Расчет осадки свайного фундамента. Расчет набивной сваи

подошве ростверка в виде сварных сеток из арматуры класса А400 диаметра 12 мм с шагом стержней 200 мм;

-   у наружных граней стакана в виде пространственного арматурного каркаса (диаметр продольных вертикальных стержней 12мм класса А400, горизонтальных 6мм класса А240 с шагом 300мм).

3.6.3 Расчет осадки свайного фундамента

При расчете свайного фундамента по деформациям рассматривается условный фундамент глубиной заложения равной глубине погружения нижнего конца сваи (6.7 м) и размерами в плане ограничиваемыми наклонными, выходящими от наружных граней свайного куста под углом к вертикали φ_II.mt/4, который определяется по формуле:

φ_II.mt/4=(

α=27/4=7^o

где φ_II,i – расчетное значение угла внутреннего трения i-ого слоя, прорезаемого сваей;

hi – толщина прорезаемого слоя.

Так как 2 и 3 слои грунта слабые, то границы условного фундамента определяются в более прочном слое (4).

Размеры условного фундамента в плане:

Ly=Lp+2h*tg(φ_II.mt/4)=1.2+2*1.1*0.123=1.5 м

By=Bp+2h*tg(φ_II.mt/4)=0.3+2*1.1*0.123=0.6 м, где  Lp - длина ростверка

By - ширина ростверка

H – расчетная длина сваи

Полная  нагрузка на основание сваи:

N_II.y=N_II+G_II.P+G_II.св+G_II.гр=152+58.97+30+221.5=462.5 кН, где N_II – расчетная нагрузка по II группе предельных состояний на уровне обреза фундамента;

G_II.P – вес конструкции фундамента и ростверка;

G_II.гр – вес грунта в объеме условного фундамента.

G_II.св=1.1*25*0.09*6*2=30 кН

G_II.гр=1.15*20*1.73*0.831*6.7=221.5 кН

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

Ry=(γ_c1*γ_c2/k)*(M_γ*k_z*b*γ_II+Md*d₁*γ’_II+Mc*c_II)=(1.3*1.1/1)*(1.81*1*0.831*14.2+8.24*6.7*17.7+9.97*26)=1798 кПа, где γ_c1, γ_c2  -коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 /4/;

k=1 – так как прочностные характеристики грунта определен непосредственно испытаниями;

M_γ, Md, Mc – коэффициенты принимаемые по таблице 4 /4/;

k_z=1 – при b<10м

γ_II – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы условного фундамента;

γ’_II – то же, залегающих выше подошвы;

d₁ – глубина заложения условного фундамента;

c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

Выполняем проверку давления под подошвой условного фундамента:

N_II.y/A_y=462.5/(1.5*0.6)=513.9 кПа < Ry=1798 кПа, где Аy – площадь подошвы условного фундамента

Ry – расчетное сопротивление грунта основания по подошве условного фундамента.

Вычисляем ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры 0,2σ_zg, необходимой для определения нижней границы сжимаемой толщи грунта:

σ_zg.i=,

- на поверхности земли:   σ_zg=0;  0,2σ_zg=0

- на контакте слоев 1-2:

σ_zg1-2=17.5*2.4=42 кПа;  0,2σ_zg=8.4 кПа

- на контакте слоев 2-3:

σ_zg2-3=42+18,8*2==79,6 кПа;  0,2σ_zg=15.92 кПа

- на контакте слоев 3-4:

σ_zg3-4=79.6+15.6*1.2=98.32 кПа;  0,2σ_zg=19.66 кПа

- на уровне подошвы условного фундамента:

σ_zgF=98.32+18.2*1.1=118.34 кПа;  0,2σ_zg=23.67 кПа

- на нижней границе разреза:

σ_zg4=118.34+18.2*4.4=198.42кПа;  0,2σ_zg=39.68 кПа

Полученные значения ординат эпюры природного давления σ_zg и вспомогательной эпюры 0,2σ_zg  вынесены на расчетной схеме (см. графическая часть лист7).

Разбиваем основание под подошвой условного фундамента на элементарные слои. Для удобства вычисления толщину элементарного слоя принимаем таким образом, чтобы ξ=2z/b была кратной 0.4:

z=0.4*0.6=0.24 м

Результаты разбиения основания на элементарные слои приведены в таблице 3.2.

Ординаты эпюры σ_zр определяем по формуле:

σ_zр=α*p.

Значения α определяем по таблице 1 приложения 2 /4/.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

Po=P- σ_zgF=513.9-118.34= 395.56

Результаты расчета приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Расчет ординат эпюры σ_zр

№ ИГЭ	Z, м	ξ=2z/b	α	σzр , кПа	σzр.i , кПа
4	0	0	1	395.56	371.03
	0.24	0.8	0.876	346.51	294.1
	0.48	1.6	0.612	242.1	203.9
	0.72	2.4	0.419	165.7	141
	0.96	3.2	0.294	116.3	100.45
	1.2	4	0.214	84.6	74.15
	1.44	4.8	0.161	63.7	56.35
	1.68	5.6	0.124	49	44.1
	1.92	6.4	0.099	39.2	35.4
	2.16	7.2	0.080	31.6	28.85
	2.4	8	0.066	26.1	23.9
	2.64	8.8	0.055	21.7	20.15
	2.88	9.6	0.047	18.6	17.2
	3.12	10.4	0.040	15.8	15
	3.3	11	0.036	14.2

Полученные значения ординат эпюры вынесены на расчетной схеме (см. графическая часть лист7). В точке пересечения эпюры дополнительных давлений со вспомогательной эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой толщи: H=8.8 м.

Осадка нижнего слоя грунта:

S₄=(0.8/10000)*[0.24*(371.03+294.1+203.9+141+100.45+74.15+56.35+44.1++35.4+28.85+23.9+20.15+17.2)+0.18*15]=0.027 м=2.7 см < Su=12см – выполняется, где Su – предельно допустимая средняя осадка (согласно приложению 4  /4/).

3.6.4 Расчет набивной сваи

По конструктивным требованиям принимаем размеры свай 300х300мм бетона класса В30 с расчетными характеристиками: R_b=17 МПа, Е_b=32.5*10³ МПа, R_bt=1.2 МПа; продольную арматуру принимаем класса А400 диаметра 12мм с расчетными характеристиками:  R_s=R_sc=365 МПа, Е_s=2*10⁵ МПа, поперечная арматура класса А240 диаметра 6 мм и расчетными характеристиками R_s=R_sc=225 МПа.

По результатам статического расчета поперечной рамы (пункт 3.1):

N=151 кН (продольное усилие в элементе 7)

Произведем расчет сваи.

Расчетная нагрузка на сваю с учетом веса ростверка:

N=151+25*0.5*0.3*1.2= 155.5 кН 

Несущая способность сваи без учета армирования:

N_b=R_b*A_b=17*270*270=1239*10³ H=1239 кН >> N=155.5 кН

Так как несущая способность сваи на много больше действующей нагрузки на сваю, армирование производим по минимальному проценту армирования