Методичка ГСХ1
.pdf
|
|
σ dq = γ II dn |
= 17 × 2,0 = 34 кПа. |
|
|||
Дополнительное давление по подошве фундамента составит: |
|
||||||
|
|
p0 |
= p − σ dq |
= 200 − 34 = 166 кПа. |
|
||
Мощность расчетного слоя будет равна: |
|
|
|
||||
|
|
h = 0,4 × b / 2 = 0,4 ´1,6 / 2 = 0,32 м. |
|
||||
Дальнейший расчет сводим в таблицу. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
2z / b |
α |
σ zq кПа |
0,2σ zq кПа |
|
σ zp кПа |
E, кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1,0 |
34,0 |
6,8 |
|
166 |
1700 |
0,32 |
0,4 |
0,977 |
39,44 |
7,89 |
|
162,18 |
1700 |
0,64 |
0,8 |
0,881 |
44,88 |
8,98 |
|
142,25 |
1700 |
0,96 |
1,2 |
0,755 |
50,32 |
10,06 |
|
125,33 |
1700 |
1,28 |
1,6 |
0,642 |
55,76 |
11,15 |
|
106,57 |
1700 |
1,6 |
2,0 |
0,550 |
61,20 |
12,24 |
|
91,30 |
1700 |
1,92 |
2,4 |
0,477 |
67,17* |
13,43 |
|
79,18 |
10156* |
2,24 |
2,8 |
0,420 |
73,38 |
14,68 |
|
69,72 |
14000 |
2,56 |
3,2 |
0,374 |
79,59 |
15,92 |
|
62.08 |
14000 |
2,88 |
3,6 |
0,337 |
85,80 |
17,16 |
|
55,94 |
14000 |
3,20 |
4,0 |
0,306 |
92,01 |
18,40 |
|
50,80 |
14000 |
3,52 |
4,4 |
0,280 |
98,22 |
19,64 |
|
46,48 |
14000 |
3,84 |
4,8 |
0,258 |
104,43 |
20,88 |
|
42,83 |
14000 |
4,16 |
5,2 |
0,239 |
110,64 |
22,13 |
|
39,67 |
14000 |
4,48 |
5,6 |
0,223 |
116,85 |
23,37 |
|
37,02 |
14000 |
4,8 |
6,0 |
0,208 |
123,0,6 |
24,61 |
|
34,53 |
14000 |
5,12 |
6,4 |
0,196 |
129,27 |
25,85 |
|
32,54 |
14000 |
5,44 |
6,8 |
0,185 |
135,56** |
27,11 |
|
30,71 |
19294** |
5,76 |
7,2 |
0,175 |
141,96 |
28,39 |
|
29,05 |
26100 |
6,08 |
7,6 |
0,166 |
148,36 |
29,67 |
> 27,56 |
26100 |
|
∙В этом расчетном слое происходит смена грунтов поэтому:
- давление от расчетного слоя вычисляем 17×0.1 + 19,4×0,22 = 5,97 кПа;
- средний модуль деформации 1700 × 0,1 + 14000 × 0,22 = 10156 кПа. 0,1 + 0,22
** В этом расчетном слое происходит смена грунтов поэтому:
- давление от расчетного слоя вычисляем 19,4×0,18 + 20,0×0,14 = 6,29 кПа;
- средний модуль деформации 14000 × 0,18 + 26100 × 0,14 = 19294 кПа. 0,18 + 0,14
21
Отм. природного рельефа
dn = 2,0м
Песок γ=17,0кН/м3
Е=1700кПа 1,7м
Суглинок
γ=19,4кН/м3 УГВ Е=14000кПа
3,6м
Песок γ=20,0кН/м3 2,4м
Е=26100кПа
Отм. планировки
d = 2,4м
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
22
Полная осадка в соответствии с формулой (9) составит:
0,32(166 + 162,18 + 142,25 + 125,33 + 106,57 + 91,3) /1700 + 0,32 × 79,18 /10156 +
S = 0,8 + 0,32(69,72 + 62,08 + 55,94 + 50,80 + 46,48 + 42,83 |
+ 39,67 + 37,02 + 34,53 + |
|
= 0,13 |
|
|
+ 0,32 × 30,71/19294 + 0,32(29,05 + |
|
|
|
+ 32,54) /14000 |
27,56) / 26100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как, найденная величина абсолютной осадки S = 13см, превышает предельно допустимую для кирпичных многоэтажных зданий равную su = 10 см, то площадь подошвы фундамента необходимо увеличить.
Расчет и конструирование свайного фундамента.
Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Проектирование свайного фундамента необходимо начинать с назначения отметки верха ростверка. В зависимости от конструкции здания и наличия инженерного обеспечения. Для зданий с несущими стенами и полным инженерным обеспечением отметку верха рост необходимо принимать на 0,5 метра ниже нормативной глубины промерзания от отметки планировки, но не выше чем на 0,5 метра выше отметки пола подвала (при наличии подвала). Для зданий каркасного типа отметка ростверка определяется по формуле hc + 0,2 (м)от: для зданий без подвала от отметки чистого пола; для зданий с подвалом от отметки пола подвала, hc -высота стакана под колону.
Высоту ростверка на первом этапе принимают конструктивно равной 0,6 метра. Свая заводится в ростверк на 30см (5см – ствол сваи и 25см выпуски арматуры). Таким образом, находится отметка головы сваи.
Как правило, в современном строительстве используются железобетонные призматические сваи сплошного сечения 20 × 20, 25 × 25
и 30 × 30 |
см длиной от 3 до 12 м (ГОСТ 19804.2-79). Длина |
сваи |
определяется с учетом заделки в ростверк и заглубления в несущий |
слой |
|
(висячие сваи) или опирания на несжимаемый грунт (сваи стойки). |
|
|
Требуемая длина сваи: |
|
|
|
Lсв = hз + ∑li + aз |
(12) |
где hз – |
глубина заделки сваи в несущий слой. В качестве несущего |
|
слоя не рекомендуется использовать пески рыхлые и пылевато-глинистые грунты пи IL<0,6. При заделке сваи в глинистые грунты с IL< 0,1 в пески гравелистые, крупные и средней крупности h3 = 0,5 м; в остальные 1 - 1,5 м.
∑li – суммарная мощность грунтов выше кровли несущего слоя; aз – глубина заделки сваи в ростверк.
Сечения свай рекомендуются принимать согласно табл. 10.
23
|
Таблица 10 |
|
|
Длина сваи Lсв , м |
Размер сечения dсв , см |
|
|
3…6 |
20 |
4,5…6 |
25 |
3… 12 |
30 |
Следующий этап расчет несущей способности сваи.
Несущую способность Fd, кН (тс), висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле
Fd = γ c (γ cR RA + u∑γ cf fi hi ), |
(13) |
где γc — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γc = 1;
R- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл.11;
A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м;
fi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл.12;
hi — толщина 1-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
γcR γcf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 13.
В формуле (13) суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой грунта. В этих случаях следует суммировать сопротивления всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже уровня планировки (срезки).
24
Таблица 11
Глубина |
Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай- |
|||||||
погружения |
оболочек, погружаемых без выемки грунта, R, кПа те/м) |
|
||||||
нижнего конца |
|
песчаных грунтов средней плотности |
|
|
||||
сваи, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гравели- |
крупных |
— |
средней |
мелких |
пылева- |
— |
|
|
стых |
|
|
крупно- |
|
тых |
|
|
|
|
|
|
сти |
|
|
|
|
|
пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести / равном |
|
||||||
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
|
3 |
7500(750) |
6600(660) |
3000(300) |
3100(310) |
2000(200) |
1100(110) |
600 |
(60) |
|
|
4000(400) |
|
2000(200) |
1200(120) |
|
|
|
4 |
8300(830) |
6800(680) |
3800(380) |
3200(320) |
2100(210) |
1250(125) |
700 |
(70) |
|
|
5100(510) |
|
2500(250) |
1600(160) |
|
|
|
5 |
8800(880) |
7000(700) |
4000(400) |
3400(340) |
2200(220) |
1300(130) |
800 |
(80) |
|
|
6200(620) |
|
2800(280) |
2000(200) |
|
|
|
7 |
9700(970) |
7300(730) |
4300(430) |
3700(370) |
2400(240) |
1400(140) |
850 |
(85) |
|
|
6900(690) |
|
3300(330) |
2200(220) |
|
|
|
10 |
10500(1050) |
7700(770) |
5000(500) |
4000(400) |
2600(260) |
1500(150) |
900 (900) |
|
|
|
7300(730) |
|
3500(350) |
2400(240) |
|
|
|
15 |
11700(1170) |
8200(820) |
5600(560) |
4400(440) |
2900(290) |
1650(165) |
1000 |
(100) |
|
|
7500(750) |
|
4000(400) |
|
|
|
|
20 |
12600(1260) |
8500(850) |
6200(620) |
4800(480) |
3200(320) |
1800(180) |
1100(110) |
|
|
|
|
|
4500(450) |
|
|
|
|
25 |
13400(1340) |
9000(900) |
6800(680) |
5200(520) |
3500(350) |
1950(195) |
1200 |
(120) |
30 |
14200(1420) |
9500(950) |
7400(740) |
5600(560) |
3800(380) |
2100(210) |
1300 |
(130) |
35 |
15000(1500) |
10000(1000) |
8000(800) |
6000(600) |
4100(410) |
2250(225) |
1400 |
(140) |
Примечания: 1. Над чертой даны значения R для песчаных грунтов, под чертой - для пылевато-глинистых.
2.Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести IL пылевато-глинистых грунтов значения R и fi в табл. 1 и 2 определяются интерполяцией.
3.Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определена по данным статического зондирования, значения R по табл. 1 для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличить на 100 %. При определении степени плотности грунта по данным других видов инженерных изысканий и отсутствии дан-
ных статического зондирования для плотных песков значения R по табл. 1 следует увеличить на 60 %, но не более чем до 20 000 кПа (2000 тс/м2).
4.Для супесей при числе пластичности lp ≤ 4и коэффициенте пористости е < 0,8 расчетные сопротивления R и fi следует определять как для пылеватых песков средней плотности.
25
Таблица 12
|
Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай и свай- |
|||||||||||
|
|
|
|
оболочек fi, кПа (тс/м2) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
песчаных грунтов средней плотности |
|
|
|
||||||
Средняя |
Круп- |
мелких |
пыле- |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
глубинарас- |
ных и |
|
ватых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
положения |
сред- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
слоягрунта, |
ней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
круп- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL равном |
|
|||||||||
|
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
|
|
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
1,0 |
1 |
35(3,5) |
23 (2,3) |
15(1,5) |
12(1,2) |
8(0,8) |
|
|
4(0,4) |
4(0,4) |
3(0,3) |
|
2(0,2) |
2 |
42(4,2) |
30 (3,0) |
21(2,1) |
17(1,7) |
12(1,2) |
|
|
7(0,7) |
5(0,5) |
4(0,4) |
|
4(0,4) |
3 |
48 (4,8) |
35(3,5) |
25 (2,5) |
20 (2,0) |
14(1,4) |
|
|
8(0,8) |
7(0,7) |
6(0,6) |
|
5(0,5) |
4 |
53(5,3) |
38(3,8) |
27 (2,7) |
22 (2,2) |
16(1,6) |
|
|
9(0,9) |
8(0,8) |
7(0,7) |
|
5(0,5) |
5 |
56 (5,6) |
40(4,0) |
29 (2,9) |
24 (2,4) |
17(1,7) |
|
|
10(1,0) |
8(0,8) |
7(0,7) |
|
6(0,6) |
6 |
58(5,8) |
42(4,2) |
31 (3,1) |
25 (2,5) |
18(1,8) |
|
|
10(1,0) |
8(0,8) |
7(0,7) |
|
6(0,6) |
8 |
62(6,2) |
44(4,4) |
33 (3,3) |
26 (2,6) |
19(1,9) |
|
|
10(1,0) |
8(0,8) |
7(0,7) |
|
6(0,6) |
10 |
65 (6,5) |
46 (4,6) |
34(3,4) |
27 (2,7) |
19(1,9) |
|
|
10(1,0) |
8(0,8) |
7 (0,7) |
|
6(0,6) |
15 |
72(7,2) |
51 (5,1) |
38(3,8) |
28 (2,8) |
20 (2,0) |
|
|
11(1,1) |
8(0,8) |
7(0,7) |
|
6(0,6) |
20 |
79(7,9) |
56 (5,6) |
41 (4,1) |
30(3,0) |
20 (2,0) |
|
|
12(1,2) |
8(0,8) |
7 (0,7) |
|
6(0,6) |
25 |
86(8,6) |
61 (6,1) |
44 (4,4) |
32(3,2) |
20 (2,0) |
|
|
12(1,2) |
8(0,8) |
7(0,7) |
|
6(0,6) |
30 |
93 (9,3) |
66(6,6) |
47 (4,7) |
34(3,4) |
21 (2,1) |
|
|
12(1,2) |
9(0,9) |
8(0,8) |
|
7(0,7) |
35 |
100 (10,0) |
70 (7,0) |
50(5,0) |
36(3,6) |
22 (2,2) |
|
|
13(1,3) |
9(0,9) |
8 (0,8) |
|
7(0,7) |
Примечания: 1. При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности свай fi табл. 12 следует учитывать требования, изложенные в примеч.2 к табл. 11.
2.При определении по табл. 12 расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай fi пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.
3.Значения расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов на боковой поверхности свай fi следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведенными в табл. 12.
4.Расчетные сопротивления супесей и суглинков с коэффициентом пористости е < 0,5 и глин с коэффициентом пористости е < 0,6 следует увеличивать на 15 % по сравнению со значениями, приведенными в табл. 12, при любых значениях показателя текучести.
|
|
Таблица 13 |
|
|
|
|
|
Способы погружения забивных свай и свай- |
Коэффициенты условий работы грунта |
|
|
оболочек, погружаемых без выемки грунта, и |
при расчете несущей способности свай |
|
|
виды грунтов |
под нижним кон- |
на боковой поверх- |
|
|
цом γcR |
ности γcf |
|
1. Погружение сплошных и полых с закрытым |
1,0 |
1,0 |
|
нижним концом свай механическими (подвес- |
|
|
|
ными), паровоздушными и дизельными моло- |
|
|
|
тами |
|
|
|
|
|
26 |
|
По несущей способности определяют расчетное сопротивление по форму-
ле: |
Pсв = γ ci × Fd / γ k |
(14); |
где γ ci = 1,0 , а γ k |
= 1,4 . |
|
Исходя из расчетного сопротивления сваи, определяют количество свай в фундаменте. В фундаменте под колонну количество свай можно определить
по формуле n = N
Pсв
. При проектировании свайного фундамента под стены це-
лесообразнее определять требуемое расстояние между сваями по формуле
lтр |
= |
Pсв |
, при этом необходимо помнить, что расстояние между сваями не |
|
|||
|
|
q |
|
должно превышать шести размеров поперечного сечения сваи.
На следующем этапе сваи размещаются в плане. Сваи можно располагать в один ряд, в несколько рядов или в шахматном порядке. Минимальное расстояние между осями свай tx = ty = tmin = 3 dcв. Максимальное - tx = ty = tmax = 6dcв. При расположении свай в шахматном порядке расстояние между сваями по диагонали должно быть в тех же пределах. В фундаментах под колонны необходимо стремиться к симметричному расположению свай. При проектировании свайного фундамента под стены, сваи обязательно разместить под углами и на пересечении осей.
Размеры ростверка в плане назначаются конструктивно.
|
tx |
|
b0 |
ty |
bр |
|
C |
|
Ширина ростверка определяется по формуле:
bP = b0 + dсв + D + 5 см |
(15) |
где D принимается равным 0,2dсв при однорядном расположении свай, 0,3dсв при 2 и 3-х рядном расположении свай и 0,4dсв при большем количестве рядов.
Расчет ростверка на прочность в рамках курсовой работы не требуется.
27
Пример расчета свайного фундамента.
Необходимо запроектировать участок свайного фундамента под несущую стену. Нагрузка на обрез фундамента составляет q= 460кН/м. Жилое здание имеет полное инженерное обеспечение. Глубина промерзания грунта в районе строительства 1,8 метра. Инженерно – геологические условия представлены на рисунке приведенном ниже.
|
|
Отм. планировки |
Отм. природного |
||||
0,3м |
|
|
|
|
|
рельефа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,3м |
|
|
|||
3,6м |
IL=0,7 |
|
|
|
z1=3,1м |
||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
h1=1
z2=4,1м
h2=1
z3=5,1м
h3=1
4,9м IL=0,55 h4=1 z4=6,1м z5=7,1м
h5=1
z6=8,05м
h6=0,9
z7=9,0м
|
|
h7=1 |
|
|
z8=10,0м |
3,7м |
IL=0,6 |
h8=1 |
z9=11,0м |
h9=1
z10=11,85м
h10=0,7
z11=12,65м
h11=1,1
Песок средней крупности
Назначаем отметку верха ростверка на 0,5 метра глубже нормативной величины промерзания грунта. От отметки планировки это составит 1,8+0,5=2,3м. Принимаем высоту ростверка равной 0,6 метра. В качестве несущего слоя принимаем песок средней крупности. Тогда длина сваи, в соответствии с
формулой (12), составит Lсв = hз + ∑li + aз = 0,5 + (1 + 4,9 + 3,7) + 0,3 = 10,4 ≈ 11 м.
Принимаем сваю Св11-30 (табл. 10), тогда глубина заделки сваи в несущий слой увеличивается до 1,1 метра. Разбиваем прорезанную сваей грунтовую толщу на расчетные слои мощностью hi , и находим расстояние от отметки природного рельефа до средины расчетного слоя zi (см. рисунок). Несущую способность сваи определяем по формуле (13).
28
Fd = γ c (γ cR RA + u∑γ cf fi hi ),
В данном случае γc=1; по таблице 13 γ cR = 1,0; γ cf = 1,0 ; расчетное сопротив-
ление грунта под пятой сваи на глубине 12,65+0,55 = 13,2 метра по таблице
11 составит (методом интерполяции) 4000 + 4400 − 4000 (13,2 -10) = 4256 кН/м2;
15 -10
площадь поперечного сечения сваи A = 0,32 = 0,09 м2; периметр поперечного сечения u = 4 × 0,3 = 1,2 м. Мощности расчетного слоя hi указаны на рисунке. Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи в соответствии с ранее найденными значениями zi , определяем методом интерполяции по таблице 12.
f |
|
= 8,1кН / м2 ; |
f |
2 |
= 19,5кН / м2 ; |
|
f |
3 |
= 22,6кН / м2 ; |
f |
4 |
= 21,55н/ м2 ; |
f |
5 |
= 22,05кН / м2 ; |
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
f |
6 |
= 22,63кн/ м2 ; |
|
|
f |
7 |
= 19,0кН / м2 |
; |
|
|
f |
8 |
= 19кН / м2 |
; |
f |
9 |
= 19,2кН / м2 ; |
|
f |
10 |
= 19,37кН / м2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
f11 = 68,71кН / м2
Тогда несущая способность сваи будет равна:
|
1,0 ´ 4256 ´ 0,09 +1,2 ´1,0(8,1´1,0 +19,5 ´1,0 + 22,6 ´1,0 + |
|
|
|
|
|
|
F = 1,0 + 21,55 ´1,0 + 22,05 ´1,0 + 22,63 ´ 0,9 +19,0 ´1,0 +19,0 ´1,0 + |
= 695,65 кН. |
||||||
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+19,2 ´1,0 +19,37 ´ 0,7 + 68,71´1,1) |
|
|
|
|
|
|
Расчетное сопротивление сваи составит Pсв = 1,0 ´ 695,65 /1,4 = 496,9 кН. |
|||||||
Определяем требуемое расстояние между сваями lтр |
= |
Pсв |
|
= |
496,9 |
= 1,08 м. |
|
q |
|
|
|||||
|
|
|
460 |
|
|||
Так как, lтр оказалось в интервале между tmin = 3 ´ 0,3 = 0,9 м и
tmax = 6 ´ 0,3 = 1,8 м, принимаем расположение свай в один ряд. В свайном поле фундаментов под сооружение целесообразно применять сваи одного типаразмера, поэтому на всех остальных участках фундаментов проектирование заключается только в определении количества свай и расположении их в плане.
На последнем этапе расчетов определяем ширину ростверка по формуле
(15) bP = b0 + dсв + D + 5 = 0 + 30 + 0,2 ´ 30 + 5 = 41см.
Определение осадки свайного фундамента.
Осадку свайного фундамента целесообразнее определять методом эквивалентного слоя по формуле
S = hэквmυm p0
где hэкв = Awb - мощность эквивалентного слоя;
Aw = f (υ; l / b; ) Awm - коэффициент эквивалентного слоя табл.14; mνm - средний коэффициент относительной сжимаемости,
mυm = ∑hi mυi zi / 2hэкв2
мощность сжимаемой толщи основания
H c = 2 × hэкв
Дополнительное давление под подошвой фундамента составит:
p0 = pср - σ zq
29
Таблица 14
30