Грунты и фундаменты / ОиФ_КП_Пояснительная записка

A – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; при сечении сваи 0,3х0,3м площадь опирания на грунт сваи будет равна А = 0,09 м2;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи; при сечении сваи 0,3х0,3 м наружный периметр поперечного сечения сваи будет равен u=1,2 м;

γсf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; принимается по табл.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»; при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γсf = 1,0;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по табл.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции; при определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности сваи пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м (рис. 7.1);

hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (принимается толщины однородных слоев не более 2

м); h1=1,4 м; h2=1,4 м; h3=1,4 м; h4=1,3 м; h5=1,4 м.

Рис. 7.1. К определению несущей способности висячей забивной сваи.

Определяем расчетное сопротивление слоев грунта основания на боковой поверхности сваи по табл.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции. Для этого пласты грунтов

20

расчленяем на однородные слои толщиной не более 2 м (рис.7.1). Средняя

глубина слоя Z грунта берется от планировочной отметки земли до

i

отметки середины слоя грунта.

Расчетные сопротивления слоев грунта основания на боковой поверхности сваи f будут равны:

i	=1,12; Z1=3,00 м): т.к. I
1 слой: супесь текучая (I		> 1, то f	не нормируется.
L	L		i
2 слой: супесь текучая (I	=1,12; Z2=4,40 м): т.к. I	> 1, то f	не нормируется.
L	L		i

3 слой: песок пылеватый ср.плотности насыщенный водой (Z =5,8 м):

3

Z f

5 29,0

5,8 30,6

6 31,0

f3=30,6 кПа.

4 слой: песок пылеватый ср.плотности насыщенный водой (Z =7,15 м):

4

Z f

6 31,0

7,15 32,15

8 33,0

f4=32,15 кПа.

5 слой: суглинок полутвердый (I =0,17; Z5=8,50 м):

L

Z	IL	0,2	0,17	0,3
	8	62,0	67,4	44,0

8,5

62,75

68,2

44,5

10 65,0 70,7 46,0

f4=68,2 кПа.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R, определяем по табл.1 СНиП 2.02.03-85 (свая опирается нижним концом на суглинок полутвердый IL=0,17 Z=9,2 м):

Z	IL	0,1	0,17	0,2
	7	6900	5080	4300

9,2	7193		5527,3		4813
10	7300		5690		5000
		R	=5527,3 кПа	.

Fd 11 5527,3 0,09 1,2(30,6 1,4 32,15 1,3 68,2 1,4 713,6 кПа.

Тогда расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

Pсв		Fd		713,6	509,71кН.
		k
			1,4

где к 14.- коэффициент безопасности по грунту.

21

Количество свай на 1 пог. м. фундамента:

n		NI					419,5	0,89св/пог.м.,
	P	d2 d					509,71 7,5 0,09 2,3 24
			р
	cв
где NI 419,5 кН /пог.м.-							расчетная нагрузка на фундамент по 1
предельному состоянию.

- коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для ленточного фундамента под стену 7,5

d = 0,3 м - сторона сваи.

dр =2,3 м - высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении NI.

24кН / м3. - удельный вес бетона.

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений hр=0,5м.

Расчетное расстояние между осями свай на 1 пог.м стены:

аР=1/n=1/0,89=1,12 м.

Т.к. n<1 и аP>3d, принимаем однорядное расположение свай. Расстояние между сваями принимаем аp= 1,10 м.

Принимаем ширину монолитного ростверка bР=0,6 м и дорабатываем конструкцию фундамента.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле

N	CB		NI 1.2 (QP G)	P ,
			n	CB

где QP – вес ростверка; G – вес грунтовой пригрузки ростверка; n – количество свай.

NCB 419,5 1,2 (0,6 1 0,5 24) 471,0кН, 0,909

NCB 471,0кН PCB 509,71кН - условие выполнено.

Рис. 7.2. Расположение свай в плане под ростверком. Стена по оси А.

22

8. Расчет отдельно стоящего свайного фундамента под внутренний каркас здания

Глубина заложения ростверка:

dр 2,9м.

Исходя из инженерно-геологических условий участка строительства, для устройства свайных фундаментов под колонны принимаем железобетонную сваю сечением 0,3х0,3 м, стандартной длины l = 6 м, С- 60-30 (ГОСТ 19804.1-79); длина острия сваи 0,25 м. Свая работает на центральное сжатие, следовательно, заделку сваи в ростверк принимаем равной 0,1 м. Нижний конец сваи забивается в суглинок полутвердый на глубину 1,3 м. Толщину ростверка принимаем равной 0,5м.

Несущая способность сваи:

F				n			f
			cR	R A u		cf		i	h
d		c							i
				i 1

Рис. 8.1. К определению несущей способности висячей забивной сваи.

Определяем расчетное сопротивление слоев грунта основания на боковой поверхности сваи по табл.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции. Для этого пласты грунтов расчленяем на однородные слои толщиной не более 2 м (рис.8.1). Средняя

23

глубина слоя Z грунта берется от планировочной отметки земли до

i

отметки середины слоя грунта.

Расчетные сопротивления слоев грунта основания на боковой поверхности сваи f будут равны:

	i	=1,12; Z1=3,45 м): т.к. I
1	слой: супесь текучая (I					> 1, то f	не нормируется.
		L			L		i
2	слой: супесь текучая (I	=1,12; Z2=4,40 м): т.к. I				> 1, то f	не нормируется.
3		L			L		i
	слой: песок пылеватый ср.плотности насыщенный водой (Z =5,8 м):
							3
			Z	f
			5	29,0
			5,8	30,6
			6	31,0
			f3=30,6 кПа.
4	слой: песок пылеватый ср.плотности насыщенный водой (Z =7,15 м):
							4
			Z	f
			6	31,0
			7,15	32,15
			8	33,0

f4=32,15 кПа.

5 слой: суглинок полутвердый (I =0,17; Z5=8,3 м):

L

Z	IL	0,2	0,17	0,3
	8	62,0	67,4	44,0

8,3

62,75

67,9

44,5

10 65,0 70,7 46,0

f4=67,9 кПа.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R, определяем по табл.1 СНиП 2.02.03-85 (свая опирается нижним концом на суглинок полутвердый IL=0,17 Z=8,8 м):

Z	IL	0,1	0,17	0,2
	7	6900	5080	4300

9,1	7193		5446,0		4813
10	7300		5690		5000
		R	=5447,0 кПа	.

Fd 11 5446,0 0,09 1,2(30,6 1,4 32,15 1,3 67,9 1,3 697,6 кПа.

Тогда расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

Pсв		Fd		697,6	498,3кН.
		k
			1,4

24

где к 14.- коэффициент безопасности по грунту. Количество свай в свайном кусте:

	n		NI						1225,3		2,77св.,
		P	d2	d	р				498,3 8 0,09 2,9 24
		cв
	где NI 1225,3 кН /пог.м.-					расчетная нагрузка на					фундамент по 1
	предельному состоянию.

- коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для столбчатого фундамента 8

d = 0,3 м - сторона сваи.

dр =2,9 м - высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении NI.

24кН / м3. - удельный вес бетона.

При проектировании отдельно стоящего свайного фундамента количество свай округляется до целого числа в большую сторону. Таким образом, принимаем свайный фундамент из трех свай. Высоту ростверка также принимаем равной hp= 0,5 м.

Чтобы получить минимальные размеры ростверка в плане и тем самым уменьшить его материалоемкость, назначаем расстояние между осями свай равным минимально допустимому расстоянию 3d (3*0,3 = 0,9 м). Расстояние от края ростверка до боковой грани сваи (свесы) принимаем равными 0,1 м. Тогда размеры ростверка в плане будут 1,4х1,4 м (рис. 8.2). Поверх ростверка устанавливаем подколонник БК-1 (размеры 0,8х0,8х0,6

м).

Рис. 8.2. Отдельный свайный фундамент под колонну.

Фактическая нагрузка, приходящаяся на одну сваю, определяется по формуле:

N	CB		NI 1.2 (QP GБК )	P ,
			n	CB

где NI – расчетная нагрузка на столбчатый фундамент по I группе

предельных состояний; Q – вес ростверка; определяется по формуле:

р

25

Qp=V*γ=0,825*24=19,8 кН;

V – объем ростверка;

3

γ– удельный вес бетона; γ= 24кН/м ;

G – вес подколонника БК-1; определяется по формуле:

БК
	GБК= h	b	l	γ
h	– высота подколонника БК-1; h	БК	БК	БК
		= 0,6 м;
БК	БК	= 0,8 м;
b	– ширина подколонника БК-1; b
БК	БК
l – длина подколонника БК-1; l = 0,8 м;
БК	БК
	3
γ– удельный вес бетона; γ= 24 кН/м ;
	GБК=0,6*0,8*0,8*24=9,2 кН;
n – принятое количество свай в ростверке; n = 3;

	N	CB		1225,3 1,2 (19,8 9,2)	420,0 P	498,3
				3	CB
N
	< P (420,0 кН < 498,3 кН) - условие расчета выполнено.
св	св

26

9. Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного свайного фундамента и проверка выполнения условия р<R

Расчет свайного фундамента и его основания по II группе предельных состояний (по деформациям) производим как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

Проверяем давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних концов свай.

Угол распределения нагрузки от сваи на грунт αср (рис. 9.1) определяется по формуле:

IIcp 1 i hi cp 4 4 hi

где φ и h – угол внутреннего трения и толщина i-го слоя грунта,

i i

соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (необходимо учитывать, что в работе сваи принимают участие только грунты, имеющие расчетное сопротивление):

cp	IIcp		1	(	26 2,7 17 1,4	) 5,73	0.
			4		2,7 1,4
	4

Рис. 9.1. К определению давления под подошвой условного свайного фундамента.

27

Ширина условного фундамента определяется по формуле:

Вусл=d+2lcp ·tgαcp

где d – сторона сечения сваи; d = 0,3 м;

l – длина сваи, работающая с грунтом (в работе сваи принимают участие

ср

только грунты, имеющие расчетное сопротивление); l = 4,1 м;

ср

Вусл=d+2lcp tgαcp=0,3+2·4,1·tg5,73=1,123 м.

Площадь условного фундамента на 1 пог.м определяется по формуле:

Аусл=Вусл·1п.м=1,123 кв.м;

Объем условного фундамента определяется по формуле:

V= Аусл·Z6 = 1,123·9,2=10,33 куб.м

Объем ростверка и стеновой части свайного фундамента определяется по формуле:

VP=(bр·hp+bФБСhcф)·1,0,

где b – ширина ростверка; b = 0,6 м;

	р	р
h – высота ростверка; h = 0,5м;
р		р
b	– ширина фундаментного блока стены подвала; b = 0,6 м;
ФБС		ФБС
h – высота стеновой части фундамента; h = 1,8 м;
сф		сф

VP=(0,6·0,5+0,6·1,8)·1,0=1,38 м3.

Объем свай на 1 пог.м свайного фундамента определяется по формуле:

Vсв=А n lсв=0,09·0,909·6,9=0,56 м3.

где n – количество свай на 1 погонный метр фундамента; n=0,909

сваи/пог.м;

2

A – площадь поперечного сечения сваи; А = 0,09 м ;

l	– длина сваи; l = 6,9 м;
св	св

Объем грунта на 1 пог.м условного свайного фундамента определяется по формуле:

Vгр=V-Vсв-Vр= 10,33-0,56-1,38=8,39 м3.

Вес свай, приходящихся на 1 пог.м свайного фундамента, определяется по формуле:

Gсв=Vсв·γ =0,56·24=13,44 кН,

3

где γ– удельный вес бетона; γ= 24кН/м ; Вес ростверка и стеновой части свайного фундамента определяется

по формуле:

Gр=Vр·γ =1,38·24=33,12 кН.

Вес грунта на 1 пог.м условного фундамента определяется по формуле:

Gгр=Vгр·γII’,

28

где γII’ – осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента; определяется по формуле:

		'		IIi	hi
		II		hi
где γ и	h – расчетные
			значения		удельных весов (с учетом
i	i

взвешивающего действия воды) и мощностей слоев грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента;

II'		1 h1 2 h2 2sb h2' 3sb h3 4 h4	=
		h1 h2 h2' h3 h4

=16 1,6 20 1,9 10 1,6 10 2,7 20,2 1,4 134,88 14,66.

1,6 1,9 1,6 2,7 1,4

9,2

Gгр=Vгр·γII’ =8,39·14,66=123,0 кН.

Давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних концов свай определяется по формуле:

p

NIIA Gcв Gp Gгр

377,4 13,44 33,12 123,0

2

487,0кН/м

.

Аусл

1,123

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного

фундамента определяем по формуле:

R

C1 C2

M kZ

Bусл II Mqd1 II'

(Mq 1)db II'

Mc cII ,

k

где С 1,25и

С

1,0

- коэффициенты

условий работы грунтового

1

2

основания (суглинка полутвердого) и здания во взаимодействии с основанием, определяемые по таблице 3 СНиП 2.02.01-83.

k=1,0 – коэффициент надежности

M 0,39, Mq 2,57, Mc 5,15.- коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01-83* в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения 170 грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента (суглинок полутвердый).

кZ 1 - коэффициент, при b 10.

Bусл=1,123 м – ширина подошвы условного свайного фундамента.

II 20,2кН / м3	- расчетное значение удельного веса грунта,
залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
II ' 14,66кН /м3-	осредненное расчетное значение удельного веса

грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента

29