Расчет осадок приведен в таблице 2.

Расчет выполняется методом послойного суммирования.

1. Разделяем грунт под подошвой фундамента на слои.

2. Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:

где

= (1,5·18,10 + 0,6•19,70) /2,1 = 18,557 кН/м³ - удельный вес грунта выше подошвы фундамента, d - высота фундамента - 2,1м.

3. Определяем природное давление на границе слоев:

,

где _i и h_{i -} соответственно удельный вес и мощность для каждого слоя.

4. Определим дополнительное давление под подошвой фундамента:

,

где

Р_ср - большее из двух комбинаций среднее давление от фундамента.

5. Определим напряжение на границе слоев:

,

где б_i - коэффициент рассеивания, принимаемый по табл.5 [3], в зависимости от отношения l/b = 2,7/2,1 = 1,29 и 2z_i/b (z_i - глубина расположения i-го слоя ниже подошвы фундамента).

6. Построим эпюры напряжений с правой стороны оси фундамента и эпюру природных давлений слева.

7. Определим условную границу сжимаемой толщи ВСТ, до которой следует учитывать дополнительные напряжения и возникающие при этом осадки. Она находится там, где удовлетворяется условие:

,

или , если в пределах сжимаемой толщи находится слабый грунт с модулем деформации Е ? 10МПа.

8. Для каждого слоя в пределах сжимаемой толщи определяем среднее давление:

9. Определим осадку каждого слоя по формуле:

где E_i - модуль деформации i-го слоя кПа, - коэффициент, принимаемый равным 0,8.

10. Суммируем осадку слоев переделах сжимаемой толщи и сравниваем полученный результат с предельно допустимым:

где S_и = 15 см - предельная осадка фундамента для промышленного одноэтажного здания.

Таким образом, следовательно, осадка не превышает предельно допустимого значения.

8. Проверка слабого подстилающего слоя

Произведем проверку слабого подстилающего слоя (пластичной супеси) в основании столбчатого фундамента:

,

где - вертикальные напряжения на кровле слабого слоя (ила), кПа, - расчетное сопротивление слабого слоя.

Суммарное напряжение определяем из таблицы 2 на кровле слоя:

Расчетное сопротивление ила определяем по формуле:

где

_с1 =1,25 и _с2 = 1,0 - коэффициенты условия работы; k = 1,1 - коэффициент, учитывающий надежность определения характеристик с и ; M = 0,23, M_g = 1,94, M_c = 4,42 - коэффициенты зависящие от , принятые по табл.4 [3]; k_z - коэффициент, принимаемый равным 1,0 при ширине фундамента b 10м; _II = 18,00 - удельный вес грунта, кН/м³; = = 113,83/5,9 = 19,3 - то же, вышележащего грунта, кН/м³; d_z = 5,9 м - глубина залегания кровли супеси; с_II = 6,5 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта;

Тогда расчетное сопротивление супеси составит:

Итак, проверка слабого подстилающего слоя удовлетворяется:

9. Конструирование столбчатого фундамента

Колонна одноветвевая сечением 400х600мм с отметкой нижнего торца - (-1,000) м, отметка верха фундамента - (-0,150) м.

Рисунок 2. Схема с обозначением размеров фундамента.

b_k, l_k - размеры сечения колонны: b_k = 400мм, l_k (h_k) = 600мм;

d_с - глубина заделки колонны в стакан: d_с = 1000 - 150 = 850 мм;

b_p, l_p - размеры стакана понизу: b_p = b_k + 2•50 = 400 + 100 = 500 мм; l_p = l_k + 2•50 = 600 + 100 = 700 мм;

b_p1, l_p1 - размеры стакана поверху: b_p1 = b_k + 2•75 = 400 + 150 = 550мм; l_p1 = l_k + 2•75 = 600 + 150 = 750мм;

d_р - глубина стакана: d_р = d_с + 50 = 850 + 50 = 900 мм;

b_cf, l_cf - размеры сечения подколонника: b_cf = 1200мм, l_cf = 1200мм.

h_cf - высота подколонника: h_cf = 1500мм.

b, l - размеры сечения подошвы фундамента: b = 2100мм, l = 2700мм.

h - высота фундамента: h = 2100мм.

Со стороны l:

c₁ = 300мм, c₂ = 450мм - вылеты ступеней, h₁, h₂ = 300 мм - высоты ступеней.

Со стороны b:

c₁' = 450 мм - вылет ступени, h₁' = 600 мм - высота ступени.

Рисунок 3. Опалубочный чертеж.

Произведем расчет на горизонтальную нагрузку. Таким образом, проверим сваи по деформациям и прочность свай по материалу. На основе данного расчета определим тип сопряжения свай с ростверком: если - проектируют свободное опирание на сваи, если - жесткое.

;

где u_р, _p - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, определяемые согласно указаниям п.5 [2]; и_u, _u - предельные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад.

Перемещение допускается определять по графикам представленным на рис.8 и 9 [4]. Определим значение коэффициента пропорциональности - К = 19600 кН/м⁴ и единичное перемещение от = 1 кН, , таким образом, общее горизонтальное перемещение составит: . Поэтому можно применяем гибкое сопряжение свай с ростверком.

Прочность свай определяют по графикам, как внецентренно-сжатых элементов проверяют по графикам, представленным на рис.10 и 11 [4].

Сначала по графикам, приведенным на рис.10, определим значение максимальных моментов M_Н от действия единичной нагрузки = 1 кН. M_Н = 1,15 кН•м.

M_св = .

Затем проверим прочность типовой сваи по графику на рис.11. [4]. Класс бетона сваи - В20, продольная арматура - 4ш12А - III. Так как согласно графику точка пересечения M_св и N_св лежит ниже графика, соответствующего типовому армированию сваи С100.30.

7. Конструирование ростверка

Рисунок 9. Схема продавливания.

Суть проверки заключается в том, чтобы продавливающая сила не превысила прочности бетона на растяжение по граням пирамиды продавливания.

Проверка производится из условия:

где F = 2 () = 2245 кН - расчетная продавливающая сила; = 900 кПа - расчетное сопротивление бетона растяжению для класса бетона В20; - рабочая высота ступени ростверка; - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N через стенки стакана, определяемый по формуле:

Принимаем

, - размеры сечения колонны, м; , - расстояние от граней колонны до граней основания пирамиды продавливания, м, принимаются не более = 0,45 - 0,05 = 0,40 м и не менее 0,4 = 0,16 м. Принимаем = = 0,550 м, = 0,400 м.

Условие выполняется.

9. Проверка ростверка на продавливание угловой сваей