Расчет свайного фундамента под наружную стену здания по II группе предельных состояний ( по деформациям )

 

Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям производим как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

 

Проверяем давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних концов свай.

Угол распределения нагрузки от сваи на грунт α _ср (рис.11) определяется по формуле:

α ср =	ϕII ср	=	1	⋅	∑ ϕi ⋅ hi ,
	4		4
					∑ h i

где φ _i и h _i – угол внутреннего трения и толщина i - го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (необходимо учитывать, что в работе сваи принимают участие только грунты, имеющие расчетное сопротивление):

α ср =

1

ϕ 5

⋅ h

+ ϕ 6

⋅ h

1

16

о 10'

⋅2,2

+ 28 о ⋅6,2

о 13'31";

⋅

II

5

II

6

=

⋅

= 6

4

h 5

+ h 6

4

2,2 + 6,2

Рис.11. К определению давления на грунт под подошвой условного фундамента.

 

25

Ширина условного фундамента определяется по формуле:

 

B _усл = d +2⋅ l _ср ⋅ tg α _ср + С _р,

 

где d – сторона сечения сваи; d = 0,3м;

 

l _ср –длина сваи,работающая с грунтом(в работе сваи принимают участие только грунты,имеющие расчетное сопротивление); l _ср = 8,4м;

С _р –расстояние между рядами свай; С _р = 0м;

 

B _усл =0,3+2⋅8,4⋅ tg (6 ^о 13'31")+0=2,13м.

 

Площадь условного фундамента на 1 пог.м определяется по формуле:

 

A _усл = B _усл ⋅1,0;

 

A _усл =2,13⋅1=2,13м².

 

Объем условного фундамента определяется по формуле:

V = A _усл ⋅ Z ₈,

где Z ₈ – глубина погружения нижнего конца сваи; Z ₈ = 12,2м;

 

V =2,13⋅12,2=26,0м³.

Объем ростверка и стеновой части свайного фундамента определяется по формуле:

V _р =(b _р ⋅ h _р + b _ФБС ⋅ h _сф)⋅1,0,

 

где b _р – ширина ростверка; b _р = 0,8м; h _р –высота ростверка; h _р = 0,5м;

 

b _ФБС –ширина фундаментного блока стены подвала; b _ФБС = 0,6м; h _сф –высота стеновой части фундамента; h _сф = 2,6м;

 

V _р =(0,8⋅0,5+0,6⋅2,6)⋅1,0=1,96м³.

 

Объем свай на 1пог.м свайного фундамента определяется по формуле:

V _св = n ⋅ A ⋅ l _св,

 

где n – количество свай на 1 погонный метр фундамента; n = 0,82сваи/пог.м; A –площадь поперечного сечения сваи; А = 0,09м²;

l _св –длина сваи; l _св = 9,9м;

V _св =0,82⋅0,09⋅9,9=0,73м³.

 

Объем грунта на 1пог.м условного свайного фундамента определяется по формуле:

V _гр = V − V _р − V _св,

 

V _гр =26,0−1,96−0,73=23,31м³.

 

Вес свай, приходящихся на 1 пог.м свайного фундамента, определяется по формуле:

G _св = V _св ⋅ γ _б,

где γ _б – удельный вес бетона; γ _б = 24кН/м³;

 

G _св =0,73⋅24=17,52кН.

 

Вес ростверка и стеновой части свайного фундамента определяется по формуле:

 

G _р = V _р ⋅ γ _б,

где γ _б – удельный вес бетона; γ _б = 24кН/м³;

G _р =1,96⋅24=47,04кН.

 

Вес грунта на 1 пог.м условного фундамента определяется по формуле:

 

G _гр = V _гр ⋅ γ _II ^/,

 

где γ _II ^/ – осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента; определяется по формуле:

/	=	∑ γi	⋅ hi	,
γ II		Z 8

где γ _i и h _i – расчетные значения удельных весов (с учетом взвешивающего действия воды) и мощностей слоев грунтов, залегающих выше подошвы песчаной подушки;

Z ₈ –глубина погружения нижнего конца сваи; Z ₈ = 12,2м;

 

26

γ II /=

γ

⋅ h + γ

⋅ h + γ

⋅ h + γ

⋅ h

+ γ 4

⋅ h

+ γ 5

⋅ h

+ γ 6

⋅ h

1

1

2

2

3

3

4

4

s в

5

s в

6

s в

7;

Z 8

где γ s 6 в – расчетное значение

удельного веса песка мелкого средней плотности; с учетом

взвешивающего действия воды удельный вес грунта определяется по формуле:

γ s 6 в =

γ 6

− γ

w

s

,

1 + e

γ _w –удельный вес воды; γ _w = 10кН/м³;

e –коэффициент пористости6слоя грунта(песка мелкого средней плотности); e = 0,6;

 

γ s 6 в

=

26,6 −10

=10,38

кН/м3;

1 + 0,6

γ II /=

17,0 ⋅0,7 +18,5 ⋅0,8 +13,0 ⋅0,7 +15,8 ⋅0,47 + 6,36 ⋅1,13 +8,95 ⋅2,2 +10,38 ⋅6,2

=11,02 кН/м3;

12,2

G гр

= 23,31⋅11,02 = 256,88 кН.

Давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних

концов свай определяется по формуле:

N A ⋅ l + G

гр

+ G

св

+ G

р

σ = P =

II

,

A усл

где N II А

– расчетная нагрузка на ленточный фундамент по II группе предельных состояний;

N _II ^А = 289,7кН/м;

 

l –расчетная длина условного свайного фундамента;т.к.расчет ведется на пог.м длиныусловного фундамента, то l = 1,0м;

G _гр –вес грунта на1пог.м условного фундамента; G _гр = 256,88кН;

G _св –вес свай,приходящихся на1пог.м свайного фундамента; G _св = 17,52кН; G _р –вес ростверка и стеновой части свайного фундамента; G _р = 47,04кН; A _усл –площадь условного фундамента на1пог.м; A _усл = 2,13м²;

 

_{σ = P =} ^289,7 ⋅^1,0 + ^256,88 +^17,52 + ^47,04 _{= 286,92 кН/м}2_. 2,13

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяем по формуле:

 

R = ^{γ C 1} _k ^{⋅ γ C 2}⋅[ M _γ ⋅ K _z ⋅ B _усл ⋅ γ _II + M _g ⋅ d ₁⋅ γ _II ^/+(M _g −1)⋅ d _B ⋅ γ _II ^/+ M _c ⋅ C _II ],

где γ _{С 1} – коэффициент условий работы грунтов; для песка мелкого насыщенного водой γ _{С 1} = 1,1; γ _{С 2} –коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием,зависящий как от

вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой условного фундамента, так и от отношения длины здания L = 52,8м к его высоте H = 27,4м; для песка мелкого насыщенного водой коэффициент определяется методом графической интерполяции

(рис.12); γ _{С 2} = 1,17;

 

Рис.12. Определение коэффициента γ _{С 2}.

 

27

k –коэффициент надежности;если прочностные характеристики грунта(φ и С)определеныпо результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки, то коэффициент надежности принимается равным k = 1,0;

 

M _γ, M _g, M _c –коэффициенты,принимаемые в зависимости от значения угла внутреннеготерния грунта, находящегося непосредственно под подошвой условного фундамента; для песка мелкого при φ = 28^o коэффициенты будут равны: M _γ = 0,98; M _g = 4,93; M _c = 7,4;

 

K _z –коэффициент,зависящий от конструктивных особенностей фундамента;при ширинефундамента (меньшей стороне подошвы) менее 10м (B _усл B = 2,13м) коэффициент принимается равным K _z =1,0;

B _усл B   –ширина песчаной подушки; B _усл B   =2,13м;

 

γ _II –расчетное значение удельного веса грунта,залегающего ниже подошвы условногофундамента; с учетом взвешивающего действия воды γ _s ⁶ _в =10,38 кН/м³;

d ₁ –приведенная глубина заложения условного фундамента,определяемая по формуле:

d		= h		+ l		+ h ⋅	γ sf	,
	1		р		св		γ /
						cf
							II

где h _р – высота ростверка; h _р = 0,5м; l _св –длина сваи; l _св = 9,9м;

h _cf –толщина принятой конструкции пола подвала;для свайного фундамента h _cf = 0,2м;

 

γ _cf –расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала; γ _cf = 22,0кН/м³; γ _II ^/–осредненное(по слоям)расчетное значение удельного веса грунтов,залегающих выше

 

подошвы условного фундамента; γ _II ^/ =11,02 кН/м³;

 

d ₁=0,5+9,9+0,2⋅₁₁²²_,02^,0=10,8м;

d _В –глубина подвала–расстояние от уровня планировки до пола подвала; d _В = 1,6м;

 

С _II –коэффициент сцепления грунта,лежащего ниже подошвы условного фундамента(пескамелкого средней плотности); С _II = 0кПа;

 

R =^1,1₁^⋅_,¹₀^,17⋅[0,98⋅1,0⋅2,13⋅10,38+4,93⋅10,8⋅11,02+(4,93−1)⋅1,6⋅11,02+7,4⋅0]=872,2кПа.

Т.к. σ < R (286,92кПа < 872,2кПа), то запроектированный свайный фундамент удовлетворяет требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

 

 

28