3.7. Проверка прочности слабого подстилающего слоя основания

Так как в пределах сжимаемой толщи основания не залегает слой грунта расчётное сопротивление Ro которого меньше чем Ro у несущего слоя грунта находящегося под подошвой фундамента, то нет необходимости принятые размеры подошвы фундамента проверяем по условию:

σzp + σzq ≤ Rz

где: σzp – дополнительное напряжение на глубине Z от подошвы фундамента, кПа

σzq – вертикальное напряжение от собственного веса на той же глубине Z, кПа

Rz – расчётное сопротивление слабого грунта на глубине Z, кПа, для условного

фундамента шириной bz.

4. Проектирование свайного фундамента.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Свайные фундаменты применяются при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ (быстрота производства работ, экономичность и другие). Для промышленного и гражданского строительства выбираются, в основном, свайные фундаменты с низким ростверком.

Сваей называется стержень, погружённый в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве. Свая передаёт нагрузку на основание как нижним торцом, так и трением, возникающим по ее боковой поверхности при перемещении.

Верхняя часть сваи называется головой.

Растверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Растверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи.

Расчёт свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний. По первой группе – расчёт несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков. По второй группе – расчёт по деформациям сваёных фундаментов.

4.1. Выбор типа, длины и сечения свай

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначается исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки.

Длина сваи определяется глубиной залегания несущего слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1 – 1,5 м.

Принимаем сваи длиной 5,5 м, сечением 40х40 см, марка С.

4.2. Предварительное определение глубины заложения и толщины плиты ростверка

При назначении глубины заложения подошвы свайного ростверка необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения и т. д.

Глубину заложения свайного ростверка принимаем ниже глубины промерзания на 0,3 м. => 1м.

4.3. Определение расчётного сопротивления сваи

Расчётное сопротивление сваи определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчётов принимается меньшее полученное значение. Расчёт висячих свай по материалу, как правило не требуется, так как его результат обычно больше, чем по грунту.

Расчётное сопротивление висячей сваи по грунту определяется по формуле:

F = γc / γk (γCR*R*A + u *Σ γcf*fi * hi)

где: γc – коэффициент условий работы сваи; γc = 1.

γk – коэффициент надёжности по грунту; γk =1,4.

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.

А – площадь поперечного сечения сваи, м2.

u – наружный периметр сваи, м.

fi – расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи,к Па.

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

γCR и γcf – коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой

поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай.

По таблице 4.11 методического пособия определяем fi в зависимости от характеристики Zi и характеристик грунтов.

Z1 = 3,95 м f1 = 15,9 кПа h₁=0,3;

Z2 = 5,1 м f2 = 17,2 кПа h₂=2;

Z3 = 7,1 м f3 = 18,5 кПа h₃=2;

Z4 = 8,7 м f4 = 19 кПа h₄=1,2.

F = 1 / 1,4 (1*276*0,16+1,6*((1*15,9*0,3)+(1*17,2*2)+(1*18,5*2)+(1*19*1,2))) = 143,8 кПа

Определяем кол-во свай под стену по оси «1».

n = * η

где: ΣN1 – сумма внешних расчётных вертикальных нагрузок, приведённых к подошве

плиты ростверка.

η – коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в

уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1...1,2.

ΣN₁ = 360*11,4 = 4104 кН/м.п.

n = * 1,2 = 35 шт.

Принимаем кол-во свай по оси «1» равным n = 35 шт.

Определяем кол-во свай под стену по оси «2».

ΣN₂ = 450*11,4 = 5130 кН/м.п.

n = * 1 = 35 шт.

Принимаем кол-во свай по оси «2» равным n = 35 шт.

Для оси «1» Ср = 0,47 м. С₀ = 0,3 м.

Для оси «2» Ср = 0,47 м. С₀ = 0,3 м.

Конструируем ростверк

Учитывая возможные отклонения свай при забивке, принимаем ширину ростверка для всех стен b = 1500 мм. и высоту h = 500 мм. Бетон марки М150.

Из СНиП для заданных марок материалов по таблицам и формулам находим Еб = 21*10^6 кПа.

Находим фактический вес ростверка и грунта на его уступах Nф.

Nф = γf * Ap* γcp * dp

где: γср = 20 кН/м3 – средний удельный вес материала грунта и фундамента.

γf = 1,1 – коэффициент надёжности по нагрузке.

Ар – площадь ростверка.

dp – глубина заложения.

Для оси 1:

Ар = 12,64* 1,5 = 18,96 м2.

Nф = 20 * 18,96* 1,1 * 3,8 = 1585,1 кН/м.п.

Определяем фактическое давление на каждую сваю Рф

Для внецентренно нагруженного фундамента по оси «1»

Рф =

Рф = = 130,8 кН.

Определяем отклонение расчётной нагрузки на одну сваю от её несущей способности.

130,8 кН< 143,8 кН

Недогрузка в 9 % допустима.

Определяем фактическое давление на каждую сваю Рф для внецентренно нагруженного фундамента по оси «2»

Рф =

Рф = = 135 кН

Определяем отклонение расчётной нагрузки на одну сваю от её несущей способности.

135 кН < 143,8 кН

Недогрузка в 6% допустима.