Расчет оснований и фундаментов промышленного здания (место строительства - город Бийск, уровень грунтовых вод - 25,50 м)

коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным 1,15 при кустовом расположении свай; Fd – несущая способность свай, кН.

Количество свай в кусте РС1:

;

Принимаем 4 сваи.

Количество свай в кусте РС2:

;

Принимаем 2 сваи.

Количество свай в кусте РС7:

;

Принимаем 4 сваи.

Количество свай в кусте РС12:

;

Принимаем 2 сваи.

6.5 Компоновка свайных кустов

По полученным выше результатам формируем свайные кусты, учитывая направления действия внутренних усилий. Расстояние между осями свай должно составлять (3-6)·d, где d – ширина сваи, м. Расстояние между наружной гранью сваи и гранью ростверка должно быть 50-100 мм.

Рисунок 33. Компоновка свайных кустов

6.6 Определение максимально и минимально нагруженной сваи

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю

допускается определять по формуле 7.3 [4]:

(6.7)

где –  расчетная сжимающая сила, кН, передаваемая на свайный ростверк в уровне его подошвы;

    ,     - передаваемые на свайный ростверк в плоскости подошвы расчетные

изгибающие моменты, кН м, относительно главных центральных осей x и y плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n  – число свай в фундаменте;

x_i, y_i  –  расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

x_max, y_max  – расстояния от главных осей до оси наиболее/наименее нагруженной сваи, м.

 – расчетная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах;

 (6.8)

Проверка выполнения условий

                                      (6.9)

 РС1  (размеры обреза 1,8×1,8 м)

N_o^p = 2073,6 кН;

M_oy^p = 88,752 кН∙м;

M_ox^p = 0 кН∙м;

n = 4;

Проверка выполнения условий:

Условие не выполняется. Увеличиваем длину сваи, принимаем С10-30

Таблица 6

Определение несущей способности грунта

Проверка выполнения условий:

Условие выполняется. Недонапряжение составляет 1,13%

   РС2  (размеры обреза 1,7×1,7 м)

N_op = 772,416 кН;

M_oy^p = 0 кН∙м;

M_ox^p = 5,573 кН∙м;

n = 5;

Проверка выполнения условий:

Условие выполняется. Недонапряжение составляет 11,44%

РС7  (размеры обреза 2,0×2,2 м)

N_op = 902,016 кН;

M_oy^p = 38,232 кН∙м;

M_ox^p = 201,658 кН∙м;

n = 6;

Проверка выполнения условий:

Условие не выполняется.

Увеличиваем колиество свай до 8 шт:

(размеры обреза 2,0×2,2 м)

n = 8;

Проверка выполнения условий:

Условие выполняется. Недонапряжение составляет 2,55 %

   РС12  (размеры обреза 1,2×1,3 м)

N_o^p = 212,544 кН;

M_oy^p = 29,03 кН∙м;

M_ox^p = 0 кН∙м;

n = 2;

Проверка выполнения условий:

Условие выполняется.

Недонапряжение составляет 4,07%

6.7 Определение осадки свайного фундамента

Расчёт осадки i-й сваи в грунте из n свай при известном распределении нагрузок между сваями производится по (формула 7.40, [2]):

 (6.10)

где      – осадка одиночной сваи;

– коэффициенты, определяемые в зависимости от расстояния между i-й и j-й сваями;

– нагрузка на j-ю сваю.

Расчёт осадки одиночных свай, перерезающих слой грунта с модулем сдвига G₁, МПа, коэффициентом Пуассона v₁ и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G₂ и коэффициентом Пуассона v₂, допускается определять при выполнении (п.7.2, [2]) и при условии:

 (6.11)

где   l – длина сваи, м;

      d – наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Согласно (п.7.4.3, [2]) характеристики G₁ и v₁ принимаются осреднёнными для всех слоёв грунта в пределах глубины погружения сваи, а G2 и v2  – в пределах 0,5∙l. Модуль сдвига грунта G допускается принимать равным 0,4∙E₀, а коэффициент k_v равным 2,0 (где E₀ – модуль общей деформации).

Расчётный диаметр d для свай некруглого сечения вычисляется по (формула 7.37, [2]):

                                           (6.12)

где A – площадь поперечного сечения, м²;

Расчёт осадки одиночной сваи без уширения пяты осуществляется по (формула 7.32, [2]):

                                       (6.13)

где   N – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;

      – коэффициент, определяемый по (формула 7.33, [2]):

    (6.14)

где  – коэффициент, соответствующий абсолютно жёсткой свае (EA = ∞);                 

                           – тот же коэффициент для случая однородного основания с  характеристиками G₁ и v₁ ;

              – относительная жёсткость сваи;

    EA – жёсткость ствола сваи на сжатие, МН.

    λ₁ – параметр, характеризующий увеличение осадки за счёт сжатия ствола и определяемый по (формула 7.34, [2]):

                            (6.15)

k_v, k_v1 – коэффициенты, определяемые по (формула 7.35, [2]):

                     (6.16)

Соответственно при            и при v = v₁;

В соответствии с (п.7.4.4, [2]) при расчёте осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи, находящейся на расстоянии a (расстояние измеряется между осями свай) от сваи, к которой приложена нагрузка N, равна:

                                (6.17)

где:  

(6.18)

Рассчитываем свайный фундамент №7, с характеристиками:

  

Принятая марка сваи С8-30.

   

 

Принимаем бетон В30 с начальным модулем упругости  при растяжении

EA = 32,5 ∙ 103 ∙ 0,09 = 2925 МН;

Вычисляем осадку одиночной сваи:

Вычисляем дополнительную осадку свай, находящихся на расстоянии а от сваи, к которой приложена нагрузка N.

Рисунок 34. Ростверк свайный РС7

Свая 1

, следовательно:

Аналогично производится расчет для остальных свай. Результат сведен в таблицу 10.

Таблица 10

Расчет осадки группы свай

Свая			МН		м
1	3,449	0,21	0,06645	0,0018	0,00038015
2	4,562	0,26	0,10794	0,0029	0,00075705
3	5,264	0,28	0,14944	0,0041	0,00114687
4	5,268	0,28	0,07326	0,0020	0,00056244
5	9,125	0,38	0,15624	0,0042	0,00159622
6	4,562	0,26	0,08006	0,0022	0,00056153
7	9,125	0,38	0,12156	0,0033	0,00124186
					0,00624612

;

Для производственного здания с полный железобетонным каркасом максимальная осадка, согласно (приложение Д [3]), равна 10 см. Используя результаты расчёта сравним полученную осадку с допустимой.

Проверка выполнения условия

S ≤ [Su]: S = 2,08 см ≤ 10 см. Условие выполняется.

6.8 Конструирование свайных ростверков

Рисунок 34. Конструироние фундаментов № 3, 6, 7, 12

6.9. Расчёт тела ростверка по прочности

6.9.1. Расчёт на продавливание колонной

Рисунок 35. К расчёту на продавливание

Расчёт ростверка РС7 на продавливание ведётся из условия:

                                     (6.17)

На продавливание колонной ростверк рассчитывает по (формула 8.12 , [2]):

                  (6.18)

где  N_u – расчётная продавливающая нагрузка, равная удвоенной сумме реакций всех свай, расположенных с одной наиболее нагруженной стороны от оси колонны за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, подсчитывается от усилий, действующих плоскости верха фундамента;

h₀ – рабочая высота ростверка, принимаемая от верха нижней рабочей арматурной  сетки до дна стакана при сборной колонне и до верха ростверка при монолитной и стальной колонне;

b_c , d_c – ширина и высота сечения колонны;

c₁ , c₂ – расстояние от соответствующих граней колонны до внутренних граней каждого ряда свай, принимаемые от 0,4h₀ до h₀;

  α₁ , α₂ – безразмерные коэффициенты, равные  принимаемые в пределах от 2,5 до 1;

R_bt – расчётное сопротивление бетона осевому растяжению.

Принимаем бетон класса B15 с R_bt = 750 кПа;

h₀=1450 мм;

b_c=400 мм; d_c=600 мм;

с₁=350 мм, с₂=50 мм;

 кН;

                                        (6.19)

где n – число свай, выходящих за пределы пирамиды продавливания