3.4. Определение нагрузки, приходящейся на сваю в ростверке

Расчет свайных фундаментов по несущей способности грунта основания свай заключается в уточнении действую­щих нагрузок, определении расчетных нагрузок, возникаю­щих в наиболее нагруженных сваях, и сравнении их с расчет­ной нагрузкой, допускаемой на сваю по грунту.

После размещения свай в плане и конструирования ростверка по принятым габаритным размерам ростверка определяется фактическая дополнительная вертикальная нагрузка, действующая на ростверк:

для отдельно стоящих фундаментов

где N_I – вертикальная нагрузка от веса здания (кН/м³); N_р – вес ростверка (кН/м); N_ст – вес стакана (кН/м); G_гр – вес грунта на обрезах ростверка (кН/м).

N=N+N_р+N_ст/n=2480+2,5*4,6*0,6*24+2*1*0,9*24/9=2665,92/9=296,21кН/м

Расчетная нагрузка на сваю

N_с = F_d / _k ,

где _k – коэффициент надежности, равный 1,4 при определении несущей способности расчетным методом.

N_с = F_d / _k =758,6/1,4=541,66

При действии на ростверк только вертикальной нагрузки должно выполняться условие N = N_I^сум/ n ≤ N_с ,

где N – нагрузка, передаваемая ростверком на сваю.

N = N_I^сум/ n ≤ N_с

296,21 <541,66

4.5. Проверка прочности основания под условным свайным фундаментом

Для этой проверки строят условный свайный фундамент (рис. 4.4).

а б

Рис. 4.4. Схемы построения условного свайного фундамента при отсутствии слабых грунтов  а.

Границы условного фундамента (рис. 4.4) определяются следующим образом: снизу – горизонтальной плоскостью, проходящей через нижние концы свай; с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии l_ptg(/4); сверху – поверхностью планировки грунта DL. На рис. 4.4 проекция такого условного фундамента представлена фигурой «1 – 2 – 3 – 4», здесь  - осредненное расчетное значение (по деформациям) значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

=14*2,5+21*2+22*2+1,4*22/7,9=19,21

где h_i, _II,I – соответственно толщина и расчетное значение угла внутреннего трения отдельного i-го слоя, пройденного сваей (в пределах расчетной длины сваи l_p).

Размеры подошвы условного фундамента (ширину b_у и длину 1_у) определяем

b_y=0,56*2+0,9*2+0,175*2=3,27,

l_y= 0,56*2+1,95*2+0,175*2=5,37, (4.17)

Среднее давление под подошвой условного свайного производят по формуле

=2480+145,72+43,2+209,03=167,7/5,37*3,27=173

где N_оII – внешняя нормативная нагрузка на уровне обреза условного фундамента; N_pII  нормативная нагрузка от веса ростверка; G_грII  нормативная нагрузка от веса грунта в объеме условного фундамента; N_cвII  нормативная нагрузка от веса свай; А_у – площадь условного фундамента.

При определении N_оII необходимо учитывать наличие подвала в зданиях. В этом случае к нагрузке N_оII прибавляется вес стакана и фундаментных стеновых блоков или монолитных стен подвала.

Вес ростверка равен

N_pII = (b_рост×l_рост + h_рост )24=145,72

где b_рост, l_рост, h_рост – соответственно ширина, длина и высота ростверка; 25 – удельный вес железобетона в ростверке (кН/м³).

Вес свай в ростверке

N_свII = n(l_p×d²)×24=9*0,35*0,35*7,9*24=209,03

где n – количество свай в ростверке (шт.); l_p – длина сваи за исключением ее заделки в ростверк (м); d² – площадь сечения сваи (м²); 25 – удельный вес железобетона в ростверке (кН/м³).

N_АBCD =(V_у  V_рост -V_ст – V_cв )_II,ср =(5,37*3,27*10,5-6,072-1,8-8,82)19,2=167,7

где V_у – объем условного свайного фундамента (м³); V_рост – объем ростверка в пределах условного свайного фундамента; _II,ср – средний расчетный удельный вес грунта в пределах условного фундамента (кН/м³).

Вес стакана

N_pII = (b_ст×l_ст + h_ст )24=43,2

где h_i – мощность слоев грунта в пределах глубины заложения условного фундамента; в пределах глубины заложения условного фундамента; _i – расчетный удельный вес в i-м слое грунта, вычисленный с учетом взвешивающего действия воды, если в пределах d_у нет водоупора.

Определение максимального и минимального давлений производится по формулам (3.9), (3.10), (3.11), (3.12). Если в этих формулах приведены размеры фундаментов мелкого заложения, то в настоящей главе размеры относятся только к условному свайному фундаменту, то есть b = b_y, l = l_y, h_ф = d_у .

=1,2*1/1,1*(0,61*1,1*3,27*20,5+3,44*

2,5*19,2+6,04*22)=373,84 кН/м³.

Расчетное сопротивление грунта R вычисляется под условным фундаментом по формуле , где подставляются следующие величины: b_y вместо b и d_у вместо d₁.

Все коэффициенты (γ_c1, γ_c2, M_, M_q, M_c, с_II) принимаются для того слоя, на который опирается условный свайный фундамент. Если в пределах высоты условного фундамента нет водоупора, то удельные веса грунтов в каждом слое рассчитываются с учетом взвешивающего действия воды.

М_сум = М_II + Q_II h_ф =90+30*2,5=165кН

где М_II – изгибающий момент, действующий на верхнем обрезе фундамента и определенный при расчете рамы; Q_II  поперечная сила, определенная при расчете рамы; h_ф – высота фундамента.

Момент сопротивления площади подошвы фундамента определяют по формулам:

для столбчатых фундаментов:

=3,27*5,37*5,37/6=15,71

где l и b – длина и ширина подошвы фундамента.

=173-165/15,71=163,5

=173+165/15,71=183,5

P_min / P_max =1,12> 0,25.

.

Р=173≤ R=373,84

P_max =173≤ 1,2R=1,2*373,84=448,6

P_min / P_max =1,12> 0,25.

Следовательно размеры фундамента приняты правильно