Проектирование фундаментов

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

(4.1)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

Fd — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;

— коэффициент надежности примем равным 1,25, т. к. будем считать, что несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом.

Несущую способность Fd, (тс), висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

(4.2)

где (c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый (c = 1;

R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (тс/м2), принимаемое по таблице (табл.

1, [4]): R =430 тс/м2

A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи: A=0,09 м²;

u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м: u=0,6 м;

fi — удельное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи (тс/м2), принимаемое по таблице (табл.

2, [4]) в зависимости от глубины Hi и вида грунта на этой глубине ;

Hi — глубина погружения средней точки i-го однородного участка грунта;

hi — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

(cR ,(cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта: .

Определим fi и и результаты сведём в таблицу 7:

Таблица 7

hi м Hi м fi тс/м2 1 1,8 0,9 0 2 1,0 2,3 2,1 3 1,0 3,3 2,5 4 1,0 4,3 2,7 5 1,0 5,3 2,9 6 1,0 6,3 3,1 7 1,0 7,3 6,1

По формуле (4.2):

Из зависимости (4.1) следует

4. Определение предварительного количества свай. Будем полагать, что у нас отсутствуют изгибающие моменты, т. е. свайный фундамент работает в условиях центрального нагружения.

(4.3)

где — суммарная нагрузка на свайное поле;

— расчетная нагрузка на одну сваю;

где — вес верхнего строения;

— вес ростверка:

Тогда по формуле (4.3):

5. Расстановка свай проводится с учетом их взаимного влияния по условию:

расстояние между осями двух соседних свай:

где d — линейный размер поперечного сечения сваи;

расстояние от оси крайней сваи до обреза ростверка:

6. Уточнение размеров ростверка:

7. Проверка нагрузки на сваю. Выполняем проверку для полученного числа свай с учетом внецентренного нагружения. Тогда:

(4.4)

где Mx, My — расчетные изгибающие моменты (тc (м), относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n — число свай в фундаменте;

xi, yi — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

х, у — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

В зависимости от знака N проверку проводим:

— при N>0 нагрузка считается сжимающей, задавливающей сваю в грунт. Допускается перегрузка: +5% - на основное сочетание нагрузок;

+20% - на особое сочетание нагрузок.

— при N<0 нагрузка считается выдергивающей сваю и требуется проверить эту сваю на условие возможного выдергивания:

Fdu =, (4.5)

где u, (cf, hi, fi — то же, что в формуле (4.1);

(c, — коэффициент условий работы; для свай, погружаемых в грунт на глубину 4 м и более, (c = 0,6.

Т.е. проверка на выдергивание сводится к проверке условия (4.1).

В нашем случае будет отсутствовать момент относительно оси х, т. к. вертикальная сила приложена в центре координат, а горизонтальная действует по направлению оси. Проверку проведём для одной срденей сваи. Момент Мy-момент от действия ветровой нагрузки (см. п.

4.3).

Одно значение превышает допустимое Nmax=40,26тс.

Перегрузка составит, что допустимо.

4.

2. Расчет осадки свайного фундамента.

Расчет свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия:

s (su, (4.6)

где s — совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения (осадка, перемещение, относительная разность осадок свай, свайных фундаментов и т. п.), определяемая расчетом;

su — предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента и сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП ([3]);

Опора № 2

1. Определение размеров условного фундамента:

где φср — осредненное значение углов внутреннего трения грунтов залегающих до конца сваи, определяется по зависимости (4.7);

Итак, Получили, что

2. Построение эпюр распределения напряжений от собственного веса. Для расчета используем выражение (4.8), расчет представлен в таблице 8.

3. Построение эпюры дополнительных напряжений сведем в таблицу 8.

Осредненная величина удельного веса грунта, которая определяется из зависимости (4.9):

Среднее давление по подошве фундамента определяется по формуле (4.10):

Тогда согласно (4.11):

.

Коэффициенты α и дополнительные напряжения, вычисленные по формуле (4.11), сведены в таблицу 8:

Таблица 8 — Построение эпюры напряжений

Zi, м ξ=2Zi/b Zi+d,

м α σzp= αp0, тс/м2 σzg= σzg, 0+, тс/м2 0,2 σzg, тс/м2 E, тс/м2 0 0 9,9 1,000 23,15 18,49 3,70 1500 0,36 0,4 10,26 0,977 22,62 19,19 3,84 1500 0,72 0,8 10,62 0,879 20,35 20,59 4,12 1500 1,08 1,2 10,98 0,750 17,36 22,69 4,54 1500 1,44 1,6 11,34 0,632 14,63 25,35 5,07 1100 1,8 2,0 11,70 0,533 12,34 28,68 5,75 1100 2,16 2,4 12,06 0,454 10,51 32,68 6,54 1100 2,52 2,8 12,42 0,388 8,98 37,34 7,47 1100 2,88 3,2 12,78 0,339 7,85 42,67 8,53 1100 3. Величина сжимаемой зоны Hсж = 3,2 м.

4. Разбиваем всю сжимаемую толщу на n участков, так чтобы в пределах каждого участка грунт был однородным и .

Получаем n=10.

5. Графически определяем значение величины среднего давления на участке.

6. Определяем величину осадки каждого слоя, затем, суммируя, получаем общую осадку, используя формулу (4.11). Расчет сводим в таблицу 9:

Таблица 9 — Определение осадки

i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10, тс/м2 22,89 21,49 18,86 16,00 13,49 11,43 9,76 8,82 8,21 7,95, м 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32, тс/м2 1500 1500 1500 1500 1100 1100 1100 1100 1100 1100, м 0,0039 0,0037 0,0032 0,0027 0,0031 0,0027 0,0023 0,0021 0,0019 0,0019

Пример расчета для i=2:

0,0275м=2,75 см;

7. Проверяем полученные значения осадок по условию (4.5): s (su

S=2,75 см (Su =8см, — условие выполняется.

Костерин Э. В. Основания и фундаменты. -М.: Высшая школа., 1990.

НИИОСП им. Герсиванова Госстроя СССР. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.

02.01. -83.). -М.:Стройиздат., 1986.

СНиП 2.

02.01. -83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. -М.: Стройиздат., 1985.

СНиП 2.

02.03. -85. Свайные фундаменты. Госстрой СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР., 1986.