3.2.Расчет свайного фундамента.

Одиночную сваю в составе фундамента и вне ее по несущей способности грунтов снования рассчитывают по формуле (1) [4, стр.3]:

где N - расчетная нагрузка передаваемая на сваю при наиболее невыгодным сочетании; F_d - несущая способность сваи по грунту или материалу; _k - коэффициент надежности по грунту _k =1,4; F_r - расчетное сопротивление сваи (допускаемое).

Расчетная нагрузка на сваю по материалу в идеаль­ном случае должна быть равна расчетной нагрузке на нее по грунту. Указанное условие трудно выполнимо, и при проектировании принимают меньшее из этих зна­чений. Сопротивление сваи по материалу определяется как для элемента, работающего на сжатие, без учета про­дольного изгиба:

, кН

где  и _с - коэффициенты условий работы,  =1, _с =1 согласно [4, стр.8];

R_b - сопротивление бетона при сжатии, кПа; R_sc - то же арматуры сжатию, кПа;

A - площадь поперечного сечения сваи, м²; A_sc - то же всех продольных стержней арматуры, м².

Несущая способность сваи по грунту определяется по формуле (7) [7]:

, кН

где R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по [3, табл. 1, стр.6-7]; А - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи (брут­то), и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; f_i - рас­четное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверх­ности сваи, кПа, принимаемое по табл. 9.2 [1, стр.195]; _сR и _сf - коэффици­енты условий работы грунта соответственно под

нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погруже­ния сваи на расчетные сопротивления грунтов и принимаемые по табл. 9.3 [1, стр.196].

Чтобы определить расчетное сопротивление трению по боковой поверхности сваи f_i , каждый пласт грунта делим на слои высотой не более 2,0 м и определяем расстояние от планировочной отметки до середины каждого рассматриваемого слоя. Зная это расстояние и вид грунта, определяем расчетное сопротивление трению по боковой поверхности свай в пределах каждого такого слоя с l_i  2,0 м.

Рисунок 3.Расчетная схема свайного фундамента

Расчет свай С50.30-6 :

Сопротивление трению в суглинке (I_L=0,46) на глубине:

z₁ = 3,5 м f₁ = 25 кПа

z₂ = 5,0 м f₂ = 26 кПа

Сопротивление трению в глине (I_L=0,26) на глубине:

z₃ = 6,45 м f₃ = 28,96 кПа

Расчетное сопротивление грунта на глубине 7,4 м:

R = 3753 кПа

u = 40,3 = 1,2 м

А = 0,3² = 0,09 м²

_сR = 1

_сf = 1

Несущая способность сваи по материалу:

N_м = 1(115000,09 + 3650000,00045) = 1199,25кН

Тогда несущая способность сваи по грунту:

F_d = 1(37530,09 + 1(3,525 + 526+ 6,4528,96= 742,062кН

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю:

F_r =742,062/1,4 = 530,04 кН

Определяем требуемое количество свай под колонну для фундамента,

воспринимающего вертикальную нагрузку, по формуле:

= 6,1 ( принимаем свайный фундамент из 6 свай )

Высота ростверка назначается ориентировочно из условия проч­ности ростверка на продавливание и изгиб по формуле [4, стр.28]:

, м

где d = 0,3 м - ширина сваи; k = 1;

R_bt = 1035 кПа - прочность бетона на скалывание;

h_р = - 0,3/2 + 0,5(0,3² + 530,04/1035) = 0,237 м

Принимаем высоту ростверка 0,5 м, т.к h_зад.с.=d_с =0,237м. Назначаем расстояние между осями свай 3d = 30,3 = 0,9 м, а расстояние от края ростверка по боковой грани сваи - по 0,125 м (свесы). Тогда размеры ростверка в плане 2,351,45 м (рис. 7).

Нагрузку, приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагру­женном фундаменте, можно найти по формуле:

где N_I - расчетная вертикальная нагрузка, действующая по подошве фундамента;

M_I - расчетный мо­мент в плоскости подошвы фундамента;

х - расстояние от оси крайнего ряда сваи до оси фундамента в плос­кости действия момента; х = 0,9м

 х² = 40,9² = 3,24 м²

Рисунок 4. Свайный фундамент самой нагруженной части здания

Определяем дополнительную вертикаль­ную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка N_р и грунта засыпки N_гр

= (0,52,351,45+0,150,91,45+2,851,81,2)25 = 201,39 кН

= (2,02,351,45 – 2,01,81,2)19,4 = 48,4 кН

Определяем N_I :

N_I = N_0I +1,2 N_р + 1,1 N_гр = 3240 + 1,2201,39 + 1,148,4 = 3534,91 кН

Определяем М_I :

М_I = М_0I + F_0Ih_f = 144 кНм

Таким образом:

кН

Должны выполнятся следующие условия:

N_{св max} = 629,15  1,2 F_R =1,2530,04= 636,048кН

N_{св min} =549,15 кН  0

N_{св max} / N_{св min} = 629,15/549,15= 1,14  3

Проверка выполняется - свайный фундамент запроектирован рационально.