Расчет и конструирование свайных фундаментов.
4.1 Назначение глубины заложения подошвы ростверка.
Глубину заложения подошвы ростверка определяем, исходя из глубины промерзания, аналогично глубине заложения фундамента мелкого заложения.
hp = df = 1,55 м
4.2 Назначение размеров свай.
Сваи имеют квадратное сечение 40 
40 см.
Длина свай определяется по геологии.
Определяем длину сваи для фундамента №2:
св = 1 – df + 2 + 3 + 1 (16)
св = 7-1,55+2+1=8,45 м
Определяем длину сваи для фундамента №3:
св = 2-1,55+3+2+1=6,45 м
4.3 Расчет сваи по несущей способности и определение их количества.
Расчет свай по несущей способности определяется по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Сваи рассчитываем как висячие.
Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:
N = F/k (17)
где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;
F – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;
k = 1,4 - коэффициент надежности;
Для висячей сваи несущая способность определяется по формуле:
F = с (сRRA + u 
cffihi) (18)
где с = 1 – коэффициент условия работы свай в грунте;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь опирания на грунт сваи (м2);
u – наружный периметр поперечного сечения сваи, (м);
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, (тс/м2);
сR = cf = 1,0 – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.
Фундамент №2
F = 1[14000,42 + 0,441 (0,31,55 + 0,731,45 + 0,92,0 + 1,02,0 + 1,02,0 + +1,01,0)]= 77,3 т
N = 77,3/1,4 = 55,2 т
Вес сооружения Рс = 401,1 т.
Тогда необходимое количество свай определяется по формуле:
n = Pс/N = 401,1/55,2 = 7,3 шт
Принимаю 8 свай.
Фундамент №3
F = 1[14000,42 + 0,441 (0,42,0 + 2,41, 5 + 2,751,5 + 4,22,0 + 6,11,0)]= 91,6 т
N = 91,6/1,4 = 65,4 т
Вес сооружения Рс = 459,4 т.
Тогда необходимое количество свай определяется по формуле:
n = Pс/N = 459,4/65,4 = 7,1 шт
Принимаю 8 свай.
4.4 Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформации.
Расчет фундаментов из висячих свай и его основания по деформации ведется как для условного фундамента на естественной основе.
Границы условного фундамента определяются следующим образом:
Снизу плоскостью АБ, проходящей через нижние концы сваи.
С боков – вертикальными плоскостями АБ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстояние свtg
Сверху – поверхностью планировки грунта ВГ,
где = ср.взв. /4 и
ср.взв. = (1h1+2h2+…+nhn)/(h1+h2+…+hn)
ср.взв. – средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта;
1, 2, …, n – расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной соответственно h1, h2, …, hn.
В собственный вес условного фундамента при определении его оса дки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента.
Полученные по расчету величины деформаций (осадок) фундамента и его основания не должны превышать предельно допускаемых значений, равных:
- для фундамента №2 [S] = 0,014 м
- для фундамента №3 [S] = 0,017 м
Должно выполняться условие:
ср < R
где ср = (Pc+Qp+Qгс)/ Аусл
ср - напряжение по условному фундаменту;
Рс – вес сооружения;
Qp = 30,4 т – вес ростверка;
Qгс = Vгсгс;
Vгс = BуслDуслh;
Вусл = В + 2htg;
гс = 1,80 т/м3
Аусл = BуслDусл
R определяется аналогично п.3.1 по формуле:
R = [(1c 2c)/k] [M b II + Mq d II’ + Mc cII] ,
но b = Вусл
d = df + h
Фундамент №2
ср.взв. = (10о5,44+26о2,0+38о1,0)/(5,44+2,0+1,0)=17,2о
= 17,2о /4 = 4,3о
Вусл = 1,6+28,44tg4,3о = 2,87 м
Dусл = 4,9+28,44tg4,3о = 6,17 м
Аусл = 2,876,17 = 17,70 м2
Vгс = 17,708,44 = 149,4 м3
Qгс = 149,41,80 = 268,9 т
ср = (401,1+30,4+268,9)/ 17,7 = 39,6 т/м2
R = [(1,4 1,3)/1,1] [1,62 2,87 1,03 + 7,5 10 1,12 + 9,42 0] = 146,9 т/м2
39,6 т/м2 < 149,6 т/м2
Условие выполняется.
Определим теперь осадку дял фундамента №2:
S = 
= 0,8
zp = pо
ро = р-ср.взв. (h+df) = 39,6-1,12(8,44+1,55) = 28,4 т/м2
ср.взв. = (21,85+50,94+20,90+11,03)/10 = 1,12 т/м3
| 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,6 | 4,0 | 5,2 | 6,0 | ||
| Z,м | 0,6 | 1,2 | 1,7 | 2,3 | 2,9 | 3,4 | 4,0 | 4,6 | 5,2 | 5,7 | 7,4 | 8,6 | |
| zpi | 28,4 | 27,7 | 24,9 | 21,0 | 17,5 | 14,5 | 12,1 | 10,1 | 8,6 | 7,3 | 6,3 | 4,2 | 3,2 |
| 1,0 | 0,976 | 0,877 | 0,742 | 0,616 | 0,511 | 0,427 | 0,357 | 0,303 | 0,259 | 0,222 | 0,148 | 0,114 |
S2 = 0,8(26,42,0+14,02,0+7,62,0+4,61,5)/3000 = 0,027 м
Условие S<[S] не выполняется.
Фундамент №3
ср.взв. = (10о2,0+26о3,0+28о2,0+38о1,0)/(2,0+3,0+2,0+1,0)=24,0о
= 24,0о /4 = 6,0о
Вусл = 1,6+26,44tg6о = 3,0 м
Dусл = 4,9+26,44tg6 о = 6,3 м
Аусл = 3,06,3 = 18,9 м2
Vгс = 18,96,44 = 121,7 м3
Qгс = 121,71,80 = 219 т
ср = (459,4+30,4+219)/ 18,9= 37,5 т/м2
R = [(1,4 1,3)/1,1] [1,62 3,0 1,03 + 7,5 8 1,12 + 9,42 0] = 119,5 т/м2
37,5 т/м2 < 119,5 т/м2
Условие выполняется.
Определим теперь осадку дял фундамента №2:
S =
= 0,8
zp = pо
ро = р-ср.взв. (h+df) = 37,5-1,17(6,44+1,55) = 28,1 т/м2
ср.взв. = (21,85+30,90+20,97+11,03)/8 = 1,17 т/м3
| 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,6 | 4,0 | 5,2 | 6,0 | ||
| Z,м | 0,6 | 1,2 | 1,7 | 2,3 | 2,9 | 3,4 | 4,0 | 4,6 | 5,2 | 5,7 | 7,4 | 8,6 | |
| zpi | 28,1 | 27,4 | 24,6 | 20,8 | 17,3 | 14,3 | 12,0 | 10,0 | 8,5 | 7,3 | 6,2 | 4,1 | 3,2 |
| 1,0 | 0,976 | 0,877 | 0,742 | 0,616 | 0,511 | 0,427 | 0,357 | 0,303 | 0,259 | 0,222 | 0,148 | 0,114 |
S2 = 0,8(25,52,0+13,52,0+8,01,5+6,00,8)/3000 = 0,025 м
Условие S<[S] не выполняется.
Вывод:
Список литературы
1. СНиП 2,02,01-83 «Основания зданий и сооружений».
2. СНиП 2,02,03-85 «Свайные фундаменты».