Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с [10]. Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:
а) Определяют длину сваи:
Толщину ростверка принимают равной 0,5м.
FL1 = 2,22+0,5=2,72 м, (отметка заложения ростверка),
FL2=6,4 м, (предварительная отметка заложения сваи)
Lрасч = FL1 – FL2, (5.20)
Lзагот = Lрасч+Lзад, (5.21)
где Lрасч –расчетная длина сваи, м;
Lзад - длина заделки сваи в ростверк, Lзад=0,05м.
Lрасч = 6,4-2,72=3,68 м,
Lзагот =3,68+0,05=3,73 м
Принимают железобетонную сваю сплошного сечения квадратную в поперечнике марки С 4-30. Где l=4м, b=0,3м, m(сваи)=220кг, m(острия)=50кг.
Определяют несущую способность сваи по грунту по формуле
, (5.22)
где gс – общий коэффициент условия работы равный 1,0;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи от поверхности
|
|
земли, кПа, принимаемое по табл.1;
А – площадь поперечного сечения, 0,3х0,3=0,09м2;
U – наружный периметр поперечного сечения сваи, 0,3х4=1,2м;
gCR и gcf - коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой
поверхности сваи (принимают gCR = 1,0 и gcf = 1,0 в соответствии с табл. 9.3 для свай погружаемых забивкой);
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности
сваи, принимаемое по табл. 2, кПа;
hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
Рисунок 5.4 Размеры свайного фундамента
Z1=1,52м;
Z2=3,2м;
Z3=4,5м;
Z4=5,58м;
f1=38,64кПа,
f2=25,4 кПа,
f3=28кПа;
f4=41,16кПа.
По табл. для песчаных грунтов средней плотности расчетное сопротивление грунта находят интерполяцией при глубине погружения нижнего конца сваи от DL, l=5,72м:
R=2272 кПа,
200 £ Fd £ 1000
200 £ 340,7 £ 1000
Определяют расчетную нагрузку на сваю по формуле:
(5.23)
где γg – коэффициент надежности по грунту, принимается равным 1,4;
Значение расчетной нагрузки на сваю в среднем, находится в пределах 200≤N≤1000
Определяют количество свай в фундаменте по формуле
, (5.24)
где No – расчетная нагрузка на фундамент, кН/м;
N – расчетная нагрузка на сваю, кН, определяемая по формуле 5.12;
a - коэффициент, принимаемый для ленточных фундаментов 7,5;
g - средний удельный вес материала ростверка и грунта на его обрезах,
|
|
g=25+17,93=21,5 кН/м3;
d – сторона поперечного сечения сваи, 0,3 м;
h – глубина заложения подошвы ростверка, h=1,52 м.
Принимают однорядное расположение свай.
Для ленточных фундаментов под стены определяют расчетное расстояние между осями свай по формуле:
, (5.25)
Согласно для забивных висячих свай ар должно быть не менее 3d. Размещают сваи в плане. При 3d≤ ар≤6d принимается однорядное расположение при d=0,3м:.
0,9 < ар < 1,8; ар=1,1
Рисунок 5.5 Расположение свай
Производят проверку фактической нагрузки, приходящейся на каждую сваю по формуле:
, (5.26)
где Nf - вес ростверка, кН/м3;
Ng - вес грунта на обрезах ростверка, кН/м3;
n – принятое количество свай на погонный метр, м-1.
Ng = 1*1,02*0,05*1,83=0,09 кН/м3,
кН/м3,
.
Nф < N, условие выполняется.
Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай по формуле:
, (5.27)
где NSq – вес грунта и свай в объеме условного фундамента, кН/м3;
Аусл – площадь подошвы условного фундамента, м2;
Rусл – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента, кПа (определяют по формуле (5.3)).
Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения по формуле:
, (5.28)
где ji – угол внутреннего трения i-го слоя; о
hn – толщина n-го слоя грунта, м;.
, (5.29)
Тогда находят ширину условного фундамента по формуле:
bусл = 2tgah + b0, (5.30)
где, h – длина сваи, м;
b0 – расстояние между наружными гранями крайних рядов свай, м.
Nf=6,25кН;
Ng=141,79;
Песок мелкий, средней плотности с е0=0,66 сн=1,8 кПа и φn=31,6 о;
=1,3; Мg =6,18; Мс =8,43.
,
, следовательно фундамент запроектирован верно.
Рисунок 5.6 – Расчетная схема свайного фундамента
Технико-экономическое сравнение вариантов
Для ленточного и свайного фундаментов производят сравнение их стоимости по укрупненным показателям. Оценка стоимости, сравнение основных видов работ при устройстве фундаментов производят для 1 погонного метра.
Объем котлована находят по формуле
(5.30)
где, a,b – ширина котлована понизу и соответственно поверху котлована, м;
u – глубина котлована, м;
l – длина котлована, м;
Для фундаментов мелкого заложения объем котлована будет равен
Для свайного фундамента будет равен:
Сравнение стоимости фундаментов приводят в табличной форме (табл. 5.1).
Таблица 5.1- Технико-экономическое сравнение вариантов
Наименование работ | Ед. изм. | Стоимость ед. измерения, руб. | Вариант 1 | Вариант 2 | ||
объем | стоимость, руб. | объем | стоимость, руб. | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Разработка грунта под фундамент | м3 | 36,00 | 7,2 | 259,2 | 3,4 | 122,4 |
Устройство монолитного железобетонного фундамента и ростверка | м2 | 522,00 | 0,353 | 182,27 | 0,45 | 234,90 |
Устройство ленточного фундамента | м3 | 1060,00 | 0,92 | 975,20 | _ | _ |
Погружение железобетонной сваи | м3 | 1806,00 | -- | -- | 0,9 | 2188,98 |
Итого: | 791,03 | 848,46 |
Вывод: по предварительной оценке стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов из 2-х вариантов экономичнее и эффективнее является фундамент мелкого заложения.
6 Расчёт фундаментов принятого вида
|
|
6.1 Расчет фундаментов мелкого заложения в сечении 2 – 2
Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию сборного ленточного фундамента под внутреннюю стену. Глубину заложения подошвы принимаем аналогично глубине заложения стены в сечении 1-1(см. раздел 5.1). Определяем ориентировочные размеры фундамента в плане по формуле (5.15)
По табл. 6.5 и 6.6 подбираем плиту марки ФЛ 14.12, имеющую размеры L=1,18м, b =1,4 м, h=0,3 м и стеновые блоки ФБС 12.4.3 и ФБС 12.4.6
По табл. 2 прил.2 [3] для песка пылеватого средней пластичности с коэффициентом пористости е=0,67 находим φн=29,20 и Сн=3,6 кПа.
По табл. 5.4, интерполируя по φII,находим значения коэффициентов:
= 1,08; Мg = 5,33; Мс = 7,73.
Глубину до пола подвала определяют по формуле (5.18):
db=1,32-0,47=0,85м
По формуле (5.16) определяем расчетное значение сопротивления R:
Проверяем значение среднего давления под подошвой фундамента
кН
Р=156,9 кПа < R=171,67 кПа, приблизительно на 8,9%, значит фундамент запроектирован верно.
Рисунок 6.1 – Расчетная схема фундаментов мелкого заложения в сечении 2-2