Определение глубины заложения подошвы фундамента

1. Определение расчетных нагрузок

Расчет свайных фундаментов  и их оснований производят по предельным состояниям двух групп:

1) по первой группе – по  прочности конструкций свай, свайных  ростверков; по несущей способности  грунта основания свайных фундаментов  и свай; по устойчивости оснований  свайных фундаментов в целом  при горизонтальных нагрузках  или основаниях, ограниченных нисходящими  откосами;

2) по второй группе – по  осадкам оснований свайных фундаментов  от вертикальных нагрузок; по  перемещениям свай от действия  вертикальных, горизонтальных нагрузок  и моментов; по образованию или  раскрытию трещин в элементах  железобетонных конструкций.

При выполнении расчетов по первой группе предельных состояний принимают  расчетные нагрузки, которые вычисляют  по формулам:

; ,

где N_I , M_I –соответственно расчетные значения нагрузки и момента, действующих на сваи; - коэффициент надежности по нагрузке ( ); Nⁿ , Mⁿ – соответственно нормативные значения нагрузки и момента.

 

Варианты схем зданий и их назначение	Номер фундамента	Нагрузки
		NII	х	MII	х	FhII	х
Жилой дом на 56 квартир.	5 6	580 320	696 384	- -	- -	- -	- -

2. Назначение  размеров ростверка и глубины  его заложения

 

Для стен кирпичных и панельных  зданий ростверки выполняются из монолитного железобетона. Конструктивно  размеры балочного ростверка  принимаются высотой 50 см. Ширина ростверка b_p принимается равной толщине стены b_cт в плоскости обреза фундаментов. Допускается проектирование свесов стены, но не более 12 см.

При проектировании свайного фундамента под колонны его минимальные  размеры определяются количеством  свай в кусте. Размеры ростверков по высоте назначаются на 40 см больше глубины стакана или с учетом необходимой заделки анкерных болтов и принимаются кратными 15 см. отметка  обреза принимается на 15 – 20 см ниже планировочной отметки или отметки  пола помещения.

 Вывод: размеры ростверков  принимаются:

 

Сечение 5: b_p=50 см

 Сечение6: b_p=40 см

Глубина заложения ростверка зависит  от факторов, указанных для фундамента на естественном основании, но в первую очередь от пучиноопасности верхнего слоя грунта, в котором будет располагаться  ростверк.

В пучиноопасных грунтах глубина  заложения подошвы ростверка  ленточных свайных фундаментов  принимается:

а) для наружных и внутренних стен бесподвальных зданий подошва ростверка  проектируется выше поверхности  планировки на 0,2 м, воздушный зазор  заполняется сухим песком или  другим дренирующим грунтом, а также  теплоизоляционным материалом;

б) при наличии неотапливаемых подвалов и технических подполий по подошвой ростверка под внутренними стенами  предусматривается воздушный зазор 0,2 м, который заполняется несвязным  грунтом;

в) глубина заложения подошвы  ростверка кустовых свайных фундаментов  под наружные и внутренние стены  производственных зданий принимается  не менее расчетной глубины промерзания  с устройством подушки из дренирующего грунта 0,1 – 0,15 м и бетонной подготовки 0,1 м из тощего бетона.

а)                                                        б)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. 1. Глубина заложения  подошвы ростверка ростверка

3. Выбор типа свай и их предварительных размеров

 

Выбор типа свай зависит от инженерно-геологических  условий стройплощадки, величины и  характера нагрузок, действующих  на фундамент, наличия в строительных организациях необходимого сваебойного  оборудования, стесненности условий  строительства.

В проекте принимаем забивные железобетонные сваи призматического сплошного  сечения, забивные с обычной арматурой  и размерами поперечного сечения 30 х 30 см и длиной от 3 до 10 м. Предварительно длина свай принимается в зависимости  от грунтовых условий площадки.

Минимальная длина свай (расстояние от головы до начала острия) при центральной  вертикальной нагрузки принимается  равной 3 м; при дополнительном действии горизонтальной нагрузки (момента) – 4 м.

Длина свай назначается с учетом заделки их в ростверк и должна быть согласована с типовой длиной по ГОСТ 19804–79 (1, прил. 7).

Свая заделывается в ростверк на 20 см при центральной нагрузке.

Минимальное заглубление свай в  слой должно быть не менее 5 м в пески  гравелистые, крупные и средней  крупности. В остальные грунты на 1 м.

Вывод: к дальнейшему расчету  принимается свая С30длина-8м 30×30см.

4. Определение несущей  способности свай по грунту

Допускаемая нагрузка на сваю определяется из условия ее несущей способности  по грунту и материалу. При определении  числа свай на фундамент используется меньшее значение допускаемой нагрузки на сваю.

Свайные фундаменты и отдельные  сваи по несущей способности грунтов  основания (несущая способность  свай по грунту) рассчитываются по формуле:

,

где N – полная расчетная вертикальная нагрузка на сваю, которая складывается из расчетных нагрузок: N₀₁ – приложенной в уровне обреза фундамента; N_P1 – веса ростверка; Nбл – вес блоков.

 

Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента сечение 5:

Характеристика  грунта	zi, м	hi, м	fi
Супесь твердая	2.350	0.300	48	14,4
	4,700	2	56	112
Песок гравелистый крупные и  средней крупности плотные.  Водонасыщение среднее	6,700	2	62	124
	8,700	2	65	130
	10,400	1,7	65	110,5
				∑=490,4

N_1п=(N₀₁+N_p1) =(696+30)1.2=871,2 кН

N_p1 =0.5*0.3*8*25=30 кН

=1*(1*4000*0.09+1.2*490,4)=948,48 кПа

871,2≤948,48кПа

Рассчитаем несущую способность  сваи для фундамента сечение 6:

Принимаем сваю длиной 10м: С10-30

 

Характеристика  грунта	zi, м	hi, м	fi
Насыпной грунт	0.175	0.175	23	4,025
Супесь твердая	2,35	2,175	48	104,4
	4,7	2,35	56	131,6
Песок гравелистый крупные и  средней крупности плотные.  Водонасыщение среднее	6,7	2	62	124
	8,7	2	65	130
	10,175	1,475	68	100,3
				∑=594,32

 

 

 

N_1п=(N₀₁+N_p1) =(384+30)1.2=464,4 кН

N_p1 =0.4*0.3*10*25=30 кН

F_d=1*1*(1*5000*0.09+1.2*1*594,32)=1163,2 кПа

464,4≤1163,2 кПа

5. Определение несущей способности сваи по материалу

 

Несущая способность сваи по материалу  на сжатие для железобетонных свай определяется по формуле:

где Fm – несущая способность  сваи по материалу, кПа; - коэффициент условий работы сваи =1 (при размере поперечного сечения сваи более 200 мм); - коэффициент, учитывающий условия загружения, гибкость и другое (для свай, полностью находящихся в грунте, =1); Rb – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), кПа;           А – площадь поперечного сечения сваи, м2; Rst – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; AS – площадь всех продольных стержней арматуры.

6. Определение количества свай в ростверке

 

Требуемое количество свай определяется по формуле:

,

где N1 – полная расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, приведенная  к подошве плиты ростверка, кН; Fd – несущая способность сваи по грунту; - коэффициент надежности ( =1,4); - коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1 – 1,2.

для сечения №5:

сваи/м

 

 

    для сечения №6

 

свая/м

 

 

7. Конструирование свайных фундаментов

 

Свайные фундаменты в зависимости  от размещения свай в плане следует  проектировать в виде:

а) одиночных свай – под отдельно стоящие опоры;

б) свайных лент – под стены  зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине  нагрузок с расположением свай в  два ряда и более;

в) свайных кустов – под колонны  с расположением свай в плане  на участке квадратной, прямоугольной  и других форм;

г) сплошного свайного поля – под  тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением  и объединенными сплошным ростверком, подошва котого опирается на грунт.

Минимальный шаг свай – 3dсв = 0.9 м.

Максимальный шаг свай – 6dсв = 1.8 м.

Для сечения 5 принимаем шаг равный 0,75 м, тогда nc = 16 свай, для сечения 6   шаг равен 1.5 м, nc = 8 сваи,

 

Сечение 5

       Сечение 6

 

 

 

1. Определение фактической нагрузки на сваи

 

Расчет заключается в определении  фактических нагрузок, действующих  на сваи свайного фундамента, и сравнении  их с расчетной нагрузкой, допускаемой  на сваю (по грунту). Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяется условие

Расчет свайного фундамента № 5

=696*12/16=522 кПа

=830,8 кПа

522   830,8  кПа             

Условие выполняется 

Расчет свайного фундамента № 6

=384*12/8=576 кПа

=830,8 кПа

576   830,8кПа               

Условие выполняется 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

М.В.Берлинов Б.А.Ягупов. Примеры расчета  оснований и фундаментов. М., Стройиздат, 1986 г.

ГОСТ 25108-95 Грунты. Классификация, 1997 г.

СНиП 2.02.02-83 Основания зданий и сооружений. М.,Стройиздат,1984 г.

НИИОСП им. Герсеванова Пособие  по проектированию оснований зданий и сооружений, 1981 г.

Основания, фундаменты и подземные  сооружения. Справочник проектировщика. М., СтройИздат, 1985 г.

СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты 1987г.