4. Расчёт свайного фундамента

1. Расчётная схема

2. Принимаем висячию забивную сваю сплошного сечения 30*30 см

Длина сваи lсв=6,3 м. Способ погружения забивной.

3. Несущая способность сваи по материалу.

0,3*0,3 м Fd1=1000 кН

4. Несущая способность сваи по грунту.

Fd2 = c * ( cR * R * A + u * сf * fi * hi )

c – коэффициент условий работы сваи в грунте. c = 1.

cR, сf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта. ( СНиП 2.02.03-85^*, таблица №3 ). cR = 1; сf = 1.

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

( СНиП 2.02.03-85^*, таблица №1 ). R = 2170 кПа.

A – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи. А = 0,09 м².

u – наружный периметр поперечного сечения сваи. u = 1,2 м.

fi – расчетное сопротивление i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи.

hi – толщина i – го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

Fd = 1 * [ 1 * 2170 * 0,09 + 1,2 * 1 * ( 3,5 * 1,9 + 16 * 0,8 + 37 * 2] = =307,44 кПа.

5. Несущая способность сваи.

Получаем, что несущая способность сваи по грунту меньше несущей способности сваи по материалу Fd1 = 1000 кН., поэтому будем вести дальнейшие расчеты, исходя из прочности сваи по грунту  Fd = 307,44 кПа.

6. Количество свай.

n = g * NoI / ( Fd – n1 * dр *bр* lр ).

N0I – вертикальная нагрузка нагрузка на обрез фундамента по 1-й группе предельных состояний. N0I = 180 кН, сечение III-III.

g – коэффициент надежности по грунту. g = 1,4.

dр – глубина заложения ростверка. dр = 1,4 м.

bр –ширина ростверка. bр = 3 * d; d – сторона сваи bр = 3 * 0,3 = 0,9 м .

n1– средний удельный вес ростверка и грунта на уступах . n1= 22 кН / м³.

lр - длина ростверка. lр=1 м.

n = 1,4 * 180 / ( 307.44 – 22 * 1.4* 0.9 * 1 ) = 0,9.

Для восприятия данного усилия достаточно одной сваи.

7. Конструирование ростверка.

a=1/n=1/0.9=1,05 Проверяем 3d≤a≤6d d=0,3м 0,9≤1,05≤1,8.

Условие выполняется.

8. Проверка.

( NoI + n1 * dр *bр* lр) / nфакт ≤ Fd /  g.

(180+22*1,4*0.9*1)/(1/1,05)=218,106≈307.44/1.4=219.6

Отклонение ∆ 0,0068%. Недонапряжение не привышает 5%, условие выполнено.

9. Определение размеров подошвы условного фундамента.

mII – среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих у боковой поверхности сваи

IImt =  ( i * hi ) /  hi.=(23*1,9+15*0,8+31*2)/(1,9+0,8+2)=25,04

Вусл- ширина подошвы условного фундамента.

Вусл = d + 2 *  hi *tg(Iimt/4)=0.3+2*(1.9+0.8+2)* tg6.26=1.33 м.

Lусл=1 м (для ленточного фундамента).

10. Среднее давление по подошве условного фундамента.

РmII = ( NoII + Hусл * Bусл * Lусл*m2.) / Bусл * Lусл.

N0II – вертикальная нагрузка на обрез фундамента по второй группе предельного состояния. N0I I = 150,4 кН, сечение III -III.

m2– средний удельный вес сваи, ростверка и грунта в пределах подошвы условного фундамента. m2= 16 кН / м³.

РmII = ( 150,4 + 7,7 * 1,331 * 1*16.) / 1,331 * 1=236,2.

11. Определяем расчётное сопротивление грунта основания.

Rусл = ( ( c1 * c2 ) / К ) * [ М * Кz * Bусл * II + Mq * d1 * II^’ + ( Mq – 1 ) * dв * II^’ + Мс * сII ].

c1 и c2 – принимаем для грунта, который находится под нижним концом сваи. c1 = 1,3; c2 = 1,1.

К – коэффициент надежности. К = 1,1.

Кz – коэффициент, принимаемый равным: при b  10  Кz = 1

М, Mq, Мс - безразмерные коэффициенты.

М = 1,24; Mq = 5,95; Мс = 8,24.

сII – расчетное сцепление грунта, залегающего под подошвой фундамента. сII = 0.

d1 – приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

d1 = hs + hcf * ( cf / II^’ ).

hs = 6,7 м.

hcf – толщина конструкции пола подвала. hcf = 0,2 м.

cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.

cf= 18 кН / м³.

d1 = 6,7 + 0,2 * ( 18 / 11,12 ) = 7,02 м.

II и II^’ – средний удельный вес грунтов, залегающих соответственно ниже ( II, кН / м³ )и выше ( II^’ ) подошвы условного фундамента.

Rусл = ( ( 1,3 * 1,1 ) / 1,1 ) * [ 1,24 * 1* 1,331 * 9,49 + 5,95 * 7,03 * 11,12 +

+ ( 5,95 – 1 ) * 0,8 * 11,12 + 8,24 * 0 ] = 682,28 кПа.

12. Проверка .

РmII <Rусл »☺ 236,2<682,28 Условие выполняется.

13. Расчёт осадки.

Осадка рассчитывается методом эквивалентного слоя.

S = he * m * Рo.

he – мощность эквивалентного слоя. he = Aνω * Вусл. he=1,08*1,331=1,44м. Aνω-коэфициент эквивалентного слоя. Aνω=1,08.

m - коэффициент относительной сжимаемости. m = m0/(1+е). е=0,75

m0 - коэффициент сжимаемости. m0=0,06 МПа. m = 0,06/(1+0,75)=0,0343.

Рo = РmII - zq0

РmII - давление по подошве условного фундамента. РmII = 236,2 кПа.

zq0 – напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента zq0 = hi * i.

hi – толщина i – го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи. h1 = 1,9 м; h2 = 0,8 м h3 = 2 м.

i – удельный вес

zq0 = 1,9 * 9,58 + 0,8 * 18,2+2*9,49 = 51,742 кН/м².

Рo = 236,2 -51,742=184,458 кН/м2=0,1845 МПа

S = 1,44*0,0343*0,1845=0,009м=9мм< Sи=100мм. Условие выполняется.

14. Определение расчетного отказа и выбор оборудования для погружения свай

Sa=[( * A * Е) / (q * N * (q * N / M +  * A))]*[(m1 + ² * (m2 + m 3 ) ) / /(m1 + m2 + m3)].

q – коэффициент надежности по грунту. q = 1,4.

 - коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи ( ж / б свая с наголовником).  = 1500 кН / м².

M – коэффициент ( при забивке молотами ударного действия ). M = 1.

A – площадь поперечного сечения сваи. A = 0,09 м².

N – расчетная нагрузка допускаемая на сваю. N = Fd / q.

Fd - несущая способность висячей одиночной сваи. Fd = 307.44 кН.

N = 307.44 / 1,4 = 219.6 кН.

m1 - масса ударной части молота. m1 = 2,5 т. = 25 кН.

m2 – масса сваи и наголовника. m2 = 14,175 кН.

m3 – масса подбабка. m3 = 2 кН.

 - коэффициент восстановления удара (при молотах ударного действия ). ² = 0,2.

Е - расчетная энергия удара молота. Е = 1,75 *  * N.

 - коэффициент.  = 25 Дж / кН. Е = 1,75 * 25 * 219,6 = 9607,5 Дж.

Е=20 кДж- расчетная энергия удара молота для штангового молота.

Sa = ( 1500 * 0,09 * 20) / ( 1,4 * 219,6 * ( 1,4 * 219,6 / 1 + 1500 * 0,09 ) ) * ( 25 + 0,2* ( 14,175 + 2 ) ) / (25 + 14,175 + 2) = 0,01985*0,686=0,0136 м.

Sa = 1,36 см. – расчетный отказ сваи.

Принятый молот с расчетной энергией Еd=9,6 кДж должен удовлетворять условию:

( m1 + m2 + m3 ) / Еd  Кm.

Кm – коэффициент для ж/б сваи при штанговом дизель-молоте, не должен быть больше 5.

( 25 + 14,175 + 2 ) / 9,6 = 4,3 5 – Условие выполняется.