Выбор конструкции свайного кустового фундамента

Выбор конструкции данного вида фундаментов заключается в подборе вида свай, типа свайного фундамента и ростверка, производится исходя из конкретных условий строительной площадки, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок путем сравнения вариантов.

Тип, вид и размеры свай выбираются в зависимости от геологических условий площадки, наличия технологического оборудования и уровня расположения подошвы ростверка. В обычных грунтах нижние концы свай должны заглубляться в более прочные грунты на глубину, не менее одного метра, в твердых глинистых, гравелистых и средней крупности песках на глубину, не менее 0,5 м.

Предпочтительным является низкий ростверк, который располагается ниже пола подвала.

7.3.2. Определение числа свай и размещение их в плане

Рассматривается центрально нагруженный свайный кустовой фундамент. При условии, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента при определенной несущей способности сваи F_d, необходимое число свай в кусте

n = ɤ _k N_oI / F_d                                                                           

где: ɤ _k – коэффициент;

N_oI – расчетная нагрузка на куст, кН.

 

Для отдельно стоящего куста свай получаемое по расчету число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Рис. 14. Схема свайного кустового фундамента:

1 – свайный куст; 2 – низкий ростверк

Сваи в кусте можно располагать в шахматном порядке или на прямоугольной сетке с тем, чтобы ростверк получился компактным. Рекомендуется расстояние между осями свай принимать a = 3 d, расстояние от оси крайнего ряда свай до грани ростверка – 1 d.

Ростверки кустовых фундаментов конструируются как обычные фундаменты мелкого заложения и рассчитываются на продавливание колонной или угловой сваей, на поперечную силу в наклонных сечениях и на изгиб.

 Расчеты производятся с учетом требований для железобетонных конструкций. 

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяется нагрузка N на каждую сваю

N =  ≤ F_d /ɤ _k                                            

где: G_f и G_g – расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на образе ростверка, кН.

 

Исходные данные:

Расчетная нагрузка на кустовой фундамент N ₀₁ = 2490 кН.

Расчетная несущая способность сваи по грунту F_d = 996 кН.

Определить число свай в кусте, распределить их в плане, спроектировать ростверки и свайный кустовой фундамент.

Необходимое число свай в кусте

n = ɤ _k N ₀₁ / F_d = 1,4 ‧2490/964 = 3,6 шт.

Принимается n = 4 с округлением значения в большую сторону.

Распределение свай в плане производится в шахматном порядке с расстоянием между осями свай а= 3 d = 3‧0,4=1,2 м.

Конструктивная схема свайного кустового фундамента показана на рис.14

Размеры ростверка в плане

ℓ _r = b_r = а + d + 2 ‧0,1 = 1,2 +0,4 +0,2 = 1,8 м.

   7.4. Расчет осадки свайного кустового фундамента

Значения передаваемых кустовым фундаментом нагрузок на грунт зависят от числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта.

 

Рис.15 Монтажная схема свайного кустового фундамента:

    1 – колонна; 2 – ростверк; 3 – сваи

 

В большинстве случаев расчет осадок в настоящее время производится по методу условного массивного фундамента, что означает, что сваи, грунт межсвайного пространства и грунт, примыкающий к наружным сторонам свай фундамента, рассматривается как единый массив АБВГ (см. рис. 16), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков массивного фундамента – вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

 с = h ‧ tg (φ_mt / 4),                                                                     

где: h – глубина погружения сваи в грунт;

φ_{m t} – осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта

φ_mt = ∑φ _i h_i / ∑ h_i,                                                                     

где: φ _i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта мощностью h_i.

Размеры подошвы условного квадратного фундамента

b_y = a (m -1) + d = 2 с,                                               

где: a – расстояние между осями свай;

m – количество рядов свай по ширине фундамента;

d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи.

Расчет осадки свайного кустового фундамента, как условного массивного, выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения с соблюдением условия

ρ= N / A_y ≤ R,                                                                   

где: A_y - площадь подошвы условного фундамента;

N – расчетная нагрузка по второй группе предельного состояния

N = N_o + N_f + N_q,                                               

где: N_o – расчетная нагрузка от веса здания на уровне верхнего обреза фундамента;

N_f – вес свай и ростверка;

N_q – вес грунта в объеме условного фундамента.

 

 

Рис.16. Схема условного массивного фундамента

   

Расчетное сопротивление грунта основания R определяется как и при расчете фундамента мелкого заложения по формуле, но с заменой фактической ширины и глубины заложения фундамента на условные.

Осадка кустового фундамента S определяется методом элементарного суммирования. Последовательность расчета та же, что и для фундамента мелкого заложения. Полная осадка фундамента

S = β                                                            

Она не должна превышать ее предельного нормативного значения по условию S ≤ S_u.

8. Проектирование свайных ленточных фундаментов