6. Расчет и проектирование свайных фундаментов

6.1. Призматические сваи

Длина призматической сваи определяется из условий заглубления ее подошвы не менее 1,0 м. в несущий слой, модуль деформации которого больше или равен 10,0 МПа. Для сопряжения головы сваи с ростверком она должна быть выше дна котлована на 0,5 м. Применяются сваи с поперечными сечениями 0,3  0,3; 0,35  035; и 0,4   0,4 м., длина их должна быть стандартной, т.е. кратная 0,5 м, в зависимости от длины подбирается сечение сваи.

Несущая способность висячей сваи (F_d , кН) работающей на сжимающую нагрузку является суммой расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности определяется по формуле:

F_d = _c (_cR  R  A + u  _cf  f_i  h_i), (6.1)

где: _с ; _сR ; _cf – коэффициенты соответственно: условия работы сваи в грунте; работы грунта под подошвой и по боковой поверхности, принимаются для забивных свай, равными единице;

R – расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи, принимаем по таблице 6.1, кПа;

f_i – расчетное сопротивление і-того слоя грунта на боковой поверхности сваи, принимается по таблице 6.2, кПа;

А и u – площадь (м²) и периметр (м) поперечного сечения сваи;

h_і – толщина і-го слоя грунта, принимается не более 2 м.

Длина призматической сваи сечением 0,3  0,3 м. равна (рис. 6.1):

0,5 + 1,5 + 2,0 + 1,1 + 1,6 + 2,0 + 0,6 + 1,5 + 1,2 = 12,0 м. (С.120.30-10)

Таблица 6.1;

(Таблица 1) [5]

Значения расчетного сопротивления грунта под нижним концом

забивных свай

Глубина подошвы сваи от природного рельефа zn , м	Расчетные сопротивления грунта под подошвой сваи R, кПа
	Для песчаных грунтов средней плотности
	гравелистых	крупных	–	средней крупности	мелких	пылеватых	–
	Для пылевато-глинистых грунтов при показателе текучестиΙL
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
3	7500	6600/4000	3000	3100/2000	2000/1200	1100	600
4	8300	6800/5100	3800	3200/2500	2100/1600	1250	700
5	8800	7000/6200	4000	3400/2800	2200/2000	1300	800
7	9700	7300/6900	4300	3700/3300	2400/2200	1400	850
10	10500	7700/7300	5000	4000/3500	2600/2400	1500	900
15	11700	8200/7500	5600	4400/4000	2900	1650	1000
20	12600	8500	6200	4800/4500	3200	1800	1100
Примечание: Над чертой для песчаных грунтов, под чертой – пылевато-глинистых

Рис. 6.1. Расчетная схема для определения

несущей способности свай.

Таблица 6.2;

(Таблица 2) [5]

Расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности свай

Глубина середины условного слоя грунта от природного рельефа zi , м	Расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности свайfi , кПа
	Для песчаных грунтов средней плотности
	средней крупности		мелких	пылеватых	–	–	–	–
	Для пылевато-глинистых грунтов при показателе текучестиΙL
	0,2	0,3		0,4	0,5	0,6	0,8	1,0
2	42	30		21	17	12	5	4
4	53	38		27	22	16	8	5
6	58	42		31	25	18	8	6
8	62	44		33	26	19	8	6
10	65	46		34	27	19	8	6
15	72	51		38	28	20	8	6
20	79	56		41	30	20	8	6
Примечание:Расчетное сопротивление определяется для условных слоев грунтов hi толщиной не более 2,0 м.

6.1.1. Расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи на отметке 13,0 равно, при Ι_L = 0,1:

R = 7300 + = 7300 + 80 = 8100 кПа

6.1.2. Площадь и периметр поперечного сечения сваи

А = 0,3² = 0,09 м² ; u = 0,3  4 = 1,2 м.

6.1.3. Расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи.

Так как показатели текучести (ИГЭ-2; 3; 4; 5) Ι_L < 0 то расчетное значение сопротивления грунта принимаем по минимальному значению Ι_L = 0,2

2,25. f₁ = 42 + = 42 + 1,38 = 43,4 кПа;

4,00. f₂ = 53 кПа;

5,55. f₃ = 53 + = 53 + 3,88 = 56,9 кПа;

6,90. f₄ = 58 + =58 + 1,8 = 59,8 кПа;

8,70. f₅ = 62 + = 62 + 1,05 = 63,1 кПа;

10,0. f₆ = 65 кПа;

11,05. f₇ = 65 + = 65 + 1,47 = 66,5 кПа.

Так как показатель текучести (ИГЭ-6) Ι_L = 0,1 то расчетное значение сопротивления грунта принимаем по минимальному значению показателя текучести Ι_L = 0,2

12,4. f₈ = 65 + = 65 + 3,36 = 68,4 кПа;

6.1.4. Несущая способность сваи С.120.30-10 равна:

F_d = _c (_cR  R  A + u  _cf  f_i  h_i) = 1,0  [1,0  8100  0,09 +

+ 1,2  (1,0  43,4  1,5 + 1,0  53  2,0 + 1,0  56,9  1,1 + 1,0 

 59,8  1,6 + 1,0  63,1  2,0 + 1,0  65  0,6 + 1,0  66,5 

 1,5 + 1,0  68,4  1,2)] = 1,0  (729 + 1,2  676,5) = 1540,8 кН.

6.1.5. Расчетная нагрузка на сваю составит:

N_св. = F_d /_k = = 1100,5 кН

где: _k – коэффициент надежности. Для аналитического метода определения несущей способности сваи принят равным 1,4.

6.1.6. Параметры свайного куста. Нагрузка на сваю в составе куста.

Расчетные нагрузки на фундаменты от сооружения:

Марка фундаментов	Ось здания	N, кН	M, кН  м	Q, кН
СФ-1	«А»; «2»	1076	118	14
СФ-2	«Б»; «2»	1387	135	19

Ориентировочно количество свай в кусте n, исходя из действующих вертикальных нагрузок на обрезе фундамента, определяем по формуле:

n = 1,1  N/N_св (6.2)

где: 1,1 – коэффициент, приближенно учитывающий массу ростверка и действия изгибающего момента на сваю.

Полученное количество свай округляется в большую сторону до целой величины. При наличии моментных нагрузок минимальное количество свай – 2 шт.

СФ-1 n = 1,1  N/N_св. = 1,1  1104/1100,5 = 1,10 принимаем 2 шт.

СФ-2 n = 1,1  N/N_св. = 1,1  1415/1100,5 = 1,41 принимаем 2 шт.

При размещении свай в кусте, расстояние между их осями должно быть не менее 3d (d – сторона поперечного сечения ствола сваи, 3d = 3  0,3 = 0,9 м).

Расчетная нагрузка на сваю, определяется по формуле:

N_{св. i} = N/n  М  y/ y_i² (6.3)

где: y – расстояние от главных осей до оси каждой сваи для которой вычисляется расчетная нагрузка;

y_i – расстояние от главных осей до оси каждой сваи.

Должны выполняться проверки: mах N_{св. i}  N_св ; miп N_{св. i} > 0; при кусте из 4-х свай и более

mах N_{св. i}  1,2N_св (6.4)

СФ-1; N_{св. i} = = 552  131кН;

mах N_{св. i} < N_св = 683 кН < 1100,5 кН; miп N_{св. i} = 421 кН > 0;

СФ-2; N_{св. i} = = 707,5  150 кН;

mах N_{св. i} < N_св = 857,5 кН < 1100,5 кН; miп N_{св. i} = 557,5 кН > 0.