Проектирование свайного фундамента на забивных деревянных сваях (низкий свайный ростверк)

А. Вариант с вертикальными сваями

Необходимое количество свай определяется раздельно расчетом на вертикальную и горизонтальную нагрузки. Принимается наибольшее из полученных значений (n_в или n_г). Глубину забивки свай можно принять в первом приближении равной ширине стенки b, но не менее 6 м, а диаметр d от 24 до 30 см.

1). При расчете свай на вертикальную (осевую) нагрузку (SN на 10 пог. м) количество вертикальных свай (n_в) определяется для строительного ( N_стр ) и эксплуатационного (N_экспл) случаев из условия

SN £ n_в N_св^в,

причем несущая способность одной сваи N_св^в определяется как наименьшая величина из расчетов:

· по прочности грунта на вертикальную нагрузку

,

где m - коэффициент условий работы свай в грунте, принимаемый m =1;

R_н - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по таблице 1 Приложения V;

F - площадь поперечного сечения сваи;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по таблице 2 Приложения V;

l_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

m_R и m_f - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта и принимаемые равными m_R = m_f =1.

· по прочности материала сваи

N_cв^в = m F R_c ,

где R_c - расчетное сопротивление смятию торца сваи (для деревянных свай R_c = 1×10⁷ Па = 10 МПа);

m = 1.

2). При расчете свай на горизонтальную (поперечную) нагрузку (SЕ_а на 10 пог. м) количество вертикальных свай (n_г) определяется из условия

SЕ_а £ n_г N_св^г,

причем несущую способность одной сваи N_св^г допускается определять по формуле

,

где D_Г - расчетное перемещение головы сваи (D_Г = 0.01 м);

E_cI_c - жесткость сваи (для деревянных круглых свай E_c = 10¹⁰Па = 10⁴МПа, I_c = p d⁴/64 );

b = 2¸3 - для деревянных свай и грунтов соответственно текучей консистенции (b =2) и песков средней плотности (b =3);

l_o - глубина заделки сваи в грунт (по Приложению VI);

d - диаметр сваи.

Б. Вариант с наклонными сваями

Угол наклона свай a исходя из необходимости их работы на строительную и эксплуатационную нагрузки (с учетом величины и направления равнодействующей) назначается из соотношения a=0,6d , где

d = arctg(E_a/N_экспл) - угол наклона равнодействующей к вертикали для эксплуатационного случая, но не более 19°, что соответствует уклону сваи 3:1 (из условия возможностей сваебойного оборудования). Схемы разложения нагрузки на осевую и поперечную составляющие приведены на рис. 9.

Рис. 9. Схемы разложения сил

Количество свай определяется как наибольшее из расчетов на осевую и поперечную нагрузки аналогично п. А.

Окончательный вариант свайного фундамента устанавливается по наименьшему количеству свай из двух расчетных случаев - вертикальные сваи (вариант А) или наклонные (вариант Б).

5.4.13. Размещение свай в плане

а) расстояние между осями свай должны быть в пределах 3d до 8d, расстояние от оси крайнего ряда до края ростверка - не менее 1.5d;

б) сваи должны быть равнонагруженными, для чего контактную эпюру s разбивают на равновеликие площади, располагая оси продольных рядов свай против центров тяжести каждой части (рис. 10); цифрами и стрелками показана последовательность графических построений при разбивке трапеции.

Рис. 10. Схема к размещению свай в поперечном ряду

Сначала назначается число свай в поперечном ряду m, которое для деревянных свай ориентировочно назначается как m » b-1, где b - ширина подошвы ростверка в метрах. Затем графическим способом (см. рис. 10) устанавливаются расстояния между сваями в поперечном ряду (т.е. расстояния между продольными рядами), которые должны удовлетворять требованиям п.5.4.13а. После этого уточняются расстояния между поперечными рядами, которые должны удовлетворять требованиям п.5.4.13а.

Пример: Число свай на 10 пог. м стенки - 42 шт;

Ширина подошвы стенки - 5 м;

Число свай в поперечном ряду m = 5 - 1 = 4;

Число поперечных рядов свай на 10 пог. м стенки

m^’ = 42 / 4 = 10.5;

Расстояние между поперечными рядами

c = 10 / 10.5 = 0.95 м.

Примечание. Первоначально линия ab продлевается до пересечения с линией od и строится дуга Èod полуокружности. Далее радиусом oc проводится дуга Èce (позиция 1) и из точки e восстанавливается перпендикуляр ef (позиция 2). Отрезок fd делится на равные отрезки (позиция 3) по числу свай в поперечном ряду (пять отрезков на рис. 10) и проводятся перпендикулярные линии (позиция 4) до пересечения с дугой полуокружности Èoed. После проведения дуг в соответствии с 5-ой позицией, исходная контактная эпюра s будет разделена на равновеликие площади (см. заштрихованные трапеции на рис. 10), число которых равно числу свай в поперечном ряду. Далее находят центры тяжести трапеций и по ним располагают оси продольных рядов свай (позиция 6). Графическое определение центра тяжести трапеции показано на рис. 11.

Рис. 11. Графическое определение центра тяжести трапеции

5.4.14. Произвести проверку принятой глубины забивки свай по условию деформации свайного фундамента

Эта проверка производится по условию

s_умф £ R^p,

где s_умф - интенсивность давления по подошве условного массивного фундамента (с глубиной заложения на отметке острия свай; см. рис. 12); величина s_умф определяется по формуле

s_умф = (s_{max +} s_min)/2 + g_взв^осн h_умф ;

R^p - расчетное давление по подошве условного массивного фундамента шириной b_умф = b + h_умф tgy. Значение R^p вычисляется аналогично п.5.4.6 по формуле

R^p =(А b_умфg_взв^осн + B (h_з +h_умф)g_взв^осн + D c^н) m₁ m₂ /K_н .

Для стенки типа “б” величина h_з = 0. Угол y определяется графически.

Рис. 12. Схема к определению геометрических

размеров условного массивного фундамента

Приложение I

Таблица 1

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности Кw
маловлажные	0 < Кw £0,5
влажные	0,5 < Кw £0,8
насыщенные водой	0,8 < Кw £1,0

Таблица 2

Виды песков	Плотность сложения
плотные	средней плотности	рыхлые
гравелистые, крупные и средней крупности	е <0,55	0,55 £ е £ 0,70	е > 0,70
мелкие	е <0,60	0,60 £ е £0,75	е > 0,75
пылеватые	е <0,60	0,60 £ е £ 0,80	е > 0,80

Таблица 3

Виды глинистых грунтов	Число пластичности IР
супесь	0,01 £ IР £ 0,07
суглинок	0,07 £ IР £ 0,17
глина	IР > 0,17

Таблица 4

Наименование глинистых грунтов	Показатель консистенции IL
Супесь:	твердая	IL < 0
пластичная	0 £ IL £ 1,0
текучая	IL > 0
Суглинок и глина:	твердые	IL < 0
полутвердые	0 £ IL £ 0,25
тугопластичные	0,25 < IL £ 0,50
мягкопластичные	0,50 < IL £ 0,75
текучепластичные	0,75 < IL £ 1,0
текучие	IL > 1,0

Приложение II

Таблица 1

Нормативные значения удельного сцепления с^н, угла внутреннего трения j^н и модуля деформации Е^н песчаных грунтов

Виды песчаных грунтов	Обозначение характеристик грунтов	Значение характеристик грунтов при коэффициенте пористостие, равном
0,45	0,55	0,65	0,75
Пески гравелистые и крупные	сн, кПа			---	---
jн, градус				---
Ен, МПа				---
Пески средней крупности	сн, кПа				---
jн, градус				---
Ен, МПа				---
Пески мелкие	сн, кПа				---
jн, градус
Ен, МПа
Пески пылеватые	сн, кПа
jн, градус
Ен, МПа

Таблица 2

Нормативные значения удельного сцепления с^н, угла внутреннего трения j^н и модуля деформации Е^н глинистых грунтов

Виды глинистых грунтов	Обозначение характе-ристик	Значение характеристик грунтов при коэффициенте пористостие, равном
0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Суглинки	0 £ IL £ 0,25	сн, кПа				---	---	---	---
jн, градус				---	---	---	---
Ен, МПа						---	---
0,25< IL £ 0,75	сн, кПа					---	---	---
jн, градус					---	---	---
Ен, МПа						---	---
Суглинки	0 £ IL £ 0,25	сн, кПа							---
jн, градус							---
Ен, МПа							---
0,25< IL £ 0,50	сн, кПа							---
jн, градус							---
Ен, МПа							---
0,50< IL £ 0,75	сн, кПа	---	---
jн, градус	---	---
Ен, МПа	---	---

Приложение III

Таблица 1

Виды грунтов	Коэффициент
m1	m2
Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и песчаные грунты, кроме мелких и пылеватых	1,4	1,2
Пески мелкие: сухие и маловлажные насыщенные водой	1,3 1,2	1,1 1,1
Пески пылеватые: сухие и маловлажные насыщенные водой	1,2 1,1	1,0 1,0
Крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем и глинистые грунты с консистенцией IL £ 0,50	1,2	1,0
То же, с консистенцией IL > 0,50	1,1	1,0

Таблица 2

Нормативные значения угла внутреннего трения j н, град	Коэффициент
А1	В1	D
		1,00	3,14
	0,03	1,12	3,32
	0,06	1,25	3,51
	0,10	1,39	3,71
	0,14	1,55	3,93
	0,18	1,73	4,17
	0,23	1,94	4,42
	0,29	2,17	4,69
	0,36	2,43	5,00
	0,43	2,72	5,31
	0,51	3,06	5,66
	0,61	3,44	6,04
	0,72	3,87	6,45
	0,84	4,37	6,90
	0,98	4,93	7,40
	1,15	5,59	7,95
	1,34	6,35	8,55
	1,55	7,21	9,21
	1,81	8,25	9,98
	2,11	9,44	10,80
	2,46	10,84	11,73
	2,87	12,50	12,77
	3,37	14,48	13,96
	3,66	15,64	14,64

Приложение IV

Значения коэффициентов несущей способности N_g, N_c , N_q2

и коэффициента К для расчета общей устойчивости

j	Коэффи- циенты	Значения d в долях от j
	0,1j	0,Зj	0,5j	0,7j	0,9j
12°	Ng	0,8407	0,8001	0,6914	0,5578	0,4084	0,2417
Nc	13,989	13,617	12,807	11,891	10,818	9,3988
Nq2	2,9735	2,8945	2,7223	2,5276	2,2995	1,9978
К	1,7244	1,6151	1,3830	1,1273	0,8333	0,4486
14°	Ng	1,16	1,09	0,92	0,73	0,52	0,30
Nc	14,38	13,92	12,93	11,83	10,57	8,95
Nq2	3,59	3,47	3,22	2,95	2,64	2,23
К	1,89	1,77	1,51	1,22	0,89	0,47
16°	Ng	1,57	1,47	1,21	0,93	0,64	0,35
Nc	15,12	14,55	13,34	12,02	10,54	8,68
Nq2	4,33	4,17	3,82	3,44	3,02	2,49
К	2,08	1,94	1,64	1,32	0,96	0,50
18°	Ng	2,12	1,95	1,58	1,19	0,797	0,418
Nc	16,18	15,47	13,98	12,40	10,66	8,54
Nq2	5,26	5,02	4,54	4,03	3,46	2,78
К	2,29	2,13	1,79	1,43	1,03	0,53
20°	Ng	2,84	2,59	2,04	1,50	0,974	0,49
Nc	17,58	16,80	14,87	13,00	10,92	8,51
Nq2	6,40	6,08	5,41	4,72	3,97	3,10
К	2,53	2,34	1,96	1,55	1,10	0,56
22°	Ng	3,79	3,41	2,64	1,88	1,18	0,57
Nc	19,36	18,25	16,00	13,70	11,29	8,54
Nq2	7,82	7,37	6,46	5,53	4,56	3,45
К	2,80	2,58	2,14	1,68	1,18	0,59
24°	Ng	5,07	4,52	3,40	2,35	1,43	0,65
Nc	21,57	20,18	17,39	14,60	11,77	8,64
Nq2	9,60	8,98	7,74	6,50	5,24	3,85
К	3,10	2,85	2,34	1,82	1,27	0,63
26°	Ng	6,80	5,98	4,38	2,94	1,72	0,75
Nc	24,31	22,55	19,09	15,71	12,36	8,79
Nq2	11,86	11,00	9,31	7,66	6,03	4,29
К	3,44	3,16	2,58	1,98	1,36	0,67
28°	Ng	9,15	7,94	5,65	3,67	2,07	0,85
Nc	27,68	25,50	21,14	17,03	13,07	8,99
Nq2	14,72	13,54	11,24	9,05	6,95	4,78
К	3,84	3,50	2,83	2,16	1,47	0,71
30°	Ng	12,39	10,61	7,32	4,60	2,49	0,97
Nc	31,87	29,03	23,62	18,60	13,90	9,23
Nq2	18,40	16,76	13,64	10,74	8,02	5,33
К	4,29	3,90	3,13	2,36	1,58	0,75

Приложение V

Таблица 1

Глубина погружения нижнего конца сваи, м	Расчётные сопротивления под нижним концом забивных свай Rн,МПа
песчаных грунтов средней плотности пи
граве-листых	круп­ных	—	средней крупности	мелких	пыле-ватых	—
глинистых грунтов при показателе консистенции IL , равном1
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
	7,5	6,6/4,0	3,0	3,1/2,0	2,0/1,2	1,1	0,6
	8,3	6,8/5,1	3,8	3,2/2,5	2,1/1,6	1,25	0,7
	8,8	7,0/6,2	4,0	3,4/2,8	2,2/2,0	1,3	0,8
	9,7	7,3/6,9	4,3	3,7/3,3	2,4/2,2	1,4	0,85
	10,5	7,7/7,3	5,0	4,0/3,5	2,6/2,4	1,5	0,9
	11,7	8,2/7,5	5,6	4,4/4,0	2,9	1,65	1,0
	12,6	8,5	6,2	4,8/4,5	3,2	1,8	1,1
	13,4	9,0	6,8	5,2	3,5	1,95	1,2
	14,2	9,5	7,4	5,6	3,8	2,1	1,3
	15,0	10,0	8,0	6,0	4,1	2,25	1,4

Примечание. В случае, когда значения R_н указаны дробью, числитель относится к пескам, а знаменатель к глинам.

Таблица 2

Средняя глубинарасположения слоя грунта, м	Расчётные сопротивления по боковой поверхности свай f,кПа
песчаных грунтов средней плотности пи
крупных и средней крупности	мелких	пыле-ватых	—	—	—	—	—	—
глинистых грунтов при показателе консистенции IL , равном
0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0

Примечания: 1). При определении расчетных сопротивлений грунтов по боковой поверхности сваи f пласты грунтов следует расчленять на слои толщиной не более 2 м. 2). При наличии плотных песчаных грунтов величину f, приведённую в табл.2, следует увеличить на 30%.

Приложение VI

Вид грунтов, залегающих непосредственно под подошвой ростверка на глубине l0 = k× d	Расчётная глубина заделки сваи l0,м
деревянных	железобетонных
Пески (кроме пылеватых) средней плотности, суглинки и глины тугопластичные	4,5 d	6 d
Пески рыхлые и пылеватые, супеси пластичные, суглинки и глины мягкопластичные	5 d	7 d
Илы, суглинки и глины текучепластичные	6 d	8 d

Приложение VII

Исходная схема	Диаграмма jк-изолиний	Схема к размещению свай в поперечном ряду
Эпюра активного давления грунта на стенку и контактные эпюры нагрузок на основание в плоскости подошвы	Схема к расчёту устойчивости стенки на глубинный сдвиг	Конструктивная схема подсыпки
Поперечный разрез свайного фундамента
Расчет осадок и крена стенки
График несущей способности основания	Примечания
	Штамп

Кириллов Владимир Михайлович

Иванов Александр Вадимович

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

Методические указания по выполнению курсового проекта

Редактор:

Лицензия № Сдано в производство

Подписано к печати Формат 60х84 1/16

Усл.-печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № Уч.-изд.л.

СПГУВК ИИЦ 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, д. 2

*) В таблице 1 приняты следующие обозначения грунтов: К - песок крупный; С - песок средней крупности; М - песок мелкий; П - песок пылеватый; СП - супесь; СГ - суглинок.