Проектирование фундамента из забивных свай для колонны по оси б
Глубину заложения ростверка dp выбираем минимальной из конструктивных требований: -0,5м-0,25м=-0,75м (-0,5м – отметка низа колонны, 0,25м – минимальная толщина плиты под колонной). Округлеем до величины, чтоб высота ростверка hp = dp-0,15м была кратной 300мм, - 0,9м. Отметку головы сваи принимаем на 0,3м выше подошвы ростверка – 0,6м. В качестве несущего слоя выбираем суглинок непросадочный с прослойками песков, залегающие с отметки-14,150м, так как свая должна прорезать слои просадочных грунтов. Заглубление сваи в песок должно быть не менее 1,0м. Поэтому принимаем сваи длиной 15м – составные С150.30 со сварным стыком и секциями 7+8м; отметка нижнего конца составит-15,550м, а заглубление в суглинок непросадочный с прослойками песков 1,35м.
Несущую способность свай определяем исходя из замачивания глинистых грунтов до коэффициента насыщения Sr=0,9.
(190)
Таблица 18 – Данные для расчета несущей способности сваи
Допустимая
нагрузка на сваю согласно расчету
составит
.
Это больше, чем принимают в практике
проектирования и строительства, и
поэтому ограничиваем значение нагрузки
на сваю, принимая ее
.
Для колонны по оси Б:
Количество свай определяем по формуле:
(191)
Принимаем 2 сваи.
Расстановка свай:
Рисунок 52 – Расстановка свай
Приведем нагрузки к подошве ростверка:
Нагрузка от ростверка Np составит:
(192)
Для 1 комбинации:
Для 2 комбинации:
Определяем нагрузки на сваи:
для 1 комбинации:
для 2 комбинации:
Все условия - Ncв<Fd/γc; Nсв>0 выполняются.
Производим расчет свай на горизонтальную нагрузку:
По графикам на рис.8 [28]. определяем коэффициент К=16000кН/м4. По графикам на рис.9 [28]. для свай длиной 15м и при коэффициенте К=16000кН/м4 определяем единичное перемещение от Qсв=1кН – εн=0,3мм. Общее горизонтальное перемещение Up=0,3х1,37=0,41мм (1,37кН – горизонтальная нагрузка на одну сваю). Значение Up< Uв=10мм, поэтому можно принимать гибкое сопряжение свай с ростверком, однако грунты являются просадочными, и в связи с этим проектируем жесткое сопряжение. При жестком сопряжении единичный момент в сопряжении Мн=1,05кНм (при длине сваи >7м и К=16000кН/м4), а общий Мсв=1,05х1,37=1,44кНм в первой комбинации нагрузок, Мсв=1,05х1,21=1,27кНм во второй.
Для свай длиной 15м типовая продольная арматура - 4ø12АIII при классе бетона В20. При указанных выше значениях Nсв, и названных выше моментах прочность такой сваи достаточна.
Расчет и конструирование ростверка:
Проверим ростверк на продавливание колонной
Рисунок 53 – Схема работы ростверка на продавливания колонной
Проверка осуществляется по формуле:
(193)
Продавливающая сила F определяется как удвоенная сумма усилий в сваях с наиболее нагруженной стороны ростверка:
в 1 комбинации
во 2 комбинации
где усилия определяются от нагрузок N и М, приложенных к обрезу ростверка.
Усилия в сваях:
Таблица 19 – Усилия в забивных сваях по оси Б
-
№ сваи
Усилия в сваях,кН
1 комбинация
2комбинация
1
225,35
215,91
2
204,94
221,18
Принимаем для расчета продавливающую силу по 1 комбинации, как большую:
F=2x225,35=450,7кН.
Класс бетона ростверка принимаем В12,5 с Rbt=660МПа, h0p=0,4-0.05=0,35м. Значение коэффициента α принимаем равным 1, так как металлическая колонна не замоноличивается в стакан и часть нагрузки не будет передаваться через стенки стакана.
Значение
с1=h0p=0,35м,
с2=0,4xh0p=0.4x0.35=0.14м
тогда:
условие выполняется, принимаем высоту ростверка – 0,4м.
Производим проверку на продавливание угловой сваей:
Рисунок 54 – Схема работы ростверка на продавливание угловой сваей
Проверку проводим по следующей формуле:
(194)
здесь Nсвi=234,3кН; h0p=0,35м; b01=b02=0,45м; с01=0,193м, с2=0,4xh0p=0,4x0,35=0,14м; β1=0,6; β2=1,0, тогда:
условие выполняется.
Производим расчет ростверка на изгиб:
Моменты в сечениях определяем по формулам:
По величине моментов в каждом сечении определяем площадь рабочей арматуры:
(195)
где h0p – рабочая высота каждого сечения, м;
Rs – расчетное сопротивление арматуры, кПа( для арматуры класса А-III периодического профиля диаметром 10-40 мм принимают Rs=365000кПа);
ξ – коэффициент, определяемый по табл.9 [28]. в зависимости от величины αm:
(196)
где bi – ширина сжатой зоны сечения;
Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию, принимаемое для бетона класса В12,5 – 7,5МПа.
Рисунок 55 – Схема к расчету ростверка на изгиб
Результат расчета сведен в таблицу ниже:
Таблица 20 – Результаты расчета забивных свай по оси Б
-
Сечение
Момент, кНм
αm
ξ
h0p
Аs, см2
1-1
67,4
0,093
0,951
0,35
5,55
2-2
45,1
0,082
0,956
0,40
3,23
Принимаем арматуру нижней сетки С-1 в одном направлении 8ø10АIII с площадью Аs= 6,28см2, в другом направлении 4ø10АIII с площадью Аs= 2,36см2.
Таблица 21 - Спецификация
-
Поз.
Обозначение
Наименование
Кол-во
Масса, кг
Примеч.
Сваи железобетонные
ГОСТ 19804-91
С150.30
2
3430
Ростверк монолитный
1
ГОСТ 23279-84
С-1
1
62,8
Детали
1
ГОСТ 5784-82
ø10АIII, l=550
8
27,1
2
ГОСТ 5784-82
ø10АIII, l=1450
4
35,7
Материалы
Бетон В12,5
м3
0,36
Выбор свайного оборудования и расчет отказа
Выбираем
для забивки свай механический молот.
Отношение массы ударной части молота
m4
– к массе сваи m2,
должно быть не менее 1,5. Так как m2=3,43т,
принимаем массу молота m4=5,5т.
Отказ определяем по формуле
,
где несущую способность сваи принимаем
;
энергию удара Ed=10х
m4=10х5,5=55кДж;
полную массу молота m1=
m4=5,5т;
массу наголовника m3=0,2т.
.
Расчет стоимости и трудоемкости возведения свайного фундамента
Таблица 22 – Расчет стоимости и трудоемкости возведения свайного фундамента
-
№ расценок
Наименование работы и вид затрат
Ед.
изм.
Объем
Стоимость, руб.
Трудоемкость,
чел-ч
ед.
всего
ед.
всего
1-230
Разработка грунта бульдозером 1гр.
1000м3
0,02
33,8
0,68
-
Стоимость свай
пог.м
30
8,0
240
-
-
5-11
Забивка свай в грунт 1гр
свая
2
14,8
29,6
2,14
4,28
5-31
Срубка голов свай
свая
2
1,19
2,38
0,96
1,92
6-72
Устройство опалубки для воздушной прослойки
м3
0,09
2,34
0,21
0,93
0,08
6-5
Устройство монолитного ростверка
м3
0,36
39,1
14,08
4,5
1,62
Стоимость арматуры
т
0,015
240
3,6
-
-
1-255
Обратная засыпка бульдозером грунта 1гр.
1000 м3
0,0198
14,9
0,30
-
-
Итого:
290,85
7,9