Основания и фундаменты (стр. 5 )

Рисунок 5 - Расчетная схема к определению расчетного сопротивления i-го слоя грунта основания (fi) на боковой поверхности сваи.

В формуле (2) суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой. В этом случае следует суммировать сопротивления всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже уровня планировки.

Расчетная нагрузка, допустимая на сваю, определяется по формуле:

где gk – коэффициент надежности, принимаемый равным: 1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой; 1,25 – если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования, по результатам динамических испытаний свай и испытаний эталонной сваи; 1,4 – если несущая способность сваи определена расчетом.

6.5 Определение количества свай

Количество свай в свайном фундаменте предварительно определяют по формуле:

Принимают количество свай с округлением расчетного в большую сторону. Размещают сваи в плане, учитывая, что минимальное расстояние между осями свай в плане должно быть три поперечных размера сваи (3d), а минимальное расстояние от оси сваи до края ростверка – d. При центрально нагруженных свайных фундаментах сваи размещают симметрично относительно центра тяжести подошвы ростверка и принимают квадратные ростверки. При внецентренно нагруженных свайных фундаментах принимаются прямоугольные ростверки, вытянутые в плоскости действия изгибающего момента, а сваи располагают таким образом, чтобы момент сопротивления свайного поля в плоскости действия изгибающего момента был максимальным.

Рисунок 6 - Схема размещения свай в свайных фундаментах

6.6 Определение фактической нагрузки на максимально нагруженную сваю

Для центрально нагруженного свайного фундамента:

где Gp2 – вес ростверка и грунта на его уступах, кН

Gp2 = A hp gср

gср = 22 кН/м3 – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах;

hр – высота ростверка, м

А – площадь подошвы ростверка, м2

NI – нагрузка, действующая по обрезу фундамента, кН

Фактическая нагрузка на максимально нагруженную сваю должна быть не более расчетной, допустимой на сваю. Т. е. должно выполняться условие: N£F. Если условие не выполняется, то увеличивают количество свай.

6.7  Проверка основания свайного фундамента по деформациям

Для центрально нагруженного свайного фундамента проверка по деформациям производится исходя из условия:

Pср £ R (3)

где Pср – среднее фактическое давление на грунт в плоскости нижних концов свай, кН/м2

R – расчетное сопротивление в плоскости нижних концов свай, кН/м2.

Свайный фундамент приводится к условному фундаменту на естественном основании (рисунок 7).

Рисунок 7 - Определение границ условного фундамента при расчете свайных фундаментов по деформациям

Границы условного фундамента определяются следующим образом: снизу – плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай; сверху – поверхностью планировки ВГ; с боков – вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

но не более 2d в случаях, когда под нижними концами свай залегают пылевато-

глинистые грунты с показателем текучести IL$0,6.

wII, mt – осредненное значение угла внутреннего трения

wII, i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Размеры условного фундамента определяют:

Lусд = l + 2S

Bусл = b + 2S

Расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы условного фундамента определяется по формуле:

где Bусл – ширина подошвы условного фундамента, м;

сII – сцепление грунта под подошвой условного фундамента;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (с и w) определены непосредственно испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице 1 – 3 рекомендуемого приложения 1 СНиП 2.02.01-83;

Mg, Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01-83;

kz – коэффициент, принимаемый равным: при b ¢ 10 м - kz =1,

при b/10 м - kz =z 0/b + 0,2 (здесь z 0 = 8 м);

gII – удельный вес грунта под подошвой условного фундамента, кН/м3;

d1=hусл – глубина заложения подошвы условного фундамента, м;

- осредненное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента;

- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиП 2.02.01-83.

Фактическое давление, действующее по подошве условного фундамента, определяется по формуле:

где G – вес ростверка, свай и грунта в межсвайном пространстве в объеме условного фундамента:

G = Gроств+Gгр+Gсв Gроств = Vроств * gбет

Gсв = n*Vсв * gбет

Аусл – площадь подошвы условного фундамента, м2

Аусл = Bусл * Lусд

Vроств – объем ростверка, м3

gбет – удельный вес железобетона;

Vсв – объем сваи, м3

Vусл. ф – объем условного фундамента, м3

Vусл. ф= Аусл*hусл

Если условие (3) не выполняется, то раздвигают сваи или увеличивают длину свай. Количество свай менять нецелесообразно. На этом разработка свайного фундамента заканчивается.

7 Разработка фундамента на искусственном основании

7.1 Проектирование фундамента на грунтовой подушке

Устройство грунтовой подушки заключается в замене слабого грунта (илы, связные грунты в текучем состоянии, торфы, заторфованные и насыпные грунты) на малосжимаемый. Грунтовые подушки применяются при степени влажности глинистого грунта Sr / 0.7, мощности слабого слоя грунта более 5 м и расстоянии до существующих зданий менее 15 м.

Для устройства грунтовой подушки при замене слабых водонасыщенных грунтов следует использовать средние и крупные или гравелистые пески (в отдельных случаях гравий, щебень). Уплотнение грунта в подушке осуществляется послойной укаткой до плотности скелета грунта rd=1,6541,7 т/м3. Влажность грунта в подушке должна быть оптимальной.

Последовательность проектирования:

1. Принимаем глубину заложения подошвы фундамента исходя из конструктивных особенностей проектируемого здания, инженерно-геологических и климатических условий.

2. Определяем площадь подошвы фундамента:

где R0 – расчетное сопротивление грунта подушки;

gIIср – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (принимается равным 22 кН/м3 для бесподвальных зданий и 16 – 19 кН/м3 для зданий с подвалом);

d – глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки около фундамента или пола подвала, м.

3. Определяем предварительные размеры подошвы фундамента:

4. Определяем среднее давление по подошве фундамента:

5. Определяем природное напряжение на отметке подошвы фундамента:

где gII – удельный вес слабого грунта, кН/м3;

d – глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки около фундамента или пола подвала, м.

6. Определяем дополнительное давление по подошве фундамента:

7. Задаемся высотой песчаной подушки.

Если толщина слабого слоя грунта под подошвой фундамента менее или равна 2 м, то целесообразно произвести полную замену слабого грунта песчаной (гравийной) подушкой.

В этом случае размеры подушки bп , lп будут определяться толщиной заменяемого слабого грунта hп и величиной угла a (a=304458). При этом чем больше различие в прочностных и деформационных свойствах слабого грунта и песка, используемого для подушки, тем угол α принимается больше.

При большей толщине слабого грунта (до 546 м) высота подушки находится путем подбора, исходя из условия (4) обеспечения прочности слабого подстилающего слоя грунта на глубине z = hп от подошвы фундамента:

( 4 )

где szp – уплотняющее напряжение на кровле слабого подстилающего грунта;

szg – напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего слоя;

Rz – расчетное сопротивление слабого подстилающего слоя.