Пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала

Шпунтовая стенка 2м в подвале

02.04.2009, 18:37 #2

Шпунт — свободно.
Но по вашей теме много вопросов
1) какое перекрытие над подвалом?
2) что на первом этаже?
3) где подошва фундамента?
4) какой грунт основания. Если песок — то какой?
5) вы работаете без проекта. А если с проектом, что за шпунт?
6) а где вода?

Как работать? Откапываете вдоль фундамента узкую траншею до естественного основания, длиной метра 2. И начинаете шпунтится. Сделали участок, копаете дальше.
Если шпунт швеллер 16 и грунты пылеватые — на 1.5 м он забъется и кувалдой.
Если шпунт доска, то там есть нюансы.
Если грунт в основании плотный (а он ниже подошвы плотный, так как придавлен весом здания) шпунт можен не пойти. И тут вы начинаете работать спец техникой:
1) это давилки с домкратами, опирающимися в перекрытия (и часто подниающие их), или анкерующиеся в стены . Но произодительность резко падает, зато вероятность не оказаться в суде большая.
2) это пневмомолоты, но чем выше частота удара, тем вероятность огрести проблемы большая.

02.04.2009, 22:23 #3

Не думаю, что в такой ситуации нужна вообще шпунтовая стенка.
Лучше усилить существующие фундаменты:
1 — буронабивными сваями(возможно с уширением);
2 — струйной цементацией основания.
3 — усиление(углубление) существующих фундаментов монолитом(захватками примерно по 2м в шахматном порядке).
Способ зависит от геологии, средств у заказчика, наличие техники(людей) в регионе, способной выполнить такие работы.

Потом спокойно откапывать на проектную отметку и домоноличивать стену подвала.
Естественно нужны расчеты и данные по наличию(отсутствию) грунтовых вод по глубине.

02.04.2009, 22:48 #4

Согласе с ЛИС, что шпунт здесь не самый подходящий вариант.

Можно сделать ограждение из грунтоцементных свай по струйной цементации. Например, сваи диаметром 500 мм с шагом 450 мм, они тогда пересекутся и можно не боятся выноса грунта из под фундаментов. Единственно для такой технологии нужны большие объемы работ, чтобы она себя оправдывала. Подробнее про эту технологию можно посмотреть, например, на www.jet-grouting.ru.

Другой вариант — ограждение из буроинъекционных свай д. 200-300 мм. Они подешевле наверно будут, но придется их делать с маленьким шагом, чтобы они хотя бы касались друг друга. Хотя если воды нет, то можно шаг сделать побольше.
Потом вдоль ограждения захватками проходится траншея и заливаются новые жб стены.

03.04.2009, 10:21 #5

Согласе с ЛИС, что шпунт здесь не самый подходящий вариант.

Как вы далеки от жизни. В подвале жилого дома струя, да еще для глубин 1.5-2 м и выше. Это вы так дом поднимите. Жильцы долго будут поминать вас когда будут открывась двери. И хорошо, что двери, а то есть герои на 5 см участок стены подсадили. И самое интересное — глубина перемшанного грунта. Это как включить полный блендер без крышки.

03.04.2009, 11:13 #6

Геотехника. Теория и практика

03.04.2009, 11:29 #7

03.04.2009, 11:30 #8

Поддерживаю.
От себя добавлю, что если грунты основания песчаные, то имеет смысл:
— отступить шпунтовой стенкой от стен с тем расчетом, чтобы активное давление от кирпичной стены здания приходило на стенку ниже отметки заглубленного подвала
— либо, если возможности сократить габарит подвала нет, зацементировать грунты под стеной после забивки шпунта (например, как на чертеже)

Проблем с забивкой металлического шпунта на 1.5м возникнуть не должно. В рассматриваемых условиях, наверное, единственный вариант — вручную. Профиль рекомендую брать не больше 16-го швеллера, возможно, из легкой серии.

Предложенные варианты по вывешиванию здания на буроинъекционные сваи (если я правильно понял предложение ЛИСа) и, тем более, струйной цементации грунта в рассматриваемом случае не подходят по технологическим (высота подвала),
финансовым (вывесить все здание на сваи явно дороже) и организационным (полагаю, работы снаружи здания вести нельзя?) причинам.

Вариант с подкопом под здание захватками и подведением новых фундаментов теоретически возможен — видел успешные варианты такого заглубления — но требует крайне вменяемых строителей и очень аккуратного производства работ. Кроме того, данный вариант очень трудно обоснуем с инженерной точки зрения: если повезет — успешно подкопаетесь, не повезет — посадите стену. Поэтому данный вариант я бы исключил сразу.

Источник

Определение расчетного сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам грунта основания

Расчетное сопротивление грунта рабочего слоя основания R:

коэффициент условий работы для песка средней крупности

коэффициент условий работы для здания с гибкой конструктивной схемой

k — коэффициент, принимаемый k = 1,00, так как прочностные

характеристики грунта (j и с) определены непосредственными

угол внутреннего трения φII=30 0 для песка средней крупности;

Mγ=1,15; Mq=5,59; Мс=7,95.

kz — коэффициент, принимаемый равным при b 0 …35 0 соответственно, но φII=30 0 ), поэтому пренебрегаю ввиду малости значения и принимаю с_II=0,00 кПа.

γ_’_II — осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунтов,

залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента:

d1 — приведенная глубина заложения наружных фундаментов со стороны подвала:

γcf — расчетное значение удельного веса материала конструкции пола

подвала γcf =22,00 кН/м 3 .

b – сторона подошвы фундамента, м.

d_b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B£20 м и глубиной свыше 2,00 м принимается d_b = 2,00 м, при ширине подвала B>20 м — d_b = 0),

+(5,59-1)*2,00* 19,64+7,95*0,00)=522,13 кПа.

Рисунок 3.2.1 – Графическое определение площади подошвы отдельного фундамента под колонну наружной стены.

Точка пересечения двух графиков R=f(Аф) и PII=f(Аф) определяет требуемое значение площади подошвы отдельного фундамента под наружную колонну.

Ат=3,70 м 2 и b=(Ат) 0,5 =(3,70) 0,5 =1,92 м.

Рис 1. Фундамент под наружную стену

В соответствии с таблицей 2.1 пособия [2] принимаю железобетонный сборный фундамент марки 2Ф21.9-3 с площадью А=2,1*2,1=4,41 м 2 .

Определяю значение R при ширине фундамента b=2,10 м.

+(5,59-1)*2,00* 19,64+7,95*0,00)=492,86 кПа.

Проверка фактического среднего давления PII под подошвой фундамента 2Ф21.9-3 и конструирование фундамента наружной стены.

PII=(NII+Qf+Qk+Qp+Qп+G1+G2+G3)/А ≤ R, где

Qf – вес фундамента, Qf=53 кН;

Qk – вес колонны с учетом ее заделки в фундамент на 0,60 м,

Qk=0,40 2 *24*(2,70+0,20+0,60-0,22)=12,59 кН;

Qp – вес ригеля, Qр=0,40 2 *5,60*24=21,50 кН;

Qп – вес ограждающей панели подвала при шаге колонн 6,00 м,

G1 – пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала,

G1=(V0-Vф)*γ =(2,10 2 *0,90-53/24)*20,50=36,09 кН;

G2 – пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала (рассчитываю по осредненному по слоям значению удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента γ_’_II),

G3 – пригрузка от пола подвала, G3=(2,10*1,25-0,40 2 )*0,20*22=10,85 кПа.

PII=(1473,00+53,00+12,59+21,50+79,56+36,09+44,17+10,85)/4,41=392,46 кПа, что меньше R=492,86 кПа.

Разница значений R и PII для фундамента 2Ф21.9-3 составляет 25%, но

замена 2Ф21.9-3 на 2Ф18.9-3 приведет к нарушению условия PII ≤ R, так как

PII =522 кН >R=483 кПа (расчет не приводится).

Окончательно под колонны 2Б принимаю 2Ф21.9-3.

Определение размеров площади подошвы фундамента

Ориентировочные размеры квадратного фундамента под одну колонну исходя из табличного значения расчетного сопротивления несущего слоя грунтового основания – суглинка R₀=197,4 кПа.

Сторона квадратного фундамента b:

γ_ср – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах,

d – глубина заложения фундамента. Для фундамента, находящегося внутри подвала d=d1;

d1 — приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов со стороны подвала:

Сторона квадратного фундамента b:

b=(950/(400 – 1,12*20)) 0,5 =2,4 м.

3.4 Графический метод определения размеров подошвы фундамента

Предварительные размеры подошвы общего фундамента определяю графическим методом.

Задаюсь четырьмя значениями площади подошвы общего фундамента А:

А1=4,00 м 2 , А2=10,00 м 2 , А3=15,00 м 2 , А4=20,00 м 2 .

Расчетная нагрузка на колонну в уровне низа перекрытия над подвалом

Среднее давление p_II под подошвой фундамента при принятом размере площади A:

N_Ф_II_,_i – расчетная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах,

определяемая по приближенной формуле:

γ_ср – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах,

Расчетное сопротивление грунта рабочего слоя основания R в зависимости от ширины подошвы фундамента:

коэффициент условий работы для песка средней крупности

коэффициент условий работы для здания с гибкой конструктивной схемой

k — коэффициент, принимаемый k = 1,00, так как прочностные

характеристики грунта (j и с) определены непосредственными

угол внутреннего трения φII=30 0 для песка средней крупности;

Mγ=1,15; Mq=5,59; Мс=7,95.

k_z — коэффициент, принимаемый равным при b 3 .

d1 — приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов со стороны подвала d1==1,62 м.

b – сторона подошвы фундамента, м. Рассматриваю два значения b:

b=0,00 м и b=4,47 м.

+(5,59-1)*2,00* 19,72+7,95*0,00)=571,66 кПа.

Рисунок 3.2.2 – Графическое определение площади подошвы фундамента Точка пересечения двух графиков R=f(Аф) и PII=f(Аф) определяеттребуемое значение площади общего фундамента.

Ат=6,50 м 2 и b=(Ат) 0,5 =(6,50) 0,5 =2,55 м.

Рис 2 Схема фундамента под внутреннюю колонну

Определение размеров в плане общего фундамента и давления под его подошвой.

Расстояние х от оси колонны до длинной стороны плиты Lпл и до короткой стороны плиты Впл должно быть одинаковым.

Рис 3 Схема расположения фундамента мелкого заложения

х=-0,25*l+((0,25*l) 2 +0,25*A) 0,5 =-0,25*2,00+((0,25*2,00) 2 +0,25*6,50) 0,5 =0,86 м

Принимаю х=1,00 м.

А=Впл *Lпл=2,00*4,00=8,00 м.

Определяю значение R при ширине общего фундамента равной 2,00 м:

Объем фундамента Vф=2,00*4,00*0,50+2*(1,20*1,20*0,90)=6,59 м 3 .

Удельный вес конструктивных элементов фундамента принимается равным 24 кН/м 3 .

Вес фундамента Qф=6,59*24,00=158,16 кН.

Объем грунта на фундаментной плите Vгр=(2,00*4,00-2*1,20 2 )*0,90=4,61 м 3 .

Средний удельный вес грунта обратной засыпки на фундаментной плите

Тогда пригрузка от веса грунта на фундаментной плите:

Вес пола подвала (8,00-2*0,40 2 )*0,20*22=33,79 кН.

Собственный вес двух колонн

Qк2=0,40 2 *24*(2,70+0,20+0,60-0,22)*2=25,19 кН.

PII=(2790,00+158,16+90,91+33,79+25,19)/8,00=387,26 кПа, что меньше R=491,33 кПа.

Разница значений R и PII для фундамента составляет 27%.

Окончательно принимаю монолитный железобетонный фундамент с размерами 2,00х2,00х0,50 м с двумя подколонниками 2Ф12.9-2.

Расчёт осадки фундамента

Фундамент мелкого заложения колонны наружной стены имеет габариты:

— глубину заложения d=3,00 м.

Среднее давление под подошвой фундамента PII=400 кПа, что меньше R=492,86 кПа.

Деформационные свойства грунтов определены лабораторными

компрессионными испытаниями (второй и третий слой) и полевыми

штамповыми (четвертый и пятый слой). Результаты испытаний приведены в таблицах 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1 Результаты компрессионных испытаний
Глубина 2,0 м (слой 2)	Глубина 3.5 м (слой 3)
P, кПа	е	P, кПа	е
0,0	0,457	0,0	0,530
0,454	0,527
0,451	0,524
0,448	0,521
0,444	0,516

Таблица 5.2 Результаты штамповых испытаний.
Глубина 4,5 м (слой 4)	Глубина 9.0 м (слой 5)
Диаметр штампа	Диаметр штампа
d=27,7 см	d=27,7 см
P, кПа	S, мм	P, кПа	S, мм
0,0	0,0
0,32	0,87
0,66	1.75
1,0	2.62
1,34	3.5
1.68	4.92
2.02	7.41
2,38	14.20
2.95

Фундамент под наружной колонной не является центрально нагруженным. Расчет осадки ведется для центральной оси фундамента и за интенсивность нагрузки на грунт под подошвой фундамента принимается средняя ордината трапецеидальной эпюры внецентренно нагруженного фундамента, что в расчетном отношении позволяет считать его центрально нагруженным.

Вычисление ординат эпюры природного давления σ_zg,_i :

При планировке срезкой эпюра природного давленияна планировочной отметке DL принимается равной нулю.

На границе 1 и 2 слоев

На границе 2 и 3 слоев

На отметке подошвы фундамента

На границе 3 и 4 слоев

На границе 4 и 5 слоев

С учетом давления толщи воды высотой hw=8,15м над суглинком тугопластичным, являющимся водоупором

В пятом слое на глубине 0,43 м от границы 4между 4 и 5 слоями:

Вычитание ординат вспомогательной эпюры 0,2*σ_zg,_i:

σ_zg,_i, кПа	21.96	36.23	38.09	44.38	98,64	180,14	189,51
0,2*σ_zg,_i, кПа	—	—	—	8.87	19,73	36,03	37,90

Вычисление ординат эпюры дополнительного давления σ_zp,_i :

Соотношение сторон фундамента η=l/b=1,00.

α σzp кПа 0,2σzg кПа 361,91 72,382 0,4 0,42 0,96 347,4336 69,48672 0,8 0,84 0,8 289,528 57,9056 1,2 1,26 0,606 219,3175 43,86349 1,6 1,68 0,449 162,4976 32,49952 2,1 0,336 121,6018 24,32035 2,4 2,52 0,257 93,01087 18,60217 2,8 2,94 0,243 87,94413 17,58883 3,2 3,36 0,201 72,74391 14,54878 3,6 3,78 0,16 57,9056 11,58112 4,2 0,131 47,41021 9,482042 4,4 4,62 0,108 39,08628 7,817256 4,8 5,04 0,091 32,93381 6,586762 5,2 5,46 0,077 27,86707 5,573414 6,3 0,067 24,24797 4,849594 6,4 6,72 0,058 20,99078 4,198156 6,8 7,14 0,051 18,45741 3,691482

2 слой – супесь твердая (глубина отбора 2,50 м)

Выполняю поверочный расчет для значений:

m0,2=(0,448-0,451)/(200 — 100)=0,000030кПа -1 .

Относительный коэффициент сжимаемости

Модуль деформации при β=0,74 для супеси:

3 слой – (глубина отбора 3.50 м)

m0,3=(е1-е2)/(σzполн — σzg)=(0,527-0,524)/(263,77-50,01)=0,000041кПа -1 .

Относительный коэффициент сжимаемости

Модуль деформации при β=0,74 для песков:

4 слой – песок крупный, плотный, насыщенный водой (глубина 4,50 м)

σzg=(63,52+180,14)*0,50=121,83 кПа. S1=0,65мм.

σzполн=σzg+(86,49+20,64)*0,50=175,40 кПа. S2=0,90мм.

Δσz=175,40-121,83=53,57 кПа. ΔS=0,90-0,65=0,25 мм.

Модуль деформациипри коэффициенте Пуассона для песка ν=0,25:

Е_IV=ω*(1-ν 2 )*d* Δσz/ΔS=0,79*(1-0,25 2 )*27,7*53,57/0,025=43960 кПа=

5 слой – суглинок тугопластичный (глубина 12,00 м)

σzg=184,83 кПа. S1=1,50мм.

σzполн=σzg+(20,64+18,15)*0,50=204,23 кПа. S2=1,65мм.

Δσz=204,23-184,83=19,40 кПа. ΔS=1,65-1,50=0,15 мм.

Модуль деформации при коэффициенте Пуассона для суглинка тугопластичногоν=0,22:

Е_V=ω*(1-ν 2 )*d* Δσz/ΔS=0,79*(1-0,22 2 )*27,7*19,40/0,015=26932 кПа=

Вычисление осадки в пределах сжимаемой толщиНс=5,87 м.

3 слой (6 элементарных слоев и 1 неполный слой):

S3=0,0156 м=1,56 см.

4 слой (6 элементарных слоев и 2 неполных слоя):

S4=0,0025 м=0,25 см.

Суммарная осадка S=S3+S4=1,56+0,25=1,81см, что меньше максимальной величины осадки Su=8,00 см для гражданского здания с полным железобетонным каркасом.

Условие расчета по второму предельному состоянию для фундамента наружной колонны (ось А) S

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник