Определение размеров условного фундамента
Определение размеров условного фундамента производится в следующей последовательности.
1.Определяем размеры условного фундамента. Границы условного свайного фундамента определяются следующим образом (рис. 5.3): снизу – плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай; сверху – поверхностью планировки земли; с боков – вертикальными плоскостями АВ и ВБ, отстоящими от нагруженных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии hу.ф.×tga, где a – угол распределения напряжений, определяется по формуле
6,74°,
где jII,mt – усредненный угол внутреннего трения в пределах грунта, пробиваемого сваей (рис. 5.3), определяется по формуле
26,96°.
2.Определяется высота условного фундамента hу.ф., по формуле
3.Определяем ширину подошвы условного фундамента bу.ф.:
где d – диаметр круглой сваи или размер стороны квадратного поперечного сечения сваи, d = 0,3 м; lсв – длина сваи без учета заделки в ростверк, определяется по формуле
здесь hз – высота (глубина) заделки сваи в ростверк, hз = 0,3 м.
4.Определяем длину подошвы условного фундамента lу.ф.:
5.Определяем площадь подошвы условного фундамента Aу.ф.:
6.Определяем собственный вес свай Gсв:
где Vсв – объём свай, определяется по формуле
здесь Aсв – площадь поперечного сечения сваи, Aсв = 0,09 м 2 ; lсв – длина сваи без учета заделки в ростверк, lсв = 3,7 м; n – количество свай, n = 4 шт;
gm = 25 кН/м 3 – удельный вес бетона сваи.
7.Определяем собственный вес ростверка Gр:
где gm = 25 кН/м 3 – удельный вес бетона ростверка; Vр – объём ростверка, определяется по формуле
8.Определяем собственный вес грунта Gгр, расположенного на уступах ростверка, определяется по формуле:
Gгр = (Vу.ф. – Vр – Vсв)× 
= (14,12 – 3,375 – 1,33)×17,5 = 164,76 кН,
где Vу.ф. – объём условного фундамента грунта (прямоугольник ABCD, рис. 5.3), определяется по формуле:
5,62×3,65 = 14,12 м 3 ,
здесь 
– площадь подошвы условного фундамента, = 5,62 м 2 ; – осреднённое значение удельного веса грунта расположенного на подошве ростверка (при наличии грунтовых подземных вод определяется с учётом взвешивающего действия воды), принимается равным 
= 17,5×кН/м 3 .
9.Определяем среднее давление Pу.ф. под подошвой условного фундамента:
= 192,6 кН.
10.Определяем расчетное сопротивление грунта основания несущего слоя под подошвой условного фундамента:
,
где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы, gс1 = 1,4 и gс2 = 1,34, согласно табл. 3 [1] или прил. 4, табл. 4.1 настоящего учебного пособия; k – коэффициент, k = 1,0, т.к. прочностные характеристики грунта (ИГЭ-3), залегающего под подошвой условного фундамента (j и cII), определены непосредственными испытаниями; Мg, Мq, Мс – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j (п.7, табл. № 47) несущего слоя грунта, принимаются согласно табл. 4 [1] или прил. 5 настоящего учебного пособия, для j = 37° Мg = 1,95, Мq = 8,81, Мс = 10,37; bу.ф. – ширина условного фундамента, bу.ф. = 2,37 м; kz – коэффициент, kz = 1,0, т.к. ширина условного фундамента bу.ф. = 1,5 3
gII – то же, ниже подошвы условного фундамента, определяется по формуле
11,81 кН/м 3 .
Тогда, 
+ (8,81 – 1)×1,85×24,01 + 10,37×1 = 2221,06 кПа.
11.Проверяем условие, по которому среднее давление под подошвой условного фундамента не должно превышать расчетного сопротивления несущего слоя грунта Rу.ф под подошвой условного фундамента, т.е. должно выполняться условие Pу.ф. + 
£ Rу.ф.
192,6 + 
= 219,75 кПа
Источник
Ростверка, расчет условного фундамента
7.1 Общие сведения
Расчет свайных фундаментов и их оснований ведут по двум группам предельных состояний:
по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков;
по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.
Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия (35):
где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;
Fd — несущая способность сваи, определяемая любым из известных методов;
γ k — коэффициент надежности, принимаемый равным:
1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам ее испытания статической нагрузкой;
1,25 – по результатам динамических испытаний, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей – зондом;
1,4 – по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта, или расчетом практического метода.
Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок, а также если фундамент расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчетной схеме сдвига грунта по цилиндрической поверхности скольжения.
Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний при действии вертикальных нагрузок проводят из условия (36):
Фундаменты из свай, работающих как сваи – стойки, рассчитывать по деформациям от вертикальных нагрузок не требуется.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю определяют по формуле (37):
где Nd , Mx , My — расчетные усилия (вертикальная нагрузка, изгибающие моменты) в плоскости подошвы ростверка фундамента относительно главных центральных осей;
n – количество свай в фундаменте;
x i , y i — расстояния от главных осей до оси каждой сваи;
x и y — расстояния от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.
7.2 Пример расчета и проверки конструкции ростверка
Примем площадь ростверка из следующих соображений. Расчетная площадь 1,54 кв.м, принятая 2,25 кв.м. Расстояния между центрами соседних свай должны быть не менее 3d, чтобы не накладывалось напряжение в грунте на соседние сваи и не происходил их «выпор». Расстояние свеса ростверка (расстояние от центра крайней сваи до кромки ростверка) должно быть равно d. В принятой свае С9 — d = 0,3 м, а 3d = 0,9 м. При количестве свай 4 конструкция ростверка будет иметь следующий вид (рисунок 7.1).
Необходимо найти величины:
Объем принятого ростверка Vp:
где VP – объем ростверка, м 3 ;
Vк – объем опирающейся в ростверк части колонны (опоры), м 3 .
где γ с — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 0,85 для свай сечением менее 0,3 х 0,3 (м) и γ с = 1 – для свай большего сечения;
Vp – объем ростверка, м 3 ;
γp – удельный вес ростверка (23 т/куб.м);
Vrp – объем грунта, м 3 ;
γrp – удельный вес грунта (у суглинка желто бурого , в котором расположен ростверк γrp = 14,52 т/куб.м).
Рисунок 7.1 – Схема расположения свай в фундаменте
V р = 1,5 х1,5 х1,7 = 3,83 м 3 ;
N р = 0,85 * (3,83*23) = 74,78 кПа;
Максимальное и минимальное давление на грунт от сваи или расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, определяют по формуле:
где Mx , Mу – изгибающие моменты вдоль оси х и оси у, кН·м;
у, х – расстояния от главных осей до оси (центра) сваи, для которой определяется расчетная нагрузка, м.
Рисунок 7.2 – Ростверк фундамента
Проверим условие Рmax Рmax = 575,92 кПа.
7.3 Расчет условного фундамента
Определим φср – средний угол внутреннего трения (град.):
где L — длина сваи, м;
li – длина i-го участка, м.
град.
Далее находим по формуле (29) коэффициент (угол) рассеивания напряжений с глубиной: 
град. , (42)
Отсюда: 
град.
Найдем размеры и площадь площадки давления (условного фундамента) по формулам:
где rс – расстояние между сваями, м;
lсв – длина сваи, м;
α – коэффициент рассеивания с глубиной.
by = 0,9 +2*9*tg 10,1 = 4,11 ≈ 4,1 м.
ly = 0,9 +2*9*tg 10,1 = 4,11 ≈ 4,1 м.
Площадь условного фундамента:
Aф.усл = 4,1 х 4,1 = 16,81 м 2 .
Рисунок 7.3 – Схема распределения давления на грунт
Найдем нагрузку от веса условного фундамента:
Ny = 16,81*( 3,7*14,52+1,97 * 14,22 + 3,4*16,87+1,63*15,70) =
=16,81*(53,72+28,01+57,36+25,59)= 16,81*164,68=2768,27 кН.
Средний вес грунта условного фундамента:
γср = 2768,27/(16,81 х 9,0) = 18,30 кН/кв.м.
Определяем расчетное сопротивление грунта:
= 1,1 (38,27 + 599,18) = 701,20 кПа.
Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента на грунт:
РII = (1180 + 2768,27) / 16,81 = 234,88 кПа. РII 3 .
б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) — 30,6 м 2 .
в) Устройство монолитного фундамента — 11,82 м 3 .
8.1.2 Объемы по устройству свайного фундамента
Элементы работ согласно расчетам практических занятий №6-7:
а) Разработка грунта под фундамент — 22,03 м 3 .
б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) — 10,88 м 2 .
в) Устройство монолитного ростверка — 4,664 м 3 .
г) Погружение железобетонных свай – 4 шт.:
0,81 х 4 = 3,24 куб.м.
Полученные значения заносим в таблицу 8.1, и производим сравнение двух вариантов фундаментов по технико-экономическим показателям.
Таблица 8.1 – Технико-экономические показатели
| Наименование работ | Единица измерений | Количество | Стои- мость, руб | Общая стои-мость, руб |
| Внецентренно нагруженный фундамент | ||||
| Элементы работ: а) Разработка грунта под фундамент б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) 2 Устройство монолитного фундамента | м 3 м 2 м 3 | 71,83 30,6 11,82 | 3,60 0,85 43,10 | 258,59 26,01 509,44 Σ = 794,04 |
| Свайный фундамент | ||||
| 1 Элементы работ: а) Разработка грунта под фундамент б) Укрепление стенок котлована 2 Устройство фундамента а) Монолитный ростверк б) ж/б сваи 0,81 х 4 = 3,24 куб.м | м 3 м 2 м 3 м 3 | 22,03 10,88 4,664 3,24 | 3,60 0,85 43,10 88,40 | 79,31 9,25 201,02 286,42 Σ = 374,98 |
По итогам расчетов принимаем вариант свайного фундамента, вследствие оптимальных технико-экономических показателей.
Источник