Расчет фундамента под несущую стену

Участок реконструируемого здания расположен на ул.Пражская в г. Москве. Рельеф площадки ровный, спокойный, характеризуется абсолютными отметками 218.2-219.35 м.

В геологическом строении исследуемой площадки принимают участие современные отложения, представленные насыпным грунтом, верхнемеловые отложения, представленные выветрелым мергелем.

В результате выполненных инженерно-геологических изысканий толща грунтов до разведанной глубины 14.0 м является неоднородной.

Несущая способность висячих свай по материалу в большинстве случаев больше, чем по грунту, поэтому определяем несущую способность одной сваи только по грунту.

Для расчета принята свая С 6-30 (ГОСТ 19804.1-79) сечением 0,3x0,3м и длиной 6м. Длина острия 0,25м. Свая работает на центральное сжатие. Острие сваи находиться на глубине 7,2м от поверхности земли. Расчетная схема свайного фундамента приведена на рисунке 2.3.

Несущую способность сваи F_d определяем по формуле:

F_d = γ_с(γ_с,R∙RA+u∑ γ_с,f ∙f_i∙h_i) (5.58)

где R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице 9.1 [15]; R = 9750 кПа;

А – площадь опирания на грунт сваи

А= 0,3х0,3 = 0,09м²;

u – наружный периметр сваи, м;

u = 4∙0,3 = 1,2м.

f_i – расчетное сопротивление i -го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа; (прим. По табл. 9.2 [15])

γ_с,R и γ_с,f – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи (табл. 9.3 [15])

Рисунок 2.3 - Расчетная схема свайного фундамента

Для нахождения расчетных сопротивлений грунта по боковой поверхности сваи разделим пласты на однородные слои толщиной не более 2м и определим f_i по таблице 9.2 [15].

h₁ = 1м z₁ = 6,6м f₁ = 59,2 кПа

h₂ = 1,2м z₂ = 5,5м f₂ = 57 кПа

h₃ = 1м z₃ = 4,3м f₃ = 54 кПа

По формуле 9.6 [15] определяем несущую способность одной сваи:

F_d = 1(1∙9750∙0,09+1,21∙59,2∙1)=1095,42 кН

Расчетную нагрузку на сваю находим по формуле 9.3 [15] при коэффициенте надежности γ_к = 1,4:

F_d / γ_к = 1095,42/ 1,4 = 782,44 кН

Фундамент под рассматриваемую стену запроектирован в виде 2-х параллельных рядов свай. Расстояния между осями свай вдоль ростверка равно 1060мм.

Рисунок 2.4 - Свайный фундамент расчетного участка.

Определяем нагрузку, приходящуюся на одну сваю.

Нагрузку от ростверка принимаем равной:

G = 1,4∙0,5∙1∙24 =16,8 кН

Полная нагрузка на 1м фундамента от сооружения и ростверка с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f = 1,1:

N^р = (1,1∙648+1,1∙16,8/2) = 722,04 кН < 782 кН

Условие прочности выполняется.

Проверяем давление на грунт под подошвой условного фундамента. Площадь подошвы на глубине 7,2м определяем в предположении, что силы трения грунта по боковой поверхности фундамента воспринимаются всеми грунтами. Угол внутреннего трения φ_II = 23ْ, значение α = 23ْ /2 = 11,5ْ и tg11,5ْ = 0,203, тогда условная ширина фундамента

b_усл = 1,06+0,3+2·3,8·0,203 = 2,9м

Расчетное сопротивление грунта под условным фундаментом определяем по формуле 5.3 [15] d_b = 0, т.к. ширина подвала >20м;

По таблице 5.3 [15] находим γ_с1=1,25; γ_с2=1,1

Принимаем к=1, т.к. характеристики грунтов получены по данным испытаний.

Находим осредненное значение удельного веса грунтов:

γ_II ‘ = 17,3·2,6+19,2·2,9 +19,6·1,2/ 7,2 = 17,24 кН/м³

По таблице 5.4 [15] для угла φ_II = 23ْ находим коэффициенты:

М_γ =0,67, М_q =3,65, М_c =6,25

Расчетное сопротивление грунта под условным фундаментом:

R = 1,25·1,1/ 1·(0,67·12,9·17,24 + 3,655·7,2·17,24+6,25·1) = 678,47 кПа

Нагрузку на подошву условного фундамента: от ростверка 16,8 кН;

от свай 2·(2,9·6 + 0,05) = 34,9 кН;

от грунта в пределах условного фундамента 576,12 кН

Среднее давление на подошву условного фундамента:

P = 648+16,8+34,9+576/2,9·1=439,9 кПа < 678,47 кПа

Условие выполняется.

Расчет осадок свайного фундамента

Осадку определяем методом элементарного суммирования. Дополнительное давление на уровне подошвы фундамента:

р₀ = р – σ_zg,0 =439,9 – 17,24∙7,2 = 315,77 кПа

Рисунок 2.5 - Схема для расчета осадки

Все необходимые для построения эпюр природного σ_zg идополнительного σ_zр давлений, а также для определения нижней границы сжимаемой толщи вычисления сводим в табл. 2.2

Таблица 2.2

Данные вычислений

ξ	Z = ξ bусл / 2	α	σzp, кПа	σzg, кПа	0,2σzg, кПа
0,4 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,3 4,4	0,58 1,16 1,62 1,74 2,32 2,9 3,48 4,06 4,64 5,22 5,8 6,26 6,38	0,98 0,87 0,75 0,72 0,59 0,46 0,37 0,3 0,25 0,21 0,18 0,16 0,15	315,77 309,45 274,72 236,8 227,35 186,3 145,25 116,83 94,73 78,94 66,31 56,84 49,41 47,37	131,7 143,07 154,44 163,46 165,62 176,06 186,5 196,94 207,38 217,82 228,26 238,7 247,05 249,14	26,34 28,61 30,89 32,69 33,12 35,2 37,3 39,39 41,48 43,56 45,65 47,74 49,41 49,83

Осадку определяем по формуле 11.3 [15] при модуле деформации грунта

Е = 10000 кПа:

Осадка фундамента составила 8,02 см, что меньше допускаемой осадки в 10 см. Расчет фундамента по второй группе предельных состояний подтвердил прочность основания фундамента под новые нагрузки и позволил отказаться от усиления фундамента.