2.2.3 Проектирование свайного фундамента

Нагрузки на обрез фундамента выполнены в расчетной программе SCAD.

Расчетные нагрузки выбираю на наиболее нагруженный фундамент.

1. Под колонну в осях ……:

N = кН

M = кН∙м

Q = кН

2. Под колонну в осях ……..:

N = кН

M = кН∙м

Q = кН

2.2.4 Определение глубины заложения ростверка и выбор свай

Глубина заложения фундаментов назначается в соответствии с указаниями [12] с учетом:

- инженерно-геологических условий площадки строительства;

- гидрогеологических условий площадки;

- глубины сезонного промерзания грунтов;

- конструктивных особенностей проектируемого здания.

а) Исходя из инженерно-геологических условий площадки строительства глубина заложения подошвы фундамента d_геол≥0,5м.

б) При учете гидрогеологических условий рекомендуется закладывать фундаменты выше уровня грунтовых вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.

Прогнозный уровень грунтовых вод на отметке 116,545 (-4,055м). Планировочная отметка -1,5м. Следовательно, d_гидр<2,555м.

в) Нормативная глубина сезонного промерзания грунта по [12]:

,

где M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по [1];

d₀ – величина, принимаемая 0,3м для песков средней крупности [12].

м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта по [12]:

,

где d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м;

k_h - коэффициент учитывающий влияние теплового режима соору­жения на глубину промерзания грунтов и фундаментов, принимаемый по [12, т.1]

d_f = 0,7·1,86 = 1,302 м.

Глубину заложения подошвы фундамента необходимо назначить ниже уровня расчетного промерзания грунта d_клим>1,303 м.

г) Исходя из конструктивных особенностей проектируемого здания (наличие техподполья) d_констр=2,055 м.

Анализируя полученные результаты, принимаем глубину заложения подошвы ростверка от планировочной отметки 2,055 м.

Принимаем сборные железобетонные забивные сваи сечением 300х300 мм по серии 1.011-10 марки С90.30-8у, изготовлены из бетона В20, масса сваи 2,05 т, нижний конец сваи находится в слое суглинка полутвердого (ИГЭ-4).

Рисунок – Свая С90.30-8у.

2.3.1 Определение расчётной длины сваи и несущей способности по материалу свай

Вычисляю условную ширину сваи и момент инерции поперечного сечения сваи:

b_p = 1,5·d+0,5=1,5·0,3+0,5=0,95м

d – сторона квадратного сечения сваи, м;

I = 0,3·0,3³/12=0,000675 м⁴

Рассчитываю величину l_k:

l_k = 3,5·d+Δ = 3,5·0,3+1,5 = 2,55 м

От подошвы ростверка на глубину 2,55 м свая прорезает три слоя грунта:

Песок средней крупности– h₁ =0,1 м, k₁ =8000 кН/м⁴

Глина – h₂ =1,6 м, k₂ =7280 кН/м⁴

Суглинок – h₃ =0,85 м, k₃ = 6980 кН/м⁴

Определяю коэффициент пропорциональности:

k_I; k_II – коэффициенты пропорциональности для слоёв грунта.

Вычисляю коэффициент деформации:

Е – начальный модуль упругости бетона сваи при сжатии и растяжении, для бетона В20 равен 27,5·10⁶ кПа.

При расчете свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии не менее l₁, определяемом по формуле:

l₁ = l₀+2/ α_ε=0+2/0,82=2,44 м

l₀ - длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня грунта, при низком ростверке равна 0.

Т.к. свайный фундамент состоит из одной вертикальной сваи, расчётная длина сваи l_ef = 2· l₁=4,88 м.

Площадь поперечного сечения сваи:

А=0,3·0,3=0,09 м²

Гибкость сваи:

l_ef/h=4,88/0,3=16,27<20,

поэтому несущую способность сваи по материалу вычисляю по формуле:

N_ult = φ· (R_b·A+R_sc·A_slot)=0,80· ( 11500·0,09+355000·0,000616)=1003 кН

φ – коэффициент, определяется при длительном действии нагрузки в зависимости от гибкости элемента;

R_b –расчетное значение сопротивления бетона для предельных состояний первой группы, кПа. R_b =11500кПа (для бетона класса В20);

A – площадь поперечного сечения сваи, м²;

R_sc – расчетное значение сопротивления арматуры сжатию для предельных состояний первой группы, кПа. R_sc= 355000 кПа (для рабочей арматуры класса А400);

A_slot – площадь всей продольной арматуры в сечении сваи, м², для 8 класса армирования равна 0,000616 м² ( 4 стержня 14 мм).