3.2 Проектирование свайных фундаментов.
3.2.1 Определение глубины заложения ростверка.
Требуется запроектировать фундамент под колонну сечением 30х40.
Конструктивная
глубина заложения ростверка определяется:
глубина
стакана.
минимальная
толщина дна стакана
.
d1 = 0.15 + 0.45 + 0.30 =0,9 м;
Принимаем глубину заложения подошвы ростверка 0,9м.
3.2.2 Определяем длину сваи.
Сваи стойки принимают, когда под острием находятся скальные или малосжимаемые грунты Е>50000 кПа. Так как в нашем случае Е<50000 кПа, то применяем сваи, защемленные в грунте.
Рекомендации по выбору длины сваи изложены в разделе 8 /10/, а также в примечаниях к табл. 1 и 2 /15/. Размеры поперечного сечения сваи назначают с учетом табл. 1.1 - 1.3 /7/. Для инженерно-геологических условий, показанных на рис , можно принять сваю С 70-30.
3.2.3 Определим несущую способность сваи.
U – периметр поперечн. сечения сваи: 1,2м.
-
коэф. работ сваи в грунте
А – площадь попер. сечения сваи: А=0,32 = 0,09м2
-
коэф. условий работы грунта соответственно
под нижним концом и по боковой поверхности
сваи.
hi – толщина i- го слоя, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
При Zo = 4.55м R =4390кПа A·R=0.09·4390=189 kH
Zo, м |
fi, kПа |
Hi, м |
hi · fi kH/пм |
|
2,85 |
24,4 |
1,3 |
31,72 |
|
4,5 |
19,3 |
2 |
38,6 |
|
5,8 |
20,81 |
0,6 |
12,49 |
|
7,1 |
60,2 |
2 |
120,4 |
|
8,65 |
62,98 |
1,1 |
69,28 |
|
ИТОГО: |
272,49 |
|||
Fd = 1·(1·0,09·4390+1.2·1·272,49)= 722,09 kH
Расчетная допустимая нагрузка на сваю
Определяем количество свай:
сваи.
Принимаем 2 сваи.
Недогрузка
составит
.
Оставляем для дальнейших расчетов две сваи.
В плане сваи размещаем с шагом 3·d = 2·300 = 600 мм. Имея план размещения свай можно определить давление на голову сваи:
,
кН
.
Окончательно принимаем две сваи сечением 30 х 30 см.
Несущая
способность железобетонной сваи по
материалу определяется по формуле:
,
где m - коэффициент условий работы сечения, равный 1.0;
φ - коэффициент продольного изгиба ствола, равный 1.0;
Rв - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, принимается по табл. 13 /16/ для В 15 Rв = 8,5 МПа = 8500 кПа;
Ав - площадь поперечного сечения бетона, м2;
Rs - расчетное сопротивление сжатой арматуры, для стали класса А-П Rs = 280 МПа = 280000 кПа;
As - площадь сечения продольной арматуры, м2.
Минимальный диаметр стержней для свай принят 12 мм. Для нашего примера As = 4.52 см2 = 0.000452 м2 (4Ø12).
Nств = 1.0·1.0(8500·0.09 + 280000·0.000452) = 891,56 кН.
В дальнейших расчетах принимаем меньшее значение Fd = 722,09 кН.
3.2.4 Конструирование и расчет ростверка по прочности.
Для железобетонных сборных фундаментов рекомендуется применять класс бетона не ниже В 15.0.
Назначаем основные размеры ростверка ( рис. ).
Расстояние между сваями 3·d=900мм. Расстояние от края сваи до края ростверка 300/2+50=200мм.
ln = 0,9+2·0,2+0,3= 1,6 м;
С целью экономии металла рассмотрим возможность применения бетонного подколонника. Применение бетонного подколонника разрешается нормами проектирования при условии, если отношение толщины стенок стакана к глубине стакана равно или более 0.75.
ln = hk + 2·0.075 + 2·dc = 0.40 + 0.15 + 2·0.45 = 1,45 м;
dc = 0,75·0.60 = 0.45 м;
bn = bk + 2·0.075 + 2·dc = 0.30 + 0.15 + 2·0.45 = 1,35 м;
hg = 0.30 м.
Принимаем ln =1.6м, bn =1.35м.
Расчет
прочности по наклонным сечениям
производится по формуле:
,
где
-
сумма реакций всех свай, находящихся
за пределами наклонного сечения
Q = 479,25 кН;
b - ширина ростверка,
b = bn = 1,05 м;
Rbt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций, для бетона В 15
Rbt = 0.75 МПа, табл. 13 /17/.
Далее определяем значение m = 1.97 при
.
Где С - расстояние от плоскости внутренних граней свай до ближайшей грани подколонника; h0 - рабочая высота в рассматриваемом сечении ростверка.
h0 = 30 - 3.5 = 26.5 см.
Q = N = 479,25 кН < 1,97·1,35·0.265·750 = 528,58 кН,
т.е. условие выполняется, толщина дна стакана достаточна.
Рассчитывают ростверк на изгиб (см. рис.).
м.
кН·м.
Определяем площадь поперечного сечения арматуры
м2,
где H0 = 95 - 3.5 = 91.5 см; Rs = 280 МПа = 280000 кПа.
По табл. 22 /8/ принимаем 8Ø14 А-П с шагом 200 мм, площадь As=12.3 см2.