Основания и фундаменты нефтегазовых сооружений

R.A+UΣγCf.fi.ℓi),.

где γC — коэффициент условий работы сваи в грунте (γC=1,0);

γCR и γCf— коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи (табл.

3 СНиП 2.

02.03−85; для свай погружаемых забивкой молотами, γCR=1,γCf=1.).

А — площадь опирания сваи на грунт (А=0,3×0,3=0,09 м2).

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (табл. 1 СНиП 2.

02.03−85), (R=850 кПа при JL=0,6 и глубины 7,0 м).

U—периметр поперечного сечения сваи (U=0,30×6=1,8 м).

fi—расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи (согл. табл. 2 СНиП 2.

02.03−85; см. табл.).

ℓi— толщина i-го слоя грунта. Пласты грунтов расчленяются на слои, толщиной не более 2-х метров (см. табл.).

Горизонт подземных вод от поверхности земли — 0,87 м.

Fd=γC (γCR.R.A+UΣγCf.fi.ℓi)= 1· (1·850·0,09+1,8·1,0(9·1+10·1+10·2))=115,50 кН.

Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяется из зависимости:

P= Fd/γК=115,5/1,4=82,5 кН.

где γК—коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

Проверка несущей способности свайного фундамента производится из условия, чтобы расчетная нагрузка N, передаваемая на сваю, не превышала расчетной нагрузки, допускаемой на сваю.

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента необходима проверка нагрузки с учетом действия расчетных моментов:

.

М0I — расчетные моменты относительно главной оси Х плана свай в плоскости подошвы свайного ростверка по первой группе предельного состояния.

n — количество свай в фундаменте;

Nd=N0+Gm ,.

где N0— расчетная нагрузка, приложенная на уровне обреза фундамента ;

Расчет выполним для фундамента 1 по оси А.

N0=2800 кН.

М0I =380 кНм.

n=9 шт.

Gm— расчетная нагрузка, от веса ростверка и грунта на его уступах.

Определим геометрические характеристики ростверка. Сваи вдоль направления действия момента размещаем в осях на расстоянии 3d=3· 0,3=0,9., а перпендикулярно действию момента — 4· d=4·0,3=1,2 м. Свесы, для возможности смещения свай относительно ростверка, принимаем равным 1· d=0,3 м. Основные геометрические характеристики показаны на плане и разрезе свайного фундамента в графической части. Определим вес ростверка и грунта на его уступах:

Ростверк.

Vр=1,6· 2,05·1,6+2,2·0,4·2,2=7,18 м³.

Gр=7,18· 25=179,50 кН.

Грунт.

Vгр=2,05· 0,4·(1,6+1,6+2,2+2,2)=4,43 м³.

Gгр=4,43· γгр=4,43·20=88,60 кН.

Тогда Gm= Gр +Gгр=179,50+88,60=268,10 кН.

Nd=N0+Gm=2800+268,10=3008,10 кН.

N=3008,10/9+(380· 0,4)/(9· 0,4·0,4)=439,78 кН > Р=82,5 кН.

Условие не выполняется, поэтому необходимо или увеличить сечение свай, или заглубить сваи в несущий слой грунта (увеличив их длину).

Заглубим сваю на 3 м, тогда примем по сортаменту сваю С100−30 (Характеристики сваи: ℓ=10 м, сечение 300×300 мм). Расчетные сопротивления слоев f по боковой поверхности свай останутся те же, но при этом слой супеси увеливается и добавляется слой глины толщиной ℓ=1м.

R=9100 кПа (при глубине 10 м и JL=0,05);

А=0,3· 0,3=0,09 м²;

U=4· 0,3=1,2 м.

Fd=γC (γCR.R.A+UΣγCf.fi.ℓi)= 1· (1·9100·0,09+1,2·1,0(1·9+4,5·10+65·1)=961,80 кН.

P= Fd/γК=961,80/1,4=687,00 кН.

Определим геометрические характеристики ростверка. Сваи вдоль направления действия момента размещаем в осях на расстоянии 3d=3· 0,3=0,9 м, а перпендикулярно действию момента — 4· d=4·0,3=1,2 м. Свесы, для возможности смещения свай относительно ростверка, принимаем равным 1· d=0,3 м.

N=3008,10/9+(380· 0,4)/(9· 0,4·0,4)=439,78 кН < Р=687,00 кН.

Условие выполнено — несущая способность обеспечена.

Необходимо определить отказ свай (погружение свай от одного удара в конце забивки), необходимый для контроля несущей способности свай. Отказ определяют по формуле профессора Н. М. Герсеванова:

η — коэффициент, принимаемый для ж/б свай с наголовником равным 1500 кН/м2.

А — площадь поперечного сечения сваи (А=0,30×0,30=0,09 м2).

Еd— расчетная энергия удара молота (табл. 12 СНиП 2.

02.03−85), (принимаем трубчатый дизель молот С-859 с Еd=32,0 кДж);

m1— полный вес молота (m1=35,0 кН);

ε— коэффициент восстановления энергии удара (ε2=0,2).

m2— вес сваи с наголовником (m2=1,6· 10=16 кН).

m3— вес подбабка (m3=0 кН).

Fd — несущая способность сваи (Fd=687,00 кН).

e=(1500· 0,09·32)·(35+0,2·(16,0+0))/(687,00(687,00+1500·0,09))·(35+16,0+0)=0,0057 м =0,57 см.

Таким образом, получаем, что отказ сваи составляет 0,57 см.

5.

2.3. Расчет основания свайного фундамента по деформациям.

Расчет по предельному состоянию второй группы производится аналогично расчету по деформациям оснований фундаментов на естественном основании и сводится к удовлетворению условия: S<Su.

При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входит ростверк, сваи и грунт. Контур условного массива ограничивается сверху поверхностью планировки АД, снизу — плоскостью в уровне нижних концов свай ВС, с боков — вертикальными плоскостями АВ и СД, отстоящими от грани крайних свай на величину h. tg (φср/4).

Точки В и С находятся в результате пересечения горизонтальной плоскости в уровне нижних концов свай с наклонными линиями, проведенными от наружного контура свайного ряда в уровне подошвы ростверка под углом tg (φср/4) к вертикали.

При слоистом напластовании в пределах длины сваи h угол φср принимается средневзвешенным:

ср=(32*1+32*2,5+26*5,5+20*1)/(1+2,5+5,5+1)=27,5 град.

Таким образом, длина (ℓусл) и ширина (bусл) подошвы условного фундамента определяется:

ℓусл=4d+2.ℓсвtg (φср/4)+d=4· 0,3+2·6,9·tg (27,5/9)+0,3=2,20 м.

bусл=3d+2.ℓсвtg (φср/4)+d=3· 0,3+2·6,9·tg (27,5/9)+0,3=1,94 м.

Давление Р по подошве условного фундамента определяется с учетом веса условного массива:

Р=Nd1/A1.

A1 — площадь подошвы фундамента (A1=2,20×2,2=4,84 м2).

Nd1 — суммарный условного массива и нагрузок, приложенных на уровне обреза ростверка:

Nd1=N0+G1+ G2+ G3.

N0 — нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка (N0II=3200 кН) для Ф-1 по оси А;

G1 — вес ростверка (G1=179,50 кН);

G2 — вес свай (G2=22,3· 8=200,7 кН);

G3— вес грунта в объёме выделенного условного массива (G3=88,60 кН).

Nd1=3200+179,50+200,7+88,60=3668,88 кН.

Р=3668,88/4,84=758,01 кПа.

Давление Р от расчетных нагрузок не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, то есть необходимо соблюдение условий: P < R.

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (табл. 1 СНиП 2.

02.03−85), (R=9100 кПа при JL=0,05 и глубины 10,0 м).

Р=758,01 кПа <9100 кПа.

Условие проверки выполняется, следовательно принимаем полученные размеры свайного фундамента: 2,2×2,2 при количестве свай 9 шт.

Дальнейший расчет осадки свайного фундамента из висячих свай производится так же, как и для фундаментов мелкого заложения, по методу послойного суммирования. Расчет полностью сведем в таблицу.

Осадка должна превышать допустимую.

S ≤ Su.

β = 0,8.

Su = 8 смдопустимая осадка — согласно приложению 4 СНиП 2.

02.01−83.

S =  (zpi * hi)/ Ei ,.

zpi = i*P0.

6.

Список литературы

1. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии).- 2-е изд. перераб. и доп. — Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. — 415 с.

2. Веселов В. А. Проектирование оснований и фундаментов: (основы теории и примеры расчета): Учеб. пособ. для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1990. — 304 с.

3. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И. Горбунов-Посадов, В. А. Ильичев, В. И. Крутов и др.; Под общ. Ред. Е. А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова. — М.: Стройиздат, 1985. — 480 с., ил. -(Справочник проектировщика).

4. СНиП 2.

02.01 — 83. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. — М.: Стройиздат. 1985. — 40с.

5. СНиП 2.

02.03−85. Свайные фундаменты/Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 48 с.