Проектування фундаменту мілкого закладання

2.1 Вибір глибини закладання фундаменту

В багатьох випадках чим вище закладена підошва фундаменту, тим менша вартість робіт по закладенню фундаментів. Тому фундаменти краще закладати на меншу глибину.

Визначаємо глибину закладання стрічкового фундаменту під металеву колону:

1. Будівля не має підвалу.

2. Сезонний шар промерзання ґрунту складає 1,00м.

3. По інженерно-геологічним умовам видно, що фундамент необхідно заглибити несучий шар, який в нас розташований глибоко. Це глина пластична. Її показники: С=8 кПа; φ=15^о.

4. Відмітка рівня ґрунтових вод нижче відмітки підошви фундаменту. Отже, рівень ґрунтових вод не впливає на глибину закладення фундаменту.

Порівнюючи всі отримані значення, отримуємо максимальне значення глибини закладання фундаменту:

- підошва фундаменту розташована в глині пластичні.

Рисунок 2 – Визначення глибини закладання фундаменту по осі «Б»

2.2 Підбір розмірів підошви фундаменту по осі Б

1) ;

Попередньо приймаємо:; b= ;

b = =2,6м; l=b =2,6м.

Корегуємо розміри підошви фундаменту:

,

де М_γ, М_q, М_с – коефіцієнти [12 табл.44].

;

; умова не виконується, тому збільшуємо розміри підошви фундаменту: l =3,3м, b=3,3 м, А=10.43м², тоді:

;

;

Остаточно приймаємо розміри підошви фундаменту мілкого закладання:

l =3,3м, b=3,3 м, А=10,43м².

2.4 Визначення осідання фундаменту

Осідання розраховують методом пошарового підсумовування в такій послідовності:

1)Товщину ґрунтового масиву, починаючи від підошви фундаменту, розбивають на шари товщиною не більше 0,2b. Приймаємо 0,66м.

2) Визначають середній тиск під підошвою фундаменту, σ_zg,0- вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на рівні підошви фундаменту.

σ_zg,0 =20,68 кПа

3) Будують епюру вертикальних напруг від зовнішнього навантаження по глибині основи σ_zpi,. Ординати епюри визначаються по границям шарів ґрунту, на які розбита зжата товща, по формулі:

σ_zpi=αр,

де α - коефіцієнт затухання напружень по глибині, який приймається в залежності від коефіцієнтів ζ=2Z_і/b; η=l/b=1.

4)Будують епюри вертикальних напруг від власної ваги ґрунту основи σ_zgi.

σ_Zgi=γ'd_і+∑γ_jhj

де γ_j та hj - питома вага та товщина шарів ґрунту, які лежать в границях глибини Z_і

5)Визначають положення границі стиснутої товщі основи. Вона приймається на глибині Z_І=H_С, де виконується умова

σ_Zpi≤0,2σ_zgi,

6) Визначають осідання кожного з шарів, на які розбита товща ґрунтового масива в границях глибини Н_С. Осідання і-го шару:

де β-безрозмірний коефіцієнт, рівний 0,8;

7) Визначаємо повне осідання основи сумуванням осідань окремих шарів:

S=∑S_і,

8) Фактичне осідання основи порівнюємо з гранично допустимою S_u.=10см

Рисунок 3 – Визначення осідання методом пошарового підсумовування.

Результати розрахунків приведені в таблиці 4

Осідання становить S=1,7см<S_u=10cм, що є в межах допустимого значення осідання для заданої будівлі. Отже, розміри підошви фундаменту мілкого закладання достатні. Всі послідуючі розрахунки і конструювання ведемо по таким розмірам.

3. Розрахунок пальових фундаментів

3.1 Вибір глибини закладання ростверку, довжини і марки забивних паль

Глибину закладення ростверку приймаємо з конструктивних вимог − d=0,9м.

Приймаємо палю марки С9-30. Схема розташування палі показана на рисунку 4.

3.2 Визначення несучої здатності забивної палі по осі Г

Несучу здатність палі визначаємо за формулою:

,

де γ_с = 1, γ_cR = 1, γ_cf = 1, [3, табл. 43];

R = 2533кН, [1, табл. 4.5];

А = 0,30·0,30 = 0,09 м²;

u = 4·0,30 = 1,2 м.

Для визначення розрахункового опору ґрунту по боковій поверхні палі розділимо ґрунтову товщу на шари товщиною не більше 2 м (рисунок 4.) Обчислення виконуємо в таблиці 5.

Рисунок 4 – Проектування пальових фундаментів

Таблиця 5 – Визначення несучої спроможності палі по боковій поверхні

Забивна паля С8-30

Н	hi	IL(крупність)	fi	ɣcf*fc*hi	Vi	ϕi°	CI	Ggi	f2	ɣcf*f2*hi
1,45	1,10	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
3,00	2,00	0,46	22,00	44,00	0,42	15,00	8,00	16,54	11,23	22,46
5,00	2,00	0,46	26,00	52,00	0,42	15,00	8,00	33,08	14,48	28,96
7,00	2,00	пісок	43,00	86,00	0,25	33,00	1,00	53,46	12,58	25,16
8,75	1,50	пісок	45,00	67,50	0,25	33,00	1,00	68,75	15,89	23,84
				249,50						100,42

;

.

До подальших розрахунків приймаємо менше значення несучої здатності палі .

Розрахункове навантаження, яке може бути передане на палю з умов несучої спроможності ґрунту:

.

Необхідна кількість паль у кущі:

Розмістимо палі у ростверку так, як показано на рисунку 5.

Рисунок 5 – Схема розташування паль у ростверку

Виконаємо перевірку розрахункових навантажень на крайні палі:

, (3)

де ;

=1300 кН;

Вага палі G_паль=0,3²*8,6*25*7*1,1=149(кН)

Вага ростверку до відмітки планування, що приходиться на одну палю, G_р = 9,43·0,9·0,5·20·1=84,87 (кН). Загальне максимальне розрахункове навантаження на одну палю

Отже, несуча здатність паль при обраному їх розташуванні забезпечена.

.

Отже, розрахункове навантаження на крайні палі фундаменту не перевищує допустимого.

3.3 Визначення осідання фундаменту на забивних палях

І.Розрахунок осідання як для умовного фундаменту мілкого закладання

Осідання пальового фундаменту визначається шляхом перетворення його на умовний фундамент мілкого закладання.

Визначаємо осереднене значення кута внутрішнього тертя для ґрунтової товщі, яка прорізається палями:

.

Розміри ростверку в плані по зовнішнім граням крайніх паль:

l₁ =4,1м, b₁ = 2,3м.

Розміри умовного фундаменту в площині нижніх кінців паль:

Приймаємо умовний фундамент розмірами 6,06х4,26 м.

.

Вага ґрунту в об’ємі:

.

Перевірка тиску на підстилаючий шар:

.

Навантаження на рівні підошви умовного фундаменту:

,

=1158 кН,

.

Розрахунковий опір ґрунту основи:

де γ_c1, γ_с2 – [3, табл. 43]; M_γ, M_q, M_c – [3, табл. 44].

Перевіряємо умову Р =246,38 кН/м² < R =2123 кН/м².

Умова виконується.

Таблиця 6 – Розрахунок осідання пальового фундаменту

Z,м	, м	, м	α	αк	σzp,і, кПа	σzγ,і, кПа	σzg,і, кПа	σzpі,сер, кПа	σzγі,сер, кПа	hі, м	Еі, кПа	Sі, мм
					126,2	22,65	25,05	-	-	-	-	-
0,74	0,4	0,07	0,96	0,993	121,1	22,5	39,8	123,6	22,5	0,74		0,0028
1,48	0,8	0,14	0,8	0,986	100,9	22,3	54,6		22,4	0,74	0,0024
2,21	1,19	0,2	0,606	0,98	76,4	22,2	69,4	88,6	22,25	0,74	0,0018
2,95	1,6	0,29	0,449	0,971	56,6	21,9	84,2	66,5	22,05	0,74	0,0012
3,69	1,9	0,36	0,34	0,964	42,9	21,8		49,7	21,8	0,74	0,0007
4,43	2,3	0,44	0,277	0,944	28,6	21,3	113,8	35,7	21,5	0,74	0,0004
5,17	2,8	0,517	0,201	0,913	25,3	20,6	128,6	26,9	20,9	0,74	0,00016

SS_i= 0,007 м

S=7см<S_u=10cм – осідання в межах норми.

ІІ. Розрахунок осідання шляхом розв’язання задачі про переміщення стержня в пружному на півпросторі

Вага ростверку з грунтом на його уступах

G_р = 84,87 (кН).

Середнє навантаження на палю

Середнє значення коефіцієнта Пуассона в межах напруженої зони

Граничний опір палі

Навантаження на палю на межі пропорційності

Модуль деформації грунту під нижнім кінцем палі в межах одного діаметру вище і чотирьох діаметрів нижче позначки нижнього кінця палі

Е_р =23,1 МПа.

Осереднений у межах довжини палі модуль деформаціі грунтової основи

Відношення усереднених модулів деформації під нижнім кінцем і в межах бічної поверхні палі

Приведений радіус палі

Модуль деформації матеріалу палі при класі бетону С16/20

Е₀ = 24500 МПа.

Коефіцієнт, що визначає частину навантаження, яка передається нижнім кінцем (за таблицею П.1.2 [9] в залежності від r та k_E)

b = 0,175.

Коефіцієнт умов роботи грунту вздовж бічної поверхні палі за табл. П.1.5 [9] k_f = 1,4.

Коефіцієнт умов роботи піщаного грунту під нижнім кінцем палі за табл. П.1.7 [9] k_р = 2,475.

Приведений модуль деформації грунту

Коефіцієнт осідання (за таблицею П.1.1 [9] в залежності від r та k_E)

с = 0,612.

Пружна складова осідання палі

Осідання одиночної палі

Визначимо осідання куща з 7 паль, взявши за основну одну з паль.

а₁ = 0,9 м.

Визначаємо коефіцієнти впливу сусідніх паль за табл. П.1.3 та П.1.4 [9] в залежності від приведеної відстані

Осідання середньої палі від одиничного навантаження на j-ту палю у фундаменті визначаємо за формулою

Для відповідних паль

Осідання пальового куща з 7 паль

Умова S= 2,52 см < S_u= 12 см виконується.

3.4 Вибір довжини і діаметру бурових паль під фундамент

Приймаємо бурову палю діаметром 0,5м без уширення, довжиною 15м. Схема розташування палі показана на рисунку 7.

3.6 Визначення несучої здатності бурової палі

Визначаємо необхідну кількість бурових паль довжиною 15м.

Несуча спроможність палі складає

,

де γ_с = 1; γ_cR = 1; γ_cf = 0,7 [11];

;

;

Для визначення розрахункового опору ґрунту по боковій поверхні палі розділимо ґрунтову товщу на шари товщиною не більше 2 м (рисунок 4.7). Обчислення виконуємо в таблиці 7.

Таблиця 7 – Визначення несучої спроможності палі по боковій поверхні

Н	hi	ɣcf		IL(крупність)	fi	ɣcf*fc*hi	Vi	ϕi°	CI	Ggi	f2	ɣcf*f2*hi	tgϕi°
2,5		0,6
		0,6		0,46			0,42			16,54	11,23	11,23	0,267
		0,6		0,46			0,42			33,08	14,48	28,96	0,267
		0,6		дрібний			0,25			49,62	11,64	23,28	0,65
		0,7		дрібний	10,82	21,64	0,25				16,015	32,03	0,65
		0,7		дрібний	10,82	21,64	0,25			90,38	20,38	40,76	0,65
		0,7		дрібний	7,3	14,6	0,25			110,76	24,76	49,52	0,65
		0,7		0,26	138,4	276,8	0,41	19,7	63,8	131,14	28,831	57,662	0,36
		0,7		0,26			0,41	19,7	63,8	151,52	95,47	190,94	0,36
	0,8	0,7		0,26	147,6	295,2	0,41	19,7	63,8	159,672	102,36	204,72	0,36
		0,7		0,26	149,2	298,4	0,41	19,7	63,8	180,052	107,28	214,56	0,36

1514,28 853,662

.

;

.

Допустиме навантаження на палю з умови несучої спроможності палі по ґрунту:

.

Необхідна кількість буронабивних паль:

Отже, приймаємо 2 палі.

Виконаємо перевірку розрахункових навантажень з врахуванням власної ваги палі:

- обчислимо вагу палі:

- обчислимо вагу ростверку з ґрунтом на його уступах:

Отже, умова виконується.

Рисунок 6– Схема розташування паль у ростверку

Рисунок 7 – Схема розташування бурової палі у ґрунті

Дата добавления: 2015-11-26