3. Свайные фундаменты

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Основными рабочими элементами являются сваи. Их проектирование выполняется в соответствии с действующим СНиП [2].

3.1. Выбор типов и размеров свай и ростверков

3.1.1. Выбор типов свай и их размеров

Цель: определение свай для фундаментов под опоры водонапорной башни. В данном курсовом проекте приняты забивные висячие сваи квадратного сечения с заострённым концом, железобетонные.

Длина сваи – 6м.

Поперечное сечение – 300х300мм.

Ростверк принят низким (с заглублением в грунт). Отметка подошвы ростверка принята такой же как и глубина заложения фундамента мелкого заложения (d_f=2,45м).

Сопряжение сваи с ростверком – жёсткое. Заделку принимаем , предварительно l_c=30см. Сваи заделываются в ростверк без выпуска арматуры.

3.1.2. Расчёт сваи по несущей способности грунта

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

, где (22)

N – расчётная нагрузка на одну сваю;

F_d – несущая способность грунта;

γ_k – коэффициент надёжности, зависящий от способа определения. В курсовой работе принят 1,25, т.к для фундаментов опор при низком ростверке, висячих сваях несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей-зондом;

, где (23)

g_c – коэффициент условий работы сваи в грунте;

g_c = 1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл.1 [2];

R=355тс/м²;

A – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи;

A=0,09м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи;

u=1,2м;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.2 [2];

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

g_cR, g_cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;

g_cR, g_cf =1;

H_i – расстояние от дневной поверхности до середины i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

Для определения силы трения по боковой поверхности, разделим грунт на слои толщиной менее 2м (рис.9).

Таблица 9. Определение расчетного сопротивления i-го слоя грунта
	1	2	3
hi ,м	1,91	2,04	1,75
Hi, м	3,40	5,38	7,28
fi, т/м^2	1,54	4,08	4,34

Тогда: N≤56,2/1,25=45,0(т).

3.1.3. Определение расчетной нагрузки на сваю и количества свай

Расчетная нагрузка на сваю:

, где (24)

N_d – суммарная нагрузка от строения и веса ростверка;

n – количество свай;

М_у – момент внешних сил относительно центральных осей плоскости подошвы ростверка;

х – координаты центра сечения сваи, в которых определяется нагрузка

Предварительно, для упрощения расчёта предположим, что моменты относительно центральных осей равны 0 (М_у=0)

Формула будет иметь вид:

, где (25)

; (26)

– собственный вес ростверка, его расчётное значение;

– собственный вес ростверка;

– минимальные размеры ростверка;

;

; (27)

.

Требуемое количество свай: n=3.

Расстояние между сваями принято равным 3d_c из условия минимальной площади ростверка.

Проводим проверку с учётом действия моментов:

М_у=75,8т∙м;

;

118,2тс>45,0тс.

Условие не выполняется, т.е расчётная нагрузка больше допустимой (несущей способности грунта).

Увеличим количество свай.

Примем 4 свай. Размеры ростверка останутся прежними 1,5х1,5м. Схема расстановки свай изображена на рис.10.

Проводим проверку с учётом действия моментов:

М_у=75,8т∙м;

;

42,0тс<45,0тс.

N>0тс.

Условие выполняется, т.е расчётная нагрузка меньше допустимой (несущей способности грунта), выдергивания свай не происходит.