Основные положения по расчету и проектированию свайных фундаментов

 

 

Геология,

основания и 

фундаменты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.  Основные  положения по  расчету и проектированию  свайных  фундаментов

 

Фундаменты  из  забивных  свай  рассчитываются  в  соответствии  с  требованиями  СНиП  2.02.03-85  по  двум  предельным  состояниям:

- по  предельному   состоянию  первой  группы ( по  несущей  способности):  по  прочности – сваи  и  ростверки,  по  устойчивости – основания  свайных  фундаментов.

Глубина  заложения  подошвы  свайного  ростверка  назначается  в  зависимости  от:

• наличия  подвалов  и  подземных  коммуникаций;
• геологических  и  гидрогеологических  условий  площадки  строительства  ( виды  грунтов,  их  состояние,  положение  подземных  вод  и  т. д. );
• глубины  заложения  фундаментов  прилегающих  зданий  и  сооружений;
• возможности  пучения  грунтов  при  промерзании.

 

4.2.  Инженерно-геологические изыскания.

 

Описание  грунтов	Мощность  слоя, м
Песок желтовато-коричневый, мелкий, средней степени водонасыщения	1.9
Супесь желтовато-коричневая, пластичная, с редким гравием	4.6
Гравийный грунт с  глинистым заполнителем до 20%. Глина коричневая полутвердая. Гравий и галька кварцево-кремниевого состава	0.7
Аргиллит вишнево-коричневый, слоистый, сильнотрещиноватый, сильновыветрелый, рухляк.	7.1

 

По данным статического зондирования удельное сопротивление песков конусу зонда изменяется от 0,7-7,5 МПа увеличиваясь в местах скопления гальки и гравия до 11,7-14,6 МПа.

Для супеси удельное сопротивление  изменяется от1,0-6,9 МПа до 9,0-10,3МПа.

В гравийных грунтах удельное сопротивление грунта изменяется от 7,7-10,3МПа до 12,0-19,4МПа, в местах снижения количества заполнителя увеличиваясь до 28,4МПа.

Аргиллиты – рухляки  с прослоями неравномерновыветреллых  песчаников имеют удельное сопротивление от 2,0-7,4МПа до 10,0-20,6МПа увеличиваясь в линзах песчаников наиболее крепких 21,8-30,1МПа.

Подземные воды встречены на глубине 3,3 м и приурочены к супеси.

Согласно данным химического анализа подземные воды обладают слабой и слабой и средней углекислой агрессивностью к бетону и при периодическом смачивании неагрессивны по отношению к арматуре железобетонных конструкций.

4.3. Расчет  и конструирование свайных фундаментов

 

Прежде  всего  необходимо  выбрать  тип  сваи,  назначить  ее  длину  и  размеры  поперечного  сечения.  Длину  сваи определяют как сумму L=L₁+L₂+L₃.

L₁ – глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается для свайных фундаментов с вертикальными нагрузками не менее 5 см. 

L₂ – расстояние от подошвы плиты до кровли несущего слоя.

L₃ – заглубление в несущий слой.

 Принимаем  железобетонные  сваи,  квадратного  сечения   размером  300х300 мм.

L=0.050+5.950=6м.

Несущая  способность  F_d  ( в кН )  висячей сваи  по  грунту  определяется  как  сумма  сопротивления  грунтов  основания  под  нижним  концом  сваи  и  по  боковой  поверхности  ее:

F_d=g_c×( g_cr×R×A+U×åg_cf×f_i×l_i ),

Где  g_c –коэффициент  условий  работы  сваи  в  грунте,  принимаемый   g_c=1.0.

g_cr   и g_cf  -  коэффициенты  условий работы  грунта  соответственно  под  нижним  концом  и  по  боковой  поверхности  сваи ( табл. 3  СНиП  2.02.03-86 );  для  свай,  погруженных  забивкой  молотами,  g_cr =1.0  и g_cf =1.0;

А – площадь  опирания  на  грунт  сваи,  в  м²,  принимаемый по  площади поперечного сечения  сваи;

R – расчетное сопротивление грунта  под нижним  концом  сваи,  кПа;

U – периметр  поперечного сечения сваи,  м;

f_i – расчетное сопротивление i-го  слоя  грунта  основания по  боковой поверхности  сваи,  кПа;

l_i – толщина i-го  слоя  грунта,  м.

При определении fi пласты грунтов расчленяются на слои толщиной не более 2м.

A=0.3*0.3=0.09 м.

g_с=1; g_CR=1; g_сf=1;

 

R=4050 кПа U=0.3*4=1.2 м.

 

 

№	H	z	f
1	2,05	4,450	20,7
2	2,05	6,50	24,65
3	0,7	7,15	60,30

 

F_d=1×( 1×4050×0,09+1,2×(20,7*2,05+24,65*2,05+60,3*0,7))=660,76  кН

 

  Расчетная  нагрузка    Р,  допускаемая  на  сваю, определяются  из  зависимости:

       кН;

где  g_к – коэффициент надежности,  принимаемый равным  1,4.

 

Определим кол-во свай по формуле:

,

где

 

4.4. Вычисление  вероятной осадки  свайного  фундамента.

 

Расчет  осадки  фундамента  производится  по  формуле:

               S<S_u  ,

Где  S – конечная  осадка  отдельного  фундамента,  определяемая  расчетом;

S_u – предельная  величина  деформации  основания  фундамента  зданий  и  сооружений,  принимаемая  по  СниП  2.02.01-83;

Определим  осадку  методом  послойного  суммирования.  Расчет  начинается  с  построения  эпюр  природного  и  дополнительного  давлений.

Ординаты  эпюры  природного  давления  грунта:

                  _n

          s_zg=åg_i×h_i ,

                   ⁱ⁼¹

где  g_i – удельный  вес грунта  i-го  слоя,  Кн/м³;

 h_i – толщина слоя  грунта,  м;

g=10×r т/м³.

 r®по заданию для свайных фундаментов. 

 

Ординаты   эпюры  природного  давления  откладываем  влево  от  оси  симметрии.

Дополнительное  вертикальное  напряжение  s_zр для любого  сечения,  расположенного  на  глубине z  от  подошвы фундамента,  определяется  по  формуле:

                                s_zр=a×P₀

где  a - коэффициент,  принимаемый по  табл.1  СниП  2.02.01-83;

Расчет  осадки  отдельного  фундамента  на  основании  в  виде  упругого  линейно  деформируемого  полупространства  с  условным  ограничением  величины  сжимаемой  зоны  производится  по  формуле:

где S – конечная  осадка  отдельного  фундамента,  см;

h_i – толщина i-го  слоя  грунта  основания,  см;

E_i – модуль  деформации  i-го  слоя  грунта,  кПа; 

b - безразмерный  коэффициент,  равный  0.8;

s_zpi – среднее значение  дополнительного вертикального нормального  напряжения  в  i-м слое  грунта,  равное  полусумме напряжений  на  верхней  Z_i-1 и нижней  Z_i границах  слоя,  кПа.

	2,4	0	22,02	4,404	0	1	183,59	15,5	0,0142
0,48	2,88	0,48	30,828	6,1656	0,40	0,96	176,25	15,5	0,0055
0,48	3,36	0,96	39,636	7,9272	0,80	0,8	146,87	15,5	0,0045
0,48	3,84	1,44	49,212	9,8424	1,20	0,606	111,26	27,5	0,0019
0,48	4,32	1,92	58,788	11,758	1,60	0,449	82,433	27,5	0,0014
0,48	4,8	2,4	68,364	13,673	2,00	0,336	61,687	27,5	0,0011
0,48	5,28	2,88	77,94	15,588	2,40	0,257	47,183	27,5	0,0008
0,48	5,76	3,36	87,516	17,503	2,80	0,201	36,902	27,5	0,0006
0,48	6,24	3,84	97,092	19,418	3,20	0,16	29,375	27,5	0,0005
0,48	6,72	4,32	106,48	21,295	3,60	0,131	24,051	14,5	0,0008
0,48	7,2	4,8	115,86	23,172	4,00	0,108	19,828	14,5	0,0007
									0,0257

 

S=2,6см<Su=10см.Условие выполняется. 

 

 

 

 

 

 

4.5. Подбор арматуры ленточного ростверка

 

Расчет ростверка ведем  как расчет неразрезной балки.

Шаг свай 1130 мм.

  q=618,4 кН/м

56,4 кН*м;

 

49,35 кН*м;

Подбираем арматуру:

На опоре

0,00064м2

принимаем арматуру A-III 4 стержня d=16мм2, Аs=8,04 см2

В пролете

0,000683м2

принимаем арматуру A-III 4 стержня d=16мм2, Аs=8,04 см2