Для определения количества свай в фундаменте необходимо вычислить расчетное сопротивление сваи, уменьшенное на значение её собственного веса (полезную несущую способность сваи)
Рг' = Рг − gc γ f , |
(17) |
где gс – собственный вес сваи, кН, определяемый по формуле
gс = A Lр γb , (18)
где γ f – коэффициент надежности по нагрузке – 1,1; А – площадь по-
перечного сечения сваи, м2; Lр – расчетная длина сваи без учета величины заделки сваи в ростверк, м; γb – удельный вес железобетона, равный 25 кН/м3.
Пример решения
Исходные данные:
ИГЭ-1 – супесь пластичная, мощность слоя h1= 2,0 м, IL=0,50; ИГЭ-2 – суглинок тугопластичный, мощность слоя h2 = 4,0 м, IL=0,50; ИГЭ-3 – глина полутвердая, IL=0,25; d=1,95м.
Сечение сваи: 0,30х0,30м; грунтовые условияИ:
1. Определяем длину сваи по по формуле (14) |
|
|
А |
Lсв=2,0+4,0+0,05+0,9-1,95=5,0 м. |
|
2. Несущая способность сваи определяется по формуле (15) |
|
Fd=1,0(1,0 3780 0,09+1,2ΣД133,55)=500,46 кН , |
|
где γc=1,0 – коэффициент условия работы сваи в грунте; γcR =γсf=1,0 |
|
и |
|
коэффициенты условий ра оты грунта по табл.16; R=3800кПа, при- |
|
сваи; и=1,2 м – пер метрбствола сваи; fij – сопротивление грунта по
нимается по табл. 14; А=0,302=0,09м2 |
– площадь поперечного сечения |
С |
|
боковой поверхности сваи, определяется по табл. 15. Расчет ведем в табличной форме, табл.18. Схема к определению несущей способности сваи, рис.6.
Таблица 18
Расчет сопротивления грунта по боковой поверхности сваи
номер слоя |
hij,м |
dij,м |
fij,кПа |
γ |
сf |
f |
ij |
h |
|
|
|
|
|
|
ij |
||
1 |
0,05 |
1,98 |
17,0 |
|
0,85 |
|||
2 |
1,0 |
2,50 |
18,5 |
|
18,5 |
|||
3 |
1,0 |
3,50 |
21,0 |
|
21,0 |
|||
4 |
1,0 |
4,50 |
23,0 |
|
23,0 |
|||
5 |
1,0 |
5,50 |
24,5 |
|
24,5 |
|||
6 |
0,9 |
6,45 |
50,8 |
|
45,7 |
|||
|
|
|
Σ= |
133,55 |
||||
26
|
|
|
|
|
|
DL |
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
|
|
|
|
0,05 м |
|
|
|
Dd1=1,98 м Dd2=2,50м Dd3= 3,50м Dd4= 4,50м Dd5= 5,50м Dd6= 6,45м |
ИГЭ-1ИГЭ-2суглиноксупесьтугопластичный,IL=0.5пластичная,IL=0.5 |
Hh2=4,0м Hh1=2,0 м |
-2,0 |
|||||
Hh1=0,05,м |
Hf1=17,0 кПа |
0,025,м |
|
||||||||||||
0,025,м |
|
||||||||||||||
Hh2=1,0м |
Hf2=18,5 кПа |
0,50м |
|
||||||||||||
0,50м |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Hh3=1,0м |
Hf3=21,0 кПа |
0,50м |
|
||||||||||||
0,50м |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Hh4=1,0м |
Hf4=23,0 кПа |
0,50м |
|
||||||||||||
Ddf=6,90м Dd=1,95мHh5=1,0м |
0,50м |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Hf5=24,5 кПа |
0,50м |
-6,0 |
|||||||||||||
0,50м |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
||||
Hh6=0,9м |
Hf6=50,8 кПа |
0,45м |
|
,IL=0,25 |
|
|
|||||||||
Hh=0,9 м |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
R=3780кПа |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
ИГЭ-3 глина |
полутвердая |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Рис. 6. Схема к определению несущей способности сваи |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
||
Расчетное сопротивление сваи поАгрунту по формуле (16) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
Р |
г |
= |
1,15 500,46 |
= 357,47 кН |
. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
б1,15 1,4 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Расчетное сопрот влен е сваи, уменьшенное на значение ее соб- |
|||||||||||||||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ственного веса («полезное» расчетное сопротивление сваи) по форму- |
|||||||||||||||
ле (17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
− g |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
СР = Р |
c |
357,47-12,25=345,22 кН; |
|
|
|
|
||||||||
|
г |
г |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
собственный вес сваи без учета заделки в ростверк по формуле |
|||||||||||||||
(18) |
gc = A Lp γb |
γ f |
= 0,09 4,95 25 1,1 =12,25 кН, |
|
|
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
где Lр=Lсв–0,05=5,0-0,05=4,95 м – расчетная длина сваи без учета ве- |
|||||||||||||||
личины заделки сваи в ростверк; γb = 25 кН/м3 – удельный вес железо- |
|||||||||||||||
бетона; γ f |
=1,1– коэффициент надежности по нагрузке. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАДАНИЕ 4. Определить необходимое количество свай п в свайном фундаменте
Требуется: определить количество свай n в свайном кусте под колонну промышленного сооруженияи выполнить схему их размещения.
Исходные данные: нагрузка, момент и усилие на уровне обреза фундамента в табл.19.
Варианты нагрузки на уровне обреза фундамента |
Таблица 19 |
|||
|
||||
|
|
|
|
|
№ варианта |
N’, кН |
My, кН·м |
|
Qx, кН |
1 |
950 |
134,7 |
|
21,8 |
2 |
1010 |
136,5 |
|
26,4 |
3 |
980 |
140,3 |
|
27,9 |
4 |
1200 |
120,7 |
|
16,3 |
|
|
И |
|
|
5 |
990 |
104,4 |
|
21,4 |
6 |
1100 |
147,0 |
|
3,20 |
|
|
Д |
|
|
7 |
1300 |
120,1 |
|
13,1 |
8 |
995 |
143,2 |
|
5,60 |
9 |
1150 |
154,2 |
|
17,2 |
10 |
1250 |
146,6 |
|
15,8 |
Методические указания к выполнению задания |
||||
|
б |
|
|
|
В первом приближении число свай определяется как для це н- |
||||
|
и |
|
|
|
трально нагруженного фундаментаАез учета действующего момента.
При центральной нагрузке усилия между сваями фундамента распределяются равномерно.
Приближенное ч сло свай п под ростверк для колонн определяется с последующим округлением доцелого числа в большую сторону
Сn = |
N ' |
|
|
|
, |
(19) |
|
P' −t 2 |
d γ |
cp |
γ |
|
|||
|
г min |
|
|
f |
|
||
где N′ – нагрузка на уровне обреза фундамента (табл.19); |
Рг' – «по- |
||||||
лезное» расчетное сопротивление сваи (по задаче 3); tmin – минимальное расстояние между осями свай, принимаемое равным 3dc ,где dc – сторона сечения сваи – 0,30 м; d – глубина заложения ростверка, м
(по задаче 2); γср– осредненный объемный вес бетона ростверка со
стаканом и грунтом на уступах ростверка, 20 кН/м3; γf – коэффициент надежности по нагрузке –1,1.
28
После предварительного определения количества свай |
выпол- |
||||||||||||||||||
няется схема их размещения (рис.7). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной край- |
|||||||||||||||||||
ней сваи до края ростверка принимается равным Су=0,2dс+0,05 м при |
|||||||||||||||||||
однорядном размещении свай и Су=0,3dс + 0,05 м при двух- и трех- |
|||||||||||||||||||
рядном, но не менее 0,10 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
tmin =3dc |
|
|
Y |
|
|
dc |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
bp |
|
by |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
X |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cу |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ax |
|
|
|
|
|
Cу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ap |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.7. Схема размещения свай |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Уточнение кол чествабсвай с учетом действующего момента |
|||||||||||||||||||
выполняют по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
и |
1 |
|
|
|
|
|
0,5M y0 |
(20) |
||||||||
|
|
|
n = |
1,2P' |
−t2 |
|
d |
γ |
|
γ |
|
N + |
γ |
|
a |
|
, |
||
|
|
|
|
|
cp |
f |
|
mx |
х |
|
|
||||||||
где Му |
0 |
|
С |
г |
min |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
– обобщенный момент, определяемый по формуле |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Муо |
= Му +Qx d , |
|
|
|
|
|
(21) |
||||||
где Му |
|
и Qx |
– по таблице 16; d – объяснено в формуле (19); |
|
|||||||||||||||
γmx – коэффициент, зависящий от числа рядов свай по оси х, вы- |
|||||||||||||||||||
числяется по формуле |
|
|
|
|
mx +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
γmx |
= |
|
|
, |
|
|
|
|
|
(22) |
|||
|
|
|
|
|
|
12(mx |
−1) |
|
|
|
|
|
|||||||
где тх – число рядов свай по осих; аx – расстояние между осями крайних |
|||||||||||||||||||
свай (рис.6);значенияγср, γf , d, Рг' |
,tmin , N – объяснены вформуле (19). |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После определения числа несущих элементов вычисляем наибольшее Nmax и наименьшее Nmin усилия в сваях по формуле
Nmax = |
N′+Gp |
± |
M yo xi |
, |
|
|
|||
min |
n |
I о |
||
|
|
y |
||
где N′– нагрузка на уровне обреза фундамента (табл.16); Gp – вес ростверка, определяется по формуле
Gp= apbpdγcp γ f ,
(23)
(24)
здесь ap |
– расчетная длина ростверка (рис.6); |
|
|||||||||
bp |
– расчетная ширина ростверка (рис.6); |
поверхности по |
|||||||||
d – глубина заложения ростверка, от дневной |
|||||||||||
формуле (19); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γcp – усредненный удельный вес бетона – 20 кН/м2; |
|||||||||||
γ f – коэффициент надежности –1,1; |
И |
|
|||||||||
|
|
||||||||||
n – число свай по формуле (19); |
|
|
|
||||||||
Му0 – обобщенный момент, определяемый по формуле (21); |
|||||||||||
xi |
– расстояние от оси крайней сваи до оси у, м; |
|
|||||||||
о |
|
|
|
|
А |
|
|
||||
Iу |
– момент инерции свайного поля определяем по формуле |
||||||||||
|
|
|
|
о |
|
|
n |
2 |
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
I |
|
|
= ∑xД |
(26) |
||||
|
|
|
|
y |
|
i=1 |
1 . |
|
|||
В принятой при проектировании схеме размещения свай усилия |
|||||||||||
в сваях должны отвечать следующим условиям: |
|
||||||||||
|
1) Nc ≤ P'г; 2) Nmax ≤1,2 Pг' ; |
|
3) Nmin≥0, |
(27) |
|||||||
где Nc – |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
усилие в свае, кН. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для центральнои-нагруженных фундаментов |
|
||||||||||
|
|
N |
с |
= |
|
N′+Gp |
≤ P' . |
(28) |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
г |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определяем расчет степени использования несущей способности сваи.
Расчет степени использования несущей способности сваи выпол-
няется по формуле |
1,2P' − N |
|
|
|
|
max |
|
|
|
δ = |
г |
100(%), |
(29) |
|
1.2P' |
|
|||
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
где Nmax – максимальное усилие по формуле (23).
30