Пример 6. Расчет свайного фундамента

Рассчитать свайный фундамент под сборную железобетонную колонну. Здание каркасное с заполнением. Сечение колонны 0,6 0,4 м. Действующие нагрузки по обрезу для расчета по несущей способности следующие:

F⁰_vII=2300 кН; M⁰_II=71 кНм; F⁰_hII =16кН.

Напластование грунтов изображено на рис. 24, их свойства по данным испытаний приведены в таблице. Расчетная глубина промерзания d_fn=1,5 м. Сроки строительства неизвестны.

Рис. 24. Расчётная схема к определению несущей способности сваи с геологической колонкой.

Таблица свойства грунтов

Грунт	gII кН/м3	gs кН/м3	W	WL	Wp	е
Суглинок   Глина   Песок	19,2   19,4   19,5	27,2   27,2   26,5	0,26   0,30   0,21	0,30   0,48   -	0,20   0,18   -	0.80   0,81   0,61

Назначаем глубину заложения ростверка. Показатель текучести суглинка

Ј_L=(0,26-0,20)/(0,30-0,20).

По табл. 2 СНиП [6] глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Принимаем глубину заложения ростверка d=1,6 м.

Выбираем тип, материал и конструкцию свай. По геологическим условиям тип сваи – висячая.

В прочный грунт (песок) нижний конец сваи рекомендуется за­глублять не менее чем на 2…3 м. С учетом глубины заложения рост­верка получаем длину сваи около 10 м. Уровень грунтовых вод низ­кий, поэтому принимаем сваи железобетонные, по приложению или альбому [10] CI0-30. Длина сваи 10 м, сечение 30х30 см, вес 22,9кН, бетон марки М300, арматура 4 Æ 12 А-II.

Расчетную нагрузку определяем по формуле (18), по табл. 1 и 2 СНиП [7]. Для этого найдем g_cR=g_cf=1; g_c=1; А=0,3 х 0,3=0,09 м²; u=0,3 х 4=1,2 м.

На глубине d_o = 11,6 м от поверхности до мелкого песка сред­ней плотности (е =0,61) получаем R=2700 кПа.

Показатель текучести суглинка Ј_L=0,6, глины

Ј_L=(0,30-0,18)/(0,48-0,18)=0,4.

Расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи, кПа:

Для суглинка при d₁=2,5 м f₁=13

Для глины при d₂=4,4 м f₂=27

То же, при d₃=6,4 м f₃=31

То же, при d₄=8,2 м f₄=33

Для песка мелкого при d₅=10,0 м f₅=46

То же, при d₆=11,3 м f₆=47

Расчетное сопротивление сваи (допускаемая нагрузка)

Приближенно определяем вес ростверка и грунта на ступенях. Среднее фиктивное давление под ростверком при расстоянии между сваями 3d, составит:

Ориентировочная площадь подошвы ростверка

А_р=2300/(546-20х1,6)=4,47м².

Вес ростверка и грунта на ступенях при g_f=1,1

G_p=1,1х4,47х1,6х20=157кН .

Определяем количество свай. С учетом действия момента увеличиваем это количество на 10 %:

n=1,1(2300+157)/442=6,1свай.

Принимаем n = 6.

Конструируем ростверк. Сваи размещаем на расстоянии в осях 3d=0,9 м. Минимальная высота ростверка по условиям заделки колонны и толщины дна стакана

d_min = 0,6 + 0,4 = 1,0 м.

Примем обрез на отметке -0,15, подколонник 1,2 х 1,2м (рис. 25). Заделка свай на 5см. С учетом возможного отклонения свай при забивке принимаем свес ростверка 15 см. Проверяем фактическую нагрузку на сваи. Объем бетона ростверка

0,8х2,4х1,5+1,2х1,2х0,8=4,0м³.

Объем грунта на ступенях

2,4х1,5х1,6-4,0=1,76м³.

Вес ростверка и грунта при g_f=1,1

G_p,гр=1,1(4,0х24+1,76х19,2)=143кН.

Момент на уровне подошвы ростверка

M_L=71+16х1,6=96,6кНм.

Нагрузка на сваю в крайнем ряду

Недогрузка 1,8 % допустима.

Рис. 25.Размещение свай в плане и конструирование ростверка

Проверка давления в плоскости нижних концов свай и расчет основания по деформациям выполняются по схеме рис. 23 как для фундаментов на естественном основании.

Конструктивный расчет ростверка не выполняется.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

При выполнении курсового проекта допускается ограничиваться сравнением вариантов по стоимости, определяемой по укрупненным показателям (см. табл.7). Сначала определяют объемы работ по вариантам, затем стоимость вариантов. Принимают более экономичный вариант.

Ввиду значительных изменений расценок на строительные материалы, изделия и работы принимается следующая методика: стоимость элементов определяют по указанным расценкам, а суммарная стоимость варианта умножается на коэффициент к, значение которого указывается преподавателем.

Таблица 7.

Укрупненные единичные расценки на земляные работы, устройство фундаментов и искусственных оснований

Наименование работ и конструкций	Единица измерения	Стоимость на единицу измерения, руб.- коп.
А. Земляные работы I. Разработка грунта под фундаменты: 1) при глубине выработки до 2м и ширине траншеи 1 м 2) при глубине котлована более 2 м на каждые 0,1м глубины заложения фундаментов стоимость земляных работ увеличивается на 10 % (при уменьшении глубины стоимость соответственно уменьшается). 3) при ширине котлована более 1 м на каждые 0,2м увеличения его ширины стоимость земляных работ повышается на 7 %. 4) при разработке мокрых грунтов вводятся поправочные коэффициенты, соответственно при объеме мокрого грунта (ниже подземных вод) менее или более 50 % от общего объема грунта: К=1,25 К=1,4 II. Водоотлив: при отношении мощности мокрого грунта (ниже уровня подземных вод) к глубине котлована: § до 0,25 § до 0,5 § до 0,75 § свыше 0,75 III. Крепления: § крепления стенок котлована досками: § при глубине выработки до 3 м § при глубине выработки более 3 м § устройство деревянного шпунтового ограждения. Б. Устройство фундаментов I. Сборные фундаменты: 1. фундаменты железобетонные сборные для промышленных зданий 2. трапецеидальные блоки ленточных фундаментов 3. бетонные фундаментные блоки (в том числе стеновые) II. Монолитные фундаменты: 1. фундаменты железобетонные, отдельные (под колонны) 2. то же, ленточные 3. фундаменты бетонные, отдельные 4. то же, непрерывные (ленточные) 5. фундаменты и стены подвала бутобетонные 6. то же, бутовые III. Устройство армированных поясов: 1. устройство монолитных железобетонных поясов 2. устройство армированной кладки IV. Железобетонные сваи: 1) железобетонные до 12 м (с забивкой) 2) то же, более 12 м 3) железобетонные полые сваи с открытым концом при длине до 8 м (с забивкой) и диаметре, мм: § до 660 § до 780 4) железобетонные полые сваи с закрытым концом, толщиной стенок 80 мм, диаметром 400 и 600 мм V. Деревянные сваи: § длиной до 10 м § более 10 м VI. Искусственные основания под фундаменты: 1) песчаные подушки за 1 м3 в деле 2) щебеночные и гравийные подушки 3) уплотнение грунта тяжелыми трамбовками 4) уплотнение слабых грунтов песчаными сваями 5) силикатизация песчаных грунтов при двухрастворном методе   6) закрепление грунтов синтетическими смолами	м3   На 1 м3 грунта   м2 крепления то же   м2 ограждения     м3 железобетона   то же   м3 бетона   м3 железобетона то же м3 бетона то же м3 бутобетона м3 кладки   м3 железобетона т металла   м3 бетона то же   м3 бетона то же   _”_     м3 сваи то же   м3 то же _”_ пог. м   1 м3 закрепленного массива То же	3-60   0-35 0-95 1-80 3-00     0-85 0-98   7-86   44-50   46-50   36-00   31-00   28-30 29-40 26-30 21-00 20-10   36-20   367-00   88-40 86-10   88-17 92-97   190-00     64-00 62-00   7-20 11-20 0-45 1-60     40-00   50-00

9.1. Пример 7. Технико-экономическое сравнение вариантов

Определяем объем (в м³) отдельных частей фундаментов на естественном основании (см. рис. 18) и свайного, результаты сводим в таблицы. Для сокращения расчет свайного фундамента здесь не приведен (он выполнен так же, как в примере 6). Расценки берем из табл. 7 настоящих указаний.