4. Расчёт свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материалов свай и ростверков. По второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов.

4.1 Расчёт ленточного свайного фундамента

Определим длину сваи:

l_св=l₀+∑l_гр+l_н.сл=0,1+1=1,1 м. (13)

Принимаем сваю С 5-30, в связи с необходимостью обеспечения несущей способности сваи при однорядном расположении свай, который является более экономичным по сравнению с двухрядным.

Свая защемлена в грунте, так как несущий слой имеет модуль деформации ниже 50 МПа.

Рисунок 4 - К определению предварительной длины сваи.

Несущую способность сваи определяется по формуле (14) как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:

, (14)

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

R-расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А - площадь опирания на грунт сваи, м;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

R_fi – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

h_i – толщина итого слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления.

Рисунок 5 - К определению несущей способности сваи.

Первый слой- песок рыхлый, поэтому начинаем со второго слоя.

при z₁=4,35 м, суглинок мягкопластичный

при z₂=6,3 м, суглинок мягкопластичный

при z₃=7,75 м, глина тугопластичная

Несущая способность свай под колону :

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю:

, (15)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

4.2 Определение количества свай и размещение их в ростверке

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(16)

Определим расчетное расстояние между осями свай на 1 п.м. стены:

Принимаем однорядную систему расположения свай.

Определяем размеры ростверка в плане:

-расстояние от края ростверка до боковой грани сваи

(17)

-ширина ростверка :

(18) где с_р - расстояние между рядами свай;

- расстояние от края ростверка до боковой грани свай;

- число рядов.

Тогда b=0,3+2·0,11=0,52м

Принимаем ширину ростверка b=0,6 м и высоту h=0,5 м, a_p=1,1м.

Рисунок 6 - Схема конструирования ростверка.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, которая должна быть меньше допустимой:

(19)

Условие выполняется, фундамент запроектирован правильно.

4.3 Проверка прочности основания куста свай.

Удовлетворение условия (19), для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С цель проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент (схему условного фундамента для свайного фундамента под колонну смотри рисунок ).

Для центрально-загруженного фундамента:

(20)

a_усл, b_усл - соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента,

(21)

R_усл - расчётное сопротивление грунта в плоскости подошвы условного фундамента, кПа.

Если условия (20) не выполняются, то необходимо либо увеличить количество свай, либо изменить расстояние между сваями, либо изменить размеры свай, или же увеличить глубину погружения свай.

Определяем ширину условного фундамента:

(22)

(23)

Объем условного фундамента AБВГ:

(24)

Объем ростверка и части подвала:

Объем свай:

Объем грунта в пределах условного фундамента:

(25)

Вес грунта в объеме условного фундамента:

(26)

где -средний удельный вес грунтов, лежащих выше уровня подошвы:

Вес свай, ростверка и ФБС блоков:

(27)

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

(28)

(29)

Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы, при котором еще возможен расчет оснований по II группе предельных состояний:

(30)

_С1 = 1,2; _С2 = 1.

При =16,6⁰ M_γ = 0,38; M_q = 2,52; M_с = 5,09; С_n = 47,2 кПа.

P=319,86 кПа<R_усл=340,12 кПа

Условия выполняется.