Выбор вида и типа свай, определение глубины заложения ростверка и посадка

Выбор вида, типа свай, определяется глубиной заложения и посадки свайного фундамента на геологический разрез.

При данном характере загружения свайного фундамента в заданных инженерно-геологических условиях, целесообразно применение призматических свай квадратного поперечного сечения.

Определение глубины заложения ростверка.

Сопряжение сваи с ростверком принимается жёсткое и глубина заложения определяется следующим образом:

Рисунок 8. Свайный фундамент

Определяем требуемую длину сваи:

- мощность первого слоя под подошвой ростверка.

Принимаем сваю С4-20

4.2. Определение несущей способности сваи по грунту.

Для внецентренно сжатых фундаментов по формуле СНиП определяем несущую способность сваи:

где - -коэффициент условия работы;

, - коэффициенты условия работы сваи в грунте, зависящие от метода погружения сваи в грунт;

– расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи (по СНиП);

А – площадь опирания сваи на грунт;

U=0,8 м – наружный периметр сечения сваи;

– расчётное сопротивление грунтов по боковой поверхности сваи (по СНиП);

– толщина i-го слоя грунта

4.3. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю по грунту.

где - коэффициент безопасности по грунту.

4.4. Определение количества свай и конструирование свайного ростверка.

где - расчетная нагрузка на фундамент по 1 предельному состоянию.

Рисунок 9. Свайный куст

4.5. Определение фактической нагрузки на сваю, выполнение проверок.

где - расчетный момент, возникающий на фундамент по 1 предельному состоянию

где - расчетная поперечная сила, действующая на фундамент по 1 предельному состоянию

- вес ростверка по 1 предельному состоянию

- вес грунта на свесах фундамента.

- объём железобетонного ростверка,

- удельный вес железобетона.

у – расстояние от центра тяжести ростверка до наиболее удалённой сваи

- сумма расстояний от центра тяжести ростверка до каждой сваи

Условие выполняется, следовательно количество, сечение и длина сваи удовлетворяет требованию.

4.6. Расчёт свайного фундамента по 2-й группе предельных состояний

Расчёт по второй группе предельных состояний производится как для условного фундамента на естественном основании (Рис 10 и 11).

СНиП 2.02.03-85 рекомендует для определения размеров условного фундамента, заменяющего свайный, проводить наклонные плоскости под углом от точки пересечения наружной грани свай с подошвой ростверка. Здесь - средневзвешенное расчётное (по деформациям) значение угла внутреннего трения толщи грунтов в пределах длины сваи.

(град.)

мм

- рабочая длина сваи

мм

м².

Приняв условный фундамент, находим уточненное значение расчетного сопротивления грунта основания:

Рисунок 10. Свайный фундамент по стороне b.

Рисунок 11. Свайный фундамент по стороне l.

- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяемые по таблице 3 СНиПа 2.02.01-83.

– коэффициент надежности приняый равным 1 т.к. прочностные характеристики грунта заданны в проекте, по результатам непосредственных испытаний грунтов на строй. площадке.

- коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа 2.02.01-83 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента.

- коэффициент, при .

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже отметки заложения подошвы фундамента, кН/м³.

где - мощности ниже лежащих слоев.

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента, кН/м³.

где - мощности выше лежащих слоев.

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

, - приведенная глубина заложения.

- т.к. здание без подвала

4.7. Определение фактического давления на уровне подошвы условного фундамента и выполнение проверок.

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента:

Находим максимальное давление на грунт под подошвой фундамента:

- условие выполняется.

Находим минимальное давление на грунт под подошвой фундамента:

- условие выполняется.

4.8. Расчёт осадки свайного фундамента.

Ширина фундамента , длинна фундамента l=3 м, глубина заложения , η=0,7.

Среднее давление под подошвой .

Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:

Определяем дополнительное давление на уровне подошвы фундамента:

Определяем толщины элементарного слоя грунта:

Дальнейший расчет осадки фундамента ведется в табличной форме:

Таблица 3.

№ п/п	Наименование грунта	,м	,м			кПа	кПа	кПа	кПа	м
	песок крупный, плотный, насыщенный водой, средне сжимаемый	0,88075 0,88075 0,88075 0,88075	0,88075 1,7615 2,64225 3,523	0,734 1,468 2,202 2,938	0,842 0,464 0,267 0,165	659,41 484,01 305,97 176,06 108,8	98,92 108,61 118,29 127,98 137,67	19,78 21,72 23,66 25,59 27,53		0,0417

Осадка фундамента i-го слоя определяется по формуле:

Полная расчетная осадка фундамента получается суммированием величин осадок каждого слоя. Она должна быть меньше величины предельно допустимой осадки фундамента данного типа.

При принятом размере фундамента требования СНиП выполняются.

После чего строятся эпюры природного и дополнительного давлений (рис 12).

5. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов по укрупненным показателям.

Технико-экономическое сравнение вариантов производится по экономической эффективности (приведенные затраты, сметная стоимость, расход основных материалов и т.д.)

Таблица 4.

№	Виды работ	Ед. изм.	Стоим., руб	Ф-т мелкого заложения	Свайный фундамент
Объем	Ст-ть	Объем	Ст-ть
	Разработка грунта в отвал экскаватором с ковшом вместимостью 1м³	1000м³ грунта	82,4	0,043884	3,616	0,035948	2,962
	Засыпка траншей и котлованов бульдозером с перемещением до 10 м	1000м³ грунта	18,9	0,038	0,723	0,0311	0,587
	Уплотнение грунта пневмотрамбовками	100м³ уплотнённого грунта	11,6	0,038	0,441	0,0311	0,361
	Устройство железобетонных фундаментов (В15) под колонны до10 м³	м³	37,4	0,3742	13,995	0,327	12,22
	Погружение дизель-молотом на экскаваторе железобетонных свай длиной до 8 м в грунты II гр.	м³ свай	22,5	-----	-----	1,6
	Общая стоимость	руб.		18,775		52,13

Вывод: по результатам технико-экономического сравнения более предпочтительным оказался фундамент мелкого заложения.

6. Расчёт фундамента крайнего ряда для основного варианта.

6.1. Определение размеров подошвы фундамента методом последовательных приближений.

Расчёт размеров фундамента производится по 2-й группе предельных состояний, т.е. по нормативным нагрузкам.

Определяем площадь подошвы фундамента:

где -предварительное расчётное сопротивление грунта основания, принятое по таблицам СНиП;

- вертикальная нагрузка в уровне подошвы фундамента;

- осреднённый удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах ( =20…..21 кН/м³);

- глубина заложения фундамента.

Так как нагрузка приложена внецентренно, то длина и ширина фундамента будет равна:

;

6.2. Определение фактического расчётного сопротивления грунта основания по формуле СНиП

Полученная ширина подошвы столбчатого фундамента является предварительной, т.к. ширина определена исходя из табличного значения расчетного сопротивления основания. По этому размеру приняв фундамент, находим уточненное значение расчетного сопротивления грунта основания:

где - коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяемые по таблице 3 СНиПа 2.02.01-83.

- коэффициент, при .

где , - мощности ниже лежащих слоев.

где , - мощности выше лежащих слоев.

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

, - приведенная глубина заложения.

- т.к. здание без подвала