5. Расчет свайных фундаментов
5.1. Расчет по несущей способности грунтов основания
Рисунок 8 – К расчету свайного фундамента
В качестве основания для свайного фундамента служит суглинок тугопластичный.
Толщину ростверка принимаем 400мм. Подошву ростверка по конструктивным условиям заглубляем на отметку -3,100 м.
Выбираем сваю СНпр9-40 – забивная призматическая железобетонная свая с предварительно-напрягаемой продольной проволочной арматурой с поперечным армированием. Ее сечение – 0,4х0,4 м, длина – 9,0 м. Сжимающая нагрузка приложена к свайному фундаменту с эксцентриситетом, назначаем жесткую заделку сваи в ростверк 30 см.
Несущая
способность висячих свай по грунту:
,
где коэффициент условий работы
;
коэффициенты условий работы под концом
и по боковой поверхности для сплошных
забивных свай
;
расчетное сопротивление под концом
сваи для песка мелкого на глубине 11,4 м
составляет
кПа. Расчетное сопротивление по боковой
поверхности сваи для первого слоя
толщиной h1=0,3
м на глубине
z1=2,85м
равно f
1=19,55кПа;
для второго слоя толщиной h2=2
м на глубине
z2=4м
равно f
2=75,5кПа;
для третьего слоя толщиной h3=2
м на глубине
z3=6м
равно f
3=82кПа;
для четвертого слоя толщиной h4=1
м на глубине
z4=7,5м
равно f
4=85,5кПа;
для пятого слоя толщиной h5=2
м на глубине
z5=9м
равно f
5=45кПа;
для шестого слоя толщиной h6=1,4
м на глубине
z6=10,7м
равно
f 6=46,7кПа.
Расчетная
нагрузка на сваю равна:
кН
(коэффициент надежности
принимаем равным 1,4, так как несущая
способность сваи определена расчетом).
Фундамент №1 (N=4,1 МН, М=-0,12 МН*м, Q=0,0 МН):
число свай в кусте:
,
принимаем 6 свай в кусте;
Рисунок 9 – Расположение свай в ростверке фундамента №1
объём ростверка: 2,4*3,6*0,4+2,4*1,2*0,5=4,9м3;
вес ростверка: 4,9*2,4*1,1=129кН;
полная нагрузка на сваю от сооружения и ростверка с коэффициентом надежности по нагрузке
составляет:
для первой и третьей сваи:
для второй и пятой свай:
для четвертой и шестой сваи:
Фундамент №2 (N=0,16 МН/м, М=0,0025 МН*м, Q=0,0 МН):
ар=7,88м>6d=2,4м,
следовательно, требуется увеличить
число свай. Примем сваю СНпр6-30 длиной
6м и сечением 0,3х0,3м.
Расчетное
сопротивление под концом сваи для
полутвердых глин на глубине 8,4 м составляет
кПа.
Рисунок 10 – К расчету свайного фундамента
Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи для первого слоя толщиной h1=0,3 м на глубине z1=2,85м равно f 1=19,55кПа; для второго слоя толщиной h2=2 м на глубине z2=4м равно f 2=75,5кПа; для третьего слоя толщиной h3=0,4м на глубине z3=5,2м равно f 3=80,4кПа; для четвертого слоя толщиной h4=1 м на глубине z4=7,5м равно f 4=85,5кПа; для пятого слоя толщиной h5=0,4 м на глубине z5=8,2м равно f 5=44кПа
Расчетная
нагрузка на сваю равна:
кН
(коэффициент надежности
принимаем равным 1,4, так как несущая
способность сваи определена расчетом).
Принимаем однорядное расположение свай с расстоянием между осями свай 6d=1,8м, ширина ростверка 520мм.
Рисунок 11 – Расположение свай в ростверке фундамента №2
Определим
расчетное давление по подошве условного
фундамента. Угол φср
равен
т.к. условный фундамент пересекает все
три слоя грунта(φ1=17°,φ2=28°,φ3=36°).
α=28/4=7o.
Размеры
подошвы условного фундамента:
Объём свай: Vсв=0,3*0,3*5,7=0,513 м3;
вес свай: Gсв=0,513*24*1,1=20,7кН;
объём ростверка: Vр=0,9*1,5*1=1,35 м3;
вес ростверка: Gр=1,35*24*1,1=35,64кН;
объём грунта: Vгр=1,7*3,1*1-0,513-1,35=3,4м3;
вес грунта: Gгр=3,4*18,7=63,7 кН;
Прочность несущего слоя обеспечена, компоновка свайного ленточного фундамента выполнена верно.
Фундамент №4 (N=0,5 МН/м, М=0,00 МН*м, Q=0 МН):
3d=1,2м<ар=1,2м<6d=2,4м.
Принимаем однорядное расположение свай, расстояние между осями свай ар=1,2м, ширина ростверка 660мм.
Рисунок 12 – Расположение свай в ростверке фундамента №4
Определим
расчетное давление по подошве условного
фундамента. Угол φср
равен
т.к. условный фундамент пересекает все
три слоя грунта(φ1=17°,φ2=28°,φ3=36°).
α=28/4=7o.
Размеры
подошвы условного фундамента:
Расчетное давление под подошвой условного фундамента:
– объём свай: Vсв=0,4*0,4*8,7=1,4 м3;
– вес свай: Gсв=1,4*24*1,1=36,7кН;
– объём ростверка: Vр=0,9*1,5*1=1,35 м3;
– вес ростверка: Gр=1,35*24*1,1=35,64кН;
– объём грунта: Vгр=1,61*3,1-1,4-1,35=2,3м3;
– вес
грунта: Gгр=2,3*18,1=41,6кН;
Прочность несущего слоя обеспечена, компоновка свайного ленточного фундамента выполнена верно.