3 .2 Свайный фундамент Сечение 2-2

А) Определение типа и количества свай

Расчетная нагрузка по обрезу фундамента под несущую стену на 1 м длины N = 931.09 кН. Материал ростверка – бетон класса В25 с R_Bt = 1.05 МПа. Предварительно примем высоту ростверка h_p = 30 см, тогда глубина заложения ростверка по конструктивным соображениям:

d = 0.22+0.06+5*0.02+4*0.58+0.3-1.0 = 2.0 м.

Принимаем в качестве несущего слоя грунта слой № 4 – суглинок тугопластичный с J_L = 0.375. Свайный фундамент проектируем из сборных железобетонных свай квадратного сечения марки С7.5-30 длиной L = 7.5 м, размером поперечного сечения 0.3 0.3 м и длиной острия l = 0.25 м. Заглубление в несущий слой 1.7 м > 1 м (min). Сваи погружают в грунт с помощью забивки дизель-молотом.

Найдем несущую способность одиночной висячей сваи расчетным путем. Площадь попе-речного сечения сваи А = 0.3 0.3 = 0.09 м² , периметр U = 0.3 4 = 1.2 м.

При глубине погружения сваи 9.7 м для суглинка тугопластичного расчетное сопротивление грунта под нижним концом R = 2.655 МПа. Коэффициенты условий работы грунта под нижним концом сваи 1 и по боковой поверхности 1 – для свай, погружаемых с помощью дизель-молота.

Для определения сопротивлений грунтов по боковой поверхности сваи разобьем слои на толщины не более 2 м – 1-й слой толщиной 1 м при средней глубине расположения слоя h₁ = 2.5 м; для глины с I_L = 0.278 f₁ = 0.0353 МПа;

- 2-й слой толщиной 1.6 м при h₂ = 3.8 м; для супеси с I_L = 0.2 f₂ = 0.052 МПа;

- 3-й слой толщиной 2 м при h₃ = 5.6 м; для песка средней плотности f₃ = 0.0572 МПа,

- 4-й слой толщиной 1.4 м при h₄ = 7.3 м; для песка средней плотности f₄ = 0.0606 МПа,

- 5-й слой толщиной 1.7 м при h₅ = 8.85 м; для суглинка с I_L = 0.375 f₅ = 0.03628 МПа.

Несущую способность одиночной сваи определяем по формуле:

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту : Р = Ф/ = 694.25/1.4 = 495.89 кН,

Требуемое число свай в фундаменте: n =N/Р = 931.09/495.89 = 1.877 сваи на 1 пог. м,

Расстояние между сваями: l = 1/n = 1/1.877 =0.533 < l_min = 0,9 м,

Принимаем l=0.5 м.

Н еобходимо установить сваи в 2 ряда в шахматном порядке:

м,

Принимаем С=0.75 м.

Б)Определяем высоту ростверка

Определяем высоту ростверка из условия продавливания:

м,

где b = 0.3 м – ширина сваи, k = 1.

По конструктивным требованиям высота ростверка должна быть не менее:

0,05+0,25 = 0,3 м, где 0,05 м - заделка сваи в ростверк. Следовательно, окончательно назначаем высоту ростверка 0.5 м.

Расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи:

l_p = 0.3b + 0.05 = 0.3ּ0.3 + 0.05 = 0.14 м (принимаем 0.15 м).

Ширина ростверка b_p = 0.15*2 + 0.3 + 0.75 = 1.35 м.

Найдем вес ростверка, приходящегося на 1 м длины фундамента:

G_р = b_ph_pγ = 1.35*0.5*24 = 16.2 кН,

где γ = 24 кН/м³ – удельный вес бетона ростверка.

Вес грунта, расположенного на обрезах ростверка:

G_гр = (0.475*1.7 + 0.475*0.1)*18.443 = 15.77 кН.

Вес стеновых блоков: кН

Нагрузка, приходящаяся на 1 сваю: (931.09 + 16.2 + 15.77 +21.43)/2 = 492.24 кН < F = 495.89 кН.

Определяем значение /4:

6.21⁰

Ширина условного фундамента: B_усл = 0.3+0.75+2*7.7tg6.21 ⁰ = 2.73 м.

Определим вес 1 сваи G₁ = (7.5*220+50)*9.81 = 16.68 кН,

вес свай в кусте G_св = G₁ּn = 16.68*1.95 =32.53 кН.

Объем 1 пог. м свайного фундамента:

V_ф = V_р+ V_св+ V_ст = 1.35*0.5+0.3*0.3*1.95*7.45+4*0.4*0.58 = 2.91 м³,

Объем грунта: V_гр = V_ABCD – V_ф =1.7*1.165+0.5*0.69*2+0.84*7.7*2+0.45*7.7+0.1*1.165 – 2.91 = 16.278 м³.

Осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

19.218 кН/м³,

Вес грунта G_гр = V_грּ = 16.278*19.218 = 312.83 кН,

Суммарная нагрузка 931.09+16.2+15.77+32.53+312.83+21.43 = 1329.85 кН.

Среднее давление под подошвой условного фундамента: 487.12 кПа.

Определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

,

где 1.2- коэффициент условий работы грунта несущего слоя (суглинок тугопластичный с J_L=0.375);

1.1 - коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием;

1.1 т.к. расчетные характеристики и получены по косвенным данным;

0.501, 3.0226, 5.6204 при 19.78 ⁰; т.к. ;

18.933 кН/м³ - удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы условного фундамента;

м – приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

- глубина подвала;

0.02 МПа = 20 кПа.

690.34 кПа.

Основное требование расчета свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется – р_ср = 487.12 кПа < R = 690.34 кПа – следовательно фундамент запроектирован правильно.

В) Расчет осадки фундамента

Среднее давление под подошвой условного фундамента: 487.12 кПа. Эпюра вертикальных напряжений от действия собственного веса грунтов и вспомогательная эпюра построены ранее. Напряжение от действия собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента 154.28+18.933*1.9 = 190.25 кПа.

Дополнительное давление по подошве условного фундамента: 487.12–190.25 = 296.87 кПа.

Зададимся высотой элементарного слоя грунта h_i = 0.4В_усл = 0.4ּ2.73= 1.092 м.

Далее построим эпюру дополнительных напряжений по формуле , где - коэффициент, определяемый по табл. при соотношении n = L/В_усл = 17.1/ 2.73= 6.26.