Промышленное здание в городе Соликамск (стр. 5 из 7)

η₂ = (М_с +М_t)/(ñ×М_с +М_t)= (210,55 +916,35)/(2,5×210,55 +916,35)=0,80

Расчетное давление на грунт σ_z, кПа., определяем по формуле (36) и указаниям п.13 прил. 1 к СНиП 2.02.03–85*:

,

для глубины

, так как > 2,5;

откуда Z=0,85/0,999=0,85, а

= 0,85.

Для этой приведенной глубины по табл. 4 прил. 1 СНиП 2.02.03–85* имеем:

А₁ = 0,996; В₁ = 0,849; С₁ = 0,363; D₁ = 0,103.

σ_z = (17000/0,999)×0,85×(1,8×10^-3×0,996–1,2×10^-3×0,849/0,999+

+0+11,92×0,103/0,999³×24×10⁶×0,675×10^-3) = 12,28 кПа.

Как видно, g_n×σ_z=0,95×12,28=11,67 кПа.<(σ_z)_u=

=(0,7×0,80×4/cos18⁰)×(9,3×0,85×tg18⁰+0,6×14)=

=25,98 кПа.,

т. е. устойчивость грунта, окружающего сваю, обеспечена.

Несущая способность сваи по прочности материала

Определим несущую способность сваи по прочности материала. Характеристики сваи: Rb =11,5 МПа.; Rsc = Rs = 365 МПа.; b=dсв =30 см.; а=а’=3 см.; h₀ = dсв – а’ = 30 – 3 = 27 см.; Аs = Аs’ = 4,52/2 = 2,26 см².

Из формулы (37) прил. 1 к СНиП 2.02.03–85* для указанных характеристик сваи получаем следующее выражение для определения моментов Мz в сечениях сваи на разных глубинах z от подошвы ростверка:

M_z=34,92×A₃-23,30×B₃+14,32×D₃.

Результаты дальнейших вычислений, имеющих целью определение Мz max, сводим в табл., причем при назначении Z используем соотношение

= Z ×a_e, в котором значения Z принимаем по табл. 4. прил. 1 к СНиП 2.02.03–85*.

Результаты вычислений изгибающих моментов

Zi, м.		A3	B3	D3	Mz, кН.м.
0,48	0,48	-0,021	-0,005	0,999	11,48
0,96	0,96	-0,167	-0,083	0,975	13,70
1,43	1,43	-0,455	-0,319	0,866	10,08
1,91	1,91	-1,118	-1,074	0,385	5,37
2,39	2,39	-2,141	-2,663	-0,949	1,94

Как видно из таблицы, МzmaxI=13,7 кН.×м. действует на глубине z =0,96 м.

Эксцентриситеты продольной силы для наиболее и наименее нагруженных свай составляют соответственно:

е₀₁= Мz max I / N max I = 13,7/532,97 = 2,5 см.,

е₀₂= Мz max I / N min I = 13,7/201,73= 6,8 см.

Определим значения случайных эксцентриситетов по п.1.21.СНиП 2.03–01–84* для расчетной длины l₁ = 2/α_ε = 2/0,999 = 2м. и поперечного размера сваи dсв = 30 см.:

е_a1= l₁/600=200/600= 0,33 см.,

Так как полученные значения эксцентриситетов е₀₁ и е₀₂ больше е_ai, оставляем эти значения для дальнейшего расчета свай по п.3.20 СНиП 2.03.01–84*.

Находим расстояния от точек приложения продольных сил NmaxI и NminI до равнодействующей усилий в арматуре S:

е₁= е₀₁+(h₀-а’)/2 = 2,5+(27–3)/2 = 14,5 см.,

е₂= е₀₂+(h₀-а’)/2 = 6,8+(27–3)/2 = 18,8 см.

Определим высоту сжатой зоны бетона по формуле (37) СНиП 2.03.01–84*:

X₁=N max I/Rb×dсв=532,97 /11,5×10³×0,3=0,1645 м.=16,45 см.,

X₂=N min I/Rb×dсв=201,73 /11,5×10³×0,3=0,058 м.=5,8 см.

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны по табл. 2.2 п.2.3.12 учебного пособия, составляет для стали А-III и бетона В20 x_R=0,591.

При x₁=X₁/h₀=16,45/27=0,609 см.> x_R = 0,591, уточняем значение X₁:

ñ=N max I/Rb×dсв×h₀=532,97 /11,5×10³×0,3×0,27=0,572,

α=Rs×Аs/Rb×dсв×h₀=365×10³×2,26×10^-4/11,5×10³×0,3×0,27=0,088,

ξ'₁=(ñ×(1-x_R)+2×α×x_R)/(1-x_R+2×α)=

=(0,572×(1–0,591)+2×0,088×0,591)/(1–0,591+2×0,088)=0,578,

откуда X₁=ξ'₁×h₀= 0,578×27=15,6 см.

Проверяем прочность сечения сваи по формуле (36) СНиП 2.03.01–84*:

g_n×N max I=0,95×532,97 =506,32 кН.<

=[11,5×10³×0,3×0,156×(0,27–0,5×0,156)+365×10³×2,26×10^-4×(0,27–0,03)]/0,145 = 849,16 кН.

g_n×N min I=0,95×201,73 =191,64 кН.<[11,5×10³×0,3×0,058× (0,2–0,5×0,058)+

+3,65×10³×2,26×10^-4×(0,27–0,03)]/0,188=194,72 кН.

Несущая способность свай по прочности материала в наиболее нагруженных сечениях обеспечена.

Расчет осадки основания свайного фундамента

Определяем размеры и вес условного фундамента (по указаниям п. 7.1. СНиП 2.02.03–85*).

=(20×3,25+19×1,20+35×1,40)/(3,25+1,20+1,40)=23⁰.

Размеры свайного поля по наружному обводу:

l=2×1,25+0,3=2,8 м.,

b=2×0,625+0,3=1,6 м.

Размеры площади подошвы условного массива:

l_усл =l+2×l_св×tg(φ_IImt/4)=2,8+2×6,95×tg(23/4)=4,20 м.,

b_усл =b+2×l_св×tg(φ_IImt/4)=1,6+2×6,95×tg(23/4)=3,00 м.

Площадь подошвы условного массива А_усл =

12,60 м².

Объём условного массива V_усл = A_усл× h_усл – V_r = 12,6×8,75–7,13 = 103,12 м³.

Вычислим средневзвешенное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента:

γ_IImt=Σγ_IIi×h_i/Σh_i=

=(18,7×0,7+9,3×4,75+8,89×1,50+9,88×1,80)/(0,7+4,75+1,50+1,80)=10,20 кН./м³.

Вес грунта в объёме условного фундамента: G_gr = V_усл×g_IImt = 1052,1 кН.

Вес ростверка G_rII= V_r×g_b×g_f= 7,13 × 24×1 = 171,1 кН.

Вес свай G_{св II} = 1,60 × 9,81×8×1 = 125,57 кН.

Расчетная нагрузка по подошве условного фундамента от веса грунта, ростверка и свай:

G_II = 1052,1 + 171,1 + 125,57 = 1348,8 кН.

Проверяем напряжения в плоскости подошвы условного фундамента.

Ntot II = Ncol II + G_II = 1583,7 + 1348,8 = 2932,5 кН.

Mtot II = Mcol II + Qcol II × H_r = 585,1 + 58,3 ×1,8 = 690,0 кН.×м.

Расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента в уровне его подошвы определим по формуле (7) СНиП 2.02.01–83*:

Принимаем: g_c1 = 1,4 для песков, g_{c 2} = 1,2; k = 1; j_{II 4} = 35°; c_{II 4} =1,0 кПа., Mg = 1,68, Mq =7,71, Mc = 9,58, gII mt = 10,20 кН./м3.

R=(1,4*1,2/1)*(1,68*1*3*9,88+7,71*8,75*10,20+9,58*1)=1255,8 кПа.

Среднее давление PII mt по подошве условного фундамента:

P_IImt = N_{tot II}/A_усл= 2932,5 / 12,60 = 232,73 кПа.< R=1255,8 кПа.

Максимальное краевое давление P _{II max}:

P_IImax= N_{tot II}/A_усл + M_{tot II}/W_усл ≤R,

W_усл = l²_усл ×b_усл /6= 4,2²×3,0/6=8,82 м³.

P_IImax=232,73 +690 /8,82=310,96 кПа.< R=1255,8 кПа

Для расчета осадки методом послойного суммирования вычислим напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента:

s_zg,0=18,7×0,7+9,3×4,75+8,89×1,50+9,88×1,80=78,05 кПа.

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы условного фундамента:

s_{zp 0} = P₀ = P_{II mt} – s_zg,0 = 232,73 – 78,05 = 154,68 кПа.

Соотношение сторон подошвы фундамента:

η=2,8/1,6=1,75

Значения коэффициента a устанавливаем по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01–83*.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия:

принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 × b = 0,2 × 1,6 = 0,32 м.

Определение осадки

zi, м.		zi + d, м.	a	szp = a×P0,кПа.	szg = szg,0 ++ gsb,i× zi,кПа.	0,2×szg,кПа.	Е,КПа.
0	0	8,75	1	154,68	78,05	15,61	30000
0,32	0,4	9,07	0,975	150,81	81,21	16,24	30000
0,64	0,8	9,39	0,864	133,64	84,37	16,87	30000
0,96	1,2	9,71	0,713	110,29	87,53	17,51	30000
1,28	1,6	10,03	0,572	88,48	90,70	18,14	30000
1,60	2,0	10,35	0,457	70,69	93,86	18,77	30000
1,92	2,4	10,67	0,368	56,92	97,02	19,40	30000
2,24	2,8	10,99	0,299	46,25	100,18	20,04	30000
2,56	3,2	11,31	0,246	38,05	103,34	20,67	30000
2,88	3,6	11,63	0,205	31,71	106,50	21,30	30000
3,20	4,0	11,95	0,172	26,60	109,67	21,93	30000
3,52	4,4	12,27	0,147	22,74	112,83	22,57	30000
3,84	4,8	12,59	0,127	19,64	115,99	23,20	30000
4,16	5,2	12,91	0,110	17,01	119,15	23,83	30000

На глубине Hc = 3,84 м. от подошвы условного фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01–83* (прил. 2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):

s_zp= 19,64 кПа. » 0,2×s_zg = 23,20 кПа.,

поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Осадку основания определяем по формуле:

S=β×h×∑σ_zp,i/E_i=0,8×0,32×[1/30000×(154,68×0,5+150,81+133,64+110,29+

+88,48+70,69+56,92+46,25+38,05+31,71+26,6+22,74+19,64×0,5)]=

=0,0074 м. = 0,74 см.

Условие S = 0,74 см. < Su = 8,0 см. выполняется (значение Su = 8,0 см. принято по таблице прил. 4 СНиП 2.02.01–83*).

Определение технико-экономических показателей, сравнение и выбор основного варианта системы: «основание – фундамент»