6 проектирование фундаментов на естественном основании

Дата: 2025-06-15; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

6.1 Выбор глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента определяется в соответствии с требованиями пп. 3.25 - 3.33 [1] . Глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее 0,5 м от поверхности рельефа.

Кроме того, на выбор глубины заложения подошвы фундамента оказывают влияние следующие факторы:

- конструктивные особенности проектируемого сооружения (наличие или отсутствие подвала);

- глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений (см. п. 3.33 [1] );

- инженерно-геологические условия площадки. Следует учесть, что подошва фундамента должна располагаться выше или ниже границы разных грунтов на 0,3 – 0,5 м;

-глубина сезонного промерзания грунта (см. п. 3.29 – 3.31 [1]).

Подошва фундамента должна располагаться ниже расчетной глубины промерзания для грунтов, обладающих пучинистыми свойствами (к непучинистым грунтам относят крупнообломочные, пески гравелистые, крупные и средней крупности).

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле

d_f = k_{n *} d_fn , (6.1)

где d_fn - нормативная глубина промерзания, определяемая согласно п. 4.27 [1];

k_n - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений – по табл. 6.1 ; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений - k_n = 1.1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Таблица 6.1 - Коэффициент теплового режима сооружения, k_n

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_fn, м, определяется по формуле:

d_fn = , (6.2)

где M_Т - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d₀ - величина, принимаемая равной, для:

суглинков и глин – 0,23;

супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28;

песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30;

крупнообломочных грунтов – 0,34.

Нормативную глубину промерзания допускается определить по картам нормативных глубин промерзания. При этом надо учитывать, что карты составлены для глин и суглинков. Для песков и супесей необходимо нормативную глубину промерзания, взятую по карте, умножить на коэффициент, равный 1,2.

6.2 Подбор размеров подошвы фундамента

Предварительно задаются формой фундамента. Для здания с несущими стенами из блоков, кирпича и пр. применяют ленточный фундамент, при этом в расчете рассматривается участок длиной 1 м. Для каркасного сооружения назначают отдельно стоящие фундаменты, квадратные или прямоугольные в плане.

Вычисляют предварительную площадь фундамента по формуле:

A = , (6.3)

где - сумма нагрузок на фундамент для расчетов по второй группе предельных состояний (для ленточных фундаментов – погонная нагрузка, для прямоугольных и квадратных – сосредоточенная нагрузка), кН;

R_O - табличное значение расчетного сопротивления грунта несущего слоя, КПа;

γ_ф - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (принять 20 кН/м³);

d - глубина заложения фундамента, м.

По полученному значению площади подошвы фундамента вычисляют его размеры:

-для ленточного фундамента А=1_*b, откуда в = А;

-для квадратного фундамента А = в², откуда в = ;

-для прямоугольного А = а_*b = к*b²,

где k= a/b , принять в пределах 1.17 - 1.6, тогда в = ;

а и b – ширина и длина фундамента.

Далее конструируют фундамент, используя сборные железобетонные и бетонные фундаментные конструкции или конструкции из монолитного железобетона (см. табл. п.1.1 – п.1.9 приложения).

Основным критерием при подборе размеров подошвы фундамента является выполнение условия

P_II ≤ R , (6.4)

где P_II - среднее давление по подошве фундамента, кПа,

P_II= , (6.5)

где N_OII - внешняя расчетная нагрузка на фундамент для расчетов по второй группе предельных состояний, Кн;

N_фII - расчетная нагрузка от веса фундамента при расчете по деформациям, Кн;

N_ГР - то же, от веса грунта, пола и других устройств над уступами фундамента, Кн;

А – принятая площадь фундамента, м².

R – расчетное сопротивление грунта, определяемое согласно п. 3.41 [1] по формуле:

R = , (6.6)

где γ_C1,γ_C2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 6.2

Таблица 6.2 - Коэффициенты γ_C1 и γ_C2

К – коэффициент надежности, принимаемый равным 1, когда прочностные характеристики грунта (C и φ) определены непосредственными испытаниями и К = 1,1, если они приняты по таблицам;

M γ, Mq, Mс - коэффициенты, принимаемые по табл. 6.3;

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при в < 10 м k_z = 1;

b - ширина подошвы фундамента, м;

γ_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента ( при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ ;

γ´_II - то же, залегающих выше подошвы;

Таблица 6.3 - Коэффициенты Mγ, Mq, Mс

C_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d_I - глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фунда­ментов от пола подвала, определяемая по формуле:

d_I = h_S + h_cf , (6.7)

где h_S - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

γ_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³

d_B - глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной в < 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_B - 2, при ширине подвала >20 м- d_B =0).

Допустимый недогруз 5 %. Чаще всего в первоначальном расчете это условие не выполняется с требуемым допуском. В таком случае следует изменить площадь подошвы, все операции расчета повторить и снова проверить условие P_II ≤ R

Расчеты сопровождать необходимыми эскизами, окончательный вариант - вычертить на листе.

При внецентренном загружении фундамента последовательным приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве P_II , определяемого по

формуле (6. 4 )

P_II ≤ R (6.4 )

для максимального краевого давления:

P _maxII ≤1.2 R (6.8)

для минимального давления:

P_minII≥ 0 (6.9).

Краевые давления, P_{maxII,minII ,} по подошве фундамента вычисляют по формуле:

P_maxII,minII = , (6.10)

где - суммарная вертикальная расчетная нагрузка в

уровне подошвы фундамента, вычисляется анало­гично как при расчете среднего давления по по­дошве (см. формулу 6.5), кН;

- момент от расчетных нагрузок в уровне подошвы фундамента, кН*м;

W - момент сопротивления площади подошвы фундамен­та, м³.

Для прямоугольного фундамента

W = , (6.11)

где a - большая сторона фундамента в м, чаще всего ориентирована в направлении действия момента. Для ленточного фундамента:

W = , (6.12)

где b - ширина ленточного фундамента в м.

6.3 Определение конечных осадок основания

В соответствии с заданием в курсовом проекте (работе) необходимо выполнить расчет осадки основания методом послойного суммирования. Расчет проводится по методическим указаниям [7].

6.4 Проверка прочности слабого подстилающего слоя

Если ниже несущего слоя грунта залегает грунт с меньшими прочностными характеристиками (ориентировочно оценивать по R₀), необходимо проверить прочность слабого подстилающего слоя согласно п, 2.48. [I].

В этом случае должно выполняться условие:

σ_zp + σ_zq ≤ R_z , (6.13)

где σ_zp,σ_zq - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа;

R_z - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа, вычисленное по формуле (6. 6.) для условного фундамента шириной b_z, м, равной

b_z = , (6.14)

где Az = ; а = ,

здесь N - вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

L и b - соответственно длина и ширина фундамента, м.

7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДМЕТА

7.1 Выбор типа и размера свай

Предварительное назначение размеров свай производится исходя из геологического строения площади. Острие сваи следу­ет располагать в прочных малосжимаемых грунтах. Заглубление сваи в опорный (несущий) слой должно быть не менее 0,5 -1,0 м, причем меньшие значения - при прочных грунтах (глинистые с J_L≤ 1, пески гравелистые, крупные, средней крупности). Ре­комендуется заводить сваю в несущий слой на 2 - 3 м. Острие сваи не должно совпадать с границей слоев, а быть выше ее на 1 м или ниже на 0,5 м.

Назначив ориентировочно положение нижнего конца сваи, ус­танавливают требуемую длину сваи, округляют ее (в большую сто­рону) до ближайшей стандартной сваи (cм. табл. п. А.10 - п. А.11) и уточняют положение нижнего конца сваи. Принимают поперечное сечение сваи. Следует помнить, что длина забивных свай измеряется от головы сваи до начала острия.

Минимальная длина свай при центральной нагрузке - не менее 2,5 м, при внецентренной - 4м.

7.2 Выбор типа и глубины заложения ростверка

Ростверки выполняют из монолитного или сборного железобе­тона. Высота ростверка назначается согласно расчету на продавливание. Обычно по конструктивным соображениям h_p ≥ h_O+ 0,25, но не менее 30 см ( h_O - величина заделки сваи в ростверка). Чаще всего осуществляется свободное сопряжение сваям с роствер­ком заделкой ее на глубину 5 - 10 см. Жесткое сопряжение обеспе­чивается заделкой сваи в ростверк на глубину не менее d. (d-сторона квадратной сваи или диаметр круглой) и применяется в случае действия больших моментов и горизонтальных нагрузок и когда сваи располагаются в слабых грунтах.

Ростверк, как правило, располагается ниже подвала. В пучинистых грунтах ростверк закладывается ниже расчетной глуби­ны промерзания.

Ростверки бесподвальных зданий могут закладываться у поверхности земли на О,1 - 0,15 м ниже планировочных отметок.

7.3 Определение несущей способности сваи по грунту

Расчет свайных фундаментов должен проводиться по двум группам предельных состояний:

- по первой группе расчетом несущей способности грунта оснований свайных фундаментов;

- по второй группе расчетом осадок оснований свайных

фундаментов.

Одиночную сваю по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать, исходя из условия

N ≤ , (7.1)

где F_d - расчетная несущая способность сваи по грунту, определяемая по формуле (7.2, 7.3);

γ_K - коэффициент надежности, в курсовой работе принять равным 1,4;

N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, опреде­ляемая с учетом коэффициентов надежности по нагрузке γ_f по формуле (7.7).

Несущая способность висячей сваи по грунту, работающей на сжимающую нагрузку, определяется по формуле

F_d = γ_C ( γ_CR R A + U γ_Cf ƒ_i h_i ), (7.2)

где γ_C. - коэффициент условий работы сваи в грунте, прини­маемый

γ_C. =1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 7.1;

A - площадь опирания на грунт сваи, м ;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

ƒ_i - расчетное сопротивление i -го слоя грунта осно­вания на боковой

поверхности сваи, кПа, принима­емое по табл. 7.2;

h_i- толщина i -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м .Пласты грунтов сле­дует расчленить на слои толщиной не более 2 м.

γ_CR, γ_C – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверх­ности сваи, принимаемые по табл. 7.3.

Таблица 7.1- Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки

грунта