Расчет и проектирование свайного фундамента под колонну - Расчетные характеристики свайного фундамента

Исходные данные: N0II=790кH, M0II=126кН, под железобетонную колонну сечением 510Ч510. Расчет производится для г. Пермь.

Назначение глубины заложения фундамента.

Назначение глубины заложения фундамента начинают с выбора несущего слоя грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечивает равномерное развитие осадки, не превышающее предельно допустимых значений.

Определяем расчетную глубину заложения фундамента, учитывая геологические условия:

;

Где: =0,4; - коэффициент теплового режима в здании, определяемый по табл. 1 [3];

- нормативная глубина промерзания, определяемая по карте СНиП 2.01.01 - 82 "Строительная климатология и геофизика": для г. Пермь =137 см (по карте для глинистых грунтов);

Расчетная глубина промерзания: м;

Определяем глубину заложения ростверка по конструктивному фактору:

D=2,2+0,15+1,5=3,85м;

Принимаем глубину заложения ростверка d=3,85м. Проектируем свайный фундамент из ж/б свай квадратного сплошного сечения марки С-4,0-30 длиной 4м, с размером стороны поперечного сечения b=0,3м, mСв=4-270=1080кг (где: 270 - масса 1м сваи).

схема ростверка

Рис. 2. Схема ростверка

Определение глубины заложения подошвы ростверка:

DР= dB+hEf+hР

DB - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м; hР - высота ростверка

HР min=aK+t+20см

T - глубина заделки свай в ростверк, м: t=0,05м

AK- больший размер колонны в плане, aK=0,6м

HР min = 0,6+0,05+0,2 = 0,85м

HEf - толщина пола подвала, hEf = 0,2м

DР = 2,7+0,2+0,85 = 4,05м

DР = 4,05м > dF = 1,2м - условие выполняется.

Выбор типа, марки и длины сваи:

Марка сваи С6-30 (ГОСТ 19804.1-79). Бетон В25; RB=14,5Мпа. Продольная арматура 414 А-III; RS=340Мпа, АS=6,16см2. Поперечное сечение сваи 0,3х0,3м, длина 4 м, острие - 0,3 м.

Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом.

Определение расчетной нагрузки на сваю:

По грунту:

P = C- (CR-R-A + u УCf-fI-hI)

C - коэффициент условий работы сваи в грунте, C =1

А - площадь опирания сваи на грунт, м2

HI - толщина i-го слоя грунта

CR, Cf - коэффициенты условий работы грунта, соприкасающегося с

Боковой поверхностью, м

R, fI- расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи и i-го

Слоя грунта по боковой поверхности сваи определяемые по

Таблицам, кПа.

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, м

Разбивку грунта делаем на элементарные слои толщиной 1м.

ZI, м

FI,кПа

ГCf

HI,м

4,05

38

1

1

5,05

40

1

1

6,05

42

1

1

7,05

43

1

1

8,05

19

1

1

9,05

19

1

1

Р = 1-(1-2500-0,09 + 1,2-(1-38-1 + 1-40-1 + 1-42-1 + 1-43-1 + 1-19-1 + 1-19-1 )) = 466,2 кПа

По материалу:

Р = ц-гС(RB-A + RSc-АSГ) = 1-1(14500-0,09 + 340000-0,000616) = 1514 кПа.

В дальнейших расчетах используем меньшее значение расчетной нагрузки, а именно по грунту Р = 466,2 кПа.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

.

Условное давление под подошвой ростверка

Р = р/(3-dC)2 = 466,2/(3-0,3)2 = 575,6кН/м2

Условная площадь подошвы ростверка

АР = N01/(P - Cp-dP-F) = 2800/(575,6-21,5-4,05-1,1) = 1,06м2

Приближенный вес ростверка и грунта на его уступах:

NP1=F-AP-dP-Ср=1,1-1,06-4,05-21,5=101,5кН

Количество свай в ростверке:

N = (N011+NP1)/NU = (2800+101,5)/333,0 = 1,8 = 2 шт.

Размещаем сваи с расстоянием между осями не меньше 3d = 3-0,3 = 0,9м. По конструктивным соображениям, расстояние между сваями по углам прямоугольника 0,9м х 0,3м.

Размер ростверка в плане с учетом свесов 1,8м х 1,2м.

Фактическое давление на сваю:

Вес сваи:

NСII=0,3-0,3-4-21,5=6,912 кН

Вес ростверка:

= 21,5-1,2-1,8-0,3=13,9 кН.

Вес грунта, располагающегося на ростверке:

= 1,15-1,8-3,05-18,2=114,2кН.

Расчетные значения указанных выше внешних нагрузок для первой группы предельных состояний (коэффициент надежности по нагрузке =1,1):

=1,1-13,9=15,3 кН; NСII=1,1-6,912=7,6 кН ;N01=1,1-510=561,0 кН; NG11=1,1-114,2=125,62 кН.

Нагрузка, приходящаяся на одну сваю:

Условие выполняется, следовательно, фундамент запроектирован правильно.

Расчет ростверка на продавливание колонной:

N= (1- (bC+c2)+2- (dC+c1)) -h1-RBt,

Где N - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Расчет ростверка на поперечную силу:

При расчете на действие поперечной силы должно удовлетворяться условие:

Q ? m-RB-b-h0

Где Q = NI - сумма реакций всех свай, находящихся за пределами наклонного сечения.

Расчеты на продавливание колонной и на поперечную силу проводить не требуется, т. к. сваи находятся внутри пирамиды продавливания.

Расчет ростверка на местное сжатие:

Должно удовлетворятся условие:

N01 = 1,5-RПр-AК

RПр = 14,5МПа

АК = 0,6-0,4 = 0,24м2 - площадь сечения колонны

N01 = 561,0кПа 1,5-14500-0,24 = 5220кПа

Расчет осадок свайного фундамента:

Представим свайный фундамент в виде условного фундамента на естественном основании.

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:

ЦСр 11=УцI 11-lI/УlI

ЦI11 - расчетные значения углов внутреннего трения для слоев

LI - толщина слоя

ЦСр 11 = (24-4+17-2)/6 = 21,7є

Проведем наклонные плоскости под углом б= цСр 11/4=21,7/4=5,4є от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости (горизонтальной), проходящей через нижний конец сваи. Находим очертание условного фундамента, который включает в себя грунт, сваи и ростверк.

Размеры подошвы условного фундамента:

BY = b+2l-tg(цСр 11/4) = 1,8+2-4- tg 5,4° = 2,5м

АY = а+2l-tg(цСр 11/4) = 1,2+2-4- tg 5,4° = 1,9м

АУ = bY- аY = 4,75м2

Проверим условие:

РСр II = (N0II+ NСвII+ NРосII+ NГрII)/АУ = R

N0II - расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента

NСвII, NРосII, NГрII - вес свай, ростверка, грунта в пределах условного фундамента, кН

R - расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента

РСр II = (2800+6,916+13,9+114,2)/4,75 = 135,8кПа < R = 444,4кПа

R = 1,2-1(0,61-1-2,5-11+3,44-1,9-17+(3,44-1)-3,35-17+6,04-10)/1,1 = 444,4кПа

Условие удовлетворяется

Для расчета осадки условного фундамента определим дополнительное давление

P0 = РСр II - уZg 0

21,5-4+18,5-2 = 123,0 кПа

P0 = 135,8 - 123,0 = 12,8кПа

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

Грунт

№ точки

Z, см

УZg

З=l/b

О=2z/b

Б

УZp= б-Р0

ЕI КПа

Глина

1

0

123,0

1,5

0

1,0

12,8

3500

2

0,5

133,8

0,4

0,949

12,1

3

1,0

144,5

0,8

0,756

9,7

4

1,5

155,3

1,2

0,547

7,0

5

2,0

166,0

1,6

0,390

5,0

6

2,5

176,8

2,0

0,285

3,6

7

3,0

187,5

2,4

0,214

2,7

Суглинок

8

3,5

196,8

2,8

0,165

2,1

18000

9

4,0

206,0

3,2

0,130

1,7

10

4,5

215,3

3,6

0,106

1,4

11

5,0

224,5

4,0

0,087

1,1

S=0,8[(12,8+12,1)-0,5/2-18000+(12,1+9,7)-0,5/2-18000+(9,7+7,0)-0,5/2-18000 + (7,0 + 5,0)-0,5/2-18000 + (5,0+3,6)-0,5/2-18000 + (3,6+2,7)-0,5/2-18000 + (2,7+2,1)-0,5/2-18000+(2,1+1,7)-0,5/2-18000+(1,7+1,4)-0,5/2-10000+(1,4+1,1)-0,5/2-18000] = 0,001м = 0,1см

Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 0,1см < SU = 12см

Условие удовлетворяется.

Похожие статьи




Расчет и проектирование свайного фундамента под колонну - Расчетные характеристики свайного фундамента

Предыдущая | Следующая