4 Расчёт свайного фундамента.

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 свайного фундамента под колонну

Первый слой мощностью 8,4м – суглинок твердый не может служить естественным основанием, в следствие своей просадочности:  = 15,1 кН/м³; _s = 27,4 кН/м³; _d = 13,9 кН/м³; e =0,97; w % = 8,3%

Второй слой мощностью 2,2 м – суглинок мягкопластичный с коэффициентом пористости е = 0,9 имеет удовлетворительные деформационнопрочностные показатели, может служить естественным основанием, а также опорным пластом для острия свай:

 =17,8кН/м³; _s = 27 кН /м³; _d = 14,2 кН/м³; e = 0,9; w% = 25%; J_p = 10 %; J_L = 0,65; E = 7000 кПа; c_n = 15 кПа; _n = 15, R_ο = 158,2 кПа.

Определим длину сваи: l_св=l₀+∑l_гр+l_н.сл=0.1+7,9+1=8,0 м (4.1)

Рисунок 4.1—К определению длинны сваи.

Принимаем сваю С8—35, m=2,5т.

Рабочую продольную арматуру сваи изготовляют из горячекатаной круглой стали гладкого или периодического профиля класса А–I, диаметром не менее 12 мм.

Нижний конец сваи оформляют в виде острия из загнутых продольных стержней (рисунок 4.2, а,б,).

Рисунок 4.2. Нижний конец призматических свай

1 – бетон; 2 – продольный стержень; 3 – спиральная арматура;

Поперечная арматура в виде спирали имеет шаг у концов сваи 50 мм, у середины – 100…200 мм.

В верхней части сваи, непосредственно воспринимающей удар молота, размещают 3…5 сеток из стержней диаметром 5 – 8 мм. Первую сетку устанавливают на расстоянии 30 – 50 мм от торца, а затем через каждые 50 мм друг от друга с ячейками до 5 см.

В средней части сваи располагают две строповочные петли для захвата свай при выемке из пропарочной камеры, их транспортирования и складирования. Места установки петель определяются расчетом на изгиб от собственной массы сваи, но не менее 0,2L от концов сваи.

Армирование свай, используемых для фундаментов зданий и сооружений на восприятие сжимающих нагрузок, определяют расчетом на изгиб при подъеме свай на копер от воздействия их веса с коэффициентов динамичности 1,25 при расчете на прочность и 1,5 на трещиностойкость.

Поперечную арматуру, строповочные петли, сетки в голове сваи обычно изготовляют из малоуглеродистой стали диаметром не меньше 5 мм. Класс бетона ствола сваи – не ниже В15.

Несущую способность сваи определяется по формуле 24 как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности. При погружении свай в лёссовые грунты сопротивление грунтов на боковых поверхностях принимаем равными нулю.

(4.2)

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.

fi – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.

hi – 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 грунта и принимаемые по [2].

По таблице СНБ подбираем R при глубине погружения свай 9,4м R=1258кПа

Несущая способность свай будет равна:

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю, определяется по формуле:

(4.3)

где -коэффициент надежности, =1,4, т.к. R определено по СНБ.

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(4.4)

где N₁ – расчётная нагрузка по обрезу ростверка;

G_р, G_гр – ориентировочный вес ростверка и грунта на обрезах ростверка;

Принимаем G_р+G_гр=100

Принимаем количество свай под стакан–7. Конструируем ростверк.

Рисунок 4.3—Конструирование ростверка.

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

Нагрузку, приходящую на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте определяем по формуле:

P (4.5)

где X=1.35м, х² = 5,5м²,

N _I= N_OI + n∙(G_р + G_гр). (4.6)

Объем ростверка:

V_р = 3,32,40,6 + 0,90,90,9= 5,481м³

Вес ростверка:

G_р = V_р∙_б = 5,481∙24 = 131,5 кН. (4.7)

Вес грунта на уступах:

G_гр = (V_о – V_р) ∙ ¹₁₁ (4.8)

кН/м³

G_гр = (3,3∙2,4∙1,5—5,481)15,4=98,5м³.

тогда:

N_I = 740 + 131,5+98,5= 970кН, (4.6)

M_I = M_OI + T_OI∙h_p = 300+23∙1,5 = 334,5 кН∙м. (4.9)

(4.5 )

Р_мах = 220,7кН > 1,2·Р_св = 1,2∙ 132,5 = 159кН;

Условие не выполняется, фундамент запроектирован не правильно.

Принимаем большее число свай:

При числе свай равным 9

Рисунок 4.4—Конструирование ростверка.

Вес ростверка:

G_р = V_р∙_б = (2,72,70,6+0,90,90,9)24=122,47 кН. (4.7)

Вес грунта на уступах:

G_гр = (2,72,71,5—5,103)15,4=89,81м³. (4.8)

тогда:

N_I = 740 + 122,47 + 89,81 = 952,28кН, (4.6 )

X=1.05м, ∑X=6.615м².

(4.5 )

Р_мах = 158,9 кН < 1,2·Р_св = 1,2∙ 132,5 = 159кН; Р_min=52.7кН>0

Условие выполняется, фундамент запроектирован правильно.