65
2.4. Расчет фундамента
Монолитный ростверк обмазать горячим битумом за 2 раза.
Несущая способность свай определена на основе статических испыта-
ний. Fd=65 т
Погружение свай вести в соответствии с требованиями проекта и СП
24.13330.2011.Отклонения свай от проектного положения не должны пре-
вышать в плане 60 мм...
Максимальная нагрузка на сваю 10 м – 48 т.
Для забивки свай рекомендуется применять дизель-молот марки С-
996, обеспечивающий энергию удара 2188 кгсм
Расчетное сопротивление грунта основания
Для каждого слоя грунта, кроме почвенно-растительного, определяем
расчетное сопротивление грунта R по :
IIc
I
IIqIIz
cc
cMdMbkM
k
R
1
21
;
где
1c
,
2c
- коэффициенты условий работы;
Удельный вес грунта определяем по формуле:
g
IIII
;
где
II
- плотность грунта;
g – ускорение свободного падения;
Определим R
1
:
;25,1
1
c
;1,1
2
c
;18,0
M
;73,1
q
M
;17,4
c
M
;5,4;64;24
1111
мdСМПаЕ
Ниже WL удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего
действия воды:
31
/52,9
7,01
181,965,281,9
1
мкН
e
gg
ws
вз
II
;
7,1581,96,1
1
g
66
95,12
5,4
5,25,452,95,27,15
)(
1
1
1
1
11
d
УГВdУГВ
вз
IIII
I
II
;
IIc
I
IIqIIz
cc
cMdMbkM
k
R
1
21
1
2
/47,5096417,495,125,473,17,151118,0
1
1,125,1
мкН
;
Определим R
2
:
;1,1
1
c
;1
2
c
;51,0
M
;06,3
q
M
;1,5;14;0,6;66,5
2112
мdкПаСМПаЕM
c
32
/92,9
71,01
181,973,281,9
1
мкН
e
gg
ws
вз
II
;
60,12
1,5
6,092,95,25,452,95,27,15
)(
2
1
2
2
1
1
11
d
hУГВdУГВ
вз
II
вз
IIII
I
II
IIc
I
IIqIIz
cc
cMdMbkM
k
R
1
21
2
2
/03,3091466,560,121,506,392,91151,0
1
1,11
мкН
;
Определим R
3
:
;1,1
1
c
;0,1
2
c
;78,0
M
;11,4
q
M
;67,6
c
M
;9,6;10;8
3113
мdкПаСМПаЕ
33
/17,10
64,01
181,97,281,9
1
мкН
e
gg
ws
вз
II
53,13
9,6
8,117,106,092,95,25,452,95,27,15
)(
3
1
3
3
2
2
1
1
11
d
hhУГВdУГВ
вз
II
вз
II
вз
IIII
I
II
;
IIc
I
IIqIIz
cc
cMdMbkM
k
R
1
21
3
67
2
/19,5041067,653,139,611,417,101178,0
1
11,1
мкН
;
Определим R
4
:
;1,1
1
c
;0,1
2
c
;68,1
M
;71,7
q
M
;58,9
c
M
;1,10;25
33
мdМПаЕ
34
/93,9
64,01
181,966,281,9
1
мкН
e
gg
ws
вз
II
32,11
1,10
2,393,98,117,106,092,95,25,452,95,27,15
)(
4
1
4
4
3
3
2
2
1
1
11
d
hhhУГВdУГВ
вз
II
вз
II
вз
II
вз
IIII
I
II
;
IIc
I
IIqIIz
cc
cMdMbkM
k
R
1
21
4
2
/00,988058,932,111,1071,793,91168,1
1
11,1
мкН
;
Вывод: в связи с тем, что расчетное сопротивление грунта
R
4
=988,00кН/м
2
, то слой 5 является несущим.
Сбор действующих нагрузок.
Нагрузки на основания здания составляют см. таблицу 9, рассчиты-
ваем наиболее загруженный ростверк РМ-2 :
Полную таблицу см. листы чертежей.
Таблица 9
Таблица нагрузок на отметке низа ростверка
№
фундамента
N
кН
Mx
кНм
My
кНм
РМ-2
4843,57
16,427
9,139
Выбор длины сваи
Минимальная длина сваи l
св
должна быть достаточной для того, чтобы
прорезать слабые грунты основания и заглубиться на минимальную вели-
чину
h
в несущий слой.
68
Величина
h
зависит от консистенции песчаного грунта, для плот-
ного грунта принимаем
.1мh
В связи с тем, что грунты пучинистые – заделку свай в ростверк про-
ектируем жесткую (с выпуском арматуры). Поэтому высоту заделки прини-
маем из условия размещения арматурных сеток ростверка 0,05м.
;35,922,38,16,07,105,0
4321
мhhhhhll
задсв
;
Принимаем сваю длиной
.10мl
св
Несущая способность висячей сваи по сопротивлению грунта
Для определения несущей способности сваи F
d
необходимо произве-
сти вертикальную привязку сваи к грунтовым условиям на глубины заложе-
ния ростверка и длины сваи.
ijijcfcRcd
hfuARF
;
где
c
= 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте ;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
R = 4288 кПа ;
А = 0,3∙0,3 =0,09 м
2
– площадь опирания сваи на грунт;
u = 4∙0,3 = 1,2 м – периметр поперечного сечения сваи;
f
i
– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой
поверхности сваи, кПа ;
h
i
– толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхно-
стью сваи, м;
1
cR
,
1
cf
- коэффициенты условий работы грунта соответственно
под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние
способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта .
При вычислении составляющих сил трения по боковой поверхности
сваи f
ij
каждый слой грунта по высоте разбивают на участки не более 2м.
69
Рисунок 13 Схема к определению несущей способности сваи.
d
ij
– расстояние от поверхности земли до середины участка сваи h
ij
.
Расчет
n
n
ijijcf
hf
1
сведем в табличную форму (табл. 10).
Таблица 10
Расчет сил трения
ij
h
ij
d
ij
f
ijijcf
hf
1
1,7
3,65
51,25
87,125
2
0,6
4,8
24,6
14,76
3
1,8
6,0
20,8
37,44
4
1,6
7,7
12,66
20,256
5
1,6
9,3
12,7
30,32
6
1,2
10,7
65,98
79,176
7
1,45
12,025
67,84
98,368
367,445кПа
кНhfuARF
ijijcfcRcd
866,826445,3672,109,0428811
;
Принимаем
кНтF
d
65065
Расчетное сопротивление сваи по грунту:
70
k
d
г
F
P
;
где
k
= 1,4 – коэффициент надежности, для свай, несущая способ-
ность которых определена по результатам полевых испытаний статической
нагрузкой
кН
F
P
k
d
г
29,464
4,1
650
;
Для определения количества свай в фундаменте вычисляем расчетное
сопротивление свай, уменьшенное на значение ее собственного веса (полез-
ную несущую способность сваи):
fсвг
I
г
GPP
;
где
1,1
f
- коэффициент надежности по нагрузке ;
G
св
– собственный вес сваи, кН;
свсв
lАG
;
где
= 25 кН/м
3
– плотность бетона;
А = 0,09 м
2
–площадь поперечного сечения сваи;
кНlАG
свсв
39,2225)05,010(09,0
;
кНGPP
fсвг
I
г
66,4391,139,2229,464
;
Определение количества свай
Число свай в фундаменте и схему их размещения устанавливаем рас-
четами по первой группе предельных состояний. Количество свай опреде-
ляем из условия несущей способности сваи по грунту.
I
гсв
РN
;
где N
св
– среднее усилие в свае, кН;
I
гсв
PN 2,1
max
;
где N
св max
– продольное усилие в голове наиболее нагруженной сваи
от невыгодного сочетания нагрузок, кН;
71
Оценка количества свай в фундаменте и схемы их размещения
при центральной нагрузке
При центральной нагрузке усилия между сваями фундамента распре-
деляются равномерно. Количество свай определяется по формуле и округ-
ляется до целого числа в большую сторону:
1243,11
1,1208,29,066,439
57,4843
'
22
min
max
1
fсрpг
HtP
N
п
Рисунок 14 Схема размещения свай
Уточнение количества свай в фундаменте и схемы их размещения в
общем случае действия нагрузок
Количество свай определяем по формуле
fсрpг
mx
y
HtP
a
aM
N
п
2
min
2
0
max
'2,1
5,0
,
fсрpг
my
x
HtP
a
aM
N
п
2
min
2
0
max
'2,1
5,0
0
y
M
,
0
x
M
– обобщённый момент, определяется по формуле:
рxyy
HQMM
0
,
рyxx
HQMM
0
где
i
M
,
i
Q
,
max
N
– расчётные сочетания усилий с максимальной нор-
мативной силой;
mx
– коэффициент, зависящий от числа рядов свай по оси х:
72
112
1
x
x
mx
m
m
,
где m
x
– число рядов свай по оси х;
a – расстояние между осями крайних свай.
Уточнение количества свай для фундамента:
m
x
=4;
139,0
1412
14
mx
.
a =2,7 м; b =1,8 м.
а
р
=3,2 м; b
р
=2,3 м.
мкНM
y
139,9
;
0
x
Q
;
кНN 57,4843
max
мкНM
x
427,16
;
0
y
Q
;
кНN 57,4843
max
мкНM
y
159,98,20159,9
0
мкНM
x
427,168,20427,16
0
1217,10
1,1208,29,066,4392,1
139,07,2
7,25,0159,9
57,4843
2
2
n
1221,10
1,1208,29,066,4392,1
139,08,1
8,15,0427,16
57,4843
2
2
n
Максимальное усилие в свае:
2
0
max
max
i
yip
св
x
Mх
n
GN
N
,
х
i
– расстояние от оси сваи до оси у;
N – вертикальная нагрузка;
G
p
– вес ростверка, определяется как
кНHbaG
fсрpppp
376,4531,1208,23,22,3
2
i
x
момент инерции ростверка
По оси X:
15,1235,1645,06
222
i
x
73
кНNN
св
42,442
25,12
35,1159,9
12
376,45357,4843
max1
кНPN
г
св
592,5272.166,4392,142,442
max
кНNN
св
40,440
25,12
35,1159,9
12
376,45357,4843
min4
040,440
min
св
N
нет необходимости выполнять расчёт на выдёргива-
ние свай.
кНN 75,441
25,12
45,0159,9
12
376,45357,4843
2
кНN 08,441
25,12
45.0159,9
12
376,45357,4843
3
По оси Y:
48,69,08
22
i
x
кНNN
св
69,443
48,6
9,0427,16
12
376,45357,4843
max1
кНPN
г
св
592,5272.166,4392,169,443
max
кНNN
св
13,439
48,6
9,0427,16
12
376,45357,4843
min3
011,434
min
св
N
нет необходимости выполнять расчёт на выдёрги-
вание свай.
кНN 41,441
12
376,45357,4843
2
Принимаем уточнённое количество свай под фундамент n=12 шт.
Расчет конечной осадки свайного фундамента.
Определение размеров подошвы условного фундамента.
Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям следует
проводить как для условного фундамента на естественном основании.
Границы условного фундамента определяются следующим образом:
снизу – плоскостью, проходящей через нижние концы свай;
74
с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных гра-
ней крайних рядов вертикальных свай на расстояние
;
сверху – поверхностью планировки грунта.
Размеры подошвы условного фундамента определяем по формуле:
2
cy
daa
;
2
cy
dbb
;
4
,11 mt
tgh
;
где
mt,11
- осредненное расчетное значение угла внутреннего трения в
пределах высоты висячего фундамента;
n
i
i
n
i
ii
mt
h
h
1
1
,11
,11
;
где
i,11
- расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных
пройденных сваями слоев грунта толщиной h
i
;
hh
- глубина погружения свай в грунт;
;03,26
65,22,38,16,0
65,2352,3258,1206,010
,11
mt
.11,1)
4
03,26
(95,9
4
,11
мtgtgh
mt
мdbb
мdaa
cy
cy
32,411,123,08,12
22,511,123,07,22