Расчет и конструирование свайных фундаментов

Сваями называются получаемые или сформи­рованные в фунте в вертикальном или наклонном положении относительно длинные стержни; пере­дающие нагрузки на основание за счет лобового сопротивления и трения грунта по боковой поверхно­сти.

Свайным фундаментом - группа свай, объе­диненных сверху специальной конструкциями в виде плит или балок, называемых ростверками, которые предназначены для передачи и равномерного рас­пределения нагрузки на сваи. Ростверки, являются несущими конструкциями, служат для опирания над­земных конструкций зданий.

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен производиться по предельным состояниям двух групп.

Выбор типа и длины свай

Для данного курсового проекта мы выбираем квадратные сваи, сечением 300× 300,

длину сваи принимаем 8м, т.к. песчаные грунты начинаются на отметке 7, 4 м, что необходимо для лучшей устойчивости сваи.

Расчет количества свай и размещение их в плане

Определение несущей способности сваи.

коэффициент условия работы сваи в грунте, для забивных свай равен 1

расчетное сопротивление грунта под концом сваи

площадь опирания сваи а грунт

наружный периметр сваи

расчетное сопротивление i-того слоя грунта по боковой поверхности сваи

толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи

коэффициенты условий работы фунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа пофужения на расчетные сопротивления фунта

Таблица 12

Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай.

	Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай й свай-оболочек , кПа
песчаных грунтов средней плотности
Средняя глубина располо­ жения слоя	круп­ных и средн. круп­ности	мел ких	пылеватых
грунта, м	пылевато-глинистые грунты с показателем текучести
	0.2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9

Таблица 13

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи

Таблица 14

Коэффициенты условий работы для расчета несущей способности забивных свай

Способы погружения забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки фунта	Коэффициенты условий работы фунта при расче­те несущей способности свай
Под нижним концом	На боковой поверхности
Погружение сплошных и полых с
закрытым нижним концом свай	1, 0	1, 0
механическими паро­-
воздушными и дизельными молота­
ми
Погружение забивкой и вдавливани­-
ем в предварительно пробуренные
лидерные скважины с заглублением
концов свай не менее 1 м ниже забоя
скважины при ее диаметре:
а) равной стороне квадратной сваи
б) на 0, 05м менее стороны квадрат-­	1, 0	0.5
ной сваи
в) на 0, 15м меньше стороны квад­-	i; o	0, 6
ратной или диаметра круглой сваи
	1, 0	1.0
Погружение с подмывом в песчаные	1, 0	0, 9
грунты при условии добивки свай на
последнем метре погружения без
применения подмыва
Вибропогружение свай-оболочек,
песчаные средней плотности:	1, 0	1, 2
крупные и средней крупности	1, 2	1, 0
мелкие	1, 1	1, 0
пылеватые	1, 0	1, 0

Определение количества сваи в грунте

коэффициент надежности по нагрузке

сбор нагрузок

вес ростверка

1-е сечение: n₁= 1, 4(571.25+11, 6)/377, 1=1, 98 - 2 свая

2-е сечение: n₂=1, 4(87.47+11, 6)/377, 1=2, 85 - 3 свая

Расчет нагрузки, приходящейся на каждую сваю во внецентренно нагруженном состоянии

1-е сечение: N=571.25+11, 6/2+2.5=309, 9

2-е сечение: N=817.47+11, 6/3+1.8=288, 85

6.3. Расчет осадок свайных фундаментов и их неравномерность
Определение конечных деформаций основания свайного фундамента.

Наряду с расчетом по несущей способности свайные фундаменты из висячих свай рассчитывают по второй группе предельных состояний, т.е. по деформация.

Сложность определения осадок свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай. В связи с этим при расчете осадок принимаются упрощающие допущения – свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматривается как единый массив.

Первоначально определяют среднее давление, передаваемое на грунт в плоскости нижних концов свай по площади, через которую это давление передается на основание. Эта площадь называется площадью условного фундамента. Тогда среднее давление по подошве условного фундамента можно определить по формуле:

P_II=

- нормативная нагрузка по обрезу фундамента, кН;

-вес ростверка, свай и грунта в пределах объема условного фундамента, кН;

-ширина и длина подошвы условного фундамента, м.

P_II1 =

P_II2 =

В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка а также вес грунта в объеме условного фундамента (без вычета объема свай)

Граница условного фундамента определяются следующим образом:

· снизу – плоскостью, проходящей через нижние концы свай;

· сверху – поверхность планировки грунта;

· с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии α = , а при наличии наклонных свай – проходящих через нижние концы этих свай, где – средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта в пределах длины сваи, определяемое по формуле:

где h=h1+h2+….hn- глубина погружения сваи в грунт, считая от подошвы ростверка (или подошвы растительного слоя), м.

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам, находим по формулам(для ленточного свайного фундамента на длине ly = 1м):

- расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м;

- количество рядов свай по ширине и длине фундамента;

-диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Т.к. фундаменты ленточные, то во всех во всех 2х сечениях

Значение PII не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R для условного фундамента, т.е. должно выполняться условие

PII ≤ R

Если данное условие не выполняется, то увеличивают количество свай, изменяют расстояние между сваями или изменяют размеры свай.

Осадку свайного фундамента определяем как для условного фундамента на естественном основании. Обязательным контролем расчета по второму предельному состоянию являются условия:

S< [S]II

∆ S/L < [∆ S/L]II

Построение эпюр:

1е сечение: А_усл = 1*1, 8 = 1, 8м²

2е сечение: А_усл = 1*2, 12 = 2, 12м²

Для 1 сечения для 2 сечения

z	ع	α			z	ع	α
			34, 03				41, 1
0, 36	0, 4	0, 977	33, 24	4, 24	0, 4	0, 977	40, 1
7, 2	0, 8	0, 852	28, 99	8, 48	0, 8	0, 852	35, 0

Для первого сечения:

Условие выполняется 1, 36 10

Для второго сечения:

Условие выполняется 1, 92 10

Схема 1 – распределение напряжений в линейно-деформируемом полупространстве для первого сечения

Схема 2 – распределение напряжений в линейно-деформируемом полупространстве для второго сечения

Технико-экономическое сравнение вариантов

При реальном проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений приходится учитывать много факторов, влияющих на выбор проектного решения, и разрабатывать несколько (не менее трех) вариантов.

Следует иметь в виду, что выполнение оценок целесообразности того или иного типа фундаментов следует производить, как правило, для здания и сооружения в целом. Нельзя судить о преимуществе конструкции фундамента, например, по анализу технико-экономических показателей, полученных для одного фундамента, так как оптимальное решение для этого фундамента может не отражать оптимальность решения различных фундаментов, имеющихся в здании.

Однако, только в рамках курсового проекта, для предварительной оценки технико-экономических показателей фундаментов различных видов приведены удельные показатели стоимости и трудоемкости основных видов работ при устройстве фундаментов.

Определение технико – экономических показателей ленточного фундамента

(на естественном основании)

По итогам технико – экономических показателей лучшим вариантом являются ленточные фундаменты мелкого заложения.