3.2.1.4 Определение количества свай и конструирование ростверка (столбчатый фундамент)

Определим необходимое количество свай по упрощенной формуле:

где =720 кН - расчетная сжимающая сила на уровне обреза фундамента

.

Все нагрузки на сваи по заданию увеличены в 2,3 раза.

Принимаем 4 сваи.

Конструирование ростверка.

Железобетонные ростверки проектируются из бетона класса не ниже С16/20. Верх ростверка принимают, как правило, на 150 мм ниже верха пола. В связных грунтах для монолитных ростверков следует устраивать бетонную подготовку из бетона класса С8/10. Глубина заделки головы сваи в ростверк должна быть не менее 5 см.

Расстояние между осями свай должно быть не менее 3d ( d -диаметр круглого или большая сторона поперечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси первого ряда свай составляет (d/2)+50 мм, но не менее 0,7d.

Рисунок – Конструкция ростверка

Проверка несущей способности свайного фундамента производится из условия, чтобы расчетная нагрузка N, передаваемая на сваю, не превышала расчетной нагрузки, допускаемой на сваю .

где – вертикальная расчетная нагрузка от здания, приложенная на уровне обреза фундамента, кН;

– расчетная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах, кН;

– количество свай в фундаменте.

Определим вес ростверка и грунта на его уступах:

где – коэффициент надежности по нагрузке;

– объем бетона ростверка и грунта на его ступенях;

;

– удельный вес железобетона и грунта.

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента необходима проверка нагрузки с учетом действия расчетных моментов:

где , - расчетные моменты относительно главных осей x и y плана свай в плоскости подошвы свайного ростверка, кНм.

x_i, y_i - расстояние от главных осей свайного поля до оси каждой сваи, м;

x, y - расстояние от главных осей свайного поля до оси наиболее удаленной сваи, для которой вычисляется нормальная нагрузка, м;

Условие выполняется.

Для погружения свай выбираем трубчатый дизель-молот С-859.

При применении забивных свай необходимо определить проектный отказ свай . Отказ забивных свай определяется по формуле профессора Н.М. Герсеванова:

где - коэффициент, принимаемый для железобетонных свай с наголовником - равным 1500 кН/м, для деревянных свай без наголовника - 1000 кН/м2;

- площадь поперечного сечения сваи, м² ;

- расчетная энергия удара молота, кДж, по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99;

- полный вес молота или вибропогружателя, кН;

- коэффициент восстановления энергии удара, (для железобетонных свай с деревянным вкладышем в наголовнике = 0,2);

- вес сваи с наголовником, кН;

- вес подбабка, кН;

- несущая способность сваи, кН.

Фактический отказ свай при динамических испытаниях в процессе строительства должен быть равен или меньше проектного.

Для трубчатых дизель-молотов:

где G - вес ударной части молота, кН;

Н - расчетная высота падения ударной части молота, м.

3.2.2. Расчет основания свайного фундамента по деформациям (столбчатый фундамент №1)

Расчет по предельному состоянию второй группы производится аналогично расчету по деформациям оснований фундаментов на естественном основании и сводится к удовлетворению условия:

Рисунок – Схема образования условного массива фундамента

При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входит ростверк, сваи и грунт. Контур условного массива ограничивается сверху поверхностью планировки АД, снизу — плоскостью в уровне нижних концов свай ВС, с боков — вертикальными плоскостями АВ и СД, отстоящими от грани крайних свай на величину

Точки В и С находятся в результате пересечения горизонтальной плоскости в уровне нижних концов свай с наклонными линиями, проведенными от наружного контура свайного ряда в уровне подошвы ростверка или от поверхности первого более прочного слоя грунта под углом tg(φ_ср/4) к вертикали.

При слоистом напластовании в пределах длины сваи h угол φ_ср принимается средневзвешенным:

где - расчетные значения углов внутреннего трения грунтов соответствующих участков сваи .

Таким образом, ширина подошвы условного фундамента определяется по формуле:

где - расстояние между внешними плоскостями свай, м

– расчетная длина сваи, м.

Длина подошвы условного фундамента определяется по формуле:

Суммарный вес условного массива и нагрузок, приложенных на уровне обреза ростверка:

где - нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка (N_0II=714 кН*3.0);

- вес ростверка ( =55,1 кН);

- вес свай ( =4×25×5,05×0,16=80,8 кН);

- вес грунта в объёме выделенного условного массива

Для внецентренно нагруженных фундаментов определяется максимальное, минимальное и среднее давление по краю подошвы условного фундамента:

Найдем расчетное сопротивление R на отметке подошвы условного фундамента:

Условия выполняются.

Ординаты эпюр природного давления в кПа, определяются по формуле:

где - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м³;

- толщина грунта i-го слоя, м.

Вправо от оси фундамента откладывается эпюра природного давления, но уменьшенная в 5 раз.

Дополнительное вертикальное давление P₀ :

Дополнительное вертикальное напряжение _zp для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где - коэффициент, принимаемый по ТКП 45-5.01-67-2007 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

Осадка условного фундамента определяется по формуле:

где - i-ая осадка отдельного слоя, см;

- толщина i-го слоя грунта основания, см;

- модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;

- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента

Значения ординат эпюры бытового давления:

Бытовое давление в уровне подошвы фундамента:

.

Дополнительное вертикальное давление P₀ непосредственно под подошвой фундамента:

η=2,92/2,92=1,0

Результаты расчета конечной осадки основания фундамента приведены в таблице 3.3

Полученная осадка S=2,67 мм< S_u =80 мм.

Таблица 3.3

Результаты расчета конечной осадки основания фундамента

Рисунок – Эпюры бытового и дополнительного давлений условного фундамента №1

3.3 Расчет фундамента №2

3.3.1 Определение физико-механических характеристик грунтов оснований, количества свай, конструирование свайного ростверка

3.3.1.1 Определение физико-механических характеристик грунтов оснований по результатам динамического зондирования

См. пункт 3.2.1.1 настоящей пояснительной записки.

3.3.1.2 Определение несущей способности забивных свай по табличным (лабораторным) значениям

См. пункт 3.2.1.2 настоящей пояснительной записки (несущую способность при новой длине сваи пересчитывать не будем).

3.3.1.3 Определение несущей способности забивных свай по результатам статического зондирования

См. пункт 3.2.1.3 настоящей пояснительной записки (несущую способность при новой длине сваи пересчитывать не будем).

3.3.1.4 Определение необходимого количества свай и конструирование свайного ростверка фундамента №2

Теоретическая часть изложена в пункте 3.2.1.4 настоящей пояснительной записки.

Расчет:

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по несущей способности по табличным (лабораторным) данным:

Определим максимальный шаг свай в ростверке фундамента №2:

Принимаем а=1200 мм.

Конструируем ростверк:

Рисунок – Ростверк и расположение свай фундамента №2 (ленточного)

Расчет:

За расчетную длину ростверка принимаем 1 м.

Т.к. принятая высота ростверка 400 мм, то геометрический объем условного ростверка:

Тогда расчетная нагрузка от веса условного ростверка:

, тогда, учитывая, что на длину ростверка 1 м приходится 1 сваи, нагрузка :

Имеем:

– условие выполняется.