4 Расчёт свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материалов свай и ростверков. По второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов.

4.1 Расчёт свайного фундамента под колонну

Определим длину сваи:

l_св=l₀+∑l_гр+l_н.сл=0,1+9,7+1=11м (20)

Принимаем сваю – С11-30, m=2,5т.

По таблице СНиП подбираемRпри глубине погружения свай 12,2м–R=3113 кПа

Рисунок 5 – Расчетная схема к определению несущей способности сваи под фундамент стаканного типа

При погружении свай забивкой молотом

Несущую способность сваи определяется по формуле (21) как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:

(21)

где -коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый=1

R-расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.

А - площадь опирания на грунт сваи,м.

u– наружный периметр поперечного сечения сваи,м.

fi– расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.

hi– толщина итого слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимаемые по [2].

Первые два слоя плохие, поэтому при расчете несущей способности мы их не учитываем. Остается 3-й и 4-ый слой глубиной 2,1м и 1м. Для данного слоя определим расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи:

МПа; м,МПа;м

Несущая способность свай под колону будет равна

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю, определяется по формуле:

(22)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

Запроектируем ростверк таким образом, чтобы размеры в плане были кратны 30см, а высота 15см. Конструктивно принимаем размеры в соответствии с размерами плиты фундамента мелкого заложения b=1,8м,l=2,4м, а высоту плиты примем равной 0,6м.

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(23)

где N₁– расчётная нагрузка по обрезу ростверка;

G– ориентировочный расчётный вес ростверка и грунта на его обрезах;

G=3,888∙25+2,592·14,35=93,3+37,19=130,49кН;

;

Принимаем количество свай под стакан – 6, и распологаем их следующим образом (см. рисунок), с шагом 0,9м.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на сваю, которая должна быть меньше допустимой

Рисунок 6 - Схема условного фундамента при расчете свайного фундамента под колонну

(24)

Давление по подошве условного фундамента от расчётных нагрузок не должно превышать расчётного давления на грунт.

Выполнение условия, для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент.

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения:

b_усл=0,9+0,3+2∙0,1=1,4

а_усл==2,3 м

Проверку прочности куста свай проводим по формуле:

(25)

где N_II- сумма вертикальных расчётных нагрузок в уровне нижних концов свай;

N_II=N_dII+G_c+G_p+G_гр

N_dll=1470 – вертикальная расчётная нагрузка на фундамент, кН;

G_c=(0,22∙11+0,05)∙6∙11=163,02кН – вес свай;

G_p=3,888∙24=93,31кН – вес ростверка;

Прежде чем найти напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента определим удельный вес грунта третьего(супесь пластичная) слоя и четвёртого(суглинок тугопластичный) с учетом взвешивающего веса воды .

кН/м^{3 ;} кН/м³

А также средний удельный вес грунтов в свайном фундаменте:

кН/м³

G_гр=(12,2·3,22 – 3,888)∙13,01=460,6 кН – вес грунта;

N_II=1280+163,02+93,31+460,6=1996,93кН

М_II – расчётная величина момента действующего на фундамент, кН∙м;

М_II=260+0∙1,5=260кНм

R– расчётное сопротивление грунта основания условного массива, кПа, определяемое как для фундамента с геометрическими размерами, равными размерам условного массива грунта.

Найдем значения коэффициентов:g_с1=1,2; g_с2=1;M_g=0,48; М_q=3,01; М_с=5,58,d₁=12,2м,d_b=0.

-условие соблюдается.