Определяем дополнительные напряжения от нагрузок.

От внешней нагрузки:

σ_zp = a×P_II.

То же от веса извлеченного из котлована грунта:

σ_zγ = a×σ_zg0.

где α_i – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по таблице 5,8 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента n = l/b и относительной глубины, равной m = 2z/b.

Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи, которая находится на такой глубине от подошвы фундамента, на которой выполняется условие

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Н_с, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Н_с принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие .

Результаты сводим в таблице

очки	Грунт	z, м	l/b	2z/b	a таб.5.8	szg=	szγ= a×σzg0	szpi= a×PII	0,5szgi	E, кПа	S, м
	Песок мелкий	0,0	1,4	0,0	1,000	40,3	40,3	346,4	20,2		0,0072
	0,6	1,4	0,7	0,879	46,4	35,4	304,5	23,2		0,0058
	1,2	1,4	1,3	0,645	58,6	26,0	223,4	29,3		0,0041
	1,8	1,4	2,0	0,414	77,0	16,7	143,4	38,5		0,0023
	2,3	1,4	2,6	0,293	100,4	11,8	101,5	50,2		0,0019
	Суглинок мягопластичный	2,9	1,4	3,2	0,210	105,9	8,5	72,7	53,0		0,0014
	3,1	1,4	3,4	0,192	107,7	7,7	66,5	53,9		0,0036
	Песок мелкий	3,7	1,4	4,1	0,140	113,8	5,6	48,5	56,9		0,0008

Нижняя граница сжимаемой толщи соответствует H = 3,7 м при

σ_zpi = 48,5 кПа < 0,5∙σ_zgi = 56,9 кПа.

S= 0,8∙[(325,5-37,9)∙0,6/24000 + (264,0-30,7)∙0,6/24000 + (183,4-21,4)∙0,6/24000 +

+ (122,5-14,3)∙0,5/24000 + (87,1-10,2)∙0,6/8500 + (69,6-8,1)∙0,2/8500 + (57,5-6,7)∙0,6/24000] = 0,0271 м. = 2,71 см.

По приложению Д СП 22.13330-2011, предельно допустимая осадка для данного здания составляет, S_u = 10 см.

S = 2,71 см S_u = 10 см, условие выполняется.

Расчет и конструирование свайного фундамента.

Свайный фундамент состоит из свай и плиты (ростверка), объединяющей сваи и передающей на них нагрузку от сооружения. Основным рабочим элементом свайного фундамента является свая, воспринимающая нагрузку от сооружения и передающая ее на грунт. Область применения свайных фундаментов определяется в первую очередь инженерно-геологическими условиями строительной площадки. В зависимости от конструктивного решения сооружения и нагрузок свайные фундаменты могут устраиваться в виде:

а) кустов – под колонны с размещением двух и более свай, связанных ростверком;

б) лент – под стены зданий и сооружений с расположением свай в один, два ряда или в шахматном порядке.

Вид применяемых в фундаменте свай (забивных, буронабивных и т. д.) зависит от грунтовых условий площадки и передаваемых на фундамент нагрузок. В курсовом проекте рекомендуется применять забивные призматические сваи с постоянным сечением.

Свайный фундамент целесообразно проектировать поэтапно в следующей последовательности:

1) определяется глубина заложения ростверка;

2) выбирается тип, длина и поперечное сечение сваи;

3) определяется несущая способность сваи и необходимое количество свай;

4) конструируется ростверк;

5) проверка свайного фундамента по I-му предельному состоянию (проверка наиболее нагруженной сваи);

6) проверка напряжений под подошвой условного фундамента;

7) расчет осадки свайного фундамента.

Описание слоев

Слой 1: Насыпной слой – почвенно-растительный, суглинок темно-бурый гумусированный.

Удельный вес грунта, γ_n = 16,0 кН/м³ (прил. 9)

Мощность слоя, H = 2,6 м

Слой 2: Песок мелкий.

Удельный вес грунта, γ_n = 19,9 кН/м³

Удельный вес частиц, γ_s = 26,5 кН/м³

Удельное сцепление, c_n = 0,003 МПа

Угол внутреннего трения, ᵠ_n = 30°

Модуль деформации, Е _n = 24,0 МПа

Природная влажность грунта, W = 0,21%

Мощность слоя, Н = 7,2 – 7,45 м

Слой 3: Суглинок мягопластичный.

Удельный вес грунта, γ_n = 17,6 кН/м³

Удельный вес частиц, γ_s = 27,1 кН/м³

Удельное сцепление, c_n = 0,028 МПа

Угол внутреннего трения, ᵠ_n = 16°

Модуль деформации, Е _n = 8,5 МПа

Природная влажность, W = 0,21%

Влажность на границе текучести, W = 0,26%

Влажность на границе раскатывания, W = 0,14%

Мощность слоя, Н = 0 – 0,8 м; 0 – 1,1 м

Слой 4: Песок средней крупности.

Удельный вес грунта, γ_n = 20,0 кН/м³

Удельный вес частиц, γ_s = 26,5 кН/м³

Удельное сцепление, c_n = 0,003 МПа

Угол внутреннего трения, ᵠ_n = 31°

Модуль деформации, Е _n = 28,0 МПа

Природная влажность грунта, W = 0,22%

Мощность слоя бурением не установлено.

Уровень грунтовых вод.

Уровень грунтовых вод располагается в 1 слое на глубине 2,2 – 2,4 м от поверхности земли.

Определение вида свай

Сваи по условиям работы в грунте (в зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом) подразделяются на сваи стойки и висячие сваи.

Сваи, которые передают нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты (скальные, полускальные породы, гравийно-галечные отложения, глины твердой консистенции), относят к сваям стойкам. Силы трения грунта по боковой поверхности свай стоек при расчете их несущей способности не учитываются. Свая-стойка работает как сжатая стойка.

Если основание имеет значительную толщу слабых грунтов, то применяются висячие сваи – сваи трения, которые своим концом должны быть заглублены в несущий относительно прочный слой. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом. Длина сваи назначается после принятия глубины заложения ростверка и определяется глубиной заложения прочного грунта, в который заглубляется свая и уровнем расположения подошвы ростверка. При назначении длины сваи слабые грунты (насыпные, торф, грунты в текучем и рыхлом состоянии) необходимо прорезать, а концы свай заглублять в прочные грунты. Глубина внедрения сваи в несущий слой должна быть:

- в пески гравелистые, крупные и средней крупности и глинистые грунты с показателем текучести J_L ≤ 0,1 на глубину не менее 0,5 м;

- в прочие виды нескальных грунтов - не менее 1,0 м.

При центральном нагружении ростверка минимальная длина сваи 2,5 м, при внецентренном нагружении – 4,0 м.