Проектирование инженерного сооружения в сложных геологических условий

Вывод: применение глубинного уплотнения грунта на всю просадочную толщу винтовым продавливанием можно применять, поскольку осадка не превышает допустимую.

 

 

Вариант 5.Расчет и проектирование фундаментов водонапорной башни при глубинном уплотнении грунта  песчано-известковыми сваями

На всю просадочную  толщу бурится скважина диаметром 500 мм и в неё, через трубу засыпается песчано-известковая смесь и уплотняется до плотности Толщина засыпки-1.5 м.

После набора прочности  смеси в скважину подается вода и  происходит процесс гашения извести.  

В результате, за счет увеличения объема, на стенки скважины передается дополнительное давление и происходит уплотнение грунта.

Плотность сухого грунта

Плотность уплотненного грунта

Определяем расстояние между  осями скважин.

 

1.Определяем физико-механические  характеристики грунта

Показатель текучести =0

Коэффициент пористости 

Плотность грунта

Объемный вес грунта

Из таблицы В2 ДБН В2.1-10 выбираем следующие данные

Из таблицы В2 ДБН В2.1-10-2009 выбираем следующие данные

 

 

Е=26.6

Глубина заложения фундамента d=3 м.

2.Вычисляем  расчетное сопротивление уплотненного  грунта основания

 

Согласно ДБН 2-1.10-2009

При

 

 

 

 

 

 

Требуемая площадь подошвы фундамента

                          

Вычисляем расчетное сопротивление  грунта обводненного основания с  учетом примерных размеров подошвы  фундамента

 

 

 

 

 

Вычисляем сходимость размеров подошвы  фундамента первого и второго  приближения

 

 

Окончательно принимаем размеры фундамента =14.2 м, А=201,64 м², R=658,23 кПа

2.2.Проверка  контактных напряжений на подошве  фундамента

 

 

₀657,7 кПа

2.3 Конструирование  фундамента

2.3.1  Тип фундаменты назначают из условия жесткости: 

 конструкция фундамента  жесткая

  конструкция фундамента  гибкая            

        конструкция фундамента жесткая, проверка  по условию прочности на продавливание не требуется

2.3.2 Для выбранного типа фундамента определяется высота конструкции фундамента:

_;                   

R_bt –расчетное сопротивление материала фундамента растяжению; = для бетона класса В15 ,принимается по таблице 13 СНиП 2.02.03-84

_{-среднее напряжение под подошвой фундамента};

=122651/201,64+20*3=668,27 кПа;

                                                 

_{Принимаем высоту конструкции  Н=0.6 м}

2.4 Армирование фундамента

2.4.1 Усилие в конструкции фундамента вычисляется по трапециевидным сечениям.

 

 

2.4.2 Определяем требуемую площадь  арматуры

 

 

Задаем шаг стержней рабочей  арматуры

 

Вычисляем количество стержней ,которое  вмещается с заданным шагом

 

Определяем  площадь одного стержня:

 

Подбираем диаметр арматуры:

 . Принимаем арматуру диаметром   25 мм. Согласно сортаменту принимаем  Ø арматуры=25мм. Расчетная площадь сечения As=4,909 cм².

 

2.5 Расчет осадки фундамента

С использованием расчетной схемы  линейно-деформированного полупространства с условным ограничением нижней границы  сжимаемой толщи (для определения  совместной деформации оснований и  сооружений), определяем методом послойного суммирования :

                                            

ξ	α	hслоя, м	σzp, кПа	σzg, кПа	σzp-σzg, кПа	E, кПа	S, м	Sобщая,м	γ
0	1	0,0	615,77	52,50	563,27	26600	0,00	0,08	19,35
0,4	0,96	2,8	591,14	106,68	484,46	26600	0,04		19,35
0,8	0,8	2,8	492,62	160,86	331,76	26600	0,03		19,35
1,2	0,606	2,8	373,16	215,04	158,12	26600	0,01		19,35
1,6	0,449	2,8	300,05	269,22	30,83	26600	0,00		19,35
2	0,336	2,8	224,54	324,17	-99,64	26600	-0,01		19,35

Вывод: применение глубинного уплотнении грунта  песчано-известковыми сваями рационально, поскольку полученная осадка не превышает допустимой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 6. Расчет и проектирование фундаментов опоры водонапорной башни из забивных железобетонных свай с заглублением острия в непросадочный слой более чем на 1м.

Длина сваи назначается из расчета  прорезки верхних слабых грунтов  и опирания острия в нижние более плотные грунты с прорезью условной границы геологического слоя минимум на 1м. Принимаю глубину заглубления 1,7 м.

Hсваи=0,3 м +20м+1,7 м=22 м

Заложение оголовка сваи в ростверке  принимаются минимум 100 мм с отгибом  стержневых арматур сваи на арматурную сетку ростверка минимум 30 диаметров арматуры.

Назначаем сечение столба сваи размерами 0,35х0,35м

Арматура сваи стержневая принимается  по расчетам сваи на монтажные нагрузки. Поперечная арматура сваи принимается  конструктивно( минимальный диаметр 10 мм).Несущая способность принимается путем статических испытаний сваи вдавливающей нагрузкой с расчетом согласно СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

1.Определяем несущую способность сваи по грунту:

где - коэффициенты условий работы сваи в грунте

- расчетное сопротивление под  нижним концом сваи, принимаемое  по СНиП 2.02.03-85 по табл.1.

При I_l,=0,    R=9000 кПА;

- площадь опирания на грунт  сваи  ;

- наружный периметр сваи  ;

- расчетное сопротивление  -го слоя грунта по боковой поверхности сваи;

- толщина  -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

Определяем силу отрицательного трения грунта по боковой поверхности при  просадке:

 

 

 

                                                       

                                                                                               

 

Поскольку несущая способность  сваи маленькая, будем руководствоваться  данными статических испытаний. Для дальнейших расчетов примем несущую  способность  =1250Кн

Принимаем допускаемую нагрузку на сваю:

=1041,66 кН

2.Определяем требуемое количество свай в свайном фундаменте:

 

Сваи в плане располагаются  из расчета, что расстояние между  осями свай больше или равно 3d,а  расстояние от сваи до края ростверка  больше d.

3.Определяется нагрузка на сваю крайнего ряда:

 

где: n-число свай в фундаменте

уi- расстояние от главной оси до оси каждого ряда свай

у- расстояние от осей ростверка до крайнего ряда свай

  1.2 ∙ 1041.66=1250кН

Условие выполняется, можем принять  количество свай, равное 111 шт.

4.Конструирование монолитного ж/б ростверка

Среднее давление по подошве  фундамента :

               

4.1.Определение  высоты плитной части

Для выбранного типа фундамента определяется высота конструкции ростверка:

_;                   

_{Принимаем высоту конструкции ростверка  1,2 м.}

В зависимости от высоты плитной  части ростверка назначаем количество ступеней: для Н=0,6 м, количество ступеней равно 1.

4.2 Проверка жесткости конструкции ростверка.

Условия жесткости ростверка определяем из условия: 

b_пр, l_пр – размеры основания пирамиды продавливания:

b_пр= l_пр=b₀+2∙ Н₀'=12+2∙1.15=14,3      ,где                                                                                  Н₀'-рабочая высота сечения ростверка ;  Н₀'=1.2-0,05=1,15 м

1313.3- конструкция ростверка считается жесткой, проверка на продавливание не требуется.

4.3Армирование подошвы ростверка

Усилия в опасном  сечении  ростверка определяют произведением  фактической нагрузки на число свай n, умноженной на соответствующий эксцентриситет.                                                        Изгибающий момент равен: M_l(b) =n_l(b) ∙ e₁∙ N_d =11∙1,2∙1041,66=13750кНм

Требуемая площадь арматуры:

 

Задаем шаг стержней рабочей арматуры

Определяем необходимое количество стержней арматуры:

 

Площадь одного стержня: = = = 0,0006

Диаметр стержня: = 2 = 2 · = 0,027 м =27 мм

Согласно сортаменту принимаем  Ø арматуры=28мм, Расчетная площадь сечения

As=4.83 cм².

5.Расчет осадки свайного фундамента

Фундамент состоит из 111 висячих свай сечением 350х350 и длиной 22 м. Определяем контуры условного массива (abcd).

Вычисляем :                   

Определяем ширину (b_усл) условного массива:

Площадь условного фундамента:            

Определяем  :        

Определяем вес условного массива:

Определяем среднее давление на грунт в плоскости нижних концов свай: 

Определяем напряжение от собственного веса грунта:

Для установления границы сжимаемости  толщи вычисляется и строится эпюра напряжений соответственного веса грунта по глубине:

 Дополнительное давление под  подошвой фундамента:

 

 

ξ	α	hслоя,м	σzp,кПа	σzg,кПа	σzp-σzg,кПа	E,кПа	S,м	Sобщая,м	γ
0	1	0,0	824,48	85,52	738,96	45000	0,00	0,10	19,42
0,4	0,96	3,3	791,50	149,61	641,89	45000	0,05		19,42
0,8	0,8	3,3	659,58	213,69	445,89	45000	0,03		19,42
1,2	0,606	3,3	499,63	277,78	221,86	45000	0,02		19,42
1,6	0,449	3,3	408,59	341,86	66,73	45000	0,01		19,42
2	0,336	3,3	305,76	405,95	-100,19	45000	-0,01		19,42

Осадка составляет 10 см

 

Вариант 7. Расчет и проектирование фундаментов опоры водонапорной башни из буронабивных свай

Определяем длину сваи: hсв=20+0,3+1=21,3 м

 

1.Определяем несущую способность сваи по грунту

ɣ_с=0,6 - коэффициент условий работы сваи в грунте,

ɣ_сr= ɣ_сf=0.6-коэффициент условий работы под пятой сваи и на боковой поверхности соответственно

- расчетное сопротивление под  нижним концом сваи, принимаемое  по СНиП 2.02.03-85 по табл.7.

- площадь опирания на грунт  сваи А=0,5² 3,14/4=0,196 м²;

- наружный периметр сваи ;

- расчетное сопротивление  -го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа; принимается по табл.2Данные берем в зависимости от показателя текучести обводненного грунта I_l,sat=1,16

- толщина  -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

 

 

 

 

 

2.Определяем силу отрицательного трения грунта по боковой поверхности при просадке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку несущая способность  сваи маленькая, будем руководствоваться  данными статических испытаний. Для дальнейших расчетов примем несущую  способность  =760Кн

Принимаем допускаемую нагрузку на сваю: =628 кН

3.Определяем требуемое количество свай в свайном фундаменте

 

Сваи в плане располагаются  из расчета, что расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек, а также скважинами свай-столбов должно быть не менее 1,0 м; расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвердых пылевато-глинистых грунтах —0,5 м; в других нескальных грунтах — 1,0 м. Расстояние от сваи до края ростверка больше d.

Принимаю расстояние между сваями 1.5 м, расстояние от крайней сваи до ростверка 0.5 м.

Определяется нагрузка на сваю крайнего ряда:

 

 

где: n-число свай в фундаменте

уi- расстояние от главной оси до оси каждого ряда свай

у- расстояние от осей ростверка до крайнего ряда свай

  1.2 ∙ 628=760кН

Условие выполняется, можем принять  количество свай, равное 196 шт.

 

4.Конструирование монолитного ж/б ростверка

Среднее давление по подошве фундамента :

               

4.1 Высота плитной части ростверка определяем по формуле

_;                 

_,

_{Принимаем высоту конструкции ростверка  1,8 м.}

4.2 Проверка жесткости конструкции ростверка.

Условия жесткости ростверка определяем из условия: