III Раздел

Расчет свайного фундамента водонапорной башни

Район строительства – Сведловск. Сооружение без подвала. Расчетная на­грузка по первому предельному состоянию, собранная до верхнего обреза фунда­мента, равна кПа ; по второму предельному состоянию -кПа

Глубину заложения принимаем согласно расчета ленточного фундамента: 1,9 м.

Определение глубины заложения сваи

В качестве основания сваи принимаем песок крупный, залегающий на глубине 2,8 м от уровня земли. Ниже данного слоя располагается суглинок тугопластичный и глина текучепластичная с высоким числом текучести и имеющими меньшее сопротивление сваи под концом и по боковой поверхности. Длину сваи принимаем с учетом того, чтобы тело сваи находилось в песке не менее чем на 2 м до нижней границы грунта:

L=0,9+6,8-2=5,7 м

С учетом заделки сваи в ростверке рабочая длина равна:

6-0,3=5,7 м

Глубина погружения нижнего конца сваи 7,6 м

Принимаем марку сваи С6-30. Основные характеристики свай приведены ниже.

Марка сваи	Длина сваи	Сечение сваи, см	Марка бетона	Масса сваи, т	Продольная арматура А-I
С6-20	6,0	30x30	В20	1,38	412

а) Определение несущей способности сваи

Несущую способность сваи (расчетное сопротивление сваи) определяют по материалу сваи и по грунту висячей сваи.

Определение несущей способности сваи по материалу

Расчетное сопротивление (несущая способность) сваи по материалу определяется по следующей формуле:

,

где - коэффициент условий работы ( = 0,9 при размере поперечного сечения свай < 20 см и = 1 при ≥ 20 см), принимаем =1;

- коэффициент, учитывающий особенности загружения (для свай, полностью находящихся в грунте, = 1);

- расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (табл. 19), =11500 кПа;

- расчетное сопротивление арматуры сжатию (табл.21), = 210000 кПа;

- площадь поперечного сечения сваи, = 0,09 м²;

- площадь поперечного сечения арматуры, = 4,52∙10^-4 м².

кН.

Определение несущей способности сваи по грунту

Несущую способность сваи по грунту находим как сумму сопротивлений, оказываемых грунтами основания под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности:

,

где - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл. 22, = 7300 кПа для песка крупного;

- площадь опирания на грунт сваи, ;

- наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, ;

- расчетное сопротивление - ого слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, принимаемое по табл. 23,;

- толщина - ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, ;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под

нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи, принимаемые по табл. 24, .

Определив несущую способность сваи по материалу и грунту, выбирают наименьшее значение и используют его в дальнейших расчетах (.

б) Определение необходимого количества свай

Число свай, необходимых для восприятия нагрузки на фундамент, рассчитываем по формуле:

где - расчетная нагрузка на фундамент по первому предельному состоянию (кН);

- коэффициент надежности, который равен 1,4, если определяется расчетным путем (;

- несущая способность сваи, ;

- площадь поперечного сечения сваи, ();

- глубина заложения ростверка, ;

- средний удельный вес материал ростверка фундамента и грунта, можно принять = 20 кН/м.

Рассчитав необходимое число свай, округляем цифру до целого числа ().

в) Конструирование ростверка и его расчет

Сваи располагаем в рядовом порядке. Расстояние между осями свай принимаем равным не менее . ПринимаемРасстояние от края сваи до края ростверка должно быть не менееd = 0,2 м. Принимаем 0,3 м. Размеры ростверка 9x9 м.

Расположение свай в ростверке (размеры в метрах)

Ширина ростверков под стены должна быть не менее 0,4 м (определяется по формуле см). Высота ростверка принимается не менее 0,3 м.

Величина закладки сваи в ростверк зависит от вида сопряжений сваи с ростверком:

1) при свободном опирании ростверка на сваи составляет 5÷10 см (при монолитном ростверке);

2) при действии на фундамент горизонтальных и выдергивающих нагрузок определяется по СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции»

Высота ленточного ростверка под стены принимается не менее 0,3 м.

Далее необходимо определить фактический вес ростверка с учетом веса грунта на его уступах.

Расчетная схема для определения веса ростверка и грунта

Вес ростверка определяется по следующей формуле

где - объем ростверка;- удельный вес железобетона, который принимаем в зависимости от класса, выбранного по СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции».

Вес грунта, находящегося на уступах ростверка определяем по формуле

где - средний удельный вес грунта, лежащего на уступах ростверка,; - объем грунта, который определяется

где и- соответственно ширина и длина ростверка;

- глубина заложения ростверка;

–объем ствола водонапорной башни, заглубленного в грунт. .

.

.

Фактический вес ростверка с учетом веса грунта, лежащего на уступах ростверка определяем по формуле

кН.

г) Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию

Проверяем давление на грунт в плоскости нижних концов свай, т.е. по подошве условного фундамента .

Для определения размеров подошвы условного фундамента проводим плоскости от внешней грани крайней сваи (на границе соединения ее с ростверком) по углом , который определяем по следующей формуле:

где - усредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

где - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной ;

- глубина погружений сваи в грунт.

Размеры условного фундамента вычисляем по формулам:

,

где - соответственно ширина и длина условного фундамента; - расстояние между внешними гранями крайних свай ().

Определяем расчетное сопротивление грунта под концами свай

Определение границ условного фундамента