- •Руководство по проектированию свайных фундаментов
- •Предисловие
- •1. Общие положения
- •2. Виды свай
- •3. Требования к изысканиям
- •4. Основные указания по расчету
- •5. Расчет свай, свай-оболочек и свай-столбов по несущей способности общие указания
- •Сваи-стойки
- •Висячие забивные сваи всех видов
- •Висячие набивные сваи, сваи-оболочки и сваи-столбы
- •Винтовые сваи
- •Учет негативного (отрицательного) трения грунта на боковой поверхности висячих свай
- •6. Определение несущей способности свай и свай-оболочек по результатам полевых исследований
- •Pиc. 18. График статического зондирования
- •7. Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям
- •8. Проектирование свайных фундаментов
- •9. Особенности проектирования свайных фундаментов в просадочных грунтах
- •Примеры расчетов
- •10. Особенности проектирования и расчета свайных фундаментов в набухающих грунтах
- •11. Особенности проектирования свайных фундаментов на подрабатываемых территориях
- •12. Особенности проектирования свайных фундаментов в сейсмических районах
- •13. Особенности проектирования свайных фундаментов опор воздушных линий электропередачи
- •14. Особенности проектирования свайных фундаментов малоэтажных сельскохозяйственных зданий
- •Методические принципы технико-экономической оценки проектных решений свайных фундаментов
- •Определение модуля деформации грунтов е по результатам компрессионных испытаний
- •Определение состава и объема инженерных изысканий для проектирования фундаментов из висячих свай
- •Расчет несущей способности сваи-оболочки с грунтовым ядром с учетом сопротивления грунта на ее внутренней поверхности
- •Схем грунтовых условий
- •Расчет осадок свайных фундаментов опор мостов
- •Дополнительная осадка сваи и сваи-оболочки, возникающая за счет обжатия грунтового ядра я, см
- •Расчет одиночных свай и свайных групп по деформациям
- •Определение стабилизированных осадок свай по результатам их статических испытаний
- •Расчет железобетонных ленточных ростверков свайных фундаментов под кирпичные и крупноблочные стены
- •Расчет железобетонных ленточных (балочных) ростверков свайных фундаментов под крупнопанельные стены
- •Расчет железобетонных плитных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений
- •Особенности проектирования безростверковых свайных фундаментов крупнопанельных жилых домов
- •Расчет и проектирование фундаментов из коротких козловых свай
- •Расчет свайных фундаментов мостов против глубокого сдвига
- •Расчет свайных фундаментов опор мостов
Примеры расчетов
Пример 29.Определить расчетную нагрузку, допускаемую на забивную сваю в просадочных грунтах. Глубина погруженной части сваи 8 м, поперечное сечение сваи 0,80,3 м. Грунтовые условия относятся кIтипу по просадочности. Толща на глубину до 15 м сложена суглинистыми лессовыми грунтами делювиального происхождения, плотность которых с глубиной увеличивается. Подъем уровня грунтовых вод не ожидается. Возможно местное аварийное замачивание грунтов. Верхний 5-метровый слой суглинка (слой 1 ) характеризуется следующими осредненными показателями: объемный вес грунта = 1,7 тс/м3; природная влажностьW = 12,1%; удельный вес грунта = 2,69 тс/м3; граница текучестиWL = 27,6%;граница раскатыванияWр = 18%; относительная просадочность грунтагв = 0,04. Глубже 5-метрового слоя залегают суглинки (слой 2), у которых: = 1,75 тс/м3; W = 13%; s = 2,7тс/м3; WL = 28,5%;Wp = 19%,пр = 0,015. Расчет производим для замоченного грунта в основании сваи. Поскольку параметры прочности этих грунтов не определены, расчет на стадии технического проектирования ведем по консистенции.
Решение.По формуле [46 (27)] СНиП II-17-77 определим показатель консистенцииILдля замоченного грунта слоев 1 и 2:
плотность грунта для слоя 1; тс/м3
коэффициент пористости ;
;
для слоя тс/м3; ;
.
По табл. 1 и 2 СНиП II-17-77 определим расчетные сопротивления грунтов Rи f:
для слоя 1 имеем f1-3 = 0,47 тс/м2; f3-5 = 0,77тс/м2;
для слоя 2 с учетом примеч. 2 к п. 5.5. СНиП II-17-77 имеем:
f5 = 1,7 тс/м2;R5 = 80 тс/м2.
С учетом коэффициента mg = 1,4,согласно п. 9,6 «б» СНиПII-17-77, по формуле [44] имеем:
Ф = 11,4 [1800,09 + 1,2 (10,472 + 10,773 + 11,73)] = 24,1 тс.
Определим расчетную нагрузку, допускаемую на сваю, по формуле (1) СНиП II-17-77:
тс.
Пример 30.Определить несущую способность забивной сваи. Глубина погруженной части сваи 8 м, поперечное сечение сваи 0,30,3 м. Грунтовые условия относятся кIтипу по просадочности. Возможно местное аварийное замачивание грунтов. Верхний 6-метровый слой суглинка имеет:= 1,75 тс/м3;W = 15%, угол внутреннего тренияI = 20;удельное сцепление cIв замоченном доG = 0,8 грунте равно 1,1 тс/м2; пр = 0,01— 0,03;ниже слой суглинка имеет: = 1,8 тс/м3;W = 12%, I = 19; cI = 2тс/м2;пр = 0,01.
Решение.Предварительно по формулам (49) — (51) определяем:
=45 — 19 — 22 = 22;
b = (2,475 — 1) 2,904 = 0,64;
n= 120,3 =3,6 м;
l2 = 8 + 0,15 — 3,6 —0,64 2,5 = 1,41 м.
Сопротивление P1определим по формуле (48):
P1= 40,3 [3,6 (0,50,51,753,60,364 + 1,1) +
+ (0,51,753,60,344 + 2) 1,41] = 12,45 тс.
По формулам (54) и (53) имеем:
R1 = 0,15 (1+ 2,475 + 2,904) = 0,96 м;
y =[0,960,946 + 0,64 — (0,64 — 0,15) 0,3262—
— 0,15 (2,904 + 1] 0,344 = 0,31 м.
Сопротивление P2определим по формуле (52):
Рг =3,140,312,904 (0,31 + 0,3) 2 = 3,45 тс.
По формулам (56) — (58) имеем:
3= 0,51,753,6 = 3,15 тс/м2;
тс/м2.
Сопротивление Р3определим по формуле (55):
Р3 =11,8(0,380,946 + 3,140,9620,3262) = 7,88 тс.
С учетом коэффициента mg =1,4 имеем по формуле (47):
Ф =11,4 (12,45 + 3,45 + 7,88) = 33,3 тс.
Пример 31.Определить несущую способностьФбуронабивной сваи, устраиваемой сухим способом в просадочном грунте с опиранием на плотный лессовидный суглинок. Грунтовые условия II типа по просадочности. Толща на глубину 25 м сложена суглинистыми лессовыми грунтами. Подстилающий слой — водонасыщенный песок. Длина сваи 20 м, диаметр 1 м. На длину 15 м свая прорезает верхний просадочный слой суглинка с характеристиками грунтов:= 1,79 тс/м3; I=17; cI = 2,2 тс/м2. Нижний 5-метровый участок длины сваи находится в слое непросадочного суглинка с характеристиками: = 1,89 тс/м3; I=19; cI = 3тс/м2.Возможная просадка от собственного веса грунта Sпрпо данным длительного опытного замачивания грунтов в котловане, оборудованном глубинными реперами, составляет 44 см. Реперы, установленные на глубинах 6, 8, 11, 14, 17, 20 м дали осадки, равные 44; 40,8; 33,3; 14,2; 9; 0 соответственно. Поверхностные реперы дали ту же осадку, что и на глубине 6 м.
Решение.Определим несущую способность набивной сваи в условиях ограниченного замачивания, как в грунтовых условияхIтипа по просадочности.
По формуле (61) имеем:
lн= 20 — 6 — 1=13 м.
Определим сопротивление P1нпо формуле (48):
P1н= 23,140,5[(0,50,51,7960,306 + 2,2) 6 +
+ (0,51,7960,306 + 2,2) 8 + (0,51,7960,344 + 3) 5] = 229,6 тс.
Главные напряжения 1и3определим по формулам (57), (58):
3= 0,51,796 = 5,37 тс/м2;
тс/м2.
Сопротивление Р2нопределим по формуле (62):
Р2н=318,983,140,52= 44,7 тс.
Несущую способность буронабивной сваи вычислим по формуле (60):
Ф =1(229,6 + 44,7) = 274,3 тс.
Определим несущую способность буронабивной сваи с учетом развития негативного трения грунта по стволу. По результатам длительного замачивания грунтов из котлована построим график зависимости si = f(h), гдеsi — просадка отдельных слоев грунта, h — глубина расположения слоя (см. рис. 41).
рис. 41. График зависимости Si = f(h)
По величине допустимой осадки для проектируемого объекта, в данном случае равной 15 см, определим по графику положение нейтральной точки (н.т.) Последняя оказалась на глубине 13,7 м. Тогда по формуле [75 (28)] СНиП II-17-77 имеем:
Фп = 274,3 — 1,4(123,140,5 )= 64,52тс,
где сопротивление по боковой поверхности вычислим в соответствии с формулой (48):
= (0,50,51,7960,306 + 2,2) 6+
+ (0,51,7960,306 + 2,2) 7,7 = 47,72 те.
Пример 32.Определить расчетную нагрузку, допускаемую на набивную сваю с уширенной пятой. Длина сваи до уширения 17 м, диаметр ствола 1 м, диаметр уширенной пяты 2,2 м. Грунтовые условия те же, что и в примере 31.
Решение.По формуле (64) имеем:
lу = 17 — 6 — 1 = 10 м, из них 8 м в слое 1 и 2м в слое 2. Сопротивление P1yопределим по формуле (48):
P1y= 23,140,5 [(0,50,51,7960,306 + 2,2) 6 +
+ (0,51,7960,306 + 2,2) 8 + (0,51,7960,344+ 3) 2]= 183,91 тс.
Значения главных напряжений 1и3те же, что и в примере 31:
1= 18,98 тс/м2;
3= 5,37 тс/м2.
Сопротивление Р2yопределим по формуле (65):
Р2y= 218,983,141,12= 144,22 тс.
Несущую способность Фбез учета негативного трения вычислим по формуле (63):
Ф =1(183,91 + 144,22) = 328,13 тс.
С учетом негативного трения в тех же условиях, что и в примере 31, по формуле [75 (28)] СНиП II-17-77 будем иметь:
Фп = 328,13 — 1,4(1 + 23,140,5 )=118,35тс.
Расчетную нагрузку, допускаемую на сваю, определим по формуле (1) СНиП II-17-77:
Р= =84,5 тс.
Пример 33.Определить расчетную нагрузку, допускаемую на буронабивную сваю. Длина сваи 15 м, диаметр 0,6 м. Грунтовые условия относятся кIтипу по просадочности. Верхний слой 1 на глубину 8 м сложен лессовым просадочным суглинком dQIVсо следующими характеристиками:W = 12%;ск = 1,51 тс/м3;s= 2,7 тс/м3; WL = 32,2%;Wр = 22,2%; ниже расположен слой 2, толщина слоя 3 м, лессовидный суглинок dQIIIнепросадочный: W =16%,ск = 1,65 тс/м3;s= 2,68 тс/м3; WL = 36,1%;Wр = 20,1%; подстилающий слой 3 — лессовая глина dQII: W =18,4%;ск = 1,8 тс/м3;s= 2,72тс/м3; WL = 43,9%; Wp= 24,2%. Грунтовые воды на глубину до 20 м не встречены.
Решение.Для верхнего слоя 1:
.
Показатели консистенции ILопределим по формуле [46 (27)] СНиП II-17-77:
для слоя 1:
;
для слоя 2: ;
;
для слоя 3: ;
.
При IL< 0,4, согласно п. 9.6 «а» СНиП II-17-77, принимаемIL= 0,4; с учетом коэффициента mg(п. 9.6 «б» СНиП II-17-77) по формуле [10] СНиП II-17-77 имеем:
Ф =0,81,4 (11100,28 + 1,880,7 (1,472+2,452+
+ 2,852 + 3,142 + 3,352 + 3,481 + 3,562+3,722) = 100,2 тс.
Расчетная нагрузка на сваю по формуле (1) главы СНиП II-17-77:
Р= =71,6 тс.
Пример 34.Определить несущую способность свай в выштампованном ложе. Глубина погруженной части сваи h = 3,5м. Радиус верхнего поперечного сечения сваи r1 = 0,45м, нижнегоr1 = 0,05 м. Грунтовые условия относятся кIтипу по просадочности. Характеристики: суглинок = 1,9 тс/м3;ск = 1,42 тс/м3; I = 22; cI = 0,25 кгс/см2.
Решение.Предварительно по формулам (70) — (73) определяем:
a2= 0,53,5 = 1,75 м;
а3 = 0,53,50,45 = 0,788 м2;
+ 0,53,50,05 (0,05 + 0,45)] = — 2,06м3;
= 1,29 м.
Радиус уплотненной зоны определяем по формуле (69):
= 0,71 м.
Площадь условного фундамента определяем по формуле (66):
F =3,140,712= 1,58 м2.
Расчетное давление на уплотненный грунт определяем по формуле (17) главы СНиП II-15-74:
R = (0,610,51,9 + 3,443,51,9 + 6,042,5) = 42,4 тс/м2.
С учетом коэффициента m = 0,8, согласно п. 5.9 главы СНиП II-17-77, по формуле (74) имеем:
Ф = 0,81,5842,4 = 53,6 тс.
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:
Р= =38,3 тс.