6.1.2 Расчет по данным статического зондирования

Совмещаем сваю с графиком статического зондирования.

Площадь эпюры q (сопротивление грунта под наконечником зонда) на участке высотой 5d = 5∙0,3 = 1,5 м, расположенном на глубине от 9,4 до 10,9 м от отметки природного рельефа NL, составляет 21,05 МПа∙м, Среднее значение сопротивления грунта q_s = 21,05/1,5 = 14,03 МПа = 14033,3 кПа.

При q_s = 14033,3 кПа коэффициент перехода для забивных свай β₁ = 0,37. Отсюда предельное сопротивление грунта под концом сваи R_s = 0,37 ∙ 14033,3 = 5192 кПа.

По графику статического зондирования определяем значения сил трения грунта на боковой поверхности зонда:

- на глубине 2,7 м (низ ростверка) Q₁ = 10,1 кН,

- на глубине 6,1 м (подошва торфа) Q^’ = 17,5 кН,

- на глубине 9,7 м (острие сваи) Q₂ = 27 кН

Среднее значение сопротивления грунта по боковой поверхности зонда:

f_s = (Q₂ – Q₁)/h_o∙u = (27-10,1)/(6,7·0,112) = 22,52 кПа

Среднее значение сопротивления грунта по боковой поверхности сваи:

f = β₂∙f_s = 0,79∙22,52 = 17,79 кПа

Несущая способность сваи:

F_d = R_sА + f h₀u, где

R_s – предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А – площадь поперечного сечения сваи;

f – среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи;

h₀ – длина сваи за вычетом заделки в ростверк;

u – периметр поперечного сечения сваи.

F_d = 5192 ∙0,09 + 17,79∙6,7∙1,2 = 610,31 кН

Допускаемая нагрузка на сваю:

Р_d = γ_оF_d/γ_пγ_к = 610,31/1,25 = 488,24 кН

6.2 Конструирование фундамента

Допускаемая нагрузка на сваю:

по свойствам грунта: F_d=587,66 кН, γ_к=1,4,

по данным статического зондирования: F_d=590,77 кН, γ_к=1,25,

по материалу: F_d=700 кН, γ_к=1,1,

Принимаем

6.2.1 Конструирование отдельно стоящего фундамента

Ориентировочно требуемое число свай в кусте находят по формуле:

где – расчетная нагрузка на фундамент,

- допускаемая нагрузка на сваю,

- вес ростверка и грунта на его уступах, приходящийся на одну сваю,

- вес сваи, принимаемый с коэффициентом надежности по нагрузке,

- коэффициент, учитывающий наличие момента в расчетном сечении:

В первом приближении, когда размеры ростверка неизвестны, можно принять:

где - глубина заложения низа ростверка,

- средний удельный вес грунта и материала фундамента.

Для 2 сечения:

коэффициент

вес ростверка и грунта на уступах

вес сваи

эксцентриситет продольного усилия e=0,25 м,

требуемое число свай в кусте:

Принимаем 4 сваи.

Рисунок 30 – Конструирование свайного фундамента

Расстояние между сваями назначаем равным 0,3·3=0,9 м. Минимальная ширина ростверка b_p=0,9+2·0,15+2·0,05=1,3 м. Принимаем размеры ростверка 1,5х1,5 м.

Рисунок 31 – Разрез свайного фундамента

Расчетная нагрузка на сваю:

где – расчетная нагрузка на фундамент,

- вес ростверка и грунта на его уступах,

- вес сваи,

n – число свай в кусте,

- расчетные изгибающие моменты относительно главных осей в плоскости подошвы ростверка,

x_i, y_i – координаты всех свай,

x, y – координаты рассматриваемой сваи.

Определение параметров:

нагрузки N_I = 793,47 кН, M_х = 299,04 кН·м,

объем ростверка V_p = 1,5·1,5·0,6 + 0,9·0,9·0,9=2,1 м³,

вес ростверка G_p = 2,1·25·1,1=57,8 кН,

объем грунта на уступах ростверка V_g = 1,5·1,5·1,5 – 2,1=1,3 м³,

вес грунта G_g = (18,6·0,6·0,9·0,9+9,8(0,6·1,5·1,5+0,3·0,9·0,9))·1,15=28,35 кН,

вес сваи ,

координаты свай y₁=y₂ = y₃=y₄ = 0,45 м.

Расчетная нагрузка на сваю:

Условие выполняется: 382,62 кН < кН.

6.2.2 Конструирование ленточного фундамента

Допускаемая нагрузка на сваю:

по свойствам грунта: F_d=611,51 кН, γ_к=1,4,

по данным статического зондирования: F_d=610,31 кН, γ_к=1,25,

по материалу: F_d=700 кН, γ_к=1,1,

Принимаем

Для ленточных ростверков требуемый шаг свай определяют по формуле:

– расчетная нагрузка на погонный метр фундамента.

Т.к , то принимаем 1 ряд свай с шагом и кратным 50 мм.

Принимаем

Расчетная нагрузка в ленточном ростверке:

где i – число свай в ряду.

Условие выполняется: 313,58 кН < 436,79 кН.

6.3 Расчет фундамента с буронабивными сваями

Проектируем фундамент с четырьмя сваями. Применяем буронабивные сваи сплошного сечения без уширения ствола, бетонируемые в скважинах, пробуренных с креплением стенок извлекаемыми обсадными трубами. Принимаем буровую установку СО-2 (ТУ 34-23-10440-82), предназначенную для бурения скважин d=600мм. Расстояние между сваями в свету 1,0 м.

Вычисляем объем и вес ростверка и грунта на его уступах:

V_p = 2,5·2,5·0,6 + 1,6·1,6·0,3 + 0,9·0,9·0,6 = 5,01 м³,

G_p = 5,01·25,0·1,1=137,61 кН,

V_g = 2,5·2,5·1,5 – 5,01 = 3,97 м³,

G_g = (18,6·0,6·0,9·0,9+9,8(0,6·2,5·2,5+0,3·1,6·1,6))·1,15 = 61,31 кН.

Максимальная нагрузка на сваю

При выбранном способе изготовления буронабивных свай вмещающий их грунт дополнительно не уплотняется. Это приводит к существенному снижению расчетного сопротивления грунта по сравнению с забивными сваями. Задаемся рабочей длиной сваи 9,7 м. С учетом заделки в ростверк на 0,1 м полная длина сваи составит 9,8 м.

Вес сваи G_cв = 0,6·0,6·9,7·25·1,1=96,03 кН.

Максимальная нагрузка на сваю:

Несущая способность буронабивных свай:

Рисунок 32 – Конструкция ростверка фундамента на буронабивных сваях

Определяем значение параметров, входящих в формулу:

Т.к. в супеси S_r = 0,97 > 0,85, то γ_с = 1, γ_сR = 1, γ_сf = 0,7,

при I_L = 0,14 и z_k = 9,7 + 0,2 = 9,9 м R = 1120 кПа,

A = 3,14· (0,6)²/4 = 0,28 м², u = 3,14 · 0,6 = 1,88 м.

Для верхнего участка сваи длиной 6,7 сумму f_ih_i берем из таблицы 18, ее значение равно 159,51 кПа·м. Нижний участок длиной 3,0 м разбиваем на два слоя. Толщина указанных слоев h₇=2,0 м, h₈=1,0 м, расстояние от отметки планировки до середины слоев z₇=10,5 м, z₈=12,0 м, сопротивление грунта f₇=72,16 кПа, z₈=33,96 кПа.

Допускаемая нагрузка на сваю .

Условие выполняется

6.4 Расчет осадки

6.4.1 Расчет осадки куста свай

Рисунок 33 – Расчетная схема осадки

Расчет осадки одиночных свай допускается производить при выполнении условия:

Модуль сдвига грунта вычисляется по формуле:

Для расчета G₁:

1 слой: E₁ = 17000кПа, ν₁ = 0,3,

2 слой: E₂ = 2800кПа, ν₂ = 0,36,

3 слой: E₃ = 200кПа, ν₃ = 0,4,

4 слой: E₄ = 11000кПа, ν₄ = 0,3,

Для расчета G₂:

1 слой: E₁ = 27000кПа, ν₁ = 0,36,

2 слой: E₂ = 17000кПа, ν₂ = 0,3,

Производим проверку:

Осадка для одиночной висячей сваи без уширения пяты:

где β – коэффициент, вычисляемый по формуле:

где - коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае:

- коэффициент, вычисляемый по формуле:

– параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле:

- относительная жесткость сваи:

При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи, находящаяся на расстоянии a (расстояние измеряется между осями свай) от сваи к которой приложена нагрузка N, равна:

Рисунок 34 – Схема загружения свайного куста

Расчетная нагрузка на сваю:

нагрузки N_II = 724,76 кН, M_х = 299,04 кН·м,

объем ростверка V_p = 1,5·1,5·0,6 + 0,9·0,9·0,9=2,1 м³,

вес ростверка G_p = 2,1·25=52,5 кН,

объем грунта на уступах ростверка V_g = 1,5·1,5·1,5 – 2,1=1,3 м³,

вес грунта G_g = 18,6·0,6·0,9·0,9+9,8(0,6·1,5·1,5+0,3·0,9·0,9) = 24,65 кН,

вес сваи ,

координаты свай y₁=y₂ = y₃=y₄ = 0,45 м.

1 свая: т.к.

2 свая: т.к.

3 свая: т.к.

6.4.2 Осадка ленточного фундамента

Для расчета G₁:

1 слой: E₁ = 17000кПа, ν₁ = 0,3,

2 слой: E₂ = 2800кПа, ν₂ = 0,36,

3 слой: E₃ = 200кПа, ν₃ = 0,4,

4 слой: E₄ = 11000кПа, ν₄ = 0,3,

Для расчета G₂:

1 слой: E₁ = 27000кПа, ν₁ = 0,36,

2 слой: E₂ = 17000кПа, ν₂ = 0,3,

Производим проверку:

Рисунок 35 – Расчетная схема осадки

- коэффициент, вычисляемый по формуле:

Взаимное влияние свай при расчете осадки следует учитывать, если расстояние между ними в осях a ≤ a_пр.

Т.к. а=1,8 > а_пр=1,75, то все сваи загружены одинаково.

8 ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ УСТРОЙСТВЕ ФУНДАМЕНТОВ ПО ОСНОВНОМУ ВАРИАНТУ

Принимаем свайный фундамент, так как более экономичным является установка данного фундамента, чем замена слоя торфа, толщиной 4,8 м, песком.