песчаные подушки устраиваются из непучинистых грунтов (материалов), поэтому есть возможность уменьшить глубину заложения фундамента d из условия учета глубины сезонного промерзания грунта d_f.

При наличии в пределахсжимаемой толщи основания на глубине z от подошвыфундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта, лежащего выше, необходимо проверить прочность слабого слоя. Расчетная схема к проверке прочности слабого слоя приведена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема к проверке слабого подстилающего слоя

Условие проверки слоя

где σ_zp и σ_zq - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от дополнительной нагрузки и от собственного веса грунта; R_z – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z.

R_z рассчитывается по формуле (3.2), где принимаются следующие величины: b = b_z , значения коэффициентов М_g , М_q и M_c и с_II - для слабого грунта.

Значения b_z вычисляются по формулам:

а) для ленточного фундамента

б) для столбчатого фундамента

где σ_zp – дополнительное напряжение на кровлю слабого слоя; А_z - площадка условного фундамента; N_II - суммарная вертикальная нагрузка на основание; а – полуразность между длиной l и шириной b фундамента

а = (l – b)/2 . (3.16)

где h_i – мощность i-го слоя грунта; g_i – удельный вес i-го слоя грунта.

При уровне грунтовых вод выше подошвы фундаментов удельные веса определяются при взвешивающем действии воды

где γ_вз– удельный вес грунта во взвешенном состоянии; γ_s - удельный вес частиц грунта; γ_w – удельные вес воды, принимаемый равным 10 кН/м 3 ; е – коэффициент пористости грунта.

Напряжения σ_zp на уровне слабого грунта равны

где a - коэффициент, принимаемый по прил. 4; р_о- дополнительное давление, равное

где р – среднее давление по подошве фундамента; σ_zq_._o– вертикальное напряжение по подошве фундамента от действия собственного веса грунта, равное

где g¢_II – усредненный расчетный удельный вес грунта выше подошвы фундамента; d – глубина заложения фундамента.

Если условие (3.13) не выполняется, то необходимо увеличить размеры фундамента, добиваясь выполнения условия.

Расчет свайных фундаментов

Свайные фундаменты являются одним из основных видов фундаментов, позволяющих обеспечить надежность работы сооружения в целом, в ряде случаев снизить объем земляных работ на 70-90%, исключить работы по водопонижению, уменьшить материалоемкость на 15-35% и трудоемкость в 1,2-1,8 раза, а также улучшить условия производства работ по возведению надземной части здания. В большинстве случаев свайные фундаменты применяются для прорезания толщи слабых грунтов (насыпных, рыхлых песчаных, илов, торфов, пылевато-глинистых текучей консистенции и т. п.) и передачи нагрузки от здания па нижние, более прочные грунты основания. Вместе с тем применение свайных фундаментов может оказаться экономически возможным при отсутствии слабых грунтов для однородных и неоднородных оснований, сложенных относительно прочными грунтами с R_о >100 кПа. Как правило, бывает целесообразным использование свайных фундаментов взамен ленточных на естественном основании для жилых и общественных зданий в относительно благоприятных грунтовых условиях при глубине заложения ленточных фундаментов более 1,7 м от поверхности планировки, а для производственных зданий - при глубине заложения отдельно стоящих ступенчатых фундаментов более 2,5 м. Следует обратить внимание на целесообразность применения свайных фундаментов также при высоком уровне подземных вод и при глубоком сезонном промерзании грунтов. Во многих случаях, используя свайные фундаменты, можно добиться экономии строительных материалов и снижения стоимости строительства.

Исходные данные для проектирования свайных фундаментов и данные о грунтах строительной площадки принимаются по заданию. Основная задача проектирования свайного фундамента сводится к максимальному использованию допускаемой на сваю расчетной нагрузки, обеспечению равнопрочности сваи по грунту и материалу, определению оптимальных типоразмеров свай и ростверков и их унификации, обеспечению минимального заложения ростверков и наименьших объемов земляных работ.

Свайный фундамент может быть принят в курсовом проекте как элемент вариантного проектирования или как основной вариант – при дипломном проектировании. В обоих случаях обязательным является выполнение следующих этапов проектирования и расчета, которые последовательно должны быть отражены в расчетно-пояснительной записке:

1. Выбор типа и вида свай, определение глубины заложения подошвы свайного ростверка и предварительной длины свай.

2. Определение несущей способности одиночной висячей забивной сваи.

3. Предварительное определение числа свай в свайном фундаменте и размещение свай в плане.

4. Расчет свайных фундаментов. Проверка нагрузки, приходящейся на сваю в ростверке по предельному состоянию первой группы. Сравнение этой нагрузки с расчетной нагрузкой на сваю.

5. Расчет оснований по предельному состоянию второй группы (по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок):

а) построение условного свайного фундамента;

б) определение среднего давления - Р, передаваемого на грунт в плоскости нижних концов сваи (по подошве условного фундамента);

в) определение расчетного сопротивления грунта основания R для условного свайного фундамента;

г) сравнение Р с R и соответствующая корректировка размеров свайного фундамента;

д) расчет осадки свайного фундамента одним из методов механики грунтов как для условного фундамента на естественном основании.

Если свайный фундамент принят как основной вариант фундаментов сооружения, то для всех остальных заданных сечений производится расчет в соответствии с вышеуказанной последовательностью.

Выбор типа и вида свай

Тип и вид свай выбирают исходя из характера напластования грунтов, а также в зависимости от оборудования и опыта устройства свайных фундаментов, имеющегося у строительной организации, которой намечается передать выполнение работ по устройству фундаментов на проектируемом объекте. По характеру взаимодействия с грунтами сваи классифицируются: на сваи-стойки, опирающиеся на практически несжимаемые грунты, и висячие, заглубленные в сжимаемые грунты. В курсовом проекте заданные грунтовые условия предопределяют использование висячих свай при проектировании свайных фундаментов.

В проекте свайных фундаментов должны предусматриваться гостированные и типовые конструкции забивных свай. Основным материалом для забивных свай является железобетон. Стандартные сваи имеют, в основном, квадратное сплошное сечение. Для улучшения качества их изготовления разработаны ГОСТы на следующие конструкции забивных железобетонных свай сплошного квадратного сечения: с ненапрягаемой стержневой арматурой, поперечным армированием ствола сечением от 200×200 до 400×400 мм и длиной 3-16 м (ГОСТ 19804.1-79); с напрягаемой арматурой из высокопрочной проволоки, поперечным армированием ствола с течением от 200×200 до 400×400 мм, длиной 3-16 м (ГОСТ 19804.2-79); с напрягаемой стержневой арматурой, поперечным армированием ствола сечением от 300×300 до 400×400 мм, длиной 9-20 м (ГОСТ 19804.2-79); с напрягаемой стержневой арматурой, поперечным армированием ствола сечением от 300×300 до 400×400 мм, длиной 11-20 м (ГОСТ 19804.2-79); с напрягаемой арматурой без поперечного армирования ствола сечением 250×250 и 300×300 мм, длиной 3-12 м (ГОСТ 19804.4-78).

Железобетонные сваи изготавливаются с применением тяжелого бетона. Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой продольной арматурой применяют бетон класса не ниже В15, а для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой - не ниже В22.5. Основные типоразмеры свай приведены в прил. 5. Размер стороны сваи называется диаметром и обозначается буквой d. При маркировке сваи буквенные обозначения дополняют указанием длины ее призматической части в метрах, размера стороны в см. Например, С6-30 - свая длиной 6 м, сечением 30×30 см.

Одновременно с выбором типа и конструкции свай намечают глубину заложения подошвы свайного ростверка и выбирают его конструкцию. Чаще всего глубина заложения ростверка назначается равной глубине заложения фундаментов в открытом котловане. В условиях промышленного и гражданского строительства чаще всего применяются свайные фундаменты с низким свайным ростверком, т.е. заглубленным в грунт, устраиваемым, как правило, из монолитного железобетона. Свайные фундаменты со сборными ростверками оказываются менее экономичными по сметной стоимости, чем свайные фундаменты с монолитными ростверками, поэтому эффективность применения сборных ростверков в каждом конкретном случае должна обосновываться с учетом снижения трудоемкости и сроков строительства.

В зависимости от условий работы железобетонные ростверки подразделяются на ленточные под кирпичные, крупноблочные, крупнопанельные стены и на плитные под колонны каркасных зданий. Глубина их заложения должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части здания (наличия подвала, технического подполья), проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом. Рекомендации по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий различного назначения, по расчету стаканных железобетонных ростверков под сборные железобетонные колонны, плитных ростверков под монолитные железобетонные и стальные колонны, примеры расчета ростверков даны в пособии по проектированию.

В курсовом проекте высота свайного ростверка определяется по конструктивным соображениям. Обычно этот размер принимается равным 500-600 мм. При этом принимается во внимание условие сопряжения свай с ростверком, выбор типа которого зависит от конструктивной схемы здания, действующих на фундаменты нагрузок и условии их приложения. Анализ нагрузок заключается в первую очередь в выявлении их определяющих видов: осевых и горизонтальных. Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким. Если сваи воспринимают лишь центрально приложенные вертикальные сжимающие нагрузки и погружены в грунты, оцененные как пригодные в качестве естественного основания, то сопряжение принимается шарнирным (свободное опирание). В этом случае голова сваи заделывается в ростверк на глубину 5-10 см. Такая величина заделки необходима для обеспечения равномерной передачи нагрузки по всему сечению сван.

Необходимость в выпусках арматуры при шарнирной заделке отпадает. Жесткое сопряжение свай с ростверком выполняется: 1) если сваи воспринимают внецентренно приложенные сжимающие нагрузки или выдергивающие, на них действуют горизонтальные нагрузки, величины, перемещений от которых при свободном опирании оказываются больше предельно допускаемых для проектируемого здания; 2) когда в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи, стволы которых располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах и т.п.). Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, либо с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки (для забивных свай это достигается путем разбивки их головы) в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. В последнем случае в голове предварительно-напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры.

В курсовом проекте выпуски арматуры можно принять равными 0,3-0,4 м, что входит в общую длину сваи. Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных элементов при условии обеспечения требуемой прочности. Анкеровка в ростверк свай, работающих на выдергивающие нагрузки, должна предусматриваться с заделкой арматуры свай в ростверк на величину, определяемую расчетом ее на выдергивание. Сверх выпусков арматуры в плите ростверка дается еще слой бетона толщиной l-2d. В итоге предварительная общая толщина плиты составляет 2-3d. Для ленточных ростверков при расположении свай в один ряд толщину плиты можно принять h_р = 50 см, при двухрядном и трехрядном расположении свай h_р = 60 см. В жилых и гражданских каркасных зданиях к высоте плитной части ростверка следует добавить высоту подколонной части (подколонники марки КН h = 103 см).

При назначении конструкции свайного ростверка под колонны промышленных зданий следует руководствоваться альбомами типовых конструкций (10; 11). Ростверки в этом случае, как правило, устраиваются из монолитного железобетона, плитная часть совмещена с подколонной. Высота ростверка определялась расчетом на продавливание его колонной и из условия заделки колонны в ростверк. Высота плитной части и подколенника принята кратной 150 мм.

Отметка верха ростверка принимается, как правило, на 0,15 м ниже отметки планировки DL или уровня пола подвала. Для удобства производства работ ростверк стремятся закладывать выше уровня подземных вод WL. При значительных уклонах местности допускаются уступы (перепады) в ростверке. Осадочные швы разрезают и ростверк.

Во всех случаях нижние концы свай следует заглублять в более прочные и менее сжимаемые грунты, прорезая более слабые их напластования. Оценку несущего слоя пылевато-глинистых грунтов производят по показателю текучести, песчаных - по содержанию частиц различной крупности и плотности сложения, устанавливаемых по данным лабораторных исследований. В некоторых случаях глубина погружения свай предопределяется почти однозначно геологическим разрезом, а именно: если на достижимой глубине имеется слой крупно- или среднезернистого песка плотного сложения или же слои пылевато-глинистого грунта твердой консистенции, то торец сваи можно ввести в такой грунт (без учета заострения) не менее, чем на 0,5 м, что и определяет максимально возможную длину сваи. Погружение сваи в несущий слой не менее 0,5 м может быть принято также для песков крупных и средней крупности средней плотности, а также для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I_L ≤ 0,1.

Требования к заглублению нижних концов свай на 0,5 м объясняется тем, что кровля этих грунтов, как правило, неоднородная, выветрелая и содержит включения вышележащих сжимаемых слоев грунта, подлежащих прорезке. В прочие нескальные грунты нижний конец сваи должен заглубляться не менее 1,0 м. В указанных выше условиях максимальная глубина погружения, как правило, является наиболее целесообразной, за исключением тех случаев, когда действующие нагрузки малы и могут быть эффективно переданы основанию сваями меньшей длины.

Опирания нижних концов свай на пылевато-глинистые грунты с показателем текучести I_L > 0,6 и рыхлые пески следует избегать ввиду их низкой несущей способности. Нижний конец сваи нельзя располагать непосредственно на границе двух природных слоев грунта, его следует помещать или выше границы на 1,0-1,5 м (при условии, что несущая способность подстилающего грунта не ниже, чем вышерасположенного), или же войти в подстилающий слой на глубину, определяемую видом грунта.

Мощность несущего слоя грунта должна быть ниже острия свай не менее 2-3 м, если он подстилается слабым грунтом. В случае однородных на большую глубину оснований или если в основании залегают грунты с более или менее одинаковой несущей способностью, длина сваи определяется подбором в зависимости от действующих нагрузок на ростверки. В одних случаях может оказаться целесообразным увеличение длины свай, а в других - нет. Этот вопрос решается путем сравнения вариантов фундаментов, различающихся длиной свай. Минимальная длина свай при центральной нагрузке принимается не менее 3 м, при дополнительном же действии горизонтальной нагрузки и момента - не менее 4 м. Для одного здания желательно назначать сваи одного размера или, во избежание ошибок, заметно отличающиеся друг от друга по размеру.

При этом следует иметь в виду, что экономически почти всегда наиболее выгодным оказывается фундамент с меньшим числом более длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких.

Во всех случаях первоначальный выбор марки (типоразмера) сваи является ориентировочным и вопрос об уточнении ее размеров решается в ходе дальнейших расчетов свайных фундаментов и их оснований по предельным состояниям первой и второй групп.

, где

и - дополнительное и природное вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента;

Все коэффициенты в формуле (γ_c₁, γ_c₂, k, M_q, M_g и т.д.) находят применительно к слою слабого грунта.

; ;

;

Рис. 10.15. Расчетная схема к проверке давления на подстилающий слой слабого грунта.

, где

N_II – вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента;

- для ленточного фундамента

- для квадратного фундамента

- для условного прямоугольного фундамента ,

, где l и b – размеры подошвы проектируемого фундамента.

Если проверка подстилающего слоя не выполняется, необходимо увеличить размер подошвы фундамента.

1.3.е. Расчет фундаментов на грунтовых (песчаных) подушках

Рис. 12.1. Устройство песчаных подушек при малой (а) и большой (б) толще слабых грунтов:

1 – фундамент; 2 – слабый грунт; 3 – песчаная подушка; 4 – плотный подстилающий грунт.

· Подушки делают из:

- Крупнообломочные грунты (гравий, щебень);

- Пески крупные и средней крупности (удобнее и легче использовать);

- В лессах – местный перемолотый грунт.

· Чаще всего грунтовые подушки имеют толщину 1…3 м (>3м не целесообразно).

· Используют подушки: (см. рис.)

- При малой толще слабых грунтов - обыкновенная песчаная подушка;

- При большой толще слабых грунтов - висячая песчаная подушка;

- Такая форма песчаной подушки объясняется тем, что в ее зоне необходимо уместить все виды напряжений.

Тогда

- Подушки отсыпаются слоями по 10…15 см, с уплотнением каждого слоя до γ_d = 16…16,5 кН/м 3 .

1.3.ж. Последовательность расчета фундамента на песчаной подушке

1. Задаемся характеристиками нового грунтового основания (т.е. характеристиками песчаной подушки)

γ=19 кН/м 3 ; φ=35º; с=0

3. Проверяем подстилающий слой

Если это условие не выполняется, то увеличивают высоту висячей подушки.

Если это условие не выполняется. То также увеличивают высоту висячей подушки (или размеры фундамента).

- Применение песчаной подушки приводит к следующим положительным эффектам:

В случае проектирования под подошвой фундамента проверяем прочность нижележащего слабого слоя:

(2.9)

где , — соответственно вертикальные нормативные давления в грунте на кровлю проверяемого слоя от дополнительной нагрузки фундамента и от собственного веса грунтов, залегающих выше кровли проверяемого слоя, МПа;

— расчетное сопротивление подстилающего слоя, МПа.

Природное давление на кровлю подстилающего слоя:

Определяем природное давление грунта на уровне подошвы фундамента:

Дополнительное давление на кровлю подстилающего слоя на глубине z=1,27 м определяем по формуле:

(2.10)

Для и , по таблице 5.10 [6] находим =0,6871;

P₀ - дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

(2.11)

Полное давление на кровлю подстилающего слоя составит:

Ширина условного фундамента:

(2.12)

Для того, чтобы определить расчетное сопротивление грунта, находим = 0,78; = 4,11; = 6,67. Для суглинка тугопластичного - γ₁ = 1,2; γ₂ = =1,04. Принимаем коэффициенты =1, =1,1.

Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подстилающего слоя соответственно:

Приведенная глубина заложения условного фундамента от уровня чистого пола до постилающего слоя:

=3,50 м

Для принятых условий расчетное сопротивление грунта подстилающего слоя:

Условие = 233,25 кПа < = 581,39 кПа выполняется, следовательно, прочность кровли слабого подстилающего слоя обеспечена.

Схема определения несущей способности кровли слабого подстилающего слоя представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Расчетная схема определения несущей способности кровли слабого подстилающего слоя

Читайте также: