Основания и фундаменты

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, u= 1,2 м;

f_i – расчетное сопротивление i–го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.2;

h_i – толщина i–го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м. При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай f_i пласты грунтов необходимо расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м;

γ_cr,γ_cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погружения, определяемые по таблице 7.3 .

R=3550 кПа.( определяется по таблице 7.1 СП 50-102-2003 для глубины заложения 10.5 м и показателя текучести 0.3)

 γ_c=1,0 , γ_cr=1,0 , γ_cf=1,0   

A=0,3·0,3=0,09 м².

 u=0,3·4=1,2 м.

  z₁=4.5м       f₁= 25,5 кПа.

  z₂=6.5 м     f₂=28,4 кПа,

  z₃=8 м        f₃=29.5 кПа.

  Z₄=9.5 м       f₄=45.5 кПа

 

  Несущая способность сваи

 

F_d=1·[1·3550·0,09+1,2·((1*·25.5,*2)+(1*28.4*2)+(1*29.5*1)+(1*45.5*2))] =593.46 кПа.

 

N_d= = 593.46 /1,4=423.9 кН 

Так как  =858,2 кН ≥ N_d = 423.9  кН, то для дальнейших расчетов используем меньшее значение, т.е. F_d=593.46 кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Определение количества свай

 

 

Определяем число свай:N_0I=1.2*N_0II;  

N_0I=1280*1.2=1536  кН

Aꞌ=0,9 м²

d=3.5 м

γ_ср=20 кН/м

n=.

        

            3.5 Конструирование и расчет свайного ростверка.

 

Ростверки под  колонны как правило устраивают монолитные, для возможности использования стандартных опалубок. Высота ступеней ростверка принимается кратной 150 мм. Ростверк проектируется как фундамент мелкого заложения. Размеры поперечного сечения выбирают из следующих соображений:

 

Если количество свай в кусте n не превышает 8–10 шт., то проектируют ростверк. Если же n больше 10, то необходимо увеличить сечение сваи. При этом длина забивных свай не должна превышать 10–12 м в связи со сложностью забивки их набольшую глубину.

 

Минимальное расстояние а между осями свай  а≥3d, где d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи..

 

Ориентировочно  расстояние от края ростверка до внешней  стороны вертикально нагруженной  сваи при свободной заделке ее в ростверк принимается при размещении свай: однорядном – не менее 0,2d+5 см; двух– и трехрядном 0,3d+5 см и при большем количестве рядов 0,4d+5 см. По конструктивным соображениям высота ростверка должна быть равна h_o+0,25 м, но не менее 0,3 м (h_o– величина заделки сваи, м).

 

 

 

       3.6 Проверка свайного фундамента по фактической нагрузке

Проверяем фундамент как центрально нагруженный.Должно выполняться условие:

N_ф≤ F_d/γ_к

N_ф =

N_ф==360.03  кН

360.03≤423.9-на 16 % условие выполнено. 

 

Проверяем фундамент как внецентренно нагруженный. Для внецентренно нагруженного фундамента должно соблюдаться условие:

=

 

≤1.2 F_d/γ_к

 

≠0

 

М_х ; М_у- моменты относительно главных осей фундамента.

х,у- координаты центров рассматриваемых свай

,-  сумма координат центров

 

М_у=М_0I+F_0I*d_p

F_0I= F_0II*1.2=22*1.2=26.4 кН

М_0I=380*1.2=456 кН*м

М_у=456+(26.4*3.5)=548.4 кН*м

 

G_р=(((1.9*1.9)*0.5)+4.32)*24=147 кН/м³

V_об=1.9*1.9*3=10.83 м³

G_гр=(10,83-4,32)*18=117.18 кН/м³

 

N_фmax==574.24 кН

 

N_фmin==145.82 кН

 

574.24≤1,2 F_d/γ_к    574.24≤1.2*423.9 кН   574.24≤508.68– условие не выполнено.Перегруз на 12 %.

Увеличиваем количество свай.

 

Количество свай=6.

Проверяем фундамент как центрально нагруженный.Должно выполняться условие:

N_ф≤ F_d/γ_к

N_ф =

N_ф==299.92  кН

282.64≤423.9-на 34 % условие выполнено. 

 

Проверяем фундамент как внецентренно нагруженный.

G_р=(((2.4*1.5)*0.5)+4.32)*24=146.88 кН/м³

V_об=2.4*1.5*3=10.8 м³

V_гр=10.8-4.32=6.48 м³

G_гр=6.48*18=116.64 кН/м³

 

N_фmax==452.25 кН

 

N_фmin==147.59 кН

 

 

452.25≤1,2 F_d/γ_к   452.25≤508.68  - на 11 % ,однако при уменьшении количества свай, условия не выполняются.

Окончательное число свай=6.

                  

3.7 Расчет свайного  фундамента по II группе предельных                   

состояний  (по деформациям)

 

Расчет ведется для условного  фундамента. Границы условного фундамента определяются следующим образом.

Сверху - ограничен поверхностью планировки грунта АВ;

Снизу – плоскостью, проходящей через  нижний конец сваи СД;

С боков -  вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии a, плоскости АД, ВС.

 

a = h*tg (φ_{II, mt}/4),

где φ_{II, mt –} осредненный угол внутреннего трения грунта в пределах глубины погружения сваи в грунт.

 

h=7 м

φ_ср=19.28

 

а=7* tg()=0,59=0,6 м

 

 

 

Ширина подошвы массива : B _усл =  b₀+ 2a =1,2+2*0,6= 2,4 м;

Длина подошвы массива :  L _усл =  l₀+ 2a = 2,1+2*0,6=3.3 м.

Площадь условного фундамента: А  _усл  = B _усл *L _усл = 2,4*3.3 = 7.92 м² .

Далее производим проверку по давлению. Для этого необходимо выполнение условия :     Р R,

Р = ,

G_р=V_р*24=((2,4*1.5*0.5)+4.32)*24=146.88  кН/м

G_св=V_св*24=((0.3*0.3*7)*6)*24=90.72 кН/м³

G_гр=V_гр*γ_ср

V_гр=V_об-V_св-V_р

V_об=7.92*10.5=83.16 м³

V_св=3.78 м³

V_р=1.8 м³

V_гр=83.16-3.78-1.8-4.32=73.26 м³

γ_ср==10.85

 

G_гр=73.26*10.85=794.87 кН/м³

 

Р = = 291.97 кПа;

 

Определим расчетное сопротивление  грунта на уровне СД. Для условного  фундамента:

Для расчета R: γ_с1= 1,2;  γ_с2= 1,06;  k = 1;  φ=24 = 0,72;  = 3,87;  = 6,45; (по табл. 5.3 СП 50-101-2004) = 1;  b₁ = 2,4, d₁ = 10.5 м;  = 10.85; =11,6 , d_b = 0;  = 40.

R=)

= 914.46 кПа 

P=291.97≤R=914.46

Условие выполнено, следует перейти  к расчету осадки свайного фундамента.

3.8 Определение осадки свайного  фундамента методом послойного  суммирования.

 

Основное условие расчета S < S_u, где S_u =10 см предельное допустимые значения осадки для данного типа здания. Определяется по «приложению Е» СП 50-101-2004. Условие ограничения расчета     

 

_{σzp=α*P  σzγ=α* σzg0   σzg0=γ^/*d  σzg= σzg0+γh}

_{P=291.97 кПа   l/B=1.375}

Точка 0.

 α=1

σ_zp0=1·291.75=291.75 кПа

σ_{zgo 0} =10.85*10.5=113.92 кПа 

σ_{zγ 0}=1·113.92=113.92 кПа 

 

Точка 1

ξ=   α=0,845

σ_zp1=0,845·291.97=246.71 кПа

σ_zg1 =113.92+(11.6*0.96)=125.05 кПа 

σ_{zγ 1}=0,845·113.92=96.26 кПа 

0.2 σ_zg1=  25.01 кПа

  _{условие не выполняется.}

 

Точка 2

ξ=   α=0,526

σ_zp2=0,526·291.97=153.57 кПа

σ_zg2 =125.05+(11.6*0,96)=136.18 кПа 

σ_zγ2 =0,526·113.92=59.92 кПа 

0.2 σ_zg2=  27.23 кПа

  _{условие не выполняется}

 

Точка 3

ξ=   α=0,320

σ_zp3=0,320·291.97=93.43 кПа

σ_zg3 =136.18+(11.6*0,96)=147.31 кПа 

σ_{zγ 3}=0,320·113.92=36.45 кПа 

0.2 σ_zg3=  29.46 кПа

  _{условие не выполняется}

Точка 4

ξ=   α=0,206

σ_zp4=0.206·291.97=60.14 кПа

σ_zg4 =147.31+(11.6*0,96)=158.44 кПа 

σ_{zγ 4}=0,206·113.92=29.61 кПа 

0.2 σ_zg4=  31,68 кПа

  _{условие не выполняется}

Точка 5

ξ=   α=0,142

σ_zp5=0,142·291.97=41.45 кПа

σ_zg5 =158.44+(11.6*0,96)=169.57 кПа 

σ_{zγ 5}=0.142·113.92=16.17 кПа 

0.2 σ_zg1=  33.91 кПа

  _{условие не выполняется}

Точка 6

ξ=   α=0,103

σ_zp6=0,103·291.97=30.07 кПа

σ_zg6 =169.57+(11.6*0,96)=180.70 кПа 

σ_{zγ 6}=0,103·113.92=11.73 кПа 

0.2 σ_zg6=  36.14 кПа

  _{30.07≤36.14-  условие выполняется.}

 

S=0.8*+

0.8*(0.00716+0.00532+0.00328+0.00190+0.05338+0.00095=0.0719 м=7.19 см

 

S < S_u = 10 см – условие выполнено, следовательно, выбранные размеры фундамента приняты правильно.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет и конструирование буронабивных свай

 

    4.1 Определение расчетных характеристик свайного фундамента.

 

Материал  сваи железобетон  d=0,6 м, длина L=6 м, армирование шестью  стержнями диаметром 14 мм,

Класс бетона сваи В20, рабочей арматуры А-I.

Учитывая  инженерно геологические условия  строительной площадки, стоит запроектировать  буронабивные сваи, которые будут опираться на суглинок.

 

                    4.2 Определение несущей способности сваи.

 

Несущая способность сваи определяется из условий  прочности материала сваи и грунта. При проверке прочности сваи по материалу  определяют непосредственно силу расчетного материала сваи. При проверке прочности  сваи по грунту определяют первоначальную несущую способность сваи, а затем используя коэффициент надежности находят силу расчетного сопротивления сваи по грунту. В последующих расчетах используют меньшее из двух значений.

 

4.2.1 Несущая способность сваи по материалу

 

Определение несущей способности  сваи по материалу производится по следующей формуле: F_dm=φ(R_b*A_b +R_cs*A_s)

R_b=11.5 МПА=11500 кПа

R_cs=225 МПа=225000 кПа

A===0,28 м²

А_s====9.23 *10^-4 м²

А_b=A-A_s

A_b=0.28-9.23*10^-4 =0.279 м²

F_dm=1*(11500*0.279+225000*9.23*10^-4)=3416.17 кН

 

                

                              

                              4.2.2 Несущая способность сваи по грунту

 

     Несущая способность по грунту определяется по следующей формуле:

                        

где - коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на глинистые грунты со степенью влажности и на лессовые грунты , в остальных случаях - ;

 

 - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями и буроинъекционных свай РИТ (по 6.5, ), для которых этот коэффициент следует принимать равным 1,3, и свай с уширением, бетонируемым подводным способом, для которых , а также опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент принимают в соответствии с разделом 13;

 

- расчетное сопротивление грунта  под нижним концом сваи, кПа,  принимаемое по таблице 7.7;

 

 - площадь опирания сваи, м , принимаемая равной:

 

для набивных и буровых свай без уширения - площади поперечного сечения  сваи;

 

для набивных и буровых свай с уширением - площади  поперечного сечения уширения в  месте наибольшего его диаметра;

 

для свай-оболочек, заполняемых бетоном, - площади поперечного  сечения оболочки брутто;

 

- периметр поперечного сечения  ствола сваи, м;

 

- коэффициент условий работы  грунта на боковой поверхности  сваи, зависящий от способа образования  скважины и условий бетонирования  и принимаемый по таблице 7.5;

 

- расчетное сопротивление  -го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.2;

 

 

h_i – толщина i–го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м. При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай f_i пласты грунтов необходимо расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м;

R=916.7 кПа.( определяется по таблице 7.1 СП 50-102-2003 для глубины заложения 9.5 м и показателя текучести 0.3)

 γ_c=1,0 , γ_cr=1,0 , γ_cf(суглинок)=0.8   γ_cf(глина)=0.8   

A=0.28 м².

 u=1.88 м.

  z₁=4.5м       f₁= 25,5 кПа.

  z₂=6.5 м     f₂=28,4 кПа,

  z₃=8 м        f₃=29.5 кПа.

  Z₄=9 м        f₄=30 кПа

 

Несущая способность сваи

 

F_d=1·[1·916.7·0.28+1,88·((0.7*·25.5*2)+(0.7*28.4*2)+(0.7*29.5*1)+(0.8*30*1))] =482.48 кПа.

 

N_d= = 482.48 /1,4=344.62 кН 

Так как  =3416.17 кН ≥ N_d = 344.62  кН, то для дальнейших расчетов используем меньшее значение, т.е. F_d=482.48 кПа

 

 

4.3 Определение количества свай

 

 

Определяем число свай:N_0I=1.2*N_0II;  

N_0I=1280*1.2=1536  кН

Aꞌ=0.9 м²

d=3.5 м

γ_ср=20 кН/м

n=

4.4 Проверка свайного фундамента по фактической нагрузке

Проверяем фундамент как центрально нагруженный.Должно выполняться условие:

N_ф≤ F_d/γ_к

N_ф =

G_р=((4.3*2.7*0.5)+4,32)*24=243 кН/м³

G_гр=((4.3*2.7*3)-4.32)*18=549.18  кН/м³

 

N_ф==388.03  кН

388.03≤344.62- условие не выполнено.  Увеличиваем количество свай.

 

 

 

7 свай.

Проверяем фундамент как центрально нагруженный.Должно выполняться условие:

N_ф≤ F_d/γ_к

N_ф =

G_р=((3.4*5.6*0.5)+4,32)*24=332.16 кН/м³

G_гр=((3.4*5.6*3)-4.32)*18=950.4  кН/м³

 

N_ф==402.6  кН

402.6≤344.62- условие не выполнено.  Увеличиваем количество свай.

 

8 свай.

Проверяем фундамент как центрально нагруженный.Должно выполняться условие:

N_ф≤ F_d/γ_к

N_ф =

G_р=((2.6*5.9*0.5)+4,32)*24=287.76 кН/м³

G_гр=((2.6*5.9*3)-4.32)*18=750.6  кН/м³