Вес грунта в объеме условного фундамента зависит от плотности грунта и его объема. Для расчета нужно умножить объем фундамента на среднюю плотность грунта, что позволяет определить общий вес, который будет действовать на конструкцию. Этот показатель важен для оценки нагрузки на основание и обеспечения устойчивости сооружения.
Корректный расчет веса грунта способствует предотвращению возможных деформаций и осисяния фундамента, что в дальнейшем обеспечивает долговечность и безопасность строений. Важно также учитывать колебания плотности грунта в зависимости от влажности и других факторов, что может влиять на конечный результат.
Расчет свайного фундамента под внутреннюю колонну по оси Б 8-и этажного жилого здания
Район строительства г. Воронеж . По обрезу фундамента действует расчетная вертикальная нагрузка, полученная для расчета по II предельному состоянию NII = 878,3 кН/м. Планировочная отметка DL равна 129,75.
Уровень грунтовых вод соответствует отметке WL = 127,65 м, т.е. находится на глубине 2,1 м. от планировочной отметки DL.
Глубина от поверхности
Дом имеет подвал, глубиной 1,9 м., площадка предполагаемого строительства сложена хорошими по прочности грунтами (в основании преобладают суглинки). Поэтому фундамент не глубокого заложения будет иметь явное преимущество перед свайным, т.к. объем земляных работ для обоих вариантов фундаментов будет практически одинаков, а трудоемкость забивки свай будет значительно выше, чем укладка песчаной подушки. Поэтому свайный фундамент проектируем как учебный вариант.
Глубина заложения ростверка:
Принимаем железобетонную забивную сваю сечением , стандартной длинны L = 4,5 м., С-4,5-30 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0.25м.; свая работает на центральное сжатие, поэтому заделку сваи в ростверк принимаем 0,3 м. Нижний конец сваи забивается в песок мелкий на глубину 1,91 м.
Под подошвой ростверка залегает суглинок текучепластичный мощностью 1,69 м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в суглинке ( IL=0,74):
на глубине z1 = 4,04м
Ниже залегает песок мелкий мощностью 2,51м. Делим его на два слоя 1,26м и 1,06м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в песке (e=0,55):
на глубине z2 = 5,52м
на глубине z3 = 6,77м
Определяем несущую способность сваи:
Тогда расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:
где — коэффициент безопасности по грунту.
Определяем количество свай на 1 пог. м. фундамента:
где — расчетная нагрузка на фундамент по 1 предельному состоянию.
— коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для отдельно стоящего фундамента под колонну
d = 0,3 м — сторона сваи.
dр =2,5 м — высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении NI.
— удельный вес бетона
При проектировании отдельностоящего свайного фундамента количество свай округляется до целого числа в большую сторону, таким образом принимаем свайный фундамент из 4 свай.
Высота ростверка назначается ориентировачно из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб:
Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений hр=0,5м.
Чтобы получить минимальные плановые размеры ростверка и тем уменьшить его материалоемкость, назначаем минимально допустимое расстояние между осями свай, равное трем их диаметрам: , а расстояние от края ростверка до боковой грани сваи — по 0,05 (свесы). Принимаем размеры ростверка в плане 1,3*1,3м.
Расчетную нагрузку на сваю во внецентренно нагруженном фундаменте находят по формуле:
Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка Gр и грунта засыпки Gгр на обрезе ростверка:
где: Vр — обьем занимаемый ростверком, подколонником и полом подвала
??=22кН/м 3 — удельный вес монолитного железобетонного ростверка, подколонника БК-2 и пола.
Определяем вес грунта засыпки:
?гр=18кН/м 3 — удельный вес грунтовой засыпки
Далее необходимо провести расчет основания по II предельному состоянию (по деформациям определить осадку). Если условия расчета по II предельному состоянию будут обеспечены, то полученную конструкцию фундамента можно считать окончательно запроектированной.
Средневзвешанное значение угла внутреннего трнения грунтов, прорезаемых сваей, определяют по формуле:
Определяем размеры грунто-свайного массива у подошвы ростверка:
Размеры площади подошвы условного фундамента:
Объем на боковых гранях условного фундамента вместе с пригрузкой грунто-свайного массива и на обрезах ростверка:
Объем ростверка, подколонника БК-2 и подземной части колонны:
Средневзвешенное значение удельного веса слоев грунта, залегающих выше подошвы условного фундамента, с учетом взвешивающего действия воды ниже уровня подземных вод:
Вес грунта в объеме условного фундамента:
Вес свай, ростверка и подземной части колонны
Суммарная вертикальная нагрузка от всех частей условного фундамента:
Давление на грунт по подошве условного фундамента:
Расчетное давление на грунт основания условного фундамента в уровне его подошвы:
Для ?II=30 0 (слой IV, песок мелкий, плотный, насыщенный водой) находим:
Где: hs=5,3м — толщина слоя грунта выше подшвы условного фундамента со стороны подвала.
hcf=0,2м — толщина конструкции пола подвала.
?cf=22кН/м 3 — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.
Глубина подвала dв=1,9м, тогда:
Вес грунта в объеме условного фундамента является важным параметром, который существенно влияет на устойчивость и надежность конструкции. Важно учитывать класс материала, из которого выполнен фундамент, а также тип грунта, на котором он расположен. Например, различные виды грунтов, такие как песок, глина или супесь, имеют разные удельные веса, что напрямую влияет на общую массу фундамента и его взаимодействие с окружающей средой.
При проектировании фундамента необходимо расчитать не только вес самого материала, но и вес прослойки грунта, который может действовать как дополнительная нагрузка. Это особенно актуально для глубоких фундаментов, где на расчетную нагрузку влияют и подземные воды, и изменение уровня грунтовых вод. Неправильный расчет может привести к перерасходу строительных материалов или, что еще хуже, к повреждению фундамента в процессе эксплуатации. Поэтому крайне важно использовать точные данные о характеризующих свойствах грунта на месте строительства.
Кроме того, вес грунта в объеме фундамента непосредственно влияет на его осадочные процессы. Важно контролировать распределение нагрузки, чтобы минимизировать риск деформации и неравномерной осадки. Специалисты в области строительства рекомендуют проводить детальное геологическое обследование и анализ грунтовых условий для более точного прогноза и планирования. Это поможет обеспечить долговечность и безопасность строительного объекта на протяжении всего срока его службы.
Расчет осадки основания свайного фундамента
Определяем размеры и вес условного фундамента (по указаниям п.7.1. СНиП 2.02.03-85). Расчетная схема показана на рис.11.
°
Размеры свайного поля по наружному обводу:
м; 
м
Размеры площади подошвы условного массива:
м
м
Площадь подошвы условного массива Аусл = 3,6 · 2,4 = 8,64 м2
Объём условного массива Vусл = Aусл × hусл – Vr = 8,64 × 8,45 – 6,37 =66,6 м3
Вычислим средневзвешенное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента:
9,37 кН/м3
Вес грунта в объёме условного фундамента: Ggr = Vусл ×gII mt = 66,6·9,37 = 622 кН
Вес ростверка GrII = Vr × gb × gf = 6,37 × 24×1 = 153 кН
Вес свай Gсв II = 1,6 × 9,81×5×1 =78 кН
Расчетная нагрузка по подошве условного фундамента от веса грунта, ростверка и свай:
GII = 622 + 153 + 78 = 853 кН
Проверяем напряжения в плоскости подошвы условного фундамента.
Ntot II = Ncol II + GII = 1310,19 +853 = 2163 кН
Mtot II = Mcol II + Qcol II × Hr = 826,87 + 81,91×1,5 = 950 кНм
Расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента в уровне его подошвы определим по формуле (7) СНиП 2.02.01-83:
Принимаем: gc1 = 1,2 gc2 = 1; k = 1; jII 4 = 18°; cII 4 = 44 кПа
Mg = 0,43; Mq = 2,73; Mc = 5,31; gII mt = 9,25 кН/м3
= 551 кПа
Среднее давление PII mt по подошве условного фундамента:
< R = 551 кПа
Максимальное краевое давление PII max:
433 < R = 551 кПа
Для расчета осадки методом послойного суммирования вычислим напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента:
szg,0 = 17,05·0,8+8,21·3,35+8,51·1,7+8,95·1,9 = 72,6 кПа
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы условного фундамента:
szp 0 = P0 = PII mt — szg,0 = 250 – 72,6 = 177,4 кПа
Соотношение сторон подошвы фундамента:
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 × 2,4 = 0,480 м
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 11.
| zi, м | ξ=2zi/b | zi + d, м | a | szp = a×P0, кПа | szg = szg,0 + + gsb, i × zi, кПа | 0,2×szg, кПа | Е, кПа |
| 0 | 0 | 7,00 | 1,000 | 177,40 | 72,6 | 14,52 | 16000 |
| 0,480 | 0,4 | 7,480 | 0,973 | 172,60 | 76,90 | 15,38 | 16000 |
| 0,960 | 0,8 | 7,960 | 0,852 | 151,14 | 81, 19 | 16,24 | 16000 |
| 1,440 | 1,2 | 8,440 | 0,690 | 122,40 | 85,49 | 17,10 | 16000 |
| 1,920 | 1,6 | 8,920 | 0,544 | 96,50 | 89,78 | 17,96 | 16000 |
| 2,400 | 2,0 | 9,400 | 0,426 | 75,60 | 94,08 | 18,81 | 16000 |
| 2,880 | 2,4 | 9,880 | 0,337 | 60,00 | 98,37 | 19,67 | 16000 |
| 3,360 | 2,8 | 10,360 | 0,271 | 48,08 | 102,67 | 20,53 | 16000 |
| 3,840 | 3,2 | 10,840 | 0,220 | 39,02 | 106,97 | 21,39 | 16000 |
| 4,320 | 3,6 | 11,320 | 0,182 | 32,28 | 111,26 | 22,25 | 16000 |
| 4,800 | 4,0 | 11,800 | 0,152 | 26,96 | 115,56 | 23,11 | 16000 |
| 5,280 | 4,4 | 12,280 | 0,129 | 22,88 | 119,86 | 23,97 | 16000 |
| 5,760 | 4,8 | 12,760 | 0,111 | 19,69 | 124,15 | 24,83 | 16000 |
| 6,240 | 5,2 | 13,240 | 0,096 | 17,03 | 128,45 | 25,69 | 16000 |
На глубине Hc = 5,280м от подошвы условного фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): szp= 22,88 кПа» 0,2×szg = 23,97 кПа,
поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подош вы фундамента до ГСТ
Осадку основания определяем по формуле:
= 0,022 м = 2,2 см
