4. Расчет свайных фундаментов

Расчёт свайных фундаментов и их оснований выполняется по предельным состояниям:

1) первой группы: по прочности материала свай и ростверков; по несущей способности грунта основания свай; по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки ;

2)второй группы: по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций фундаментов.

Изм.	Кол	Лист	№док	Подп.	Дата
Выполнил		Фомин				Расчет свайных фундаментов	Стад.	Лист	Листов
Проверил		Клебанюк					у
							БрГТУ, кафедра ГТК

4.1. Сечение 1-1

Расчетное сечение расположено на расстоянии 12,5м от скважины №1 (рис.2.1). Принимаем: мощность 1слоя – 0.25м, 2 – 3.25м, 3 – 2.0м, 4 – 2.7м, отметка земли 159.6м, что соответствует относительной отметке -0.300м.

N_II=1120кН, M_II=120кНм, Q_II=20кН.

4.1.1 Определение глубины заложения ростверка, длины сваи

Глубина заложения ростверка принимаем ниже расчетной глубины промерзания: d_f1=1.55м.

В данном случае, по конструктивным соображениям, принимаем верхний обрез фундамента на отметке -0.150м. Высоту ростверка принимаем с учетом заделки колонны 0.65м и высоты плитной части 0,3м. Размеры ростверка в плане и по высоте принимаем кратно 100 мм. Конструктивную высоту ростверка назначаем на 400 мм больше глубины стакана. Принимаем высоту ростверка 1600мм. Тогда отметка низа подошвы фундамента -1,750м. Глубина заложения d=1,6м.

Определяем длину сваи по формуле:

(4.1.1)

где глубина заделки сваи в ростверк, (принимаем заделку свай и заделку выпусков арматуры сваи длиной 250мм).

расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя грунта (песок средней крупности),

заглубление в несущий слой, м .

Сваи по характеру работы принимаем конечной жесткости – по табл. Г.1 [3] С50.30-6, т.к.глубина нижнего конца сваи 9d = 9*0.3 = 2,7м <6,15м < 40d = 40*0.3 =12м.

Рисунок 4.1.1 К определению глубины заложения ростверка и несущей способности сваи

4.1.2. Определение несущей способности сваи

Расчётная схема для определения несущей способности сваи дана на рис. 4.1.1. Слои грунта, прорезаемые сваей, делим на элементарные слои толщиной не более 2м. Вычисляем средние глубины z_i для каждого слоя грунта. Определяем несущую способность сваи по формуле:

F_d = _c (_cR * A *R + U_cf*f_i*h_i), (4.1.2)

где

 _с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

_сR, _cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие способы погружения свай на расчётные сопротивления грунтов, определяемые по табл. VI.31: при погружении свай забивкой молотами _сR= _cf = 1;

А – площадь опирания на грунт сваи, м²;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяемое по таблице Г.2 [3];

f_i – расчётное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа , определяемое по таблице Г.3 [3],

h_i- толщина i-го слоя грунта, м.

Определяем f_i в зависимости от величины z_i и характеристик грунтов:

Таблица 4.1.1 К определению несущей способности сваи

z1,м	4,5	f1, кПа	72,5	h1,м	2	f1h1,кН/п.м.	145,0
z2,м	5,825	f2, кПа	71,3	h2,м	0,65	f2h2,кН/п.м.	46,35
z0,м	6.15	R, кПа	4715			,кН/п.м.	191,35

А = 0.3*0.3=0.09 м²; U = 0.3*4 =1.2м;

F_d = 1*(1* 0.09* 4715+ 1.2*1*191.35) = 653.96кН.

Определяем расчётное усилие на сваю по материалу:

N_dм = φ(g_c·g_m·f_cd ·A_b + g_a· f_yd ·A_s) (4.1.3)

где  – коэффициент продольного изгиба, принимаемый равным  = 1;

_с – коэффициент условий работы (_с = 1,0 для свай с размером поперечного сечения более 300 мм);

g_m – коэффициент условий работы бетона, принимаемый _m =1;

f_cd – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависящее от его класса, кПа (таблица Г.12[3]): Для С16/20

A_b – площадь поперечного сечения (бетона) сваи, м²;

f_yd – расчетное сопротивление сжатию арматуры, кПа (таблица Г.13[3]): Для

А_S – площадь поперечного сечения сжатой арматуры, м² (таблица Г.14[3]):

В дальнейших расчётах принимаем меньшее значение несущей способности.

Расчётная допустимая нагрузка на сваю :

P = F_d /_к, (4.1.4)

где _к =1.4 – коэффициент надежности для промышленных и гражданских зданий.

Р = 653.96/ 1.4 = 467.12кН.

Предварительно количество свай в фундаменте определяют по формуле

, (4.5)

где N_I – расчетная нагрузка на фундамент, кН;

 - коэффициент, учитывающий действие момента, при >0 =1,2.

Количество свай для отдельно стоящих фундаментов округляют до целого числа.

где _f =1,2, т.к. определение нагрузки на сваю производится из расчета несущей способности грунта.

Количество свай для отдельно стоящих фундаментов округляем до целого числа. Оставляем для дальнейших расчётов 4 сваи.

Расстояние между сваями . Расстояние от края ростверка до геометрической оси сваи принимаем

Рисунок 4.1.2. Расположение свай в ростверке

Ширину ростверка принимаем B=1.3м.

Длина ростверка L=1.3м.

Проектируем ростверк с подколонником. Толщину стенок поверху назначаем . Зазор между колонной и стаканомТ.к. размеры колонны, то размеры подколонника в плане:

Глубина стакана:

Принимаем высоту плиты ростверка 450мм.

Определим нагрузку на голову сваи:

(4.6)

Условие выполняется.

Поэтому для дальнейших расчетов оставляем сваю С 50.30-6.