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

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