3.5.Расчет и проектирование свайных фундаментов.

3.5.1.Определяем длину сваи исходя из следующих условий:

а) ее подошва должна быть заглублена не менее 0,5м в несущий слой

( .)

б) над дном котлована сохраняется недобитый участок сваи длиной 0,5м, для последующего сопряжения ее с ростверком.

Принимаем сваю С 5-30 (длиной 5м, d =30*30см),

3.5.2. Определяем несущую способность свай.

Для этого вычерчиваем

а) геологический разрез с параметрами оснований.

б) участок котлована с отметкой глубины заложения фундамента.

в) продольный разрез сваи.

Несущую способность висячих свай (свай трения) определяется по формуле:

где: - коэффициенты условий работы сваи, грунта под подошвой и по боковой поверхности, по таблице, .

R- расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи, по таблице R=2100 .

А – площадь (м²), ( );

u - периметр (м) поперечного сечения сваи, (u = 4d = 4x0,3 =1,2м);

- толщина условного слоя, на которые делятся И.Г.Э, пройденные сваей, принимается не более 2м;

- расчетное сопротивление трению грунта по боковой поверхности сваи, .

Определяем сопротивление сваи по боковой поверхности в табличной форме:

Таблица 3.17

№ условного слоя	, м	Крупность песка или		, м	,
1	1,9	0,500	17	2,	34
2	3,65	0,500	12.75	1,5	19,125
3	4,15	мелкий	40	1	40

93,125

кН

Расчетная вертикальная нагрузка на сваю определяется по формуле:

кН

где - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

Ориентировочно количество свай в кусте n, исходя из действующих вертикальных нагрузок на обрезе фундамента, определяем по формуле:

n = 1,1  N/N_св

где: 1,1 – коэффициент, приближенно учитывающий массу ростверка и действия изгибающего момента на сваю.

Полученное количество свай округляется в большую сторону до целой величины. При наличии моментных нагрузок минимальное количество свай – 2 шт.

Ф-1 n = 1,1  N/N_св. = 1,1  173,67кН/254,73кН = 0,75 принимаем 1 шт.

При размещении свай в кусте, расстояние между их осями должно быть не менее 3d (d – сторона поперечного сечения ствола сваи, 3d = 3  0,3 = 0,9 м).

Ф-1 n = 1,1  N/N_св. = 1,1  218,04кН/254,73кН = 0,94 принимаем 1 шт.

При размещении свай в кусте, расстояние между их осями должно быть не менее 3d (d – сторона поперечного сечения ствола сваи, 3d = 3  0,3 = 0,9 м).

3.5.3. Расчет осадки свайного ленточного фундамента

Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям следует, как правило, произвести как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями ДБНВ.2.1-10-2009.

Определяем границы условного фундамента. Снизу он ограничен плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай; сверху – поверхностью земли ВГ; по бокам плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии , но не более 2d.

Вычисляем расчетное значение угла внутреннего трения:

Тогда: а =5,4·tg 22 /4= 0,5 м

Определяем размеры условного фундамента в плане: (Ф-1)

0,3+2*0,6=1,3м 1 м

Определяем площадь условного фундамента

Собственный вес условного фундамента:

G_уф = А_уф  Н_уф  _ср =1,3*5,4*20=140 кН

где: А_уф – площадь подошвы ростверка;

Н_уф – высота сваи;

_ср – среднее значение удельного веса ростверка и грунта на его обрезах, равен 20 кН/м³.

Среднее давление под подошвой условного фундамента:

Для крайнего: Р = (N + G_уф )/А_у.ф. =(173,67+140)/1,3 = 241,28 кН/м²;

Для среднего: Р = (N + G_уф )/А_у.ф. =(218,04+140)/1,2 = 275,4 кН/м²;

Расчетное сопротивление грунта, под подошвой условного фундамета:

,

где - коэффициенты условий работы ;

=1, =1,

b- ширина подошвы фундамента

b=1,3 м

значения определяется по табл. в зависимости от угла внутреннего трения φ= 30 ⁰;

- глубина заложения фундамента, =5,4 м

и - средние значения удельного веса грунтов соответственно выше и ниже подошвы фундамента ;

= 16,3

=18,3

кПа

Выполняем проверки давлений по подошве принятых фундаментов по формулам: ,

где Р - среднее давление

для крайнего: ;

для среднего: ;

Условия выполняются.

Расчет осадки свайного фундамента производится методом послойного суммирования и выполняется в табличной форме.

;

1. Строим расчетную схему основания и фундаментов, на которую наносим: геологический разрез с необходимыми для расчета параметрами основания, и поперечное сечения фундамента «b» с принятой глубиной заложения его подошвы « », в масштабе 1:100.

2. Определяем напряжения от собственного веса грунта

на отметке подошвы фундамента

3. Напряжение от дополнительного давления на уровне подошвы фундамента

Для крайнего: 241,28 – 88,12=153,16 кПа

Для среднего: 275,4 – 88,12=187,28 кПа

4. Сжимаемую толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на элементарные слои толщиной:

: м

5. Расчет напряжений от внешней нагрузки на отметке кровли каждого элементарного слоя и расчет осадок выполняется в табличной форме. При этом коэффициент определяется по таблице, для соотношения:

Распределение по глубине дополнительных вертикальных напряжений от внешнего давления принимаем по теории линейно-деформируемой среды как в однородном основании:

σ_zp=α*p₀

Коэффициент α находим по таблице в зависимости от соотношений ξ=2z/b=2*0,52/1,3=0,8 и η=2,4 методом интерполяции

Крайний фундамент

Таблица 3.18

№	Zi,м	ᶓ	α	σzp=α*po, кПа	σzg, кПа	σzy, кПа	σzp,i, кПа	hi,см	Еi, кПа	Si, см
1	0	0	1	153,16	88,12	88,12	143,66	52,00	56000,00	1,07
2	0,52	0,8	0,876	134,17	91,03	77,19
							113,95	52,00		0,85
3	1,04	1,6	0,612	93,73	93,94	53,93
							78,95	52,00		0,59
4	1,56	2,4	0,419	64,17	96,86	36,92
							54,60	52,00		0,41
5	2,08	3,2	0,294	45,03	99,77	25,91
							38,90	52,00		0,29
6	2,6	4	0,214	32,77624	102,68	18,86
							28,72	52		0,21
7	3,12	4,8	0,161	24,65876	105,59	14,19
							21,83	52		0,16
8	3,64	5,6	0,124	18,99184	108,50	10,93
							Si			3,57

_zp  0,2 _zg 18,99 < 21,7 кПа

S < S_u 3,57 см < 18 см. – условие выполняется

Средний фундамент

Таблица 3.19

№	Zi,м	ᶓ	α	σzp=α*po, кПа	σzg, кПа	σzy, кПа	σzp,i, кПа	hi,см	Еi, кПа	Si, см
1	0	0	1	187,28	88,12	88,12	175,67	52,00	56000,00	1,30
2	0,52	0,8	0,876	164,06	91,03	77,19
							139,34	52,00		1,04
3	1,04	1,6	0,612	114,62	93,94	53,93
							96,54	52,00		0,72
4	1,56	2,4	0,419	78,47	96,86	36,92
							66,77	52,00		0,50
5	2,08	3,2	0,294	55,06	99,77	25,91
							47,57	52,00		0,35
6	2,6	4	0,214	40,08	102,68	18,86
							35,12	52		0,26
7	3,12	4,8	0,161	30,15	105,59	14,19
							26,69	52		0,20
8	3,64	5,6	0,124	23,22	108,50	10,93
9	4,16	0,64	0,099	18,54	111,53	8,72
							Si			4,37

_zp  0,2 _zg 22,91 < 23,94 кПа

S < S_u 5,02см < 10см. Условие выполняется

Относительная разность осадок: ΔS/L=(4.37-3.57)/900=0.0008<0.002