2. Фундамент на свайном основании

2.1. Назначение глубины заложения ростверка

Принимаем ростверк высотой 650 мм.

С учетом того, что обрез ростверка принимается на отметке -0.150 от планировочной, глубина заложения ростверка – 0,8 м.

2.2. Выбор типа, длины и поперечного сечения свай

Принимаем призматические забивные сваи длиной 6 м с поперечным сечением 300х300 мм, бетон класса В15, арматура 4d12А400.

2.3. Определение несущей способности и количества свай

Несущая способность сваи определяется из условий прочности материала сваи и грунта. В последующих расчетах используют меньшую из двух значений несущую способность.

Несущая способность сваи (сваи-стойки и висячей) по материалу определяется по формуле:

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте (при размере поперечного сечения сваи более 200х200 мм - γ_с = 1);

φ – коэффициент, учитывающий особенности загружения и для свай, полностью находящихся в грунте, φ = 1;

R_b = 8,5 МПа – расчетное сопротивления бетона сжатию;

R_s = 355 МПа – расчетное сопротивление арматуры растяжению;

А = 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи;

А_s = 0,000113 м²– площадь поперечного сечения всех продольных стержней.

Несущая способность по грунту висячей сваи определяется по формуле:

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимают равным 1;

γ_сR; γ_сf – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи, для забивных свай γ_сR = γ_сf = 1;

R = 1400 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А = 0,09 м²– площадь поперечного сечения сваи;

U = 1,2 м – периметр поперечного сечения сваи;

f_i – расчетное сопротивления i-го слоя грунта основания мощностью h_i по боковой поверхности сваи, кПа.

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

Расчетная (допустимая) нагрузка на сваю определяется по формуле:

γ_g = 1,4– коэффициент надежности по грунту.

Для определения количества свай необходимо знать ориентировочный вес ростверка и грунта на его ступенях. Для этого находят среднее давление на основание под подошвой ростверка (Р_Р) из условия, что минимальное расстояние между сваями висячими в кусте составляет 3d, сваями стойками – 1,5d, где d – размер поперечного сечения сваи.

Для висячей сваи:

Зная Р_р определяем площадь подошвы ростверка, м²:

,

где N_I – расчетная нагрузка по обрезу фундамента;

γ_ср – средний удельный вес материала фундамента и грунта принимаем 20 кН/м³;

d_р – глубина заложения ростверка, м;

γ_f - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,1.

Ориентировочно вес ростверка и грунта определяем из выражения:

.

Количество свай определяется по формуле:

, где

k – коэффициент, учитывающий действие момента, принимаемый k = 1…1,6.

Полученное число свай округляется до целого числа в сторону увеличения, удобного для размещения и забивки.

2.4. Проверка фундамента по I предельному состоянию

Принимаем размер ростверка 2,6х1,7 м

После размещения свай в ростверке и определения размеров ростверка определяют вес ростверка:

.

Далее определяют фактическую нагрузку, приходящую на одну сваю.

Если фундамент внецентренно нагруженный фактические нагрузки определяют по формуле:

,

где М_I – расчетный момент всех сил относительно центра тяжести подошвы ростверка, кНм;

y – расстояние в направлении действия момента М_I от центра тяжести площади сечения подошвы всех свай до оси рассматриваемой свай, м;

y_i – сумма квадратов расстояний от главных осей до оси каждой сваи, м;

n_ф – фактическое число свай.

Для нахождения экстремальных значений выбирают крайние сваи в ростверке и проверяют условия:

, ,, (45)

где Р – расчетная (допустимая) нагрузка на сваю.

Тогда

; условие выполняется

; условие выполняется

условие выполняется