3.3.Свайный фундамент.

Определение глубины заложения подошвы ростверка.

d_р= d_b+h_ef+h_р

d_b – глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола

подвала, м ;

h_р – высота ростверка

h_{р min}=a_k+t+20см

t- глубина заделки свай в ростверк, м t=0,05м

a_k- больший размер колонны в плане, a_k=0,5м

h_{р min}=0,4+0,2+0,05=0,65м

h_ef – толщина пола подвала, h_ef=0,05м

d_р=1,4+0,05+0,65=2,1м

d_р=2,1м>d_f=0,72- условие выполняется.

Выбор типа, марки и длины сваи.

Марка сваи С5-30(ГОСТ 19804.1-79). Бетон В25; R_b=14,5Мпа. Продольная арматура 414 А-III; R_s=340Мпа, А_s=6,16см².

Определение расчетной нагрузки на сваю.

По грунту:

P=m·( m_R·R·A+uΣm_f·f_i·l_i)/k_н

m-коэффициент условий работы сваи в грунте, m=1

А- площадь опирания сваи на грунт ,м²

l_i – толщина i-го слоя грунта

m_R, m_f –коэффициенты условий работы грунта, соприкасающегося с

боковой поверхностью, м

R, f_i- расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи и i-го

слоя грунта по боковой поверхности сваи определяемые по

таблицам, кПа.

u- наружный периметр поперечного сечения сваи, м

Разбивку грунта делаем на элементарные слои толщиной 1м

zi, м	fi,кПа	mf	li,м
3.1	20	1	1
4.1	22	1	1
5.1	24	1	1
6.1	25	1	1
7.1	25,5	1	1

Р=1(1·370·0,09+4·0,3·(20·1+22·1·1+24·1·1+25+25,5·1))/1,4=337,7 кПа

По материалу:

Р=φ·γ_с(R_b·A+R_sc·А_s´)=1·0,85(14500·0,09+340000·0,000616)=1287 кПа

В дальнейших расчетах используем меньшее значение расчетной нагрузки, а именно по грунту Р=337,7 кПа.

Определение условного давления под подошвой ростверка

σ_p = P(3d_c)²

σ_p = 337.7 (3 0.3)² = 273.5 кН/м²

Определение ориентировочной площади подошвы фундамента:

A_p = N₀₁ / (σ_p - γ_cp d_p γ_c)

N₀₁ = N₀₁₁ 1.2 = 680 *1.2=816 кН

A_p = 816 / (273,5 – 17·1,1·1,85) = 3,4 м²

Определение расчётной нагрузки от веса ростверка с грунтом на его ступенях и количества свай.

Ориентировочное значение веса ростверка и грунта на его ступенях

N_pr = γ_c · A_p d_p γ_cp= 1.1·3,4·1,85·17 = 117,6 кН

Количество свай для центрально нагруженного фундамента

n = ( N₀₁ + N_pr)/ P = (816 + 117,6)/ 337,7 = 2,9 =3

Принимаем 4 сваи в фундаменте

Размещение свай, конструирование ростверка и определение фактического веса ростверка N_p1 грунта N_гр1 на его ступенях

Принимаем ростверк размерами в плане 1,8 х 1,8, 4 сваи сечением 0,3 х 0,3 с расстоянием между осями 1 м.

Вес ростверка:

N_p1 = n V_p _b = 1.1·2·2·0,4·25 = 44 кН

Вес грунта на плите ростверка:

N_гр = 1,1·5,4·10,6=63 кН

Определение фактического давления на сваю

Р_ф = ( N₀₁ + N_p1 + N_r1)/ n_ф  Р

Р_ф = ( 816 + 63 +44)/3 =308  337,7

Недогруз составляет 9 %

Проверка прочности ж/б ростверка под колонну

Расчёт ростверка на продавливание колонной

F_пр  ( ₁ ( b_к + c₂) + ₂(d_k + c₁)) h₁ R_p=( 2,5(0,4+0,3)2) 0,4·900= 1260кН

F_пр = 308·4=1232 кН  1260 кН

Где b_к и d_k размеры поперечного сечения колонны

с₁ и с₂ расстояние от плоскости грани колонны до плоскости ближайшей грани сваи

Расчет ростверка на поперечную силу:

При расчете на действие поперечной силы должно удовлетворяться условие: Q≤0,35·R_b·b·h_0,

Q=308·2=616 кН

616<1,17·900·2·0,4=842,4 кН – условие удовлетворяется, оставляем бетон В15.

Расчет осадок свайного фундамента.

Представим свайный фундамент в виде условного фундамента на естественном основании.

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи.

φ_{ср 11}=Σφ_{i 11}·l_i/Σl_i

φ_{i 11} – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных

слоев.

l_i –толщина слоя.

φ_{ср 11}=24 º

Проведем наклонные плоскости под углом α= φ_{ср 11}/4=24/4=8º от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости (горизонтальной), проходящей через нижний конец сваи.

Построив вертикальные плоскости от точек А и Б до поверхности грунта, находим очертание условного фундамента, который включает в себя грунт, сваи и ростверк.

Размеры подошвы условного фундамента.

b_y=b+2l·tg(φ_{ср 11}/4)=0,3+2·4,96· tg8=1,7 м

а_y=а+2l·tg(φ_{ср 11}/4)=0,3+2·4,96· tg8=1,7 м

А_у= b_y· а_y=2,89 м²

Проверим условие:

Р_{ср II}=(N_0II+ N_свII+ N_росII+ N_грII)/А_у< R

N_0II – расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента

N_свII, N_росII, N_грII- вес свай, ростверка, грунта в пределах условного

фундамента, кН

R- расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного

фундамента

Р_{ср II}=(680 + 6+ 12+ 59)/2,89=419< R=429,7 кПа

R=1,25·1,2(0,72·1,08·1·10,9+3,27·5.9·10,9+6,45·10)/1=429,7 кПа

Условие удовлетворяется.

Для расчета осадки условного фундамента определим дополнительное давление p₀= Р_{ср II}-σ_{zg 0}

p₀=429,7-79,03= 350,7 кПа

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов

по методу послойного суммирования.

Грунт	№ точки	z,см	σzg	η=l/b	ξ=2z/b	α	σzp= α·Р0	Еi, кПа
Супесь	0	0	79,03	>10	0	1	350,7	14000
	1	0,45	83,93		0,83	0,875	306,86
	2	0,9	88,84		1,67	0,63	220,94
Суглинок	3	1,8	104,98		3,33	0,36	126,25	9000
	4	2,7	115,42		5	0,25	87,68
	5	3,6	125,86		6,67	0,19	66,63
	6	4,5	136,30		8,33	0,151	52,96
	7	5,4	146,74		10	0,126	44,19
	8	6,3	157,18		11,67	0,109	38,23
	9	7,,2	167,62		13,33	0,091	31,91

S = 0,8 [ (350,7 + 306,86)·0,45/2·18000 + (306,86 + 220,94)·0,45/2·14000 + + 0,45·(220,94+126,25·2+87,68·2+66,63·2+52,96·2+44,19·2+38,23·2+ +31,91)/2·9000]=0,016 м =1,6 см

Сравним предельную осадку с максимальной

S=1,6 см < S_u=10см

Условие удовлетворяется