Конструирование фундаментов мелкогозаложения

Конструирование фундаментов выполняется в соответствии с [2] (с.131-150). Фундаменты обычно монтируются сплошными ленточными под стены или отдельно стоящими под колонны.

Фундаменты рассчитываются, армируются в соответствии с положениями курса «Железобетонные конструкции» на нагрузки от здания и реакции грунта.

При конструировании фундаментов зданий в условиях грунтовых вод применяется гидроизоляция фундамента и подвала от агрессивного влияния вод и подтопления подвала согласно [2] (с. 154-162).

Для предохранения грунта от увлажнения поверхностными водами выполняется отмостка шириной (0,5-0,9) м.

Расчет фундаментов мелкого заложения на искусственном основании

Определение размеров подошвы фундамента и глубины ее заложения выполняется аналогично случаю при естественном основании. Величина расчетного сопротивления грунта определяется с учетом улучшения свойств слабых грунтов. Учитывается положения разделов 6.6; 6.7; 6.9 СП 22.13330.2011.

Улучшение грунтов возможно механическим методом (уплотнение, замена слабого грунта песчаными подушками…), химическим методом, термическим, электрохимическим.

Степень проработки этого раздела курсового проекта уточняется преподавателем.

Расчет свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов ведется по двум предельным состояниям грунта, т.е. по прочности и по деформациям грунта.

Определение основных размеров свайных фундаментов и их конструирование выполняются в соответствии с [2] (с.172-191) в следующей последовательности:

3.3.1. Назначается глубина заложения ростверка вне зависимости от геологических и климатических условий и его высота сечения обычно принимается равной (50-60) см. необходимо, чтобы подошва ростверка была выше уровня грунтовых вод, в здании с подвалом подошва должна быть ниже уровня пола подвала на (50-60) см.

3.3.2. Из геологических условий определяется тип свай (стойки или сваи трения) и назначается расчетная длина свай, определяемая от подошвы ростверка до начала заострения, т.е. без учета длины острия.

Определяется метод погружения свай, размеры и форма поперечного сечения сваи, вид армирования (напряженно или ненапряженноармированные).

При определении стандартной длины сваи учитывается, что свая заделывается в ростверк на (10-15) см при центральной нагрузке, на глубину d при горизонтальных нагрузках и изгибающих моментах.

3.3.3.Согласно СП 24.13330.2011 [5], c. 191-197 [2] определяется несущая способность:

сваи – стойки ; формула (7.7) [5]

сваи висячей (трения)       

 ; формула (7.8) [5]

расчетная нагрузка на сваю            ;

где N – расчетная нагрузка, кН (тс), которую может нести свая;

F_d – расчетная несущая способность грунта основания (несущая способность сваи) кН (тс);

γ_k – коэффициент надежности;

γ_с – коэффициент условия работы свай в грунте;

А – площадь опирания на грунт сваи, обычно это площадь поперечного сечения сваи, м²;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м²) определяется по табл. 7.2 [5].

γ_CR; γ_cf – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i – расчетное сопротивление i – го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа (тс/м²) определяется по табл. 7.3 [5].

h_i – толщина i– го слоя грунта, м.

3.3.4. Определяется количество свай n на 1 п.м. ленточного ростверка или в отдельно стоящем ростверке:

, ;

где P^p – расчетная нагрузка на отдельный фундамент или на 1 п.м. ростверка;

N – расчетная нагрузка, которую может нести свая, определяется по формуле 7.2 [5].

3.3.5. Выполняется размещение свай в ростверке и определяется его размеры.

При этом необходимо учитывать условие:

шаг свай , т.е. конусы уплотненного грунта вокруг сваи трения не должны соприкасаться.

где d – диаметр (размер поперечного сечения) сваи;

– расчетная длина сваи;

φ_ср – среднее значение угла внутреннего трения в слоях грунта

Размещение свай в плане возможно однорядное, многорядное (в шахматном и прямоугольном порядке) [2] (с.211-220).

Ширина ростверка определяется по формуле:

,

где d – диаметр свай;

r – расстояние от края ростверка до грани сваи r=10 см;

a – расстояние между рядами свай (в частности, шаг сваи);

n – число рядов сваи.

Необходимо достичь минимального размера ростверка, для чего уменьшить число свай (число рядов сваи), увеличив их длину и несущую способность сваи.

Высота ростверка определяется из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб, как железобетонного изгибаемого элемента (балки многопролетной).

,

где 0,3 м – заделка сваи в ростверк;

N – расчетная нагрузка на сваю, Кн (кгс);

u - периметр поперечного сечения сваи, м;

 – прочность бетона на скалывание, кН/см² (кгс/см²).

3.3.6. Проверяется напряжение в грунте по подошве ленточного условного фундамента, состоящего из свай и уплотненного грунта вокруг них:

где N^н – нагрузка нормативная от здания на 1 п.м. ростверка кН (тс);

 – нормативная нагрузка от ростверка на 1 п.м. ростверка кН (тс);

 – нормативная нагрузка от веса грунта и свай в 1 м. длины объема условного фундамента, кН (тс);

А_усл – площадь условного фундамента, принимаемая согласно с.219 [2];

R – расчетное сопротивление грунта кПа (кгс/см²).

Аналогично выполняется расчет прочности грунта основания при свайном фундаменте под колонну каркаса здания.