Пиши Дома Нужные Работы


Расчет осадки свайного фундамента

 

si = s (Ni) + ∑i≠jij * Nj / (G1 * l))

где, s (Ni) - осадка одиночной сваи, мм;

δij — коэффициент, зависящий от расстояний между сваями;

Nj — нагрузка на -n сваю, кН;

G1 — модуль сдвига, МПа.

Определяем составляющие формулы:

1. Проверим условия перед расчётом осадки одиночной сваи:

l / d > G1 * l / (G2 * d)

где, l- длина сваи, м;

d —наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м;

G1 — модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

G2 — модуль сдвига слоя грунта, на который опирается свая, кПа.

1.1 Наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи определяем по формуле:

d = √(4 * A / π) = √(4 * 0.16 м2 / 3.14) = 0.45 м

1.2 Модуль сдвига слоев грунта прорезаемых сваей определяем по формуле:

G1 = E0 / (2 *(1 + υ1 ‘)) = 18 604.3 кПа / (2 * (1 + 0.343)) = 6926.4 кПа

где, Е0- модуль общей деформации, кПа;

υ1 — коэффициент Пуассона, по таблице 5.10 СП 22.13330.2011 для каждого слоя в зависимости от показателей текучести.

1.2.1 Модуль общей деформации определяем по формуле:

E0 = (E1 * h1 + E2 * h2 + E3 * h3) / (h1 + h2 + h3) =

(13 000 МПа * 3.9 м + 9 000 МПа * 1.4 м + 40 000 МПа * 1.65 м) /

/ (3.9 м + 1.4 м + 1.65 м) = 18 604.3 кПа

1.2.2 Коэффициент Пуассона определим как среднее значение:

υ1 = (υ1‘ + υ2‘ + υ3 ‘) / 3 = (0.36 + 0.36 + 0.31) / 3 = 0.343

1.3 Модуль сдвига слоя грунта, на который опирается свая определяем по формуле:

G2 = E0 / (2 * (1 + υ3’)) = 40 000 МПа / (2 * (1 + 0.31)) = 15 267.2 кПа

где, Е0- модуль общей деформации грунта на который опирается свая, кПа;

υ3 ‘— коэффициент Пуассона грунта на который опирается свая.

G1 * l / (G2 * d) = 6926.4 кПа * 7 м / (15 267.2 кПа * 0.45 м) = 7.06

l / d = 7 м / 0.45 м = 15.56

l / d = 15.56 > 7.06

Условие выполняется, значит, расчет допускается производить по формуле для одиночной висячей сваи без уширения по формуле (п. 7.42 СП 24.13330.2011):

s = β * Nmax / (G1 * l)

где, Nmax - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

G1 — модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

I —длина сваи, м;

β —коэффициент.

Определяем составляющие формулы:

1. Коэффициент β определяется по формуле:

β = β’ / λ1 + (1 – β’ / α’) / x =

= 0.434 / 0.94 + (1 – 0.434 / 0.566) / 13.67 = 0.477

где, β'- коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (EA = ∞);

α' — коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (EA = ∞) для случая однородного основания с характеристиками С1 и ν1;

λ 1 — параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола;

x —относительная жесткость сваи.

1.1 Коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (EA = ∞)

β' = 0.17 ln ((kv * G1 * l) / (G2 * d)) =

= 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (15 267.2 кПа * 0.45 м)) = 0.434

где, G1 — модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

G2 — модуль сдвига слоя грунта, на который опирается свая, кПа;

l — длина сваи, м;

d — наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м;

kv — коэффициент.

1.1.1 Коэффициент kv

kv = 2.82 – 3.78 * υ + 2.18 * υ2 = 2.82 * 0.327 – 3.78 * 0.327 + 2.18 *0.3272= 1.82

где, υ = (υ1 + υ2) / 2 = (0.343 + 0.31) / 2 = 0.327

1.1.2 Коэффициент α'

α' = 0.17 ln (kv1 * l / d) = 0.17 ln (1.8 * 7 м / 0.45 м) = 0.566

где, kv1 = 2.82 – 3.78 * υ1 + 2.18 * υ1 2 = 2.82 – 3.78 * 0.343 + 2.18 * 0.343 2 = 1.8

2. Относительная жесткость сваи определяем по формуле:

x = E * A / (G1 * l2) = 29 ГПа * 0.16 м2 / (6926.4 кПа * (7 м)2) = 13.67

3. Параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола определяем по формуле:

λ1 = 2.12 * x 3/4/ (1 + 2.12 * x 3/4) = 2.12 * 7.11 / (1 + 7.11) = 0.94

Определяем коэффициент для каждой сваи, зависящий от расстояний между сваями, по формуле:

δij = 0.17 ln (kv * G1 * l) / (2 * G2 *a)

Рис. 15. Определение расстояний между сваями и от свай до центральной оси

δ1 = 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (2 * 15267.2 кПа *0 м)) = 0

δ2 = 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (2 * 15267.2 кПа *0.6 м)) = 0.267

δ3 = 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (2 * 15267.2 кПа *1.2 м)) = 0.150

δ4 = 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (2 * 15267.2 кПа *2.4 м)) = 0.031

δ5 = 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (2 * 15267.2 кПа *2.474 м)) = 0.026

δ6 = 0.17 ln ((1.82 * 6926.4 кПа * 7 м) / (2 * 15267.2 кПа *2.683 м)) = 0.013

Найдем силы приходящиеся на каждую сваю:

Nj = Ntot,II / n ± Mtot,II * yi / ∑ (yi)2 Ntot,II / n = 255.3 кН

N1,2,3 = 255.3 кН + 842.96 кН*м * 1.2 м / 6 * 1.2 м = 395.8 кН

N4,5,6 = 255.3 кН - 842.96 кН*м * 1.2 м / 6 * 1.2 м = 114.8 кН

si = s (Ni) + ∑i≠jij * Nj / (G1 * l)) =

= 0.477 *420.5 кН / 6926.4 кПа * 7 м + 0.267 * 395.8 кН / 6926.4 кПа * 7 м +

+ 0.150 * 395.8 кН / 6926.4 кПа * 7 м + 0.031 * 114.8 кН / 6926.4 кПа * 7 м +

+ 0.026 * 114.8 кН / 6926.4 кПа * 7 м + 0.013 * 114.8 кН / 6926.4 кПа * 7 м =

= 0.0076 м = 0.76 см

si = 0.76 см < 10 см = su

где, Si - осадка свайного фунд. (совместная деформация основания и сооружения);

Su — предельное значение осадки свайного фундамента (совместной деформации основания и сооружения) (таб. Д.1 СП 22.13330.2011).

Расчет приямка

При наличии вблизи фундаментов подвалов или приямка, следует увеличить глубину заложения фундаментов или устроить подбетонки с тем, чтобы выполнялось условие (п. 5.5.10 СП 22.13330.2011):

Δh = α * (tan φI + cI / p) = 1.18 м * tan 16° + 15 кПа / 154.6 кПа = 0.44 м

где, α - расстояние между фундаментами в свету, м;

φI , cI — расчетное значение угла внутреннего трения, град., и удельного сцепления, кПа;

Δh — превышение отметки подошвы фундамента или низа подбетонки над отметкой дна котлована под приямок, подвал и т.д.;

p — среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчётных нагрузок, кПа, определяемое по формуле:

p = γf * PII,mt = 1.2 * 128.8 кПа = 154.6 кПа

где, γf - среднее значение коэффициента надежности по нагрузке.

Для заглубленных помещений или емкостей типа приямков следует выполнить три расчета:

1. По схеме плоской задачи определить активное боковое давление грунта и воды;

2. Оценить устойчивость против всплытия;

3. Определить усилия для расчета прочности стенок и днища приямка.

Активное боковое давление гранту на вертикальные стены ограждения допускается определить без учета сцепления т.к. обратная засыпка выполняется грунтом нарушенной структуры. Характеристики этого грунта определяются через характеристики грунта ненарушенного сложения следующими соотношениями:

γI’ = 0.95 * γI = 0.95 * 18.64 кН/м3 = 17.71 кН/м3

γsb’ = γsb = 9.7 кН/м3

φI’ = 0.9 * φI = 0.9 * 16° = 14.4°

Горизонтальные составляющие активного давления Е, кН (на 1 погонный метр длины стены), в пределах глубины, равной Нпр, м, определяем по формулам:

От веса грунта, кН/м:

Eah = γfa * γI,mt * Hпр2 * tan (45° - φI’/2) / 2 =

= 1.1 * 14.04 кН/м3 * (3.6 м)2 * tan (45° - 16°/2) / 2 = 77.06 кН/м

От полезной нагрузки, кН/м:

Egh = γfg * qn * Hпр * tan (45° - φI’/2) =

= 1.2 * 15 кН/м * 3.6 м * tan (45° - 16°/2) = 49.90 кН/м

От давления воды, кН/м:

Ew = γfw * γw * (Hпр – dw’)2 / 2 =

= 1.1 * 10 кН/м3 * (3.6 м – 1.75 м)2 /2 = 18.82 кН/м

где, Нпр - глубина приямка, м;

φI’ — расчетное значение угла внутреннего трения, град;

γfa - коэффициент надежности по нагрузке для бокового давления грунта;

γfg - коэффициент надежности по нагрузке для qn;

γfw — коэффициент надежности по нагрузке для давления воды;

γI,mt — средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах глубины приямка Нпр, кН/м3, определяем по формуле:

γI,mt = (γI’ * dw’ + γsb’ * (Hпр - dw’)) / Hпр =

= (18.64 кН/м3 * 1.75 м + 9.7 кН/м3 * ( 3.6 м – 1.75 м)) / 3.6 м = 14.04 кН/м3

Толщина стенки приямка должна определяться по изгибающему моменту всех горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения 1-1, кН*м:

M1-1 = Eah * Hпр / 3 + Egh * Hпр / 2 + Ew * (Hпр – dw’) / 3 =

77.06 кН/м * 3.6 м / 3 + 49.90 кН/м * 3.6 м / 2 +

+ 18.82 кН/м * (3.6 м – 1.75 м)/3 = 193.9 кН*м

И поперечной силе, равной сумме всех горизонтальных сил выше сечения 1-1, кН:

Q1-1 = Eah + Egh + Ew = 77.06 кН/м + 49.90 кН/м + 18.82 кН/м = 145.8 кН/м

Расчет прочности днища (полоса шириной 1 м рассматривается, как внецентренно-сжатый элемент) производится по усилиям N2-2 и М2-2 в расчетном сечение 2-2, кН:

N2-2 = Eah’ + Egh’ + Ew’ = 96.2 кН/м + 13.51 кН/м + 56.8 кН/м = 166.51 кН/м

где, Eah’ - активное давление от веса грунта с учетом ориентировочной толщины днища приямка;

Egh’ - активное давление от полезной нагрузки с учетом ориентировочной толщины днища приямка;

Ew’ - активное давление от давления воды с учетом ориентировочной толщины днища приямка.

Eah’ = γfa * γI,mt’ * (Hпр + 0.5 м) 2 * tan (45° - φI’/2) / 2 =

= 1.1 * 13.51 кН/м3 * (3.6 м + 0.5 м)2 * tan (45° - 16°/2) / 2 = 96.2 кН/м

где, γI,mt’ — средневзвешенное значение уд. веса гр. в пределах глубины приямка:

γI,mt’ = (γI’ * dw’ + γsb’ * (Hпр + 0.5 м - dw’)) / (Hпр +0.5 м) =

= (18.64 кН/м3 * 1.75 м + 9.7 кН/м3 * ( 3.6 м + 0.5 м – 1.75 м)) /

/ (3.6 м + 0.5 м) = 13.51 кН/м3

Egh’ = γfg * qn * (Hпр + 0.5 м) * tan (45° - φI’/2) =

= 1.2 * 15 кН/м * (3.6 м + 0.5 м) * tan (45° - 16°/2) / 2 = 56.8 кН/м

Ew‘= γfw * γw * (Hпр + 0.5 м – dw’)2 / 2 =

= 1.1 * 10 кН/м3 * (3.6 м + 0.5 м– 1.75 м)2 /2 = 30.4 кН/м

М2-2 = М + q * bn2 / 12 = 225.9 кН*м + 15 кН/м * (4 м)2/12 = 245.9 кН*м

где, М- момент сил относительно оси проходящей через центр тяжести сеч. 2-2, кНм;

q — равномерно распределенная нагрузка, кН/м2;

bn - ширина приямка за вычетом толщины стенок приямка.

Момент сил Eah’ , Egh’, Ew‘ определяем по формуле:

М = Eah’ * ((Hпр + 0.5 м)/3 -0.25) + Egh’ * ((Hпр + 0.5 м)/2 -0.25) +

+ Ew’ * ((Hпр + 0.5 м - dw’)/3 -0.25) =

= 96.2 кН/м * ((3.6 м + 0.5 м)/3 -0.25) + 56.8 кН * ((3.6 м + 0.5 м)/2 -0.25) +

+ 30.4 кН * ((3.6 м + 0.5 м – 1.75 м)/3 -0.25) = 225.9 кН*м

Определение равномерно распределенной нагрузки зависит от собственного веса приямка и силы всплытия.

aпр‘ = aпр + 2 *bст = 24.0 м + 2 *0.3 м = 24.6 м

bпр‘ = bпр + 2 *bст = 4.0 м + 2 *0.3 м = 4.6 м

dn = Hпр + hдн + hподбетонки = 3.6 м + 0.4 м + 0.1 м = 4.1 м

G1 = (aпр‘ * bпр’ * (dn+ 0.5 м) – апр * bпр * (Hпр + 0.5 м)) * γb +

+ ((aпр‘ + 2 * bкир.) * (bпр‘ + 2 * bкир.) - aпр‘ * bпр‘ ) *

*(Hпр + hдн +0.5м- dw’) * γкир +

+ ((γII (2) * dw’ + γsb(2) * (Hпр – 0.15 м – dw)) / ( Hпр – 0.15 м)) *

*(Hпр + hдн) *((aпр‘ + 2 * bкир+ 1.0 м) *(bпр‘ + 2 * bкир + 1.0 м ) - aпр‘ * bпр‘) =

= (24.6м*4.6м*(4.1м + 0.5м) – 24м*4м*(3.6м + 0.5м))*24.53 кН/м3 +

+((24.6м+2*0.12м.)*(4.6м+2*0.12м.)–24.6м*4.6м)*

* (3.6м +0.4м+0.5м–1.75м)*19.62 кн/м3 +

+ ((18.84кН/м3 * 1.75м + 9.7 кН/м3 * (3.6 м – 0.15 м – 1.75)) / (3.6 м – 0.15 м)) *

* (3.6 м + 0.4) *((24.6 + 2 * 0.12 м+ 1.0 м) *(4.6 + 2 * 0.12 м * 1.0 м ) – 24.6 * 4.6) = 5658.8 кН

Определим силу всплытия приямка по формуле:

Fw = Аw * γw * γfw (Hпр + hдн + hпод – dw’) =

(aпр‘ + 1 м +2 * bкир.) * (bпр‘ + 1 м + 2 * bкир.) * γw *

* γfw (Hпр + hдн + hпод – dw’) =

= (24.6м + 1м + 0.24м) * (4.6м + 1м + 0.24м) * 9.81 кН/м3 *

* 1.1 * (3.6м +0.4м + 0.1м – 1.75м)= 3826.8 кН

Проверим условия не всплытия приямка исходя из условия:

G1 / Fw = 5658.8 кН / 3826.8 кН = 1.48 > 1.2 = γem – коэффициент надежности от всплытия.

Условие выполняется

Т.к. вес приямка G1 больше силы всплытия Fw, то равномерно распределенную нагрузку считаем по формуле:

q = G1 / Aw – pw =

= G1 / ((aпр‘ + 1 м +2 * bкир.) * (bпр‘ + 1 м + 2 * bкир.)) –

- (Hпр + hдн + hпод - dw’) * γw =

= 5658.8 кН / ((24.6 м + 1 м + 2 * 0.12 м) * (4.6 м + 1 м + 2 * 0.12 м)–

- (3.6 м +0.4 м + 0.1 м – 1.75 м) * 9.81 = 14.4 кПа

где, рw- гидростатическое давление подземных вод, кПа.







ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.