8. Расчёт свайного фундамента

Нормативные нагрузки на фундамент

N_0II= 960 кН; М_0II= 210 кН*м;F_h= 30 кН.

Высота ростверка H_f= 0,9 м

Расчётные нагрузки:

Продольная сила на уровне обреза (с учетом коэффициента надежности по нагрузке):

N_0I= 1,2960 = 1152 кН.

Изгибающий момент на уровне подошвы ростверка (с учетом коэффициента надежности по нагрузке):

М_0I=1,2(210+300,9)= 284,4 кН*м.

Верхний обрез ростверка принимаем на 0,15 м ниже уровня пола, тогда глубина заложения ростверка от уровня планировки d_p= 0,15 м (0,35 м от пола 1-го этажа).

Примем железобетонные забивные сваи квадратного сечения С7–30 (ГОСТ 19804.1-79). Длина сваи 7 м, сечение 3030 см, масса – 1,6 т.

Расчёт по I группе предельных состояний

На глубине 10,05 м от уровня планировки для песка мелкого расчётное сопротивление под нижним концом сваи R= 4004 кПа (табл. 9.1).

Расчётные сопротивления по боковой поверхности свай:

для глины тугопластичной, J_L= 0,47:

при z₁=1,275 мf₁= 13,375 кПа;

при z₂=2,25 мf₂= 17,75 кПа;

при z₃=3,75 мf₃= 21,50 кПа;

для суглинка текучепластичного, J_L= 0,92:

при z₄=5,3 мf₄= 7,05 кПа;

при z₅=6,9 мf₅= 7,11 кПа;

при z₆=8,5 мf₆= 7,17 кПа;

для песка средней крупности

при z₇=9,675 мf6 = 65 кПа;

F_d = ϒ_c(ϒ_cRRAU∑ϒ_cff_ih_i) = =1(140040,09+1,2(13,3750,45+17,75×1,5+21,5×1,5+7,05×1,6+7,11×1,6+7,17×1,6+

+65×0,75) = 547,05 кН.

Нагрузка, допускаемая на сваю Р = F_d/ϒ= 547/1,4 = 390,7 кН.

Количество свай в кусте:

n_св=N₀₁/(P-10d²d_pϒ) = 1152/(390,7-100,30,30,1520) = 2,9 шт.

Принимаем куст из 4 свай.

Конструируем ростверк.

Вес ростверка и грунта на его уступах:

G_рг= 1,1A_pϒd_p = 1,11,51,5200,15 = 7,43 кН.

Средняя нагрузка на сваю:

N_ср=N₁/n_св= (1152+7,43)/4 = 289,86 кН.

Максимальная нагрузка на наиболее нагруженные сваи не должна превышать 1,2P= 468,84 кПа

N_max=N₁/n_св+|M₁|y_max/(∑y_i²) = (1152+7,43)/4+284,40,9/(40,9²) = 368,86 кН, меньше нагрузки, допускаемой на сваю.

N_min=N₁/n_св-|M₁|y_max/(∑y_i²) = (1152+7,43)/4-284,40,9/(40,9²) = 210,86 кН > 0

Расчёт по II группе предельных состояний

Определение размеров условного фундамента:

_ср= (∑_ih_i)/∑h_i= (3,4516+4,812+0,75×34)/9 = 15,37;

 = 15,37/4 = 3,84;

b_y = 1,5+29tg3,84 = 2,7 м;

l_y = 1,5+29tg3,84 = 2,7 м.

A_y= 2,7²= 7,29 м²

Среднее значение удельного веса грунта в пределах глубины заложения условного фундамента

^/= (19,43,45+184,8+170,75)/9 = 18,45 кН/м³.

Общий вес свай: N_св=n_cвg_св = 42,05 = 8,2 кН.

Среднее значение удельного веса грунта в пределах глубины заложения условного фундамента:

p_п = (N_0II+N_св)/(b_yl_y) +ϒd_p + ∑y_ih_i= (1152+8,2)/(2,7×2,7)+18,45×9=325,20 кПа.

Расчётное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента:

R=1,41,3(1,552,717+7,22914,12) =1799,37 кПа > P_n.=325,20 кПа.

9. Сравнение вариантов фундаментов

Таблица 9.1. «Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов»

Наименование работ	Стоимость единицы объёма, (в ценах 1984 г.)	1 вариант (на естественном основании)			2 вариант (на песчаной подушке)			3 вариант (свайный)
		Объём, м3	Стоим ость	Объём, м3		Стоим ость	Объём, м3		Стоимость
1. Разработка грунтов	3-60	2,4×2,1×1,1= 5,544	19-96	2,4×1,5×1,1=3,96		14-26	2,7×2,7× 1,05=7,65		27-56
2. Устройство подготовки под фундаменты	11-30 (щебень))	0,1×2,4×2,1= 0,5	5-70	0,1×2,4×1,5= 0,36		4-07	0,1×2,7×2,7= 0,73		8-24
3. Устройство ж/б фундаментов и ростверков	31-00	2,4×2,10,9= 4,54	140-62	2,4×1,50,9=3,24		100-44	2,7×2,70,9= 6,56		203-39
4.Устройство песчаной подушки	7-20			(4,4×3,5+ +2,4×1,5)× ×1/2= =9,5		68-40
5. Погружение ж/б свай	88-40						40,3 ×0,39= 3,24		286-42
Итого:			166-28			187-17			525-61

Принимаем вариант на естественном основании как более экономичный.