Несущая способность висячих свай определяется как сумма сопротивлений грунтов оснований под нижними концами свай и по их боковой поверхности по формуле:
,
где , , - наружный периметр поперечного сечения сваи.
Таблица 4.1. –
Определение
|
Характеристика грунта |
zi, м |
hi, м |
fi |
|
|
1,15 |
0,5 |
32,9 |
16,45 |
|
|
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный |
2,4 |
2 |
22,6 |
45,2 |
|
4,4 |
2 |
27,4 |
54,8 |
|
|
6 |
1,2 |
31 |
37,2 |
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:
R=
4.5. Определение несущей способности сваи по материалу
Несущая способность сваи по материалу на сжатие для железобетонных свай определяется по формуле:
где Fm – несущая способность сваи по материалу, кПа; - коэффициент условий работы сваи =1 (при размере поперечного сечения сваи более 200 мм); - коэффициент, учитывающий условия загружения, гибкость и другое (для свай, полностью находящихся в грунте, =1); Rb – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), кПа; А – площадь поперечного сечения сваи, м2; Rst – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; AS – площадь всех продольных стержней арматуры.
Rb=14500 кПа
RАРМ=280000 кПа
SАРМ=
Sb=0,09м2
Для дальнейшего расчета принимаем несущую способность сваи по грунту Fd=383,1 кПа
4.6. Определение количества свай в ростверке
Требуемое количество свай определяется по формуле:
,
где N1 – полная расчетная нагрузка, передаваемая на сваи, приведенная к подошве плиты ростверка, кН; Fd – несущая способность сваи по грунту; - коэффициент надежности (=1,4); - коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1 – 1,2.
Необходимо увеличить длину свай до 12 м для уменьшения их количества в ростверке.
Рисунок 4.4 – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту для колонны 5
Таблица 4.2
Определение
|
Характеристика грунта |
zi, м |
hi, м |
fi |
|
|
1,15 |
0,5 |
36,05 |
18,025 |
|
|
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный |
2,4 |
2 |
44,4 |
88,8 |
|
4,4 |
2 |
54,2 |
108,4 |
|
|
6,4 |
2 |
58,8 |
117,6 |
|
|
8,4 |
2 |
62,6 |
125,2 |
|
|
Суглинок полутвердый IL=0,30 |
10 |
1,2 |
46,0 |
55,2 |
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:
R=
сваи длиной по 10 м
Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 2:
В проекте N находится по формуле:
=900 кН+50,625 кН=950,625 кН
Таблица 4.3.
Определение
|
Характеристика грунта |
zi, м |
hi, м |
fi |
|
|
1,15 |
0,5 |
36,05 |
18,025 |
|
|
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный |
2,4 |
2 |
44,4 |
88,8 |
|
4,4 |
2 |
54,2 |
108,4 |
|
|
6,4 |
2 |
58,8 |
117,6 |
|
|
8,4 |
2 |
62,6 |
125,2 |
|
|
Суглинок полутвердый IL=0,30 |
10,1 |
1,4 |
46,1 |
92,2 |
Рисунок 4.5. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 2
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:
R=
сваи длиной по 10м
Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 1:
В проекте N находится по формуле:
=1308 кН+50,625 кН=1358,625 кН
Таблица 4.4.
Определение
|
Характеристика грунта |
zi, м |
hi, м |
fi |
|
|
1,225 |
0,35 |
36,575 |
18,2875 |
|
|
Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный |
2,4 |
2 |
44,4 |
88,8 |
|
4,4 |
2 |
54,2 |
108,4 |
|
|
6,4 |
2 |
58,8 |
117,6 |
|
|
8,4 |
2 |
62,6 |
125,2 |
|
|
Суглинок полутвердый IL=0,30 |
10,4 |
2 |
46,1 |
92,2 |
|
12,075 |
1,35 |
48,075 |
64,90125 |
Рисунок 4.6. – Расчетная схема к оценке несущей способности сваи по грунту под колонну 1
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:
R=
сваи длиной по 12 м
4.7. Конструирование свайных фундаментов
Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде:
а) одиночных свай – под отдельно стоящие опоры;
б) свайных лент – под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в два ряда и более;
в) свайных кустов – под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной и других форм;
г) сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва котого опирается на грунт.
Рисунок 4.7. – Конструирование свайного фундамента под колонну 1
Рисунок 4.8. – Конструирование свайного фундамента под колонну 2
Рисунок 4.9. – Конструирование свайного фундамента под колонну 5
4.8. Определение фактической нагрузки на сваи
Расчет заключается в определении фактических нагрузок, действующих на сваи свайного фундамента, и сравнении их с расчетной нагрузкой, допускаемой на сваю (по грунту). Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяется условие
Для внецентренно нагруженного свайного фундамента:
,
где NI, MxI, MyI - соответственно расчетная вертикальная нагрузка, моменты относительно центральных осей X и Y плана свайного фундамента в плоскости подошвы ростверка; X и Y – расстояния от центральных осей до наиболее удаленной свай, для которой вычисляется фактическая нагрузка; XI и YI – расстояния от центральных осей до оси каждой оси сваи фундамента.
Необходимо соблюдать условие:
Если , необходимо увеличить число свай или их длину с целью повышения несущей способности свай по грунту.
Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более чем на 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %.
При NФ < 0 следует рассчитать сваи на выдергивающую нагрузку (при этом необходимо, чтобы NФMIN < Nb).
Расчет свайного фундамента № 1
704,4 < 765,82 кН , условие выполняется с 8 % недоиспользованием несущей способности сваи.
Расчет свайного фундамента № 2
450 < 697,26 кН , условие выполняется с 35,5 % недоиспользованием несущей способности сваи. Уменьшение количества свай до 1 не производится из конструктивных соображений.
Расчет свайного фундамента № 5
588 < 664, 9, условие выполняется с 11,6 % недоиспользованием несущей способности свай.
4.9. Расчет свай на горизонтальные нагрузки
Расчет свай на совместное действие вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов должен включать:
а) расчет деформаций свай, который сводится к проверке соблюдения условий:
