3 Проектирование свайных фундаментов

3.1 Определение глубины заложения ростверка и длины сваи

Несущим слоем является 3-ий слой - песок мелкий с характеристиками:

E_o=24000 кПа; R₀=200 кПа.

Принимаем высоту ростверка hроств=1,5м.

Согласно т.А1 методического пособия “Проектирование свайных фундаментов” принимаем сваи марки С120.30-8;

Глубина погружения сваи z = 11,4 м;

Расчетное сопротивление под нижним концом забивных свай, при глубине погружения нижнего конца сваи на 11,40 м равно ([3], табл.6): R=2684 кПа;

Расчетные сопротивления по боковой поверхности забивных свай f_i ([3], табл.7):

z₁ = 1,78м; ƒ₁ = 19,7 кПа; z₂ = 2,25м; ƒ₂ = 20,74 кПа; z₇ = 10,40м; ƒ₆ = 46,56 кПа.

z₃ = 3,25м; ƒ₃ = 10,1 кПа; z₄ = 5,00м; ƒ₄ = 12,1 кПа;

z₅ = 6,70м; ƒ₅ = 42,7 кПа; z₆ = 8,40м; ƒ₆ = 44,4 кПа.

3.2 Определение несущей способности сваи

Сваю рассматриваем как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии l.

Принимаем сваи С120.30-8.

Определяем несущую способность сваи по грунту:

Несущую способность F_d, кН, забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт, следует определять по формуле

где _c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый _c = 1;

R=2684 кПа- расчетное сопротивления грунта под нижним концом сваи;

А=0,09 м²- площадь поперечного сечения призматической сваи;

u=1,2 м - наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности;

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

_cR и _сf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые по [3] табл.8:

_cR =1,0 _сf =1,0.

Рисунок 9 – Расчетная схема к определению несущей способности сваи

F_d = 1*(1*2684*0,09+1,2*(1*19,7*0,45+1*20,74*0,5+1*10,1*1,5+1*12,1*2+

+1*42,7*1,4+1*44,4*2+1*10,4*2)) = 598,16 кН

Определяем несущую способность сваи по материалу:

Условная ширина сваи b_р=1,5d+0,5=1,5*0,3+0,5=0,95м, где d – сторона квадратного сечения сваи.

Момент инерции поперечного сечения сваи

Определяем величину l_к = 3,5d+1,5=3,5*0,3+1,5=2,55 м.

От планировочной отметки на глубину 2,55м свая прорезает три слоя грунта.

Для песка пылеватого с е=0,672 интерполяцией находим КI=4100. Для супеси пластичной с е=0,672 и I=0,429 интерполяцией находим КII=3928. Для супеси с е=0,572 и I=0,671 интерполяцией находим КIII=3322.

Коэффициент пропорциональности К находим по формуле:

Свая С120.30-8 изготавливается из бетона класса В20 и армируется 6 стержнями d=12мм из стали класса А400.

- коэффициент деформации.

Находим l₁

,

где l₀ = 0 – расстояние от планировочной отметки до подошвы ростверка (так как ростверк низкий).

Т.к. свайный фундамент состоит из одних только вертикальных свай жестко сопряженных с ростверком и при расположении их в расчетном направлении в два и более ряда, расчетная длина сваи l_ef = μl₁ =1* l₁= 2,73 м.

Площадь поперечного сечения сваи A = 0,3·0,3 = 0,09 м².

Гибкость сваи .

_{Вычисляем несущую способность сваи по материалу:}

= 0,904· (11500·0,09+355000·0,000452) = 1080,6 кН,

где для длительного действия нагрузки  = 0,904 ([3], табл.4), R_b = 11500 кПа (для бетона класса В20), R_sc = 355000 кПа (для рабочей арматуры класса А400).

Учет отрицательных сил трения грунта на боковой поверхности сваи.

Для выяснения вопроса о необходимости учета отрицательных сил трения вычисляем осадки слоев грунта снизу вверх от дополнительного давления 25 кН/м² по формуле осадки слоя грунта от сплошной равномерно распределенной нагрузки:

,

где h – толщина слоя грунта;

- коэффициент относительной сжимаемости грунта; ;

- для песков и супесей 0,623-0,743; принимаем

- давление на кровле слоя грунта.

Осадка по слоям равна:

песок мелкий -

супесь -

песок пылеватый - .

Таким образом установлено, что в пределах трех слоев максимальная осадка . Следовательно, отрицательные силы трения при вычислении несущей способности сваи по грунту учитывать не нужно.

Расчет условного среднего давления по подошве ростверка

Среднее давление по подошве ростверка определяется по формуле:

- коэффициент надежности, равный 1,4;

d- размер поперечного сечения сваи;

=3- для висячих свай.