Основания и фундаменты

;

Условие выполняется, следовательно, нет необходимости предусматривать   мероприятия по предотвращению морозного пучения.

 

3.9. Расчёт деформаций основания

Средневзвешенное значение угла внутреннего трения:

, где  - расчётное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной соответственно , и .

Размеры свайного ростверка  в пределах периметра куста свай:

Объём условного массива:

Объём свай:

Объём грунта:

Средневзвешенное значение объёмного веса:

Вес условного массива  грунта:

Вес свай:

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

Среднее фактическое  давление на грунт под подошвой условного  фундамента от нормативных нагрузок:

Природное давление условного фундамента:

g_оср=(g₁+g₂+g₃₎/3=(1,54+2,01+1,92)/3=1,82 т/м³

s_zg,0=1,82×11,3=20,57 тс/м²

Дополнительное вертикальное напряжение на глубине Z от подошвы условного фундамента:

, где α – коэффициент, принимаемый по [табл.1, прил.2, 1]

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе  слоя, расположенного на глубине Z от подошвы условного фундамента, определяется:

где и - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Нижняя граница сжимаемой  толщи основания принимается  на глубине, где выполняется условие.

    при  Е ≥ 50 кгс/см

Таблица 6 Расчет осадки под нижним концом сваи

 

Zi, м	2z/b	l/b	α	szp, тс/м²	szg, тс/м²	0,2szg, тс/м²	hi, м	Ei, тс/м²	Si, м
0	0,00	1	1	16,79	20,57	4,1	0,48	1800	2,48см
0,48	0,4		0,96	16,12	21,49	4,3
0,96	0,8		0,80	13,43	22,41	4,5
1,44	1,2		0,606	10,17	23,33	4,7
1,92	1,6		0,499	8,38	24,57	4,9
2,4	2		0,336	5,64	25,18	5,0
2,88	2,4		0,257	4,52	26,1	5,2

 

Получаем осадку:

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10. Диаграмма осадки фундамента.

4. Вариант свайного фундамента. Буронабивные сваи.

Применение специальных станков французской фирмы "Беното" обеспечивает наибольшую механизацию работ по изготовлению свай в грунте с извлекаемой оболочкой.

С помощью установки ЕДФ-55 можно  изготовить буронабивную сваю диаметром  от 0,4 до 2,1м. и глубиной до 12м. Установка имеет полость, позволяющую разбуривать полость для уширения пяты.

Обсадные трубы, соединяемые  болтовыми соединениями, вдавливаются в грунт с помощью домкратов. Для уменьшения трения труб о грунт  им все время сообщаются вращательно - колебательные движения. Грунт разрабатывает двухчелюстной грейфер с челюстями с режущими кромками (для скального грунта - с зубьями). Глубина забоя контролируется щупом. Для облегчения работы грейфера к моменту удара обсадную трубу поднимают на 15¸20 см, в результате чего в грунте образуется кольцевая полость. При проходке слабых слоёв суглинков обсадную трубу не поднимают, а разработка ведется на 1,5¸2 м. ниже забоя. Для предупреждения наплыва грунта в скважину следует поддерживать уровень воды в ней на 1 м. выше УПВ, периодически добавляя воду из временного водопровода. Для того чтобы бетонная смесь при большой высоте водяного столба в скважинах не размывалась, применяются контейнеры, имеющие форму усеченного конуса с расширенным основанием, из стальных листов. Контейнер при подъёме полностью опорожняется, при этом вверху его открываются две заслонки, позволяющие воде поступать на поверхность бетона. При сомкнутых стенках контейнер заполняется бетоном, закрываются верхние заслонки, и он погружается в скважину. Когда створки оказываются на дне скважины или на поверхности уложенного бетона, ослабляют затвор и створки приоткрываются. При поднятии контейнера бетон высыпается, а освободившееся вверху контейнера место заполняется водой. По достижении проектной отметки забой зачищается грейфером, а движение обсадной трубы вниз прекращается. Грунт, доставаемый грейфером из скважины, грузится в самосвалы и отвозится. Перед бетонированием дно скважины осторожно зачищается. Между окончанием бурения и началом бетонирования не должно быть большого перерыва. В скважину подается бетонная смесь и извлекается труба. Бетонирование производится на 50 см выше проектной отметки, затем верхняя часть срезается. При армировании головы сваи арматурные стержни погружают в свежий бетон после распалубки.

4.1. Расчетная  схема.

Для  расчета  выбираем  фундамент  № 4 в осях ”Д”-”7”. Физико-механические характеристики грунтов соответствуют табл. 1. Нагрузки при расчете принимаем по первому предельному состоянию прочности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Рис.16. Схема нагрузок.                                        

4.2. Выбор размера свай.

Выбираем буронабивную сваю-стойку длиной 10,0 м, заглубленную в глину на расстояние 1,15м. Диаметр сваи 1 м. Сваи изготавливаются из бетона марки В20.

4.3. Определение  несущей способности одиночной сваи.

Несущую способность F_d  набивной и буровой свай, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять по формуле

где g_c=1 — коэффициент условий работы сваи;

g_cR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, g_cR = 1;

R =500тс/м² - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи при глубине заложения сваи 10 м для мелких песчаных грунтов при глубине погружения в несущий слой менее 2м и при использовании обсадной трубы (п. 4.7, б, табл.1, /3/);

A = м²— площадь опирания на грунт сваи, принимаемая равной для набивных и буровых свай без уширения площади поперечного сечения сваи;

u = м — периметр поперечного сечения ствола сваи;

       g_cf — коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования и принимаемый (табл. 5, /3/), g_cf=0,7 для буровых, бетонируемых с использованием обсадных инвентарных труб для песков, супесей и суглинков;

f_i — расчетное сопротивление i-гo слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи  (табл. 2, /3/);

h_i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

 

R=5000кПа=500тс/м²

h₁=2,0м.  z₁=2,8м.      f₁=1,6тс/м²

h₂=2,0м.  z₂=4,8м.      f₂=5,6тс/м²

h₃=2,0м.  z₃=6,8м.      f₃=6,0тс/м²

h₄=2,0м.  z₄=8,8м.      f₄=6,35тс/м²

h₅=1,5м.  z₅=10,55м.   f₅=6,5тс/м²

 

F_d=500·0,79+3,14·(1,6·2,0+5,6·2,0+6,0·2,0+6,35·2,0+6,5·1,5)=548,39тс

Расчётная нагрузка, допускаемая  на сваю:

;      где - коэффициент запаса, равный 1,4.

 

4.4. Определение  количества свай в кусте.

Число свай в фундаменте устанавливают исходя из допущений, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст. Расчёт ведут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в кусте определяют по формуле:

.

Принимаем свайный куст из 3-х свай.

 

 

 

 

 

4.5. Конструирование ростверка.

;

;

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 18. Конструирование ростверка.

4.6. Учет внецентренного  нагружения фундамента.

Для определения распределения  давления под подошвой фундамента предварительно определяется эксцентриситет приложения нагрузки.

Эксцентриситет приложения нагрузки определяется по формуле:

е = (М_0I+Т_I·d)/(N_I+N_{р+  ,гр});

е = (24+2·1,8)/(126+9,83+4,61) =0,2 м > l/30 = 0,035 м – внецентренное нагружение.

Нагрузку, приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном  фундаменте, определяем по формуле:

Рис.9. Схема внецентренного нагружения.

N _max,min= (N_I+N_гр+N_р)/n ± (M_х·y)/åy_i² ;

где n - число свай;

у - расстояние от главной  оси фундамента до оси сваи, для  которой определяется нагрузка;

у_i - расстояние  от  оси фундамента  до  оси каждой  сваи.

N _max,min= (126+9,83+4,61)/3 ± ((24+2·1,8)·0,9)/(2·0,9²);

Nmax = 62,147 тс,

Nmin = 31,480 тс

Проверяем условие:

Nmax < 1,2Nдоп

Nmax = 62,147 < 1,2Nдоп = 88,8

Nmin > 0

4.7. Расчёт деформаций основания

Средневзвешенное значение угла внутреннего трения:

, где  - расчётное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной соответственно , и .

Размеры свайного ростверка  в пределах периметра куста свай:

Объём условного массива:

Объём свай:

Объём грунта:

Средневзвешенное значение объёмного веса:

Вес условного массива  грунта:

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

Среднее фактическое  давление на грунт под подошвой условного  фундамента от нормативных нагрузок:

Природное давление условного  фундамента:

g_оср=(g₁+g₂+g₃₎/3=(1,54+2,01+1,92)/3=1,82 т/м³

s_zg,0=1,82×11,3=20,57 тс/м²

Дополнительное вертикальное напряжение на глубине Z от подошвы условного фундамента:

, где α – коэффициент, принимаемый  по [табл.1, прил.2, 1]

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе  слоя, расположенного на глубине Z от подошвы условного фундамента, определяется:

где и - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Нижняя граница сжимаемой  толщи основания принимается на глубине, где выполняется условие.

    при  Е ≥ 50 кгс/см

Таблица 6 Расчет осадки под нижним концом сваи

 

Zi, м	2z/b	l/b	α	szp, тс/м²	szg, тс/м²	0,2szg, тс/м²	hi, м	Ei, тс/м²	Si, м
0	0,00	1	1	18,71	20,57	4,1	0,48	1800	2см
0,48	0,4		0,96	17,96	21,49	4,3
0,96	0,8		0,80	14,97	22,41	4,5
1,44	1,2		0,606	11,34	23,33	4,7
1,92	1,6		0,499	9,34	24,57	4,9
2,4	2		0,336	6,29	25,18	5,0
2,88	2,4		0,257	4,81	26,1	5,2

 

Получаем осадку:

.