Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий

М_с = 362,2 + 12,6 × 7,88 = 461,488 кН×м.

Момент от временных  нагрузок в том же сечении составит:

М_t = 0 + 1226,5 +142,4 + (0 + 5 +104,6) × 7,88 = 2232,548 кН×м;

.

 - коэффициент, принимаемый = 2,5

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 , а = 0,85.

= / = / =13,13

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

А₁ = 0,996;   В₁ = 0,849;   С₁ = 0,63;   D₁ = 0,103. 

= 12,08 кПа.

Как видно,  
=27,37 кПа,

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

6.13. Несущая способность  сваи по прочности  материала. 

     Определим несущую способность сваи по прочности  материала.

Характеристики сваи: 
R_b=11,5МПа; R_sc= R_s = 365МПа;  b = d_св = 30 см; а = а` = 3 см; h<sub>0</sub> = d<sub>св</sub> – а` = 30 – 3 = 27 см; А_s = А_s’ = 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 М_z в сечениях сваи на разных глубинах z от подошвы ростверка:

=1,2(0,972²·24,0·10⁶·0,675·10^-3·2,1·10^-3·А₃–0,972·24,0·10⁶·0,675·10^-3·1,4·10^-3

·В₃+13,51)= 

= 38,57А₃ – 26,45В₃ + 16,21D₃ 

Результаты  дальнейших вычислений, имеющих целью определение М_{z max}, сводим в табл.10, 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

                                                                   

 Таблица 10.

 

Как видно из таблицы, М_{z max I} = 12,72 кН×м действует на глубине z =1,65 м.  

Рис. 10 Эпюра M_z . 

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

;

.

Определим значения случайных эксцентриситетов по п.1.21. СНиП 2.03-01-84 для расчетной длины м и поперечного размера сваи d_св = 30 см:

;

Так как  полученные значения эксцентриситетов е ₀₁ и е ₀₂ 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 N_{max I} и N_{min I} до равнодействующей усилий в арматуре S:

;

.

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

;

;

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

, поэтому уточняем значение x₁ в соответствии с указаниями примечания 8 к п. 2.3.12 

 

 

 

Откуда   

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

кН <

 
=879,59 кН; 

 кН 

< = 
=76,74 кН.

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

6.14. Расчет осадки  основания свайного  фундамента. 

     Определяем  размеры и вес условного фундамента (по указаниям п. 6.1. СНиП 2.02.03-85). Расчетная схема показана на рис.11. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 11 Схема к расчету осадки свайного фундамента 

°.

Размеры свайного поля по наружному обводу:  

 м;             м.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

Размеры площади  подошвы условного массива:

 м;

 м.

Площадь подошвы  условного массива А_усл = 3,71 · 3,71 = 13,76 м².

Объём условного  массива V_усл = A_усл × h_усл – V_r = 13,76 × 8,85 – 12,740 = 109,04 м³.

Вычислим средневзвешенное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента: 
9,27 кН/м³.

Вес грунта в объёме условного фундамента: G_gr = V_усл ×g_{II mt} = 109,04 × 9,27 = 1010,80 кН.

Вес ростверка: G_rII = V_r × g_b × g_f = 12,740 × 25 ×1 = 319,5 кН;

Вес свай: G_{св II} = 3,1 × 9,81 × 9 × 1 =273,70 кН.

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

G_II = 1010,80 + 319,5 + 273,70 = 1604 кН.

Проверяем напряжения в плоскости подошвы условного фундамента.

N_{tot II} = N_{col II} + G_II = 1826,49 + 1604= 3430,49 кН;

M_{tot II} = M_{col II} + Q_{col II} × H_r = 1594,21 + 117,2×1,9 = 1816,89 кН × м;

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

. 

Принимаем: g_c1 = 1,25; g_c2 = 1; k = 1; j_{II 4} = 18°; c_{II 4} = 44 кПа;

M_g = 0,43;  M_q = 2,73;  M_c = 5,31;  g_{II mt} = 9,27 кН/м³.

= 589,76 кПа.

Среднее давление P_{II mt} по подошве условного фундамента:

< R =589,76   кПа.

Максимальное  краевое давление P_{II max}:

462,79 < R =589,76  кПа.

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

s_zg,0 = g_I ·0,9+ ·3,59+ ·1,84+ ·1,52 =

= 16,87·0,85+8,21·4,37+8,51·1,66+8,90·1,97 = 81,88 кПа.

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

s_{zp 0} = P₀  = P_{II mt} - s_zg,0 = 249,31 – 81,88 = 167,43 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 h_i = 0,2 × b = 0,2 × 3,71 = 0,74 м. 

Дальнейшие  вычисления сводим в таблицу 11. 
 
 

Определение осадки. 

Таблица 11.