Проектирование свайного фундамента. Общие положения. Выбор типа сваи и определение несущей способности. Конструирование ростверка. Проверка несущей способности наиболее загруженной сваи

Здесь (j_{II,mt ),} град, осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяется  по формуле:

j_II,mt=åj_II,ih_i/åh_i,

 

где  j_II,i- расчетные значения углов внутреннего трения, град, для отдельных пройденных сваями        слоев грунта толщиной(h_i);

h_i  -глубина погружения свай в грунт, м.

j_II,mt =(27х1,58+26х2,5+26х2,92)/(1,58+2,5+2,92)=26,23

Получаем a=26,23/4=6,56

Размеры условного фундамента в плане:

l_y =l_p +2Hхtg(j_II,mt /4)=0.3+2х7х0,115=1,91 м

b_y  =b_p +2Hхtg(j_II,mt /4)=0.3+2x7x0.115=1.91 м где l_y ,b_y – длина и ширина подошвы условного фундамента, м;

H- расчетная длина сваи, м.

Проверим давление от подошвы условного фундамента:

полная нагрузка на основании условного фундамента

N_II,у =N_II +G_II,св +G_II,гр , где N_II – расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний на уровне низа ростверка;

G_II,св – вес сваи;

G_II,гр – вес грунта в объеме условного фундамента.

Тогда   

N_II,у =  343,4+(0,3х0,3х7х22)+1/3х7(1,91+1,91+Ö1,91х1,91)-0,3х0,3х7=

(0,3+1,91+Ö0,3х1,91)-0,3х0,3х7=343,4+13,86+12,74=370 кН

Выполним проверку давления под подошвой условного фундамента:

       N_II,у /A_y < R_y

 

где A_y –площадь подошвы условного фундамента, м² ;

R_y – расчетное сопротивление грунта основания по подошве условного фундамента, кПа.

      R_y =g_c1 x g_c2 /k x(M_g x k_z x b x g_п + M_d x d₁ x g^¢_п +M_c x c_п ), где  g_c1,g_c2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице В.1 /7/

k – коэффициент, принимаемый k=1,1, т.к. прочностные характеристики грунта приняты на основе статистических данных;

M_g, М_d, M_c – коэффициенты, принимаемые по таблице В.2 /7/;

k_z – коэффициент, принимаемый k_z=1 при b<10 м;

b – ширина подошвы фундамента, м;

g_п, g^¢_п  - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже и выше подошвы фундамента;

d₁ – глубина заложения фундамента от уровня планировки;

c_п – расчётное значение удельного сцепления удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа

R_y=1,25х1,1/1,1х(0,84х1х1,91х21,6+4,37х7,92х21,96+6,9х36)=1303,88 кПа

363,55/0,09=411,11 кПа<1303,88 кПа

 

3.1.6 Определение осадки свайного фундамента.

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

- на поверхности земли (отметка природного рельефа):

s_zg=0

0,2s_zg=0

- на уровне подошвы ростверка:

s_zg=21,06х0,92=19,87 кПа

0,2s_zg=0,2х19,87=3,97 кПа

- на контакте 1 и 2 слоёв:

s_z1-2 =21,9х2,5=54,75 кПа

0,2s₁₂=0,2х54,75=10,95 кПа

- на контакте 2 и 3 слоёв:

s_z2-3 =54,75+22,4х2,5=110,75 кПа

0,2s₂₃=110,75х0,2=22,15 кПа

- на нижней границе разреза:

s_zg =110,75+21,6х2,92=173,82 кПа

0,2s_zg=0,2х173,82=34,76 кПа

Полученные значения ординат эпюры природного давления s_zg и вспомогательной эпюры 0,2s_zg

Вынесены на расчётной схеме.

Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:

Р₀=р-s_zg,F=370-173,82=196,18 кПа

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои с учётом требований /8/. Результаты разбиения основания на элементарные слои приведены в таблице 3.1. Ординаты эпюры дополнительного давления s_zp определяем по формуле s_zp=aхр. Значения a находим по таблице 1 приложения 2 /8/. Результаты расчёта приведены в таблице 3.1

Таблица 3.2

№ ИГЭ	Z, м	x=2z/b	a	szp	szp,i
1	0	0	1	196,18	192,24
	0,4	0,42	0,96	188,3	168,5
	0,8	0,84	0,76	149,1	128,5
	1,2	1,26	0,55	107,9	94,15
	1,6	1,68	0,41	80,4	73,16
	2,0	2,09	0,336	65,92	57,49
	2,4	2,51	0,25	49,05	40,22
	3,0	3,14	0,16	31,39

Полученные значения ординат эпюры наносим на расчётную схему 3. В точке пересечения эпюры дополнительных давлений со вспомогательной эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой толщи Н=2,21 м.

Определяем осадку каждого слоя грунта основания:

S=0,8/12000х(192,24х0,4+168,7х0,4+128,5х0,4+94,15х0,4+73,16х0,4+57,49х0,21)=0,018 м

Значение полученной абсолютной конечной осадки сравнивают с величиной предельной допустимой средней осадки (S_u).

S ≤ S_u

 

0,018 м ≤ 0,8 м

 

3.1.7 Подбор свайного оборудования и определение отказа сваи.

Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется минимальная энергия удара Э по формуле:

Э=1,75аF_v , где  а- коэффициент, равный 25 Дж/кН;

F_v – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.

Э=1,75х25х446,4=19530 Дж

Затем по таблице технических характеристик молота подбирается такой молот, энергия удара которого соответствует минимальной. Принимаем трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С-996:

- масса ударной части – 1800 кг;

- энергия удара – 27 кДж;

 - число ударов в 1 мин не менее 44;

- масса молота с кошкой – 3650 кг;

- габариты, мм:

длина – 765;

ширина – 600;

высота – 4335.

Далее произведем проверку пригодности принятого молота по условию:

(G_h +G_b)/Э_р≤К_m , где Э_р- расчетная энергия удара, Дж

Для трубчатых дизель-молотов

Э_р=0,9xG_h^'xh_m=0,9х18000х2,8=45360 Дж, где G_h^'- вес ударной части молота, Н;

h_m- фактическая высота падения ударной части молота, м, h_m=2,8 м.

G_h-полный вес молота, Н;

G_b-вес сваи, наголовника и подбабка, Н;

К_m-коэффициент, равный 6.

(36500+1850)/45360=0,85<6

Значение контрольного остаточного S_а, м, отказа при забивке и добивке железобетонных свай длинной до 25 м в зависимости от энергии удара выбранного молота и несущей способности сваи, должно удовлетворять условию:

S_a≤hxАхЭ/(F_d(F_d+hxA)) x m₁+з²х(m₂+m₃)/(m₁+m₂+m₃)

h - коэффициент, принимаемый по таблице 2 /9/, кН/м²

А – площадь поперечного сечения сваи, м²

Э – расчётная энергия удара молота, кДж

m₁ – масса молота, т

m₂ – масса сваи и наголовника, т

m₃ – масса подбабка, т з – коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем з²=0,2

S_a – фактический остаточный отказ сваи, равный значению погружения сваи