5.3.1 Определение значений расчетных нагрузок на обрез фундамента

Расчет свайного фундамента ведется по I группе предельных состояний.

N_0II= 3539кН M_0II=-28кН T_0II=48,4кН

5.3.2 Определение глубины заложения ростверка

Климатический фактор

d^кл =d_f = k_h*d_fn , где

d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта. d_fn =2,42 м ;

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на промерзание грунта у фундаментов наружных стен. k_h =0,5 ;

d_f – расчетная глубина сезонного промерзания грунта.

d_f = 0,5*2,42=1,2м

d^кл ≥1,21 м

Конструктивный фактор

d^КОН =d_в+ Н_ф+0,15 , где

d_в – глубина подвала от уровня планировки, м. d_в= 2,5 м

Н_ф – Высота фундамента, м.

Н_ф = d_c+(0.2+0.05) м=1.05м ;

d^КОН = 2,5+10,5+0,15=3,7 м

Выбираем глубину заложения d=3,7 м, так как она удовлетворяет всем трем факторам.

5.3.3 Выбор типа сваи и её размеров

В зависимости от геологических и гидрогеологических условий на площадке строительства выбирают тип сваи по характеру работы в грунте и по форме исполнения. Так как основание имеет значительную толу слабых грунтов, то применяем висячие сваи квадратного сечение, которые своим концом заглубляются в несущий слой не менее 1,5-2м.

Определяем расчетную длину сваи.

l_св=z-d_p

Где z-глубина заложения нижнего конца сваи в надежный грунт от уровня планировки, м

d_p- глубина заложение ростверка, м

l_св=8,2-3,7=4,5м

Строительная длин сваи , используемая для назначения ей окончательных размеров, определяется из выражения:

l_стр= l_св+δ

где δ-минимальная глубина заделки сваи в ростверк, которая при работе только на вертикальные нагрузки принимается 50мм, а при совместной работе на вертикальные горизонтальные нагрузки не менее наибольшего размера сечения сваи

l_стр=4,5+0,05=4,55м

После определения длины сваи необходимо назначить размеры её поперечного сечения, армирование и характеристики материалов.

С5-30-сваязабивная ж/б, длиной 5м, с поперечным сечение 300х300мм, бетон В15, арматура 4ᴓ12А-II.

А=0,09м²

А_s=4.524см²

R_b=8,5МПа

R_sc=280MПа

5.3.4 Определение несущей способности сваи

Определение несущей способности сваи по грунту

F_d=ᵞ_c(ᵞ_cr*R*A+u h_i*f_i)

ᵞ_c=1коэффициент условия работы сваи в грунте

ᵞ_cr, ᵞ_cf- коэффициенты условия работы грунт соответственно под нижним концом сваи и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи а расчетные сопротивления грунта и принимаемые по СНиП[2], табл.3 стр.9.

R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл.1 СНиП[2] стр.7.

u=4b-периметр поперченного сечения сваи

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, h_i≤2м

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.2 СНиП[2] стр.8.

Вычисления расчетной нагрузки на боковую поверхность сваи заносим в таблицу.

№ слоя грунта	Толщина слоя грунта hi,м	Средняя глубина расположения слоя грунта zi, м	Расчетное сопротивление на боковой поверхности сваи fi, кПа	Расчетная нагрузка на боковой поверхности сваи hi*fi кН/м
Супесь	0,0	3,7	21.4	0
Суглинок	3,0	5,2	40,4	121.2
Глина	1,5	7,45	25,725	38,59
Итого					159.79

u=4b=4*0,3=1,2м

F_d=1*(1.2*1440*0.09+1.2*159,79) =347.27кН

Определение несущей способности по материалу.

F_d=φ(ᵞ_c*ᵞ_m*R_b*A+ᵞ_a*A_a*R_sc)

φ=1, коэффициент продольного изгиба

ᵞ_c=0,85-коэффициент условия работы сваи в грунте

ᵞ_m=1-коэффициент надежности материала

ᵞ_a=1- коэффициент работы арматуры

А-площадь сечения сваи, м²

А_а- площадь сечения арматуры, м²

R_b-расчетное сопротивление бетона сжатию, кПа

R_sc-расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа

F_d=1*(0,85*1*8,5*10³*0,09*+1*4,524*10^-4*285*10³)=1289,99кН

5.3.5 Определение необходимого количества свай

Определение условного давления под подошвой ростверка

Р_рост= F_d/ᵞ_k*(3d²)

Где 3d-минимальное расстояние между висячими сваями в ростверке

ᵞ_k=1,4-коэффициент надежности

Р_рост=347,27/(1,4*(3*0,3)²)=306.23кН

Определение условной площади ростверка

А_рост=N_0II/( Р_рост-ᵞ_f*ᵞ_ср*d_p)

Где ᵞ_ср-средений удельный вес материала ростверка и грунта на его обрезах, принимаемый равным 19кН/м³

ᵞ_f=1,1-коэффициент надежности

А_рост=3539/(306.23-1,1*19*3,7)=15.46м²

Определяем ориентировочный вес ростверка и грунта на его обрезах

N_рост=ᵞ_f*ᵞ_ср* d_p* А_рост=1,1*19*3,7*15.46=1195.52кН

Определение количества свай

n_св≥ η*ᵞ_k*(N_0II+ N_рост)/ F_d

где η=1,1….1,3-коэффициент, учитывающий действие момента и горизонтальной силы.

n_св≥1,1*1,4(3539+324,711)/347,27=19.08=20шт

Количество свай принимается в пределах от 3....16шт. Так как полученное количество свай выходит за пределы, то необходимо увеличить или уменьшить длину сваи.

Возьмём сваю длиной 8,5м.Следовательно l_стр= l_св+δ=8,55м

После определения длины сваи необходимо назначить размеры её поперечного сечения, армирование и характеристики материалов.

С90.30-5 свая забивная ж/б, длиной 9м, с поперечным сечением 300х300мм, бетон В20, арматура 4ᴓ12А-I.

А=0,09м²

А_s=4,52см²

R_b=11,5МПа

R_sc=275MПа

Определение несущей способности сваи

Определение несущей способности сваи по грунту

F_d=ᵞ_c(ᵞ_cr*R*A+u h_i*f_i)

ᵞ_c=1коэффициент условия работы сваи в грунте

ᵞ_cr, ᵞ_cf- коэффициенты условия работы грунт соответственно под нижним концом сваи и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи а расчетные сопротивления грунта и принимаемые по СНиП[2], табл.3 стр.9.

R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл.1 СНиП[2] стр.7.

u=4b-периметр поперченного сечения сваи

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, h_i≤2м

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.2 СНиП[2] стр.8.

Вычисления расчетной нагрузки на боковую поверхность сваи заносим в таблицу.

№ слоя грунта	Толщина слоя грунта hi,м	Средняя глубина расположения слоя грунта zi, м	Расчетное сопротивление на боковой поверхности сваи fi, кПа	Расчетная нагрузка на боковой поверхности сваи hi*fi кН/м
суглинок	3,0	5,2	40,4	121,2
глина	5,5	9,45	26,725	146,98
Итого					268,18

u=4b=4*0,3=1,2м

F_d=1*(1*1566*0.09+1.2*268,18) =462,76кН

Определение несущей способности по материалу.

F_d=φ(ᵞ_c*ᵞ_m*R_b*A+ᵞ_a*A_a*R_sc)

φ=1, коэффициент продольного изгиба

ᵞ_c=0,85-коэффициент условия работы сваи в грунте

ᵞ_m=1-коэффициент надежности материала

ᵞ_a=1- коэффициент работы арматуры

А-площадь сечения сваи, м²

А_а- площадь сечения арматуры, м²

R_b-расчетное сопротивление бетона сжатию, кПа

R_sc-расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа

F_d=1*(0,85*1*11,5*10³*0,09*+1*3,14*10^-4*275*10³)=864,38кН

Определение необходимого количества свай

Определение условного давления под подошвой ростверка

Р_рост= F_d/ᵞ_k*(3d²)

Где 3d-минимальное расстояние между висячими сваями в ростверке

ᵞ_k=1,4-коэффициент надежности

Р_рост=462,76/(1,4*(3*0,3)²)=408,08кН

Определение условной площади ростверка

А_рост=N_0II/( Р_рост-ᵞ_f*ᵞ_ср*d_p)

Где ᵞ_ср-средений удельный вес материала ростверка и грунта на его обрезах, принимаемый равным 19кН/м³

ᵞ_f=1,1-коэффициент надежности

А_рост=3539/(408,08-1,1*19*3,7)=10,7м²

Определяем ориентировочный вес ростверка и грунта на его обрезах

N_рост=ᵞ_f*ᵞ_ср* d_p* А_рост=1,1*19*3,7*10,7=827,43кН

Определение количества свай

n_св≥ η*ᵞ_k*(N_0II+ N_рост)/ F_d

где η=1,1….1,3-коэффициент, учитывающий действие момента и горизонтальной силы.

n_св≥1,1*1,4(3539+827,43)/462,76=14,5шт=15шт