Расчет и конструирование свайных фундаментов.

4.1 Назначение глубины заложения подошвы ростверка.

Глубину заложения подошвы ростверка определяем, исходя из глубины промерзания, аналогично глубине заложения фундамента мелкого заложения.

hp = df = 1,55 м

4.2 Назначение размеров свай.

Сваи имеют квадратное сечение 40 40 см.

Длина свай определяется по геологии.

Определяем длину сваи для фундамента №2:

ℓсв = δ1 – df + δ2 + δ3 + 1 (16)

ℓсв = 7-1,55+2+1=8,45 м

Определяем длину сваи для фундамента №3:

ℓсв = 2-1,55+3+2+1=6,45 м

4.3 Расчет сваи по несущей способности и определение их количества.

Расчет свай по несущей способности определяется по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Сваи рассчитываем как висячие.

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

N = Fα/γk (17)

где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

Fα – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

γk = 1,4 - коэффициент надежности;

Для висячей сваи несущая способность определяется по формуле:

Fα = γс (γсR∙R∙A + u γcf∙fi∙hi) (18)

где γс = 1 – коэффициент условия работы свай в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А – площадь опирания на грунт сваи (м²);

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, (м);

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, (тс/м²);

γсR = γcf = 1,0 – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.

Фундамент №2

Fα = 1∙[1∙400∙0,4² + 0,4∙4∙1 (0,3∙1,55 + 0,73∙1,45 + 0,9∙2,0 + 1,0∙2,0 + 1,0∙2,0 + +1,0∙1,0)]= 77,3 т

N = 77,3/1,4 = 55,2 т

Вес сооружения Рс = 401,1 т.

Тогда необходимое количество свай определяется по формуле:

n = Pс/N = 401,1/55,2 = 7,3 шт

Принимаю 8 свай.

Фундамент №3

Fα = 1∙[1∙400∙0,4² + 0,4∙4∙1 (0,4∙2,0 + 2,4∙1, 5 + 2,75∙1,5 + 4,2∙2,0 + 6,1∙1,0)]= 91,6 т

N = 91,6/1,4 = 65,4 т

Вес сооружения Рс = 459,4 т.

Тогда необходимое количество свай определяется по формуле:

n = Pс/N = 459,4/65,4 = 7,1 шт

Принимаю 8 свай.

4.4 Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформации.

Расчет фундаментов из висячих свай и его основания по деформации ведется как для условного фундамента на естественной основе.

Границы условного фундамента определяются следующим образом:

Снизу плоскостью АБ, проходящей через нижние концы сваи.

С боков – вертикальными плоскостями АБ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстояние ℓсв∙tgα

Сверху – поверхностью планировки грунта ВГ,

где α = φср.взв. /4 и

φср.взв. = (φ1h1+φ2h2+…+φnhn)/(h1+h2+…+hn)

φср.взв. – средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта;

φ1, φ2, …, φn – расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной соответственно h1, h2, …, hn.

В собственный вес условного фундамента при определении его оса дки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента.

Полученные по расчету величины деформаций (осадок) фундамента и его основания не должны превышать предельно допускаемых значений, равных:

- для фундамента №2 [ΔS] = 0,014 м

- для фундамента №3 [ΔS] = 0,017 м

Должно выполняться условие:

σср < R

где σср = (Pc+Qp+Qгс)/ Аусл

σср - напряжение по условному фундаменту;

Рс – вес сооружения;

Qp = 30,4 т – вес ростверка;

Qгс = Vгс∙γгс;

Vгс = Bусл∙Dусл∙h;

Вусл = В + 2∙h∙tgα;

γгс = 1,80 т/м³

Аусл = Bусл∙Dусл

R определяется аналогично п.3.1 по формуле:

R = [(ν1c ∙ ν2c)/k] ∙ [Mν ∙ b ∙ γII + Mq ∙ d ∙ γII’ + Mc ∙ cII] ,

но b = Вусл

d = df + h

Фундамент №2

φср.взв. = (10^о∙5,44+26^о∙2,0+38^о∙1,0)/(5,44+2,0+1,0)=17,2^о

α = 17,2^о /4 = 4,3^о

Вусл = 1,6+2∙8,44∙tg4,3^о = 2,87 м

Dусл = 4,9+2∙8,44∙tg4,3^о = 6,17 м

Аусл = 2,87∙6,17 = 17,70 м²

Vгс = 17,70∙8,44 = 149,4 м³

Qгс = 149,4∙1,80 = 268,9 т

σср = (401,1+30,4+268,9)/ 17,7 = 39,6 т/м²

R = [(1,4 ∙ 1,3)/1,1] ∙ [1,62 ∙ 2,87 ∙ 1,03 + 7,5 ∙ 10 ∙ 1,12 + 9,42 ∙ 0] = 146,9 т/м²

39,6 т/м² < 149,6 т/м²

Условие выполняется.

Определим теперь осадку дял фундамента №2:

S = β ∙

β = 0,8

σzp = α∙pо

ро = р-ρср.взв. ∙(h+df) = 39,6-1,12∙(8,44+1,55) = 28,4 т/м²

ρср.взв. = (2∙1,85+5∙0,94+2∙0,90+1∙1,03)/10 = 1,12 т/м³

ξ		0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0	5,2	6,0
Z,м		0,6	1,2	1,7	2,3	2,9	3,4	4,0	4,6	5,2	5,7	7,4	8,6
σzpi	28,4	27,7	24,9	21,0	17,5	14,5	12,1	10,1	8,6	7,3	6,3	4,2	3,2
α	1,0	0,976	0,877	0,742	0,616	0,511	0,427	0,357	0,303	0,259	0,222	0,148	0,114

S2 = 0,8∙(26,4∙2,0+14,0∙2,0+7,6∙2,0+4,6∙1,5)/3000 = 0,027 м

Условие S<[ΔS] не выполняется.

Фундамент №3

φср.взв. = (10^о∙2,0+26^о∙3,0+28^о∙2,0+38^о∙1,0)/(2,0+3,0+2,0+1,0)=24,0^о

α = 24,0^о /4 = 6,0^о

Вусл = 1,6+2∙6,44∙tg6^о = 3,0 м

Dусл = 4,9+2∙6,44∙tg6 ^о = 6,3 м

Аусл = 3,0∙6,3 = 18,9 м²

Vгс = 18,9∙6,44 = 121,7 м³

Qгс = 121,7∙1,80 = 219 т

σср = (459,4+30,4+219)/ 18,9= 37,5 т/м²

R = [(1,4 ∙ 1,3)/1,1] ∙ [1,62 ∙ 3,0 ∙ 1,03 + 7,5 ∙ 8 ∙ 1,12 + 9,42 ∙ 0] = 119,5 т/м²

37,5 т/м² < 119,5 т/м²

Условие выполняется.

Определим теперь осадку дял фундамента №2:

S = β ∙

β = 0,8

σzp = α∙pо

ро = р-ρср.взв. ∙(h+df) = 37,5-1,17∙(6,44+1,55) = 28,1 т/м²

ρср.взв. = (2∙1,85+3∙0,90+2∙0,97+1∙1,03)/8 = 1,17 т/м³

ξ		0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0	5,2	6,0
Z,м		0,6	1,2	1,7	2,3	2,9	3,4	4,0	4,6	5,2	5,7	7,4	8,6
σzpi	28,1	27,4	24,6	20,8	17,3	14,3	12,0	10,0	8,5	7,3	6,2	4,1	3,2
α	1,0	0,976	0,877	0,742	0,616	0,511	0,427	0,357	0,303	0,259	0,222	0,148	0,114

S2 = 0,8∙(25,5∙2,0+13,5∙2,0+8,0∙1,5+6,0∙0,8)/3000 = 0,025 м

Условие S<[ΔS] не выполняется.

Вывод:

Список литературы

1. СНиП 2,02,01-83 «Основания зданий и сооружений».

2. СНиП 2,02,03-85 «Свайные фундаменты».