5.Определение глубины заложения фундамента под внутреннюю несущую стену толщиной 380мм.

По конструктивным соображениям, чтобы обратную засыпку производить на фундаментные блоки, а не на стену, назначаем глубину заложения подошвы ростверка от планировочной отметки dр=2,45м.

Выбираем железобетонные забивные сваи длиной 8м квадратного сечения марки СН7-30 по ГОСТ 19804.2-79*[1]. Заделку свай в ростверк принимаем 100мм. В качестве основания принимаем суглинок тугопластичный.

Определяем несущую способность принятой одиночной сваи по грунту:

F = γ_c· (γ_cR·R·A+uΣγ_cf·f_i·l_i), (3.1.)

где γ_c − коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γ _c =1;

γ_cR,γ_cf − коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай, в данном примере γ_cR =1,1; γ_cf =1,0, т.к. принимаем, что погружение забивкой сплошных свай выполняется паровоздушным молотом;

R − расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по Приложению 1, таб. 22. [2] в данном примере R = 1600 кПа;

A = 0,3² м²= 0,09 м² − площадь опирания сваи;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, u =4·0,3=1,2 м;

f_i − расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи,

l_i − толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.

Чтобы определить расчетное сопротивление трению по боковой поверхности сваи fi, каждый пласт грунта делим на слои высотой h не более 2,0м.

h1 = 1,65 м, z1 =3.275 м, f1 = 15,5 кПа;

h2 = 1,4 м, z2 =4,8 м, f2 = 38 кПа;

h3 = 1,4 м, z3 =6,2 м, f3 = 41 кПа;

h4 = 1,225 м, z4 =6,813м, f4 = 26 к Па;

h5 = 1,225 м, z3 =8,04 м, f3 = 28 кПа;

F=1*(1,1*1600*0,09+1,2*(15,5*1,65+1,4*(38+41)+1,225*(26+28)=401,2кН

Расчетная нагрузка на сваю по грунту

Р_св=F/ γ_k , (3.2.)

где γ_k – коэффициента надежности по грунту, γ_k=1,4.

Р_св=F/ γ_k=401,2/1,4 =257,88 кН

Определяем требуемое количество свай на погонный метр стены здания по формуле:

, (3.3.)

где N₁−расчетная нагрузка на низ ростверка,

α=7,5 −коэффициент зависящий от вида свайного фундамента.

d=30см – поперечное сечение сваи,

−удельный вес железобетона, =1,7*25кН/м³ ;

Определим расстояние между осями свай на один погонный метр:

_(3.4.)

Так как 3d ≤ а_р ≤ 6d, принимаем однорядное расположение свай.

Расстояние между рядами свай:

Принимаем ширину ростверка 0,6м.

Определяем нагрузку, приходящуюся на одну сваю на погонном метре:

_{, (3.5.)}

Высота ростверка назначается ориентировочно из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб по формуле:

Назначаем высоту ростверка:

, (3.6.)

где k=1,

R_bt=1050кПа−прочность бетона на скалывание,

Принимаем высоту ростверка 0,5м.

Определим среднее давление по подошве условного свайного массива (свайный фундамент условно принимаем за массивный жесткий фундамент глубокого заложения):

P₁₁≤R, (3.7.)

Произведем проверку сопротивления грунта основания в горизонтальной плоскости нижних концов свай. Определим средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваями:

, (3.8.)

Определим условную ширину фундамента:

B_усл=d+2*l_св*tg(α^o), (3.9.)

B_усл=d+2*l_св*tg(5,89^o)=0,3+2*6,9* tg(5,22^o)=1,56м

А_усл=1,56*1пог.м=1,56м²

Объем свайного фундамента равен:

V=1,56*9,35=14,59м³

Объем ростверка и фундаментных блоков равен:

V_р+бл=1,05 м³

Объем свай:

V_св=0,94*0,3²*6,9=0,58м³

Объем грунта:

V_гр=V−V_св−V_р=14,59-1,05-0,58=12,96м³

Определим средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте с учетом взвешивающего действия вода ниже уровня подземных вод:

_{, (3.10.)}

Вес грунта в объеме условного фундамента:

G_гр=12,96*12,58=162,75кН

Вес свай:

G_св=0,7*25=17,5кН

Вес ростверка и фундаментных блоков:

G_р+бл=1,05*25=26,25кН

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай: N=N₁₁+G_гр+G_св+G_р, (3.11.)

N=N₁₁+G_гр+G_св+G_р=214,33+162,75+17,5+26,25=420,83кН

Давление на грунт по подошве условного фундамента в уровне острия свай:

_(3.12.)

Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы:

, (3.13.)

P₁₁=269,76кПа≤R=3507,95кПа

Условие выполняется, следовательно, прочность несущего слоя обеспечена, компоновка свайного фундамента выполнена верно.