5.5. Расчеты и конструирование свайных фундаментов (среднего ряда) Фс-2 Назначение типа (марки) свай

В качестве несущего слоя принимаю слой песка. Тогда, длина забивной сваи с учетом заглубления в несущей слой не менее 1 м составляет: l = 0,5 + 2 + 1,7 + 1,8 = 6 м

Принимаю забивную сваю типа С 6-30 сечением 300Ч300 длиной 6 м. по ГОСТ 19804.1-79.

Погружение сваи будет осуществляться дизельным молотом.

Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, передаваемой на нее

Несущая способность висячей забивной сваи определяется в соответствии со СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты, как сумма расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле: где  - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый  =1;

 , - коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погруженных дизельными молотами без лидерных скважин,  = 1,  = 1, а для других случаев по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты;

А - площадь опирания сваи на грунт, принимаемой равной площади поперечного сечения сваи.

А = 0,3 Ч 0,3 = 0,09 м ;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, U = 0,3 Ч 4 = 1,2 м;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты, кПа;

f - расчетное сопротивление i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, кПа. Принимаемое по СНиП 2.02.03-85 Строительные нормы и правила. Свайные фундаменты;

h - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи зависит от вида и состояния грунта и от глубины погружения сваи.

Рис. 15. Определение сваи

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи равно:

При z_R = 7 м R = 2400 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

Таблица 7

Несущая способность оснований под нижним концом сваи

Глубина погружения нижнего конца сваи, zR,м	Коэффициент условия работы CR	Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, R, кПа	Площадь опирания на грунт А, м2	Несущая способность, кН
1	2	3	4	5
7	1,0	2400	0,09	216

Слой номер 1 суглинок бурый, пластичный, имеет толщину 3,7 м. Необходимо разбить его на подслои толщиной 2 м или меньше. Слой номер 1 разбил на два подслоя толщиной 2 и 1,7 м.

Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи в слое № 1 подслое 1 толщиной 2м:

При z = 2м f = 12 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

При z = 4м f = 14 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

Тогда при z = 2,5 м f = 13 кПа

Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи в слое №1 подслое 2 толщиной 1,7 м:

При z = 4 м f = 9 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

При z = 5 м f = 10 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

Тогда при z = 4,35 м f = 9 + (10-9)/(5-4) Ч (4,35-4) = 9,35 кПа

Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи в слое № 2 толщиной 1,8 м: в песке:

При z = 6 м f = 42 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

При z = 8 м f = 44 кПа по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

Тогда при z = 6,1 м f = 42,1 кПа

Таблица 8

Несущая способность оснований под нижним концом сваи

№ слоев	Средняя глубина расположения слоя, zi, м	Расчетное сопротивление на боковой поверхности, fi, кПа	Толщина слоя, Hi, м	Периметр, U, м	Коэффициент условия работы, сf	Несущая способность слоя, кН
1	2	3	4	5	6	7
1	2,5	13	2,0	1,2	1,0	31,2
2	4,35	9,35	1,7	1,2	1,0	19,07
3	6,1	42,1	1,8	1,2	1,0	90,936
сумма						141,206

Расчет несущей способности производим по формуле:

F_d = _c(_CRRA + u_cff_ih_i), где _c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи; u = 0,3 Ч 4 = 1,2 м.

А – площадь опирания сваи на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи;

_CR, _сf – коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; R = 2400 кПа

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

F_d = 1(1 Ч 2400 Ч 0,09 + 1,2(13 Ч 1 + 1 Ч 9,35 + 1 Ч 42,1) = 357,206 кПа

Расчетная допустимая нагрузка на сваю:

N = F_d/_к = 357,206/1,4 = 255,147 кН, где _к - коэффициент надежности принимаемый равным 1,4 если несущая способность определена расчетом.

Определение количества свай в кусте свайного фундамента и конструирование ростверка:

n = = = 6,25 шт. Принимаем количество свай в кусте равным 7 шт.

При компоновке свайного куста исходят из условия, что расстояние между осями забивных свай должно быть не менее 3d, но не должно превышать 6d.

Определение расчетной нагрузки на сваю:

В соответствии с п.3.11. СНиП 2.02.03-85 и п.7.1.12 СП50-102-2003 расчетная нагрузка на сваю N определяется по формуле:

где M_x = M₁ +Q₁d = 170 + 17Ч 1,5 = = 195,5 кН

N_d = N₁ + N_fqi = 1328 + 166,32 = 1494,32 кН

N_fqi = 1,1( _f1) L Ч b Ч d Ч = 1,1Ч2,4Ч 2,1 Ч1,5 Ч 20 = 166,32 кН.

Тогда N = = 282,07 кН < 1,2 Ч Ч 255,147 = 306,18 кН

N = 213,47 – 68,6 = 144,87 < 255,147 кН.

Несущая способность свай по грунту обеспечена.

Определю осадку:

1) Определяем размеры условного свайно-грунтового массива:

L_y = L + 2h Ч tg α = 2,2 + 2 Ч 5,5 Ч tg(23,54/4) = 3,22 м Рис. 17. Опалубочный чертеж ростверка

B_y = B + 2h Ч tg α = 1,9 + 2 Ч 5,5 Ч tg(23,54/4) = 2,92 м где α =

– осредненное значение угла внутреннего трения слоев грунта, прорезаемых сваями, определяется по формуле:

– расчетные значения улов внутреннего трения для отдельных слоев грунта толщиной пройденных свай, м;

H - глубина погружения свай в грунт, м

= = 23,54

2) Площадь условного свайно-грунтового массива:

A_y = L_y B_y = 3,222,92 = 9,4 м²

Рис. 18. Свайный куст

3) Вес условного свайно-грунтового массива:

G_II = A_y D_y , где - усредненный удельный вес грунта и свай , = 20 кН/м³

G_II = 9,4720 = 1316,34 кН.

4) Проверяем условие Р  R

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:

где  , - коэффициенты условий работы, по СНиП 2.02.01-83(2000),

k = 1 – коэффициент надежности,

М ,М ,М - коэффициенты, принимаемые в зависимости от  по СНиП 2.02.01-83(2000),

b - ширина подошвы фундамента, м,

k =1 – коэффициент, зависящий от ширины фундамента (b  10 м),

d - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

d = 0 м – глубина подвала от поверхности планировки,

с = с – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

= = = 16,31 кН/м³

Так как у здания нет подвала, то третий член формулы обратится в ноль. Удельный вес грунта под подошвой условного фундамента  = 20 кН/м³.

Тогда R = = 1414 кПа

Среднее давление под подошвой условного фундамента:

Р = = = 260,78 кН/м² Таким образом условие Р  R выполняется

1. Определяем осадку основания свайного фундамента. Для этого определяем природные напряжения от действия собственного веса в уровне подошвы условного фундамента:

Ϭzg₀ =

В случае, если грунты залегают ниже уровня подземных вод, их удельный вес должен определяться с учетом взвешивающего действия воды.

Природные напряжения в любой точке на глубине Z можно определить по формуле:

Ϭzg = Ϭzdyg + yZ где y – удельный вес слоя грунта, залегающего ниже подошвы условного фундамента

2. Дополнительное давление Р₀ (напряжение Ϭzр₀) в уровне подошвы условного фундамента равно: Р₀ = Ϭzр₀ = р - Ϭzg₀;

3. Разбиваем сжимаемую толщу под подошвой условного фундамента на слои

4. Определяем значения напряжений (Ϭzg_i; 0,2 Ϭzg_i; Ϭzр_i), строим их эпюры и устанавливаем нижнюю границу сжимаемой толщи (ВС).

5. Вычисляем осадку основания свайного фундамента:

Таблица 9

№ слоя	z, м	zq, кПа	0,2zq, кПа		 = 2z/b	 = l/b		zp, кПа		zpi, кПа	hi, кПа	Еi, кПа	Si, м
1	2	3	4		5	6	7	8		9	10	11	12
0	0	111,13	22,23		0	1,1	1	149,65		147,78	0,4	15100	0,0029
1	0,4	118,53	23,72		0,274	1,1	0,975	145,91
										132,96	0,8	15100	0,0052
2	1,2	127,28	25,46		0,822	1,1	0,802	120,02
										101,91	0,8	15100	0,004
3	2	136,03	27,2		1,37	1,1	0,56	83,80
										69,89	0,8	15100	0,0027
4	2,8	144,78	28,96		1,92	1,1	0,374	55,97
										47,74	0,8	15100	0,0018
5	3,6	153,53	30,72		2,466	1,1	0,264	39,51
										36,17	0,5	15100	0,0009
6	4,1	158,98	31,79		2,81	1,1	0,216	32,32
										32,13	0,5	15100	0,0008
7	4,6	164,43	32,89	3,15		1,1	0,213		31,93	S = 0,017 м S = 1,7 см

Рис 19.Схема к расчету осадок основания методом послойного суммирования.