Проектирование свайного фундамента из свай сплошного квадратного сечения 35×35см

3. Проектирование свайного фундамента

3.1 Назначение размеров ростверка и свай

В курсовой работе предлагается пользоваться железобетонными сваями сплошного квадратного сечения 35×35 см.

По размеру поперечного сечения сваи определяют толщину ростверка . Этот размер складывается из величин необходимой заделки свай в ростверк и необходимой толщины слоя бетона над головами свай. По действующим нормам проектирования глубина заделки свай в ростверк принимается не менее половины периметра  поперечного сечения сваи. Минимально допустимую толщину бетона над головами свай в необходимых случаях определяют из расчета его на продавливание сваями. В курсовой работе этот слой разрешается принимать без расчета равным 0,5м. Исходя из сказанного, толщина ростверка определяется по формуле:

                                                                                                (40)

Под опоры моста ростверки обычно проектируются жесткими, угол развития их  не превышает . Следовательно, размеры ростверка в плане можно установить с помощью выражений:

                          , ,                                   (41)

 - больший и меньший внешние размеры опоры в уровне обреза фундамента.

Длину свай по возможности следует назначить так, чтобы их нижние концы были заглублены в достаточно прочный несущий слой основания на величину не менее чем:

- в пески крупные и средние и пылевато-глинястые грунты с  - на 0,5м;

- в прочие нескальные грунты – 1,0м.

При этом во всех случаях погружения в грунт (с учетом размыва дна) длина сваи должна быть не менее 4м.

С учетом сказанного минимально необходимую длину сваи можно определить по формуле:

                                                                       (42)

 - отметка обреза ростверка;

 - отметка нижнего конца сваи.

Рисунок 3.1 – Схема к расчету несущей способности сваи

Полученную по этой формуле длину сваи округляют в большую сторону до целого числа, поскольку длины стандартных свай выражаются целыми числами в метрах.

3.2 Определение несущей способности сваи

Несущую способность  висячих забивных свай (рисунок 3.1), работающих на сжимаемую нагрузку, следует определять по формуле:

                                                             (43)

 - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

 - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

 - площадь поперечного сечения сваи;

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

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

 - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; полагая, что погружение сваи производится свайными молотами, в курсовой работе принимаются равными 1.

В формуле (43) суммировать сопротивление грунта по боковой поверхности сваи следует по всем слоям, с учетом размыва грунта, если он расположен ниже подошвы ростверка.

3.3 Приведение нагрузок к подошве ростверка

Статистический расчет свайного фундамента как многостоечной рамы выполняется на нагрузки, действующие в плоскости подошвы ростверка и передающиеся непосредственно на сваи. При переходе от обреза ростверка к его подошве к вертикальной силе  добавляется вес ростверка  и вес воды , расположенной над ним, а вычитается давление воды на подошву ростверка . Таким образом, нормальная к подошве ростверка сила, передающаяся на сваи, определяется суммой:

                                                                             (44)

Входящие в эту сумму силы вычисляются по формулам:

                                  (45)

 - глубина расположения обреза фундамента от расчетного уровня воды;

,  - удельные веса бетона и воды.

По формуле (44) имеем:

Перенос силы  из плоскости обреза фундамента в плоскость подошвы ростверка должен компенсироваться приложением соответствующего момента. Поэтому момент в уровне подошвы будет .

Горизонтальные силы, действующие в плоскости обреза фундамента и подошвы ростверка, имеют одинаковую величину .

3.4 Определение необходимого числа свай и их расстановка

Общее потребное число свай можно приближенно определить по формуле:

                                                                                                      (46)

Конструирование свайного фундамента заключается в эффективной расстановке необходимого числа свай в ростверке и его конструктивном оформлении (рисунок 3.2).

При размещении свай в фундаменте необходимо выполнять требования норм проектирования: расстояние между осями соседних свай в уровне подошвы ростверка должно быть не менее , а в уровне нижних концов свай – не менее , где  - размер стороны поперечного сечения сваи. Минимальное расстояние между гранью сваи и гранью ростверка в плоскости его подошвы должно быть не менее 0,25м.

Если размеры подошвы ростверка, определенные ранее, и общее число свай таковы, что позволяют варьировать расстояние между осями, то рекомендуется принимать неравномерную расстановку свай, сгущая их к краям ростверка и доводя расстояние между ними до минимально допустимого. Такая расстановка позволяет более эффективно использовать сваи.