3. Свайный фундамент (II тип).

Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи.

По своим физико-механическим характеристикам слой №3 (глины) является более прочным, чем слой №2. Поэтому в качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой №3. Заглубление сваи в слой №3 при I_L=0,19 должно быть не менее 1 м.

Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки оголовка сваи в ростверк – 100 мм.

Тогда требуемая длина сваи:

Принимаем сваи сечением 30х30 см длиной 7 м.

Определение несущей способности сваи.

Несущая способность висячей сваи определяется по форму­ле:

,

где γ_с=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А – площадь поперечного сечения сваи, равна 0,09 м²;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

γ_CR,γ_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Рис.5

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл.1 [2]: R=4928 кПа.

По табл. 2 [2] определяем расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи: f₁=18 кПа (l₁=2.325 м);

f₂=20.5 кПа (l₂=3.55 м);

f₃=12 кПа (l₃=4.8 м);

f₄=13 кПа (l₄=6.15 м);

f₅=62.5 кПа (l₄=7.825 м).

Периметр ствола сваи:

По табл. 3 [2]:

Несущая способность сваи:

Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.

Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:

,

где ,

n=1,1 – коэффициент перегрузки;

d_p=1.35 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;

γ₀=20 кН/м³ – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

- площадь ростверка (здесь a – расстояние между осями свай, для висячих призматический забивных свай при­нимается a=3d=0.9 м, d=0,3 м – размер поперечного сечения сваи );

γ_k=1,4 – коэффициент надежности;

- расчетная нагрузка на обрез свайного фундамента;

Требуемое количество свай:

.

Принимаем 2 сваи и располагаем их на расстоянии 0,9 м в осях друг от друга.

Нагрузка с учетом изгибающего момента, действующего на крайние сваи:

,

где N_d – вертикальная сила, кН, действующая на обрезе фундамента (с учетом );

М - расчетный изгибающий момент в уровне обреза фундамента: ;

n – расстояние от главной оси до сваи, для которой определяется нагрузка;

y_i – расстояние от главной оси до каждой сваи.

Проверим выполнение условия:

.

.

Условие не выполняется, поэтому принимаем 4 сваи.

Условие выполняется, поэтому принимаем 4 сваи.

Рис.6

Рис.7

Конструирование ростверка.

Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в плане 1500х1500 мм. Материал ростверка - бетон кл. В15.

Определение осадки основания свайного фундамента.

Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента: снизу – плоскостью АБ, походящей через нижние концы свай, с боков – вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии: , сверху – поверхностью планировки грунта ВГ, где - средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

,

где φ_II1,φ_II2 и φ_II3 – расчетные значения углов внутреннего трения для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно d₁, d₂, d₃;

d – глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

В_усл=2,4 м; L_усл=2,4 м.

Вес ростверка:

.

Вес свай:

(здесь 220 – масса 1 м сваи, кг, 10 – ускорение свободного падения, м/с², 50 - масса острия сваи, кг).

Вес грунта в объеме АБВГ:

Давление под подошвой условного фундамента:

Используя эпюру напряжения от действия собственного веса грунта, полученную для фундамента мелкого заложения, определим ординату эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса на уровне подошвы условного свайного фунда­мента:

Дополнительное давление под подошвой условного фунда­мен­та:

Отношение сторон условного фундамента: . Высота элементарного слоя грунта .

Результаты расчетов сведены в таблице 6. Расчетная схема на рис.8.

Табл.6

z, м	γ, кН/м3	σzg, кПа	ξ	α	σzp, кПа	σzp,i, кПа
0	19	164,76	0	1	142,74	139,89
0,96			0,8	0,960	137,03	100,56
1,92			1,6	0,449	64,09	50,385
2,88			2,4	0,257	36,68	29,76
3,84		232,8	3,2	0,160	22,84

Рис.8

Осадки основания:

Условие СНиП выполняются.