Расчет свайных фундаментов

Таблица «Физико-механические свойства грунтов».

Анализ инженерно-геологических условий площадки Геологический разрез.

Расчёт свайных фундаментов.

Выбор глубины заложения ростверка.

Определение глубины заложения ростверка зависит от нескольких факторов:

— Глубины промерзания грунта:

м;

— Наличие конструктивных особенностей.

В нашем случае подвальных помещений нет, поэтому.

— Глубина заложения ростверка.

Исходя из условия, что.

.

где dр — глубина заложения ростверка, м;

hст — глубина стакана в фундаменте. Для фундаментов под железобетонные колонны hст = 0,95 м.

мм = 1,265 м Учитывая все перечисленные условия, принимаем глубину заложения ростверка dр = 1,8 м, исходя из кратности ростверка по высоте 15 см.

Принимаем жесткое соединение ростверка и сваи. Голова сваи заходит в тело ростверка на 20 см.

Тогда отметка головы сваи — -1,6 м.

Выбор несущего слоя.

Считаем, что несущим слоем будет известняк скальный, поэтому, прорезая слой суглинка, заглубляем сваю в слой известняка до отметки _8,6 м (для применения стандартной длины сваи). При этом длина сваи равна hсв = 7 м.

Дальнейший расчёт ведём как для сваи-стойки. Принимаем железобетонную забивную сваю квадратного сечения. Для выбранной длины принимаем сечение 40×40 см.

Расчёт свайного фундамента.

Определение несущей способности сваи.

Несущую способность сваи определим в программе «Электронный справочник инженера».

Несущая способность сваи.

Расчётная нагрузка на сваю Определяем по формуле:

кН.

где гк — коэффициент запаса. Для расчёта он равен 1,4; для полевых испытаний _ 1,25.

Определим необходимое количество свай в фундаменте по формуле:

Приеимаем целое число свай — n = 4 шт.

где N — заданная нагрузка на фундамент, для данной колонны N = 1918,51 кН (см. результаты РСН) Расположение свай в плане, требования к конструированию ростверка.

Расстояние между осями свай должно быть не меньше трёх диаметров сваи. Т. е. в нашем случае это расстояние составляет 1,2 м. Принимаем 1,3 м.

Далее в соответствии с ниже приведенными требованиями к размерам рассчитываем размеры ростверка в плане (см. рис. 2.12).

К размерам ростверка предъявляются следующие требования:

• — все размеры по высоте должны быть кратны 15 см; Рис. 2.12
• — все размеры в плане должны быть кратны 10 см;

нижняя ступень не может быть меньше 600 мм, все остальные — 300 (450) мм Расчёт ростверка как железобетонной конструкции.

Основное сочетание расчетных нагрузок от колонны на фундамент на уровне верхней грани ростверка (рис.

N = 757 кН; М = 153 кНм; Q = 18 кН (8,2 тс).

Сечение колонны hcol = 80 см, bcol — 40 см.

Сваи забивные железобетонные сечением 4040 см.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, Fsv = 450 кН (45,9 тс); расчетная нагрузка на сваи крайнего ряда (с учетом возможности их перегрузки на 20%) Fsv=1,2450 = 540 кН (55,1 тc).

Класс бетона ростверка по прочности на сжатие В25, коэффициент условий работы бетона b2 = 1,1.

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению с учетом коэффициента условий работы бетона Rbt = 1,11,05 = 1,16 МПа (11,8 кгс/см2).

Призменная прочность бетона с учетом коэффициента условий работы Rb = 1,114,5 = 16 МПа (163 кгс/см2).

Арматура из стали класса A-III.

Ростверк принимаем прямоугольной формы в плане размером 270 240 см. Размеры подколонника (стакана) в плане 15 090 см, глубина заделки колонны в стакане — hanc = 90 см. Отметка верха ростверка — 0,15 м (от уровня чистого пола).

Куст свай под ростверком принимается из четырех свай. Расположение свай в кусте и расстояние между сваями в осях приведены на рис. 2.12 Верхние концы свай заделываются в плиту ростверка на 200 мм.

Расчет ростверка на продавливание колонной Расчет производится по формуле:

Величины реакций свай от нагрузок колонны на ростверк на уровне верхней горизонтальной грани ростверка определяются по формулам:

а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной его части.

б) во втором ряду от края ростверка.

F2=378 кН (38 тс).

Величина продавливающей силы определяется по формуле:

2(3469+378) = 3570 кН (364 тс).

Задаемся толщиной дна стакана hbot = 60 см.

Расчетная высота дна стакана.

h0 = hbot-a1 = 60 — 7 = 53 см.

Определяем величины c1 и с2 (расстояния от граней колонны до соответствующих ближайших граней свай):

Определяем коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть ростверка через стенки стакана, для чего предварительно определяем площадь боковой поверхности заделанной в стакан части колонны Af

и принимаем = 0,85.

Определяем предельную величину продавливающей силы, которую может воспринять ростверк с заданной толщиной дна стакана.

F = 3793 кН > Fper = 3570 кН, т. е. прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.

Полная высота ростверка.

h = hanc + hbot = 90 + 60 = 150 см.

Определяем величины расчетных нагрузок на сваи с учетом нагрузок от веса ростверка и грунта на его уступах.

Усредненный объемный вес материала ростверка и грунта принимаем равным V= 21 кН/м3, коэффициент перегрузки f = 1,1.

Расчетная нагрузка на сваи от собственного веса ростверка и грунта на его уступах G равна:

Величины продольной силы и момента, действующие на уровне подошвы ростверка, определяем по формулам:

Nbot = N + G = 3400 + 246 = 3646 кН (371,8 тc);

Mbot = M+Qh= 600+801,5=720 кНм (73,5 тсм).

Расчетные нагрузки на сваи:

а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка.

• б) во втором ряду свай от края ростверка
• 405 кН (41,3 тс) <Fsv = 450 кН (45,9 тс).

Следовательно, несущая способность свай обеспечена.

Расчет ростверка на продавливание угловой сваей Расчет производится по формуле:

Задаемся высотой плиты ростверка h1 = 60 см.

Высота плиты ростверка от верха головки свай.

h01 = h1 — 5 см = 60 — 5 = 55 см.

Определяем величины b01; b02; c01; c02:

Находим коэффициенты 1 и 2:

1 = 1; c01 = 0,4h01 = 0,455 = 22 см; 2 = 0,895.

Определяем предельную нагрузку на сваю, которую может воспринять плита ростверка из условия ее продавливания угловой сваей.

Следовательно, прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей обеспечена.

Расчет прочности наклонных сечений штаты ростверка по поперечной силе Расчет производится по формуле:

Определяем расчетную величину поперечной силы со стороны наиболее нагруженной части ростверка как сумму реакций всех свай крайнего ряда от расчетных нагрузок на сваи.

3514 = 1542 кН (157,2 тc);

h01 = 53 см; с = 20 см;

Следовательно.

Определяем предельную величину поперечной силы, которую может воспринять плита ростверка по наклонному сечению.

Qmax = 2,52,40,531 031,16 = 3688 кН (375 тc) > Q = 1542 кН (157,2 тc).

Следовательно, прочность наклонных сечений плиты ростверка обеспечена.

Расчет ростверка на изгиб Величины изгибающих моментов определяем по формулам:

а) в сечениях 1−1 и 3−3 по граням колонны:

б) в сечениях 2−2 и 4−4 по граням подколонника.

При определении сечения арматуры в плите ростверка (арматура принимается из стали класса A-III) пользуемся формулами. В сечениях по граням колонны:

сечение 1−1

при = 0,03 находим v = 0,985.

Rs=365 МПа (арматура класса A-III, d 10 мм) сечение 3−3.

v = 0,992;

В сечениях по граням подколонника:

сечение 2−2

v = 0,976;

сечение 4−4

v = 0,979;

Расчетными являются сечения по граням подколонника (сечения 2−2 и 4−4).

Принимается арматура:

в продольном направлении — 1218AIII (As = 30,54 см2);

в поперечном направлении — 1416AIII (As = 28,15 см2).

Для армирования подошвы ростверка принимается сварная арматурная сетка по ГОСТ 23 279–84 марки.

Проверка прочности наклонных сечений плиты ростверка по изгибающему моменту Проверка производится со стороны наиболее нагруженной части плиты ростверка. Поперечная сила от внешней нагрузки, действующая в нормальном сечении, проходящем через начало наклонного сечения, равна.

3514 = 1542 кН (157,2 тc);

Предельная величина поперечной силы, которую может воспринять плита ростверка по наклонному сечению, обеспеченному от образования нормальных трещин, определяется по формуле с введением в правую часть неравенства дополнительного коэффициента.

Следовательно, прочность наклонных сечений по изгибающему моменту обеспечена.

Рис. 2.10 Нагрузки на фундаменты (кН) по результатам РСН

Рис. 2.11 Нагрузки на фундаменты (кН) по результатам РСН

Рис. 2.12 Нагрузки на фундаменты (кНм) по результатам РСН.

Рис. 2.13 Нагрузки на фундаменты (кНм) по результатам РСН.