Расчет свайного фундамента

Определение глубины заложения подошвы ростверка Глубина заложения подошвы определятся с учетом:

• — назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;
• — инженерно-геологических условий площадки строительства;
• — глубины сезонного промерзания грунтов.

По аналогии с расчетом глубины заложения фундамента мелкого заложения принимаем глубину заложения свайного ростверка 3,2 м.

Выбор вида и материала сваи Выбор сваи производится с учетом инженерно-геологических особенностей площадки строительства.

Принимаем железобетонные забивные сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. По характеру работы принимаем висячие сваи.

Длинна сваи, исходя из инженерно-геологических условий, должна быть не менее 8 м.

Выбираем сваю марки С8−35. Длинна 8 м. Сечение 35×35 см. Марка бетона В25. Продольная арматура А-I 412.

Определение несущей способности сваи Несущую способность сваи определяют по материалу сваи и по грунту висячей сваи.

Расчетное сопротивление сваи по материалу определяется по формуле:

.

где — продольное усилие от расчетных нагрузок;

— коэффициент условий работы (При d > 20 см = 1);

— коэффициент, учитывающий особенности загружения (для сваи полностью находящейся в грунте = 1);

— расчетное сопротивление арматуру сжатию;

— расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии;

— площадь поперечного сечения сваи;

— площадь поперечного сечения арматуры.

.

Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

.

где — коэффициент условий работы сваи; = 1;

— площадь опирания на грунт сваи;

— расчетное сопротивление под нижним концом сваи (табл. 4.3 [1]);

— наружный периметр сваи, м;

— расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи (по табл. 4.4 [1]);

— толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

 — коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения сваи (по СНиП 2.02.03−85 табл. 3); = 1, = 1.

В качестве несущего слоя висячей сваи принимаем слой 5 (суглинок темно-серый, тяжелый).

Рисунок 6 — Схема для расчета висячей сваи по несущей способности Слои грунта прорезаемые сваей делим на полоски толщиной не более 2 м. Вычисляем средние глубины zi для каждого слоя и определяем величину в зависимости от характеристик грунта.

z1 = 4,0 м; = 14; = 28.

z2 = 4,0 м; = 23; = 46.

z3 = 8.0 м; = 45; = 90.

z4 = 10.0 м; = 47; = 94.

Глубина погружения нижнего конца сваи 12,2 м.

Расчетное сопротивление R = 3701 кПа.

· (28 + 46 + 90 + 94) = 816,4кН.

Определение необходимого числа свай Необходимое количество свай определяют по формуле где — расчетная нагрузка по первому предельному состоянию;

— коэффициент надежности, который равен 1,4, если определяется расчетным путем;

— несущая способность сваи;

— площадь сечение сваи;

— глубина заложения ростверка;

— средний удельный вес материала ростверка фундамента и грунта, принимаем = 20 кН/м2.

С учетом действия момента необходимо увеличить количество свай на 20%.

Принимаем 5 свай.

Конструирование и расчет ростверка Рисунок 7 — Конструирование ростверка Ф-2.

Определим фактический вес ростверка и грунта на его уступах Nфр.

Объем ростверка 3,3· 2,1·0,9 +1,2· 1,8·1,1 = 8,42 м².

Объем грунта на ростверке 3,3· 2,1·2,0 — 8,42 = 5,44 м².

Nфр = 8,42· 23 + 5,44· 18,2 = 293 кН.

Расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента.

= 2540 + 293 = 2883 кН.

Момент, действующий по подошве фундамента, определяется по формуле где — момент, действующий по обрезу фундамента;

— сдвигающее горизонтальное усилие;

— высота фундамента.

243 кНм Эксцентриситет равнодействующий относительно центра тяжести.

= 0,083.

= 365 кН/м2.

= 400 кН/м2.

= 330 кН/м2.

Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта следует рассчитывать исходя из условия где — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю где — расчетная вертикальная нагрузка на свайный фундамент;

— принятое количество свай;

и — расчетные моменты относительно главных осей в плоскости подошвы ростверка;

и — расстояния от главных осей до оси сваи;

и — расстояние от главных осей свайного фундамента до оси каждой сваи;

— расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

— коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

В первом ряду от края ростверка.

= 382,9 кН.

= 382,9 < = = 471 кН.

Условие выполняется.

Так же должно выполняться условие где — расчетное сопротивление сваи.

382,9 < 1065,2 кН.

Расчет ростверка на изгиб с подбором арматуры Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении ростверка по грани подстаканника и по грани колонны.

Момент в сечении по грани подстаканника где — давление по подошве в сечении 1−1.

= 67,6 кН· м.

= 69,3 кН· м.

Площадь арматуры для сечения 1−1.

где — рабочая высота плитной части фундамента;

— расчетное сопротивление арматуры растяжению. Для арматуры класса A-II = 270 000 кПа.

= 0,323 м² = 3,23 см².

Принимаем шаг стержней 20 см. При b = 240 см, арматура (по сортаменту) 1110, = 6,79 см².

По ширине.

= 0,33 м² = 3,3 см².

Принимаем шаг стержней 20 см. При l = 270 см, арматура (по сортаменту) 1310, = 8,33 см².

Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию При расчете осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне конца свай. Перед определением осадки проверяют прочность оснований фундамента в уровне острия сваи.

Для определения граней условного массива определяем средневзвешенное значение расчетного угла внутреннего трения ср.

где — расчетные значения углов внутреннего трения грунта в пределах соответствующих участков сваи .

От грани крайней сваи под углам проводим плоскости.

= 22.2.

= 5,6.

Размеры условного фундамента вычисляем по формулам где , — ширина и длинна условного фундамента;

 — расстояние между внешними гранями крайних свай.

= 5.6 м.

= 6.6 м.

Определим расчетное сопротивление грунта под концами свай.

= 19.0 кН/м2.

= 1458 кПа.

Определение среднего фактического давления по подошве условного фундамента Собственный вес условного фундамента где — вес свай; - вес ростверка; - вес грунта.

Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента где — нагрузка по обрезу фундамента;

— площадь условного фундамента.

Вес ростверка определяется по формуле Вес грунта где; - глубина условного фундамента.

= 0,123· 15 = 1.85 м3.

= 22,8· 11 = 250.8 кН.

= 21.67· 23 = 498.4 кН.

= 5.6· 6.6·12.5 — 21.67 — 8,13 = 432.2 м3.

= 432· 19.0 = 8212 кН.

= 250.8 + 498,4 + 8212 = 8961 кН.

= 448.3 кПа.

= 448.3 < = 1458 кПа.

Расчет осадки свайного фундамента Данный расчет выполняется аналогично расчету для фундаментов на естественном основании.

Массив грунта разбивается на элементарные слои. Мощность каждого слоя не должна превышать 0,4b = 0,4· 5.6 = 2.24 м.

= 448.3 — 19.0· 18.0 = 106.3 кПа.

b = 5.6 м; l = 6.6 м.

Таблица 4.

106.4.

Предельно допустимую осадку принимаем 8 см.

Рассчитанная осадка S = 3.66 см. меньше допустимой.