Расчет и проектирование свайных фундаментов

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 = g_c (g_cR ´ R ´ A + u ´å g_cf ´ f_i ´ h_i), (6.1)

где: g_с ; g_сR ; g_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 текучести ΙL
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
		6600/4000		3100/2000	2000/1200
		6800/5100		3200/2500	2100/1600
		7000/6200		3400/2800	2200/2000
		7300/6900		3700/3300	2400/2200
		7700/7300		4000/3500	2600/2400
		8200/7500		4400/4000
				4800/4500
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 свай fi ,кПа
Для песчаных грунтов средней плотности
средней крупности	мелких	пылеватых	–	–	–	–
Для пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести ΙL
0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0
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. f ₁ = 42 + = 42 + 1,38 = 43,4 кПа;

4,00. f ₂ = 53 кПа;

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

6,90. f ₄ = 58 + = 58 + 1,8 = 59,8 кПа;

8,70. f ₅ = 62 + = 62 + 1,05 = 63,1 кПа;

10,0. f ₆ =65 кПа;

11,05. f ₇= 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. f ₈ = 65 + = 65 + 3,36 = 68,4 кПа;

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

F_d = g_c (g_cR ´ R ´ A + u ´ å g_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 /g_k = = 1100,5 кН

где: g_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»
СФ-2	«Б»; «2»

 

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 3 d (d – сторона поперечного сечения ствола сваи, 3 d = 3 ´ 0,3 = 0,9 м).

Расчетная нагрузка на сваю, определяется по формуле:

N_{св. i} = N / n ± М ´ y /å 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-хсвай и более

mах N_{св. i} £1,2 N_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.