18. Расчет центрально и внецентренно нагруженных свайных фундаментов

Одиночную сваю в составе фундамента по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия

N ≤ = P_св,

где N - расчётная нагрузка, передаваемая на сваю (наиболее невыгодное сочетание), кН;

= P_св – расчётная нагрузка, допускаемая на сваю, кН;

_к – коэффициент надёжности.

После приведения нагрузок к уровню подошвы ростверка, определяют необходимое, ориентировочное, количество свай n по формуле

n = k∙ ,

где k – корректирующий коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента, принимается k=1,1…1,4;

N – максимальное нормальное усилие в уровне подошвы ростверка, кН;

G_p – вес ростверка (предварительно определённый), кН.

Число свай в фундаменте, их расположение и глубина погружения зависит от внешних нагрузок, действующих на фундамент, и геологических условий.

Расстояние между сваями зависит от вида свай. При забивных висячих сваях, в процессе забивки которых значительно уплотняется грунт, расстояние между осями в уровне нижних концов должно быть определено из условия a ≥ 3d (d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи).

Сваи можно размещать в рядовом или шахматном порядке.

После размещения свай и конструирования ростверка находят фактический вес ростверка G_р и грунта G_гр, определяют фактическую нагрузку на каждую сваю:

– для центрально нагруженных свайных фундаментов

N_ср =

– для внецентренно центрально нагруженных свайных фундаментов

N_ср =

где N_d – расчетная сжимающая сила, кН;

M_x. M_y – расчетные изгибающие моменты относительно главных центральных осей Х и У плана свай в плоскости подошвы ростверка, кН∙м;

n – число свай в фундаменте, шт.;

Х_i, У_i – расстояние от главных осей до оси каждой сваи, м;

Х, У – расстояние от главных осей до оси, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

Если условие не выполняется, то необходимо выбрать другой тип сваи, имеющей более высокую несущую способность и повторить расчет.

18. Расчет свайного фундамента по второй группе предельным состояниям. Определение размеров условного свайного фундамента

При сваях стоечного типа, опирающихся на прочные твердые грунты, осадки мало заметны и во многих случаях они практически отсутствуют, а потому их здесь не определяют.

Свайные фундаменты из висячих свай, так же как фундаменты различных других видов, подвержены осадкам под нагрузкой от сооружений. Эти осадки происходят в основном за счет деформации грунтов, залегающих ниже острия свай. Они развиваются аналогично деформациям основания обычных фундаментов. При работе в грунте забивных и набивных свай напряженные зоны от них сливаются на некоторой глубине, поэтому осадку определяют исходя из осадки условного фундамента.

Границы условного сплошного фундамента определяют следующим образом (рисунок 1):

а) снизу – плоскостью ВГ, проходящей через нижние концы свай;

б) с боков – вертикальными плоскостями АГ и БВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h∙tg( ), но не более двух диаметров или меньших сторон поперечного сечения сваи в случаях, когда под нижними концами свай залегают пылевато-глинистые грунты с показателем текучести J_L > 0,6;

в) сверху – поверхностью планировки грунта.

Рисунок 1 – К определению границы условного фундамента.

Значение _II,mt - осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

_II,mt = ,

где _II,i – расчётные значения углов внутреннего трения грунта по второй группе предельных состояний в пределах слоёв h _i;

h _i - глубина погружения сваи в грунт, считаем от подошвы ростверка, м.

В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объёме условного фундамента. Найдя размеры подошвы условного фундамента АБВГ, включающего в себя грунт, сваи и ростверк, а также глубину его заложения d_усл определяют для центрально загруженного фундамента среднюю интенсивность давления по подошве условного фундамента:

P =  R_усл. 1

Для внецентренно загруженного фундамента:

P_min/max =  1,2R_усл , 2

где F_VOII, G_р , G_гр – соответственно, нагрузка по обрезу фундамента F_VOII, вес ростверка G_р и грунта на его уступах G_гр, в пределах условного фундамента, кН;

a_yсл = a₁ + 2∙h∙tg( _II,mt4), b_yсл = b₁ + 2∙h∙tg( _IImt4) – соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента, м,

М = М_ОII + F _hОII, ·d_усл , кН∙м – расчетный момент, действующий в уровне нижних концов свай, т.е. по подошве условного свайного фундамента;

W – момент сопротивления подошвы условного свайного фундамента, м³.

R_усл – расчётное сопротивление грунта в плоскости подошвы условного фундамента, кПа.

Если условия (1) или (2) не выполняются, то необходимо либо увеличить количество свай, либо изменить расстояние между сваями, либо изменить размеры свай.