Расчет фундамента

Рис. 5. Привязка сваи к геологическому разрезу

Таблица 5

hi,ср, м i, кПа hi, м

h1,ср = 2,25 1 = 46,8 h1 = 2,0

h2,ср = 2,75 2 = 53,75 h2 = 2,5

h3,ср = 3,25 3 = 57,5 h3 = 3,0

h4,ср = 3,75 4 = 42,312 h4 = 3,5

h5,ср = 4,25 5 = 44,231 h5 = 4,0

h6,ср = 4,75 6 = 53,9775 h6 = 4,5

h7,ср = 5,25 7 = 55,969 h7 = 5,0

h8,ср = 5,75 8 = 58,245 h8 = 5,5

h9,ср = 6,25 9 = 60,521 h9 = 6,0

h10,ср = 6,75 10 = 62,3987 h10 = 6,5

Fd = c(cRRA + ucffihi) = 1{15054,43кПа0,16 м2 + 1,6 м[1(46,8 кПа1,4 м + 53,75 кПа1,5 м + 57,5 кПа1,5 м + 42,312 кПа2,0 м + 44,231 кПа2,0 м + 53,9775кПа1,5 м + 55,969 кПа2,0 м + 58,245 кПа2,0 м + 60,521 кПа2,0 м + 62,3987 кПа1,3 м)]} = 2276 кН.

Число свай в фундаменте определяем по формуле:

n = kNo,I/(Fd - fa2dfm) =

= (1,437103,28 кН)/[2276 кН - 1,2(1,2 м)22,1 м20 кН/м3] = 23,57  24 шт.

Расстояние между сваями а = 3b = 1,2 м.

Так как фундамент является внецентренно нагруженным, то полученное расчетом количество свай увеличиваем на 30 % и принимаем 32 сваи, а с учетом расположения свай в ростверке (см. рис. 5) принимаем 33 сваи. Свесы ростверка принимаем равными 0,25 м, считая от наружных граней крайних рядов свай.

Определяем площадь ростверка свайного фундамента по формуле:

Aр = bрlр = (1,4 м2 + 0,4 м + 20,25 м)(1,2 м10 + 0,4 м + 20,25 м) =

3,7 м12,9 м = 47,73 м2.

Определяем вес ростверка свайного фундамента по формуле:

NP,I = fNP,II = fAрhрб = 1,247,73 м21,5 м25 кН/м3 = 2147,85 кН.

Рис.5. План ростверка свайного фундамента

Определяем вес грунта, лежащего на обрезе ростверка свайного фундамента по формуле:

NG,I = fNG,II = fAр(dр - hр)гр = 1,247,73 м20,6 м17,248 кН/м3 = 592,74 кН.

Вес свай в свайном фундаменте определяется по формуле:

NС,I = fNС,II = fAсвlр,свбn=1,2(0,4 м)217,2 м25 кН/м333 =2724,48 кН.

Определяем нагрузку, действующую на каждую сваю:

N = (No,I + NG,I + NС,I + NP,I)/n = (37103,28 кН + 592,74 кН + 2724,48 кН + 2147,85 кН)/33 = 1289,95 кН < 2276 кН/1,4 = 1625,7 кН - условие выполняется.

Вычисляем моменты, действующие вдоль и поперек моста относительно плоскости подошвы ростверка свайного фундамента:

Изгибающий момент относительно плоскости подошвы ростверка свайного фундамента, действующий вдоль моста.

Mo,II = 6(P1 - P2)c1 + T1(H + h1 + h2 + dр) = 6(1700 кН - 1550 кН)0,5 м + 270 кН(14,5 + 0,6 + 0,4 + 2,1) м = (450 + 4752) кН = 5202 кНм.

Mo,I = fMo,II = 1,25202 кНм = 6242,4 кНм.

Изгибающий момент относительно плоскости подошвы ростверка свайного фундамента, действующий поперек моста.

Mo,II = T2(H + h1 + h2 + h3 + df) + T3dр = 230 кН(14,5 + 0,6 + 0,4 + 3,2 + 2,1) м = 6779 кНм; Mo,I = fMo,II = 1,26779 кНм = 8134,8 кНм.

Расчетную нагрузку на одну сваю во внецентренно нагруженном фундаменте при эксцентриситете относительно двух главных осей инерции определяем по формуле:

n n

N = [No,I + NP,I + NG,I + NC,I]/n  (Mxy)/yi2  (Myx)/xi2.

i=1 i=1

x = 6,0 м, y = 1,4 м, xi2 = 6[(1,2 м)2 + (2,4 м)2 + (3,6 м)2 + (4,8 м)2 +(6,0 м)2] = 475,2 м2, yi2 = 22(1,4 м)2 = 43,12 м2.

Nmax = 1289,95 кН + (6242,4 кНм1,4 м)/43,12 м2 + (8134,8 кНм6,0 м)/475,2 м2 = 1595,34 кН; Nmin = 1289,95 кН - (6242,4 кНм1,4 м)/43,12 м2 - (8134,8 кНм6,0 м)/475,2 м2 = 984,56 кН.

Nmax = 1595,34 кН < Fd/n = 2276 кН/1,4 = 1625,7 кН - условие выполняется.

Nmin = 984,56 кН > 0 - условие выполняется.

Производим проверку несущей способности по грунту фундамента из свай как условного фундамента мелкого заложения. Условный фундамент принимаем в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами, определяемыми согласно [14, 16]. Среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов m, прорезанных сваями, определяют по формуле:

n

m =  ihi/d = (354,4 м + 194,0 м + 168,8 м)/17,2 м  22.

i=1

Несущую способность основания условного фундамента проверяют по формуле, при этом подлежащие проверке среднее P, кПа (тс/м2), и максимальное Pmax, кПа (тс/м2), давления на грунт в сечении 3-4 по подошве условного фундамента определяют по формуле:

Nc Nc [6ac(3Mc + 2Fhd)]

P = ; Pmax =  +  ,

acbc acbc bc[(kd4/cb) + 3ac3]

Размеры условного фундамента будут равны:

ширина условного фундамента

bусл = 21,4 м + 0,4 м + 2dtg 22/4 = 6,512 м,

длина условного фундамента

lусл = 101,2 м + 0,4 м + 2dtg 22/4 = 15,712 м.

Площадь подошвы условного фундамента

Aусл = bуслlусл = 6,512 м15,712 м = 102,32 м2.

Общий объем условного фундамента

Vобщ = Aусл(d + dр) = 102,32 м2(17,2 + 2,1) м = 1974,78 м3.

Объем грунта

Vгр = Vобщ - Vсвай - Vроств = 1974,78 м3 - 90,816 м3 -71,595м3 = 1812,37 м3.

Вычисляем вес грунта по слоям с учетом взвешивающего действия воды:

NG,I = fNG,II = (11803,3 + 8764,1 + 10878,9) кН = 31446,3 кН.

Среднее давление под подошвой условного фундамента, определенное по первой группе предельных состояний

Рср, I = [No,I + NP,I + NC,I + NG,I]/Aусл = (37103,28 + 2147,85 + 2724,48 + 31446,3) кН/102,32 м2 = 717,6 кПа.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания осевому сжатию согласно [9] и в результате получаем R = 1123,5 кПа. Проверяем условие P  R/n. 717,6 кПа < 1123,5 кПа/1,4 = 802,4 кПа - условие выполняется.

Определяем максимальное Pmax, кПа (тс/м2) давление на грунт по подошве условного фундамента вдоль и поперек моста.

- вдоль моста:

ac = 6,512 м, bc = 15,712 м, Mc = 6242,4 кНм, Fh = 324 кН. Pmax = 730,2 кПа.

- поперек моста:

ac = 15,712 м, bc = 6,512 м, Mc = 8134,8 кНм, Fh = 1416 кН. Pmax = 780,9 кПа.

Проверяем условие Pmax  cR/n = 1,21123,5 кПа/1,4 = 965,9 кПа -условие выполняется.

5.2. Расчет фундамента из забивных свай трения по второй группепредельных состояний (по деформациям)

Определяем среднее давление под подошвой условного фундамента от действия нормативных нагрузок (по второй группе предельных состояний):

Pср,II = [No,II + NP,II + NC,II + NG,II]/Aусл =

= (30919,4 + 1789,875 + 2270,4 + 26205,3) кН/102,32 м2 = 598 кПа.

Определяем осадку свайного фундамента как условного фундамента мелкого заложения.

Сжимаемую толщу разбиваем на слои толщиной не более 0,4bусл = 0,46,512 м = 2,6 м. Принимаем hi = 2,5 м.

Расчет осадки фундамента мелкого заложения выполняется по формуле:

n

S = (zp,ihi)/Ei,

i=1

где  - безразмерный коэффициент, равный 0,8; zp = Po; zg,o = NG,II/(Aусл – Асвай) = 26205,3 кН/(102,32 м2 - 330,4 м0,4 м) = 270 кПа - определяется с учетом взвешивающего действия воды; Po = P - zg,o = 598 кПа - 270 кПа.= 328 кПа; Pср,II = 598 кПа - среднее давление по подошве фундамента, определенное от действия нормативных нагрузок.