РАсчет свайных фундаментов

При проектировании свайных фундаментов необходимо:

• выбрать глубину заложения подошвы ростверка;

• выбрать вид и тип свай;

• выбрать размеры свай;

• найти несущую способность сваи;

• определить необходимое число свай в фундаменте;

• разместить сваи в плане и сконструировать ростверк;

• произвести проверку нагрузки, приходящуюся на каждую сваю;

• определить осадку свайного фундамента.

Расчёт свайного фундамента по I-му предельному состоянию.

Свайный фундамент. Наружная стена.

По конструктивным особенностям здания глубина заложения ростверка d_pот планировочной отметкиDL= 124,1 определяется по вычислению:

d_p= 2,2 + 0,2 + 0,5 – 0,6 = 2,3 м, где

2,2 – расстояние от отметки пола 1-го этажа до пола подвала;

0,2 – толщина пола подвала;

0,5 – h_p– высота ростверка;

0,6 – высота цоколя (от 0,000 до DL);

Принимаем железобетонную забивную сваю сечением 0,30,3 м, стандартной длины L = 8,0 м, С80.30 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0,25 м. Заделку свай в ростверк принимаем жёсткой и равной 0,1м. Нижний конец сваи забивается в песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой на глубину 1,2 м до отметки 113,80.

Определяем несущую способность сваи по формуле:

, где

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

R– расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,

принимаемый по таблице 1 (СНиП 2.02.02-85) R= 400;

А – площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади

поперечного сечения сваи брутто, A=0,09 м²;

U– наружный периметр поперечного сечения сваиU= 1,2 м;

f_i – расчётное сопротивлениеi-го слоя грунта основания на боковой

поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 2 (СНиП 2.02.02-85);

h_i– толщинаi-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью

сваи, м;

_СR,_Сf– 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 таблице 3 (СНиП 2.02.02-85).

Сопротивление грунта по боковой поверхности

для супеси пластичной с I_L = 0,643 на средней глубине слоя

z₂=3,2 мf₂=11,74 кПа;

для суглинка текучепластичного с I_L=0,99 на средней глубине слоя

z₃=6,0 мf₃=6,0 кПа;

для песка пылеватого средней плотности на средней глубине слоя

z₄=8,9 мf₄=33,45 кПа;

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

на глубине 9,8 мR=1495 кПа

кН

Тогда расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

кН

_к=1,4 – коэффициент безопасности по грунту (зависит от вида

сооружения и погружения сваи).

Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте для наружной стены:

Определяем количество свай на 1 пог. метр фундамента по формуле:

,

где N_I– расчётная нагрузка на фундамент поIпредельному состояния;

d– диаметр (сторона) сваи ;

d_р– высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчёт при

определении N_I;

_ –удельный вес бетона, принимается равным 20 кН/м³.

(св./пог. м)

Определяем расчётное расстояние между осями свай на 1 пог. м стены:

м

Принимаем двухрядное расположение свай в ростверке расстоянием между центрами свай а_р=0.51 м;

Расстояние между рядами

м

Ширина ростверка определяется по формуле

м

с₀=0.3d+5= 17 см – расстояние от края ростверка до боковой грани свай

m– число рядов (m=2)

Принимаем ростверк 1830500 мм.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле

,

где Q=Q_P+Q_нк,Q_P– вес ростверка,Q_нк – вес надростверковой конструкции (2 ФБС 24.4.6, 2 ФБС 12.4.6)

Q_P=1.83·1·0.5·24=21.96 кН

Q_нк=(3·0.4·0.6+1·0.4·0.3·1) ·22=29.76 кН

Q=21,96+29,76=51,72 кН

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка:

G_гр= 1,8·0,615·_ср

_ср=(16·1+19,5·0,9)/1,9=17,66 кН/м³

G_гр= 1,8·0,615·17,66 = 19,55 кН

От пола подвала

G_п= 0,2·0,615·22 = 2,71 кН

Общий G=19.55+2.71= 22.26 кН

кН

Проверяем условия первого предельного состояния

N_СВ=259,16 кН <P_CB=280,43 кН- условие выполняется

Для ленточного фундамента А_УСЛ= В_УСЛ1 пог. м

Определим ширину условного фундамента по формуле

м

Тогда площадь условного фундамента на 1 пог. м:

А_УСЛ= В_УСЛ1=2.664 м²

Объём условного свайного фундамента:

V=2.6649.7=25.84 м³

Объём ростверка:

V_P=0.51.831=0.91 м³

Объём части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента (ниже DL):

V_чсп=0.61.831=1,08 м³

Объём части пола подвала (справа от стены подвала):

V_чпп=0.21.0321=0.20 м³

Объём части подвала, примыкающего к стене и ограниченного справа стороной условного фундамента:

V_чп=1.61.0321=1.65 м³

Объем грунта: V_гр.усл.=V_усл.-V_p-V_чсп-V_чпп-V_чп

V_гр.усл=25.84-0.91-1.08-0.2-1.65=22 м³

Вес грунта в условном фундаменте: G_гр=V_гр.услγ_ср=(V_гр.усл-V_св) γ_ср^упл

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

Объём ростверка и всей надростверковой конструкции , то есть всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL:

Q=Q_р+Q_нк=51.72кН ;

Части пола подвала: Q_чпп=V_чппγ_б=0.222=4.4кН;

Сваи (1,9 сваи рабочей длины l_св =7,4 м):

Q_св=(0,4²(7.4-0,3)24+0,4²0,3(24-10))1.9=53.08 кН;

Грунта в объеме условного фундамента:

Q_гр=V_гр.услγ_{11 ср.усл.;}

γ_{11 ср.усл}=кН/ м³;

G_гр.усл=2218.87=415.16 кН;

г) Среднее давление Р под подошвой условного фундамента:

Р=кН

Вычисление расчетного сопротивления Rдля песка мелкого, залегающего под подошвой условного фундамента.

γ'_II= γ_{11 ср.усл}=18.16 кН/ м³

γ_II= γ_s=20.1 кН/ м³; φ₁₁,_s=φ₅=28 с₆=0кПа;

кПа

γ_с1=1.2; γ_с2=1.1; к=1,0

М_γ=1.15; М_q=5.59; М_с=7.95;

Условие P<R(335.46 кПа < 1344.70 кПа) выполняется. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, можно проводить.

Свайный фундамент под колонны на оси Б.

Принимаем железобетонную забивную сваю сечением 0,40,4 м, стандартной длины L = 6,9 м, С69.40 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0,25 м. Заделку свай в ростверк принимаем жёсткой и равной 0,1м. Нижний конец сваи забивается в пылеватый песок на глубину 1,6 м.

Определяем несущую способность сваи по формуле:

, где

_С– коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый_С=1;

R– расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,

принимаемый по таблице 1 (СНиП 2.02.02-85);

А – площадь опирания на грунт сваи, м²,принимаемая по площади

поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного

сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или

по площади сваи-оболочки нетто;

U– наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i – расчётное сопротивлениеi-го слоя грунта основания на боковой

поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 2 (СНиП 2.02.02-85);

h_i– толщинаi-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью

сваи, м ;

_СR,_Сf– 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 таблице 3 (СНиП 2.02.02-85).

Сопротивление грунта по боковой поверхности

для супеси пластичной с I_L = 0,643 на средней глубине слоя

z₂=3,2 мf₂=11,74 кПа;

для суглинка текучепластичного с I_L=0,99 на средней глубине слоя

z₃=6,0 мf₃=6,0 кПа;

для песка пылеватого средней плотности на средней глубине слоя

z₄=8,9 мf₄=33,45 кПа;

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

на глубине 9,8 мR=1495 кПа

кН

Тогда расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

кН

_к=1,4 – коэффициент безопасности по грунту (зависит от вида

сооружения и погружения сваи).

Определяем количество свай на 1 пог. метр фундамента по формуле:

,

где N_I– расчётная нагрузка на фундамент поIпредельному состоянию;

d– диаметр (сторона) сваи ;

d_р– высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчёт при

определении N_I;

_–удельный вес бетона, принимается равным 24 кН/м³.

для одной колонны

Принимаем свайный куст из 9ти свай.

Принимаем минимальное расстояние между сваями 3d = 1.2м

Расстояние от края сваи до края ростверка 0,1м.

B=L=2∙0.2+2∙0.1+1.2∙2 = 3м.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле

,

где Q=Q_P+Q_нк,Q_P– вес ростверка,Q_нк –вес надростверковой конструкцииQ_P=(3²∙0,5+1,2²∙0,9+0,4²∙1,9) ∙24+(3²∙0,4²) ∙22=330.32кН

G_гр= 0,6(3²-1,96)·18,84 = 79,6 кН

кН

Проверяем условия первого предельного состояния

N_СВ=238 кН <P_CB=272 кН- условие выполняется

Проверяем давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних концов свай по формуле:

N_II– нормативная вертикальная нагрузка, действующая по обрезу

фундамента

Q– собственный вес ростверка и стеновой части фундамента

G– вес грунта и свай в объёме условного свайного фундамента

А_УСЛ– площадь подошвы условного фундамента

Для столбчатого фундамента А_УСЛ= В_усл²

Определим ширину условного фундамента по формуле

м

Тогда площадь условного фундамента на 1 пог. м:

А_усл= В_усл²=15,21 м²

Объём условного свайного фундамента:

V_усл=15.21·8,5=129.3м³

Объём свай:

V_P=9·0,4·0,4·6,8=9.8 м³

Объём ростверка:

V_P=33·0.5=4.5 м³

Объём подколонника:

V_чсп=0.91.21,2=0.86 м³

Объем грунта:

V_гр.усл=129.3-9.8-4.5-0.86=114.14 м³

Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

Вес грунта в объеме условного фундамента:

Q_гр=V_гр.услγ_{11 ср.усл.;}

γ_{11 ср.усл}= 18,87 кН/ м³;

Q_гр= 114,1418,87=2154 кН

Вес свай Q_св=9,824=235,2 кН

Вес ростверка Q_р=4,524=108 кН

Вес подколонника Q_п-ка=0,8624=20,64 кН

Вес колонны Q_кол=0,40,4224=7,68 кН

Вес пола подвала Q_пп=(9-0,16)0,224=42,43 кН

Среднее давление Р под подошвой условного фундамента:

Р=кН

Вычисление расчетного сопротивления Rдля песка мелкого, залегающего под подошвой условного фундамента.

γ'_II= γ_{11 ср.усл}=18.87 кН/ м³

γ_II= γ_s=20.1 кН/ м³; φ₁₁,_s=φ₅=28 с₆=0кПа;

кПа

γ_с1=1.3; γ_с2=1.3; к=1,0

М_γ=0.98; М_q=4.93; М_с=7.40;

Условие P<R(260 кПа<1489 кПа) выполняется. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, можно проводить.