Свайный фундамент (II тип).

Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи.

 

По своим физико-механическим характеристикам слой №3 (глины) является более прочным, чем слой №2. Поэтому в качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой №3. Заглубление сваи в слой №3 при I_L=0,19 должно быть не менее 1 м.

Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки оголовка сваи в ростверк – 100 мм.

Тогда требуемая длина сваи:

Принимаем сваи сечением 30х30 см длиной 7 м.

 

Определение несущей способности сваи.

Несущая способность висячей сваи определяется по форму­ле:

,

где γ_с=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А – площадь поперечного сечения сваи, равна 0,09 м²;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

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

γ_CR,γ_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Рис.5

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл.1 [2]: R=4928 кПа.

По табл. 2 [2] определяем расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи: f₁=18 кПа (l₁=2.325 м);

f₂=20.5 кПа (l₂=3.55 м);

f₃=12 кПа (l₃=4.8 м);

f₄=13 кПа (l₄=6.15 м);

f₅=62.5 кПа (l₄=7.825 м).

Периметр ствола сваи:

По табл. 3 [2]:

Несущая способность сваи:

Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.

 

Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:

,

где ,

n=1,1 – коэффициент перегрузки;

d_p=1.35 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;

γ₀=20 кН/м³ – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

- площадь ростверка (здесь a – расстояние между осями свай, для висячих призматический забивных свай при­нимается a=3d=0.9 м, d=0,3 м – размер поперечного сечения сваи);

γ_k=1,4 – коэффициент надежности;

- расчетная нагрузка на обрез свайного фундамента;

Требуемое количество свай:

.

Принимаем 2 сваи и располагаем их на расстоянии 0,9 м в осях друг от друга.

Нагрузка с учетом изгибающего момента, действующего на крайние сваи:

,

где N_d – вертикальная сила, кН, действующая на обрезе фундамента (с учетом );

М - расчетный изгибающий момент в уровне обреза фундамента: ;

n – расстояние от главной оси до сваи, для которой определяется нагрузка;

y_i – расстояние от главной оси до каждой сваи.

Проверим выполнение условия:

.

.

Условие не выполняется, поэтому принимаем 4 сваи.

 

Условие выполняется, поэтому принимаем 4 сваи.

 

 

 

 

Рис.6

 

 

Рис.7

 

Конструирование ростверка.

 

Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в плане 1500х1500 мм. Материал ростверка - бетон кл. В15.

 

Определение осадки основания свайного фундамента.

 

Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента: снизу – плоскостью АБ, походящей через нижние концы свай, с боков – вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии: , сверху – поверхностью планировки грунта ВГ, где - средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

,

где φ_II1,φ_II2 и φ_II3 – расчетные значения углов внутреннего трения для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно d₁, d₂, d₃;

d – глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

В_усл=2,4 м; L_усл=2,4 м.

Вес ростверка:

.

Вес свай:

(здесь 220 – масса 1 м сваи, кг, 10 – ускорение свободного падения, м/с², 50 - масса острия сваи, кг).

Вес грунта в объеме АБВГ:

Давление под подошвой условного фундамента:

Используя эпюру напряжения от действия собственного веса грунта, полученную для фундамента мелкого заложения, определим ординату эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса на уровне подошвы условного свайного фунда­мента:

Дополнительное давление под подошвой условного фунда­мен­та:

Отношение сторон условного фундамента: . Высота элементарного слоя грунта .

Результаты расчетов сведены в таблице 6. Расчетная схема на рис.8.

Табл.6

z, м	γ, кН/м3	σzg, кПа	ξ	α	σzp, кПа	σzp,i, кПа
		164,76			142,74	139,89
0,96		0,8	0,960	137,03	100,56
1,92		1,6	0,449	64,09	50,385
2,88		2,4	0,257	36,68	29,76
3,84	232,8	3,2	0,160	22,84

 

Рис.8

Осадки основания:

Условие СНиП выполняются.

 

4. Определение стоимости вариантов фундамета.

Табл.7

Наименование работ	Ед. изм.	Объем работ	Стоимость, руб.	Номер расценки
единичная	общая
I. Фундамент мелкого заложения
Земляные работы	1000м3	5,95	82,4	0,5	1-56
Устройство фундамента	м3	3,11	34,4	106,98	6-4
Стоимость бетона	м3	3,11	26,8	83,35
Итого:				190,83
II. Свайный фундамент l=7 м
Земляные работы	1000м3		82,4	0,25	1-56
Стоимость свай с забив­кой	м3	2,52	7,85/мп	219,8
22,5	56,7	5-7
Устройство ростверка	м3		29,8	29,8	6-16
Стоимость бетона	м3		26,8	26,8
Итого:				333,35

По результатам сравнения стоимости двух вариантов фундамента наиболее экономичным является I тип фундамента. Поэтому для дальнейшего расчета принимаем – фундамент мелкого заложения.