29.Порядок проектирования свайных фундаментов

Проектирование свайных фундаментов выполняется в следующем порядке (см. алгоритм программного расчёта на схеме):

Выполняется оценка инженерно-геологических условий (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи). Как правило, остриё сваи должно быть заглублено в несущий слой основания не менее чем на 1, 5 м (см. схему).

Схема алгоритма программного расчёта свайного фундамента и определения длины сваи с заглублением её острия не менее 1,5 м в надёжное основание.

Определяется тип и размер сваи.

Определяется несущая способность сваи (расчетная нагрузка, допустимая на сваю):

по испытаниям;

по данным статического зондирования, (SPT).

Определяется необходимое количество свай.

Производится размещение свай в плане и конструирование ростверка.

Проводится проверка давления, приходящегося на одну сваю. (При несоблюдении данного условия производится перерасчет свайного фундамента, а при выполнении условия п.6 переходят к выполнению п. 7).

Определяется осадка свайного фундамента.

Поскольку последовательность расчета в представленном алгоритме в п. 1, 2, 3 нами уже рассматривалась (см. ранее), поэтому переходим сразу к рассмотрению условий п. 4

Определение необходимого количества свай (для центрально нагруженного свайного фундамента)

Для определения необходимого количества свай для центрально нагруженного свайного фундамента, рассмотрим условия (см. схему) передачи нагрузки от сооружения через ростверк и сваи на грунт основания. На ниже приведённой схеме, в качестве примера, показан свайный куст из 12 свай. Если сваю рассматривать как железобетонный элемент с условным диаметром (d), то при минимальном (компактном) расположении свай между собой на расстоянии 3d, получим площадь ростверка (А=3d²) на которую будет передавать нагрузку свая. Учитывая, что свая должна быть запроектирована из условия восприятия максимальной допускаемой расчётной нагрузки (Q), представляется возможным определить среднюю интенсивность давления по подошве ростверка.

Схема оптимального размещения свай в плане с выделением площади передачи нагрузки.

Тогда, в соответствии с вышеприведенной схемой передачи нагрузки на проектируемые сваи, можно определить Р_рост – среднюю интенсивность давления по подошве ростверка:

_,

где Q - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.

Определим, для центрально нагруженного ростверка получим приближенную площадь ростверка А_рост:

где N₀₁ – расчетная нагрузка по обрезу ростверка (I предельное состояние); γ_f – коэффициент перегрузки.

Зная площадь ростверка, находят его вес N_p и вес грунта на его обрезах N_гр:

Тогда, необходимое число свай будет равно:

Размещение свай в плане и конструирование ростверка

При размещении принятого количества свай (n_св) в плане необходимо стремиться к минимальным размерам ростверка.

Ниже представлены рекомендуемые схемы размещения свай в плане для кустов из: 3, 4, 5, 6, 7, 8 свай, а также основные конструктивные условия для проектирования ступеней ростверка под ж/б колонну для 6 свай сечением 30х30 см.

Рекомендуемые схемы размещения свай в плане и схема конструирования ростверка для куста свай под колону.

Проверка давления, приходящегося на одну сваю

Выполнив конструирование ростверка, находят его фактический вес N_р.факт. и фактический вес грунта на обрезах N_{гр.факт.,} затем осуществляют проверку давления на 1 сваю:

При удовлетворении данного условия переходят к определению осадки свайного фундамента. В противном случае необходимо выполнить одно из указанных действий:

-Увеличить количество свай.

-Изменив их длину, повысить несущую способность свай.

Затем производится перерасчёт по формуле, приведённой выше.

Данная последовательность расчётов производится до тех пор, пока не будут выполнены требуемые условия (см. формулу).

Определение осадки свайного фундамента

Определение осадки свайного фундамента – это расчёт его по II предельному состоянию (деформациям). Условия расчёта в принципе остаются такими же, как и для фундамента на естественном основании. В этом случае свайный фундамент следует рассматривать как условный фундамент глубокого заложения (d_ус) (см. схему).

Схема условного свайного фундамента, необходимая для расчёта его осадки.

Для определения осадки свайного фундамента необходимо создать условный фундамент - АБСД , используя величину угла a, определяемую из следующих условий:

-φ_ср – средневзвешенный угол внутреннего трения слоев грунта, которых пересекает ствол сваи

-α - угол рассеивания напряжений по длине ствола сваи.

Определив (α), и используя графические построения (см. схему), находят ширину и длину условного фундамента АБСД:

_.

Определяют давление по подошве условного фундамента, которое сопоставляется с расчётным сопротивлением грунта основания для условного фундамента на данной глубине:

Расчётное сопротивление грунта основания для условного фундамента:

Обычно соблюдение необходимого условия Р_усл ≤ R_{усл.фун.} удовлетворяется. Далее строят эпюры σ_0z и σ_бz для условного фундамента и определяют его осадку, используя метод послойного суммирования (см. ранее), с определением условной границы сжимаемой толщи (у.г.с.т.).

Необходимо соблюдение условия S ≤ S_u (расчет по II предельному состоянию).

Если рассчитанная осадка S будет превышать предельную величину осадки S_u, то следует принять меры по снижению полученной осадки:

-Увеличить глубину используемых свай, таким образом, чтобы остриё свай передавало нагрузку на ниже лежащие, более плотные слои грунта.

-Затем производится перерасчёт по выше приведённой методике.

Данная последовательность расчётов производится до тех пор, пока не будут выполнены требуемые условия S ≤ S_u.