Практичні завдання з розрахунку пальових фундаментів
2.2.1 Проектування фундаменту з паль-стояків при сумісній дії
вертикального, горизонтального та моментного навантаження
Необхідно запроектувати фундамент з бурових паль-стояків під кутову колону шестиповерхової монолітно-каркасної будівлі. Навантаження на колону за результатами просторового розрахунку каркасу будівлі: Nm = 2457,1 кН; Мm = 9,2 кНм; Qm = 191,5 кН.
Оскільки грунтові умови майданчику ускладнені наявністю потужної (10 м) просадкової товщі (див. рис. 2.4), а на глибині 13-16 м від поверхні залягають скельні грунти, то найкращим рішенням фундаментів буде використання паль-стояків.
Враховуючі стиснені умови забудови з розміщенням поряд будівель і споруд з деформаційними тріщинами, проектуємо фундаменти з бурових паль-стояків діаметром 600 мм, заглиблених у скельний грунт на величину не менше 500 мм. При цьому довжина паль по майданчику буде перемінною.
Визначення несучої здатності бурової палі-стояка
Згідно з [7], несучу здатність палі-стояка визначаємо як менше значення з несучої здатності по грунту і несучої здатності по матеріалу ствола.
Несучу здатність палі-стояка по грунту визначаємо за формулою (2.1)
де R – розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі, що знаходиться за формулою
де Rcn = 20000 кПа – нормативне значення границі міцності жорствяного грунту ІГЕ №6 на одноосне стиснення;
ld = 0, 5 м – розрахункова глибина зароблення бурової палі у скельний грунт.
Рисунок 2.4 – Розташування бурових паль-стояків у грунті
Розрахункове навантаження, яке можна передати на палю, виходячи з міцності грунту
N = 9420/1,4 = 6730 (кН).
При розрахунку несучої здатності палі по матеріалу ствола розглядаємо її як стержень, жорстко защемлений у грунті в перерізі, розташованому від підошви ростверку на відстані l1 = 2/αє [12].
Коефіцієнт деформації αє при улаштуванні палі з бетону класу В20 знаходимо за формулою (2.10)
при умовній ширині палі bp =1,5d+0,5 = 1,5·0,6+0,5 = 1,4 (м),
моменті інерції перерізу палі І = π·r4/4 = π·0,34/4 = 0,00636 (м-4);
коефіцієнт пропорційності К за табл. Н.8.1 [7] приймаємо для суглинку з показником текучості у водонасиченому стані IL = 0,91 (ІГЕ №2) К= 5000 кН/м4.
Розрахункова вільна довжина палі при жорсткому сполученні голови палі з ростверком
Враховуючі наявність по боковій поверхні палі слабких глинистих грунтів з модулем деформації Е=8 МПа і показником текучості ІL = 0,91 у водонасиченому стані приймаємо розрахункову довжину палі рівною відстані від підошви ростверку до підошви ІГЕ 2, тобто l0 = 9,0 м.
Для першого наближення несучу здатність палі по матеріалу ствола визначаємо при конструктивному армуванні як позацентрово стисненого стержня з співвідношенням l0/d = 9,0/0,6 = 15,0 згідно з [9, 16].
Армування стволів паль конструктивно, за рекомендаціями [9, 11, 12], приймаємо вертикальними стержнями Ø16 А400С у кількості 8 штук по периметру поперечного перерізу (Аs = 16,08 cм2).
що менше, ніж допустиме навантаження на палю, обчислене по грунту.
Отже, приймаємо за допустиме навантаження на палю N = 2679 кН.