4.2 Определение несущей способности сваи

По таблицы СНиП подбираем R при глубине погружения (z₀=9,25м) свай 8,0м– R=5618 кПа.

При погружении свай в предварительно пробуренные скважины .

h₁=0,75 м; z₁=1,725 м; R _{f 1}=33,625 кПа;

h₂=1,65 м; z₂=2,925 м; R _{f 2}=54,625 кПа;

h₃=1,65 м; z₃=4,575 м; R _{f 3}=59,725 кПа;

h₄=2,00 м; z₄=6,400 м; R _{f 4}=17,025 кПа;

h₅=1,85 м; z₅=8,325 м; R _{f 5}=73,31 кПа;

Допустимая нагрузка на одну сваю:

4.3 Определение количества свай и размещение их в ростверке.

Необходимое количество свай рассчитывается по формуле:

шт.

Примем симметричное расположение свай, то есть n = 4шт.

Рисунок 3.3 – Конструирование ростверка

Нагрузку, приходящую на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте определяем по формуле:

P (3.9)

где х² = 4∙0,75² = 2,25 м², х = 0,75 м;

N _I = F_VOI + G_р + G_гр.

Объем ростверка:

V_р = 2∙2∙0,6 + 1,2∙1,2∙1,2 = 3,696 м³

Вес ростверка:

G_р = V_р∙_б = 3,696∙24 = 88,704 кН.

Вес грунта на уступах:

G_гр = V_гр ∙ _гр;

V_гр = V_о – V_р.

Общий объем:

V_о = 2∙2∙1,35 =5,4 м³,

V_гр = 5,4 – 3,696+1,2∙1,2∙0,15 = 1,92 м³.

Средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте:

тогда:

G_гр = 1,92∙18,164 = 34,87 кН.

N_I = 1400 + 34,87 + 88,704 = 1523,6 кН,

M _I = M_OI + F_hOI ∙h_p = 370 + 23∙1,5 = 404,5 кН∙м.

Р_мах = 515,73 кН < 1,2·Р_св = 818,28 кН;

P_min = 246,06 кН >0.

Условие выполняется, свайный фундамент запроектирован рационально.

4.4 Проверка прочности основания куста свай.

Рисунок. 3.6 – К расчету условного свайного фундамента (пример при первых двух слабых слоев)

Определяем ширину условного фундамента:

.

Объем условного фундамента AБВГ:

Площадь условного фундамента:

Объем ростверка и подколонника:

,

Объем свай:

Объем грунта в пределах условного фундамента:

Вес грунта в объеме условного фундамента:

G_гр = ^′_II∙V_гр = 18,16∙32,79 = 595,57 кН.

Вес свай и ростверка:

G_св = V_св ∙ _б =2,844∙24 = 68,256 кН,

G_р = V_р ∙ _б = 3,7∙24 = 88,704 кН.

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

N = F_VOII + G_р + G_св + G_гр = 1220 + 88,704 + 68,256 + 595,57 = 1972,53 кН.

Момент в уровне нижних концов свай:

M = M_{OI I} + F_hОII, ∙h_p = 320 + 20∙1,5 = 350 кН∙м.

Р _мах = 703,47 кПа; P_min = 224,4 кПа

Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы, при котором еще возможен расчет оснований по второй группе предельных состояний:

Т ак как L/Н =3,84, то _с1 = 1,25; _с2 = 1,0064.

П ри φ=16,2⁰ M_γ = 0,366; M_g = 2,458; M_с = 5,022; С_n = 41,6 кПа.

Р_ср = 463,9 кПа < R = 727,54 кПа;

Р_max = 703,47 кПа < 1,2·R = 873,05 кПа;

P_min = 224,4 кПа > 0.

Все условия соблюдаются.

4.5 Расчет оснований по деформациям

Рассчитываем осадку методом послойного суммирования (в соответствии с [5, п.4.4]) по формуле:

(3.15)

где  - коэффициент, корректирующий упрощённую схему расчёта, равный 0,8;

h_i – толщина i-го слоя грунта, м;

E_i – модуль деформации i- го слоя грунта, кПа;

n – число слоёв, на которые распределена по глубине сжимающая толща;

 - среднее дополнительное (к бытовому) напряжение в i-ом слое грунта, равное полусумме дополнительных напряжений на верхней и нижней границах i-ого слоя, кПа.

 = . (3.16)

Величина осадки фундамента S не должна превышать предельно допустимой осадки сооружения, определяемой по [7] или таблице А.5.

Грунтовые условия строительной площадки и физико–механических характеристик грунтов даны на рисунке 3.6.

Размеры условного свайного фундамента в плане: b_услхℓ_усл =2,062х2,062 м,

среднее давление под подошвой условного свайного фундамента – Р_ср = 463,9 кПа.

Построим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта в пределах глубины (4…6)∙b_усл = (4…6)∙2,062 = 8,248…12,372 м ниже подошвы фундамента.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине z, определяются по формуле:

или

по подошве первого слоя:

по подошве второго слоя:

по подошве третьего слоя (на границе водоупора):

Так как ниже залегает глина полутвердая, которая является водоупором, то необходимо учесть давление столба воды на глину

по подошве условного фундамента:

по подошве четвертого слоя:

Далее определяют дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в группе под подошвой фундамента по формуле:

Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои :

.

Далее строим эпюру дополнительных (к боковому) вертикальных напряжений в группе по формуле:

,

где α - коэффициент, определяемый из [3, таблица 20], в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины

Расчет будем вести в табличной форме в соответствии с рисунком.

Рисунок 3.7 – К определению сжимаемой толщи.

Таблица 3.1 – Определение осадки свайного фундамента

Согласно рисунка сжимаемая толща определилась в четвертом слое, где соблюдается выполнение условия 0,2σ _zq = σ _zp. Сжимаемая толща Н_с = 0,707 м.

S= 0,006108 м.

S < S_u = 0,61 см < 8 см

Наименование грунта	Ei, МПа	Толщ-ина пласта грунта, м	γi или γsbi, кН/м3	σzq, кПа	0,2σzq, кПа	hi, м	Zi, м	ς=2Z/b, b=2,1м	α	σzp, кПа	Si, м
Глина полутвердая	15.3	4.9		177.5	35.499	0.25	9.25	8.971	1	286.44
				192.62	38.523	0.8	10.05	9.747	0.0196	5.6213	0.006108
			18.9	207.74	41.547	0.8	10.85	10.523	0.0166	0.093315
				222.86	44.571	0.8	11.65	113	0.0146	0.0013
				235.14	47.028	0.65	12.3	11.93	0.0133	0.000018