Произведем расчет висячих свай на действующую полезную нагрузку:
N0II = 2199,24 кН
Fd = 593,74 кН – несущая способность сваи;
gm – средний удельный вес ростверка, фундамента и грунта, gm = 20 кН/м3;
а = (3÷6)×d = (3÷6)×0,3 ≈0,9-1,8 м – шаг свай в ростверке;
d = 2,15 м – глубина заложения ростверка;
;
Принимаем n =6 по конструктивным соображениям.
Рис. 3.5 Схема размещения свай в плане.
Проверяем нагрузку, приходящуюся на каждую сваю в ростверке
Nгр – вес грунта, кН;
Nр – фактический вес ростверка, кН;
Nст – вес стакана, кН;
Мх – момент на обрезе фундамента, кН×м;
ymax, yi – расстояние от центра тяжести сваи до оси у;
Nр = hp×Ap×gж/б = 0,5×2,4×1,5×24 = 43,2 кН;
Nст = hст×Aст×gж/б = 1,2×0,56×24 = 40,5 кН;
Nгр =1,1×(1,5×2,4×2,15-0,5×1,5*2,4-1,5*1,3*1,3) ×17,6 = 65,92 кН;
ymax = yi = 0,785м;
;
Р 
< Р; 391,48< 593,74 кН/м 
;
Т.е. проверка по прочности выполняется.
Проверка свайного фундамента по деформациям сводится к расчету условного фундамента АВСД:
Рис 3.6. Схема к определению размеров условного фундамента.
Строим условный свайный фундамент
Границы условного фундамента: снизу – горизонтальная плоскость, проходящая через нижние концы свай; с боков вертикальные плоскости, отстоящие от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии
Определяем средний угол внутреннего трения:
,
где: jIImt – среднее значение угла внутреннего трения;
ji – угол внутреннего трения i-го слоя;
hi – толщина i-го слоя, м;
;
,
где: h – длина свай без учета заделки в ростверк;
;
Размеры подошвы условного фундамента (ширину by и длину ly) определяем по формулам:
bусл = 2,4 + 2×d¢ = 2,4 + 2×1,23 = 4,86 м;
lусл = 1,5+ 2,46=3,96 м;
Аусл = 3,96*4,86=19,25 м2;
Среднее давление под подошвой условного свайного фундамента АВСД:
где: N0II = 2199,24 кН/м – полезная нагрузка;
Nр = 43,2 кН;
Nгр = (13,65×19,25– 0,3×0,3×11,85×6 – 2,028 – 0,5×1,5×2,4)×17,6 = 4444,62Н;
Nст = 40,5 кН;
Nсв = 6×24×0,3×0,3×12 = 155,52 кН;
;
Проверим условие P≤ R
Расчетное сопротивление грунта:
где: 
- коэффициент, принимаемый 1,1;
- коэффициенты условий работы;
gII = 17,6=кН/м3;
b = bусл = 4,86 м;
d = Нусл = 14 м;
;
j = 26°, 
, 
, 
;
;
1) 
- условие выполняется;
Определим вертикальные напряжения от собственного веса грунта
szq0 = 14 × 17,6 = 246,4 кПа
Р0=р- szq0 =357,56- 246,4= 111,16 кПа
Ширина фундамент В=4,86м
Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои
высотой слоя h=0,4в=0,4*4,86=1,944м
Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, находим
напряжения от собственного веса грунта σzq и дополнительные давления σzр
| по формуле σzр= ά*po; σzq= σqo + ΣYII*hI |
Таблица 3.7.
| Грунт | № | hi | Z,m | σzq кПа | ξ | ά | σzр кПа | σzр ср кПа | 0,2 σzq кПа | Ео МПа |
| Песок YII=17,6 kY/m3 | 1 | 0,00 | 246,4 | 0,00 | 1,0 | 111,2 | 40 | |||
| 1,94 | 100,0 | |||||||||
| 2 | 1,94 | 280,6 | 0,8 | 0,8 | 88,9 | |||||
| 1,94 | 69,4 | |||||||||
| 3 | 3,89 | 319,5 | 1,6 | 0,449 | 49,9 | |||||
| 1,94 |
Осадка фундамента S= βΣ(σzр ср*hI)/EI=0,8*169,5*1,94/10429=0,025m<Su=0,1m
Выводы
1) На основе анализа инженерно-геологических условий в качестве несущего слоя выбрана глина тугопластичная с условным расчетным сопротивлением R0=200,0 кПа;
2) Абсолютные осадки меньше предельно допустимых величин:
S1=2,47 см < Sm=8 см
S2=2,28 см < Sm=8 см
3) Выбранный тип фундаментов удовлетворяет условиям безаварийной эксплуатации
здания.
4) Производство свайных работ и подбор сваебойного оборудования ведется в соответствии со СНиП 3.02.01-83.
5) Завоз свай на стройплощадку производится только после контрольного испытания свай, так как возможна корректировка длины свай после их испытания.
Пример расчета ленточного свайного фундамента
Сечение 1-1
Нагрузка на уровне обреза фундамента для расчета по первому предельному состоянию N0I =245 кН/м.
Принимаем глубину заложения подошвы ростверка d =2,5 м.
Нижний конец сваи заглубляется в грунт ИГЭ-5. Заделку свай в ростверк принимаем 0,3 м.
Требуемая длина сваи при внедрении в несущий слой (песок средней крупности, плотный) по требованиям СНиП 2.02.03-85* – 0,5 м:
lc = 0,3+0,8+7,1+0,5 = 8,7 м.
Принимаем сваю С9-35 сплошного квадратного сечения 35×35 см длиной 9 м по ГОСТ 19804.1–79*. Бетон класса В15. Объем сваи 1,12 м3, арматура 4Ø12 А-III.
А =0,1225 м2 – площадь поперечного сечения сваи;
u =0,35·4=1,4 м – периметр сечения сваи.
Несущую способность висячей сваи определяем по формуле:
, где
γс =1,0 – коэффициент условия работы сваи в грунте;
γСR = 1,0; γсf = 1,0 – по табл.3 [12];
R =4100 кПа – сопротивление грунта под нижним концом сваи для песков средней крупности средней плотности (табл.1). Под нижним концом сваи залегают плотные пески. Плотность установлена по результатам статического зондирования, поэтому по примечанию 4 табличное значение увеличиваем на 100 % и принимаем равным R =8200 кПа.
Определяем несущую способность на боковой поверхности сваи в табличной форме. Таблица 3.12
| Вид грунта | IL | zi | fi | hi | fihi |
| Глина мягкопластичная | 0,56 | 2,9 | 0,8 | ||
| Суглинок текучепластичный | 0,92 | 4,3 | 7,0 | 2,0 | |
| 6,3 | 7,0 | 2,0 | |||
| 8,3 | 7,0 | 2,0 | |||
| 9,85 | 7,0 | 1,1 | 7,7 | ||
| Песок средней крупности, плотный | – | 7,45 | 66,0x1,3 | 0,8 | 68,6 |
Σ fih i = 138 кН/м
Fd = 1,0(1,0·8200·0,1125+1,0·1,4·138) = 1116 кН
Расчетное сопротивление сваи по материалу:
Р=φ(Rb·A+Rs·As),
φ =1,0; Rb =8,5 МПа; Rs =365 МПа; А =0,1125 м2; Аs =4,52·10-4 м2;
Р = 1,0(8,5·0,1125+365·4,52·10-4)·103 = 1221 кН
Для определения шага свай принимаем Fd = 1198 кН.
Ростверк принят из монолитного железобетона, стены цокольного этажа из блоков стен подвала:
Nсп =1,2·0,6·2,5·23 = 42 кН/м.
Определяем количество свай на 1 п.м. фундамента:
.
Требуемый шаг свай 2,5 м.
Минимальное расстояние между сваями 3d = 3∙0.35 = 1.05 м.
Максимальное расстояние между сваями 6d = 6∙0.35 = 2,1. м.
Располагаем сваи в один ряд через 2,0 м.
Ширину ростверка принимаем 2d = 2∙0.35 = 0,70 м.
Исходя из высокой стоимости эксплуатации сваебойного оборудования, принимаем фундаменты на естественном основании.