По конструктивным соображениям, чтобы обратную засыпку производить на фундаментные блоки, а не на стену, назначаем глубину заложения подошвы ростверка от планировочной отметки dр =2,45м.
Выбираем железобетонные забивные сваи длиной 8м квадратного сечения марки СН7-30 по ГОСТ 19804.2-79*[1]. Заделку свай в ростверк принимаем 100мм. В качестве основания принимаем суглинок тугопластичный.
Определяем несущую способность принятой одиночной сваи по грунту:
F = γc· (γcR·R·A+uΣγcf·fi·li), (3.1.)
где γ c − коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γ c =1;
γ cR,γ cf − коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай, в данном примере γ cR =1,1; γ cf =1,0, т.к. принимаем, что погружение забивкой сплошных свай выполняется паровоздушным молотом;
R − расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по Приложению 1, таб. 22. [2] в данном примере R = 1600 кПа;
A = 0,32 м2= 0,09 м2 − площадь опирания сваи;
|
|
u - наружный периметр поперечного сечения сваи, u =4·0,3=1,2 м;
fi − расчетное сопротивление i -го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи,
li − толщина i -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.
Чтобы определить расчетное сопротивление трению по боковой поверхности сваи fi, каждый пласт грунта делим на слои высотой h не более 2,0м.
h1 = 1,65 м, z 1 =3.275 м, f1 = 15,5 кПа;
h2 = 1,4 м, z 2 =4,8 м, f2 = 38 кПа;
h3 = 1,4 м, z 3 =6,2 м, f3 = 41 кПа;
h4 = 1,225 м, z 4 =6,813м, f4 = 26 к Па;
h5 = 1,225 м, z 3 =8,04 м, f3 = 28 кПа;
F =1*(1,1*1600*0,09+1,2*(15,5*1,65+1,4*(38+41)+1,225*(26+28)=401,2кН
Расчетная нагрузка на сваю по грунту
Рсв=F/ γk, (3.2.)
где γ k – коэффициента надежности по грунту, γ k= 1,4.
Рсв=F/ γ k =401,2/1,4 =257,88 кН
Определяем требуемое количество свай на погонный метр стены здания по формуле:
, (3.3.)
где N1−расчетная нагрузка на низ ростверка,
α=7,5 −коэффициент зависящий от вида свайного фундамента.
d=30см – поперечное сечение сваи,
−удельный вес железобетона, =1,7*25кН/м3;
Определим расстояние между осями свай на один погонный метр:
(3.4.)
Так как 3d ≤ ар ≤ 6d, принимаем однорядное расположение свай.
Расстояние между рядами свай:
Принимаем ширину ростверка 0,6м.
Определяем нагрузку, приходящуюся на одну сваю на погонном метре:
, (3.5.)
Высота ростверка назначается ориентировочно из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб по формуле:
Назначаем высоту ростверка:
, (3.6.)
где k=1,
Rbt=1050кПа−прочность бетона на скалывание,
Принимаем высоту ростверка 0,5м.
Определим среднее давление по подошве условного свайного массива (свайный фундамент условно принимаем за массивный жесткий фундамент глубокого заложения):
|
|
P11≤R, (3.7.)
Произведем проверку сопротивления грунта основания в горизонтальной плоскости нижних концов свай. Определим средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваями:
, (3.8.)
Определим условную ширину фундамента:
Bусл=d+2*lсв*tg(αo), (3.9.)
Bусл=d+2*lсв*tg(5,89o)=0,3+2*6,9* tg(5,22o)=1,56м
Аусл=1,56*1пог.м=1,56м2
Объем свайного фундамента равен:
V=1,56*9,35=14,59м3
Объем ростверка и фундаментных блоков равен:
Vр+бл=1,05 м3
Объем свай:
Vсв=0,94*0,32*6,9=0,58м3
Объем грунта:
Vгр=V−Vсв−Vр=14,59-1,05-0,58=12,96м3
Определим средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте с учетом взвешивающего действия вода ниже уровня подземных вод:
, (3.10.)
Вес грунта в объеме условного фундамента:
Gгр=12,96*12,58=162,75кН
Вес свай:
Gсв=0,7*25=17,5кН
Вес ростверка и фундаментных блоков:
Gр+бл=1,05*25=26,25кН
Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай: N=N11+Gгр+Gсв+Gр, (3.11.)
N=N11+Gгр+Gсв+Gр=214,33+162,75+17,5+26,25=420,83кН
Давление на грунт по подошве условного фундамента в уровне острия свай:
(3.12.)
Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы:
, (3.13.)
P11=269,76кПа≤R=3507,95кПа
Условие выполняется, следовательно, прочность несущего слоя обеспечена, компоновка свайного фундамента выполнена верно.