3.1. Основные положения по расчету и проектированию свайных фундаментов

Грунтовые условия этого варианта представлены таблицей прил.9.

Фундаменты из забивных свай рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 по двум предельным состояниям:

по предельному состоянии первой группы (по несущей способности): по прочности - сваи и ростверка, по устойчивости - основания свайных фундаментов;

по предельному состоянию второй группы (по деформациям) - ос­нования свайных фундаментов.

Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от:

наличия подвалов и подземных коммуникаций;

геологических и гидрогеологических условий площадки строительства (вида грунтов, их состояния, положение подземных вод и т.д.);

глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений;

возможности пучения грунтов при промерзании.

3.2. Расчет и конструирование свайных фундаментов

Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения. Длину сваи назначают такой, чтобы ее острие было заглублено в плотный слой грунта:

в мелкие пески и супеси - на менее чем на 2,0 м;

в пески средней крупности, твердые глины и суглинки - не ме­нее чем на 1,0 м;

в крупные и гравелистые пески и галечники - не менее чем на 0,5м.

Полная длина сваи определяется как сумма

где l₁ - глубина заделкя сваи в ростверк, которая принимается для свайных фундаментов с вертикальными нагрузками не менее 5 см, для свайных фундаментов, работающих на горизонтальную нагрузку, - не менее наибольшего размера поперечного сечения сваи;

l₂ - расстояние oт подошвы плиты до кровли несущего слоя;

l₃- заглубление в несущий слой.

Рекомендуется применять железобетонные сваи квадратного cечения размером 250250, 300300 или 350350 мм.

Несущая способность F_d (в кН) забивной висячей сваи по грун­ту определяется как сумма сопротивления грунтов основания под ниж­ним концом сваи и по боковой ее поверхности:

где _с - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый _с=1,0;

_CR и _cf - коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи (табл.3 СНиП. 2.02. 03-85); для свай, погружаемых забивкой молотами, _CR = 1,0 и _cf =1,0.

A - площадь опирания на грунт сваи, в м , принимаемая по площади поперечного сечения сваи;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (прил.17);

U - периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа (прил.18);

l_i- толщина i-го слоя грунта, м.

При определении f_i пласты грунтов расчленяются на слои толщиной не более 2м.

Если на какой-то глубине залегает слой торфа, то сопротивление грунтов по боковой поверхности свай в пределах этого слоя принима­ется равным нулю, а в пределах грунтов, залегающих над торфом,- по приведенной таблице со знаком минус.

Р асчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяется из зависимости

где _k - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

Проверка несущей способности свайного фундамента производится из условия, чтобы расчетная нагрузка N (в кН), передаваемая на сваю, не превышала расчетной нагрузки, допускаемой на сваю.

Д ля центрально нагруженного фундамента это условие определяет­ся из зависимости

где N - расчетная нагрузка, передаваемая на одну сваю, кН;

N₀ - расчетная нагрузка, приложенная на уровне обреза фунда­мента, кН;

G_m - расчетная нагрузка от веса ростверка и грунта не его ус­тупах, кН;

n - количество свай в фундаменте;

Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента необходима проверка

н агрузки с учетом действия расчетных моментов:

З десь М_х и M_y - расчетные моменты относительно главных осей Х и У плана свай в плоскости подошвы свайного ростверка, кНм (риc.3.1);

Рисунок 3.1

X_i и У_i; - расстояние от главных осей свайного поля до оси каж­дой сваи, м;

Х и У - расстояние от главных осей свайного поля до оси наиболее удаленной сваи, для которой вычис­ляется нормальная нагрузка, м.

Остальные обозначения приведены выше.

При действии момента только в одном направлении формула прев­ращается в двухчленную.

П ри выполнении курсового проекта необходимо определить отказ свай (погружение сваи от одного удара в конце забивки), необходи­мых для контроля несущей способности сваи. Отказ определяют по формуле профессора Н.М.Герсеванова:

Здесь  - коэффициент, принимаемый для железобетонных свай с наголовником равным 1500 кН/м, для деревянных свай без наголов­ника - 1000 кН/м²;

А - площадь поперечного сечения сваи, м ;

Е_d - расчетная энергия удара молота, кДж (табл.12 СНиП 2.02. 03-85);

m₁ - полный вес молота, кН;

- коэффициент восстановления энергии удара, ² = 0,2;

m₂ - вес сваи с наголовником, кН;

m₃ - вес подбабка, кН;

F_d - несущая способность сваи, определяемая по ранее приве­денной формуле, кН.

Для трубчатых дизель-молотов Е_d = 0,9GH , где G - вес ударной части молота, кН; Н - расчетная высота падения ударной час­ти молота, м. Основные харяетеристики трубчатых дизель-молотов даны в прил.19.

При подборе сваебойного агрегата необходимо выдерживать сле­дующие соотношения между весом ударной части молота G и весом сваи m₂:

при забивке сваи молотом, одиночного действия или штанговым дизель-молотом в слабых грунтах G : m₂ = 1,0;

то же, в грунтах средней плотности G: m₂= 1,25;

то же, в плотных грунтах G : m₂ = 1,5;

при использовании трубчатых дизель-молотов G : m₂ = 0,7.