3. Расчет и конструирование свайного фундамента.

Свайный фундамент состоит из свай и плиты (ростверка), объединяющей сваи и передающей на них нагрузку от сооружения. Основным рабочим элементом свайного фундамента является свая, воспринимающая нагрузку от сооружения и передающая ее на грунт. Область применения свайных фундаментов определяется в первую очередь инженерно-геологическими условиями строительной площадки. В зависимости от конструктивного решения сооружения и нагрузок свайные фундаменты могут устраиваться в виде:

а) кустов – под колонны с размещением двух и более свай, связанных ростверком;

б) лент – под стены зданий и сооружений с расположением свай в один, два ряда или в шахматном порядке.

Вид применяемых в фундаменте свай (забивных, буронабивных и т. д.) зависит от грунтовых условий площадки и передаваемых на фундамент нагрузок. В курсовом проекте рекомендуется применять забивные призматические сваи с постоянным сечением.

Свайный фундамент целесообразно проектировать поэтапно в следующей последовательности:

1) определяется глубина заложения ростверка;

2) выбирается тип, длина и поперечное сечение сваи;

3) определяется несущая способность сваи и необходимое количество свай;

4) конструируется ростверк;

5) проверка свайного фундамента по I-му предельному состоянию (проверка наиболее нагруженной сваи);

6) проверка напряжений под подошвой условного фундамента;

7) расчет осадки свайного фундамента.

1. Описание слоев

Слой 1: Насыпной слой – почвенно-растительный, суглинок темно-бурый гумусированный.

Удельный вес грунта, γ_n = 16,0 кН/м³ (прил. 9)

Мощность слоя, H = 2,6 м

Слой 2: Песок мелкий.

Удельный вес грунта, γ_n = 19,9 кН/м³

Удельный вес частиц, γ_s = 26,5 кН/м³

Удельное сцепление, c_n = 0,003 МПа

Угол внутреннего трения, ᵠ_n = 30°

Модуль деформации, Е _n = 24,0 МПа

Природная влажность грунта, W = 0,21%

Мощность слоя, Н = 7,2 – 7,45 м

Слой 3: Суглинок мягопластичный.

Удельный вес грунта, γ_n = 17,6 кН/м³

Удельный вес частиц, γ_s = 27,1 кН/м³

Удельное сцепление, c_n = 0,028 МПа

Угол внутреннего трения, ᵠ_n = 16°

Модуль деформации, Е _n = 8,5 МПа

Природная влажность, W = 0,21%

Влажность на границе текучести, W = 0,26%

Влажность на границе раскатывания, W = 0,14%

Мощность слоя, Н = 0 – 0,8 м; 0 – 1,1 м

Слой 4: Песок средней крупности.

Удельный вес грунта, γ_n = 20,0 кН/м³

Удельный вес частиц, γ_s = 26,5 кН/м³

Удельное сцепление, c_n = 0,003 МПа

Угол внутреннего трения, ᵠ_n = 31°

Модуль деформации, Е _n = 28,0 МПа

Природная влажность грунта, W = 0,22%

Мощность слоя бурением не установлено.

Уровень грунтовых вод.

Уровень грунтовых вод располагается в 1 слое на глубине 2,2 – 2,4 м от поверхности земли.

2. Определение вида свай

Сваи по условиям работы в грунте (в зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом) подразделяются на сваи стойки и висячие сваи.

Сваи, которые передают нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты (скальные, полускальные породы, гравийно-галечные отложения, глины твердой консистенции), относят к сваям стойкам. Силы трения грунта по боковой поверхности свай стоек при расчете их несущей способности не учитываются. Свая-стойка работает как сжатая стойка.

Если основание имеет значительную толщу слабых грунтов, то применяются висячие сваи – сваи трения, которые своим концом должны быть заглублены в несущий относительно прочный слой. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом. Длина сваи назначается после принятия глубины заложения ростверка и определяется глубиной заложения прочного грунта, в который заглубляется свая и уровнем расположения подошвы ростверка. При назначении длины сваи слабые грунты (насыпные, торф, грунты в текучем и рыхлом состоянии) необходимо прорезать, а концы свай заглублять в прочные грунты. Глубина внедрения сваи в несущий слой должна быть:

- в пески гравелистые, крупные и средней крупности и глинистые грунты с показателем текучести J_L ≤ 0,1 на глубину не менее 0,5 м;

- в прочие виды нескальных грунтов - не менее 1,0 м.

При центральном нагружении ростверка минимальная длина сваи 2,5 м, при внецентренном нагружении – 4,0 м.