4 Проектирование свайного фундамента.
4.1 Определение глубины заложения и назначение размеров ростверка.
Ориентировочно толщину плиты ростверка можно принять hp=1,4-2м при ширине сваи dс=30-60 см.
Размеры ростверка в уровне обреза зависят от размеров опоры, а в уровне подошвы – от количества свай и расстояния между ними. Если количество свай невелико, то боковые грани ростверка могут быть вертикальными, в противном случае делается развитие ростверка под углом 30 градусов. Угол отсчитывают от грани опоры, при этом ростверк делают ступенчатым.
В данном примере принимаем толщину плиты равной 2м.
4.2 Оценка грунтовых условий и назначение длины свай.
Предварительные размеры низкого ростверка и глубину его подошвы для курсовой работы разрешается принимать как для фундамента мелкого заложения, размеры которого определены в предыдущих расчетах.
Для фундаментов опор мостов глубина погружения свай в грунт должна быть не менее 4м.
Оценивая грунтовые условия строительной площадки можно сделать вывод, что свая может быть заглублена либо во второй слой с условно принятой длиной lсв= 6 м или в третий слой – песок средней крупности с условно принятой длиной lсв= 10 м, при этом глубина погружения сваи в глину должна превышать 1м.
В общем случае нижние концы свай рекомендуется заглублять в крупнообломочные, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные грунты, глинистые грунты с показателем текучести Il≤0,1,не менее 0,5м;а в прочие нескальные грунты – не менее 1,0м.
Полная длина сваи определяется как сумма:
lсв= l0+lгр+lнс,
где l0-глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается не менее 2d,при d<0,6м и не менее, чем на 1,2м,при d>0,6м (где d-диаметр круглой или сторона квадратной сваи);
lгр- расстояние от подошвы до кровли следующего слоя, м;
lнс- заглубление в несущий слой, м;
Окончательные размеры свай по длине и по сечению назначают согласно ГОСТам.
Для нашего примера минимальная расчетная длина сваи, заглубленной, во второй слой составляет
lсв= 0,6+0,8+1 = 2,4м,
а длина сваи, заглубленной, в третий слой составляет
lсв= 0,7+0,8+4,5+1=7м.
Далее подбираем длину сваи и по таблице принимаем:
для первого случая сваю марки СМ5-30;
для второго случая сваю марки СМ14-35.
Рисунок 4.1 - К определению длины сваи
4.3 Расчёт свайных фундаментов.
Определение несущей способности свай
Несущая способность свай определяется по формуле:
Fd= c ·(cr ·R·A+U··cfi Rfi hi)
Сваи размещаем в рядовом порядке.
Fd= c ·(cf ·R·A+U··cfi Rfi hi),
где c – коэффициент условия работы сваи в грунте,
cr, cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи,
R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кН,
A – площадь опирания на грунт свай,
U – усреднённый периметр поперечного сечения сваи, м,
Rf – расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа,
hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Одиночную сваю в составе фундамента по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать, исходя из условия:
NFd/k = Pсв,
где N – расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, кН.
Рсв – расчётная нагрузка, допускаемая на сваю, кН,
k – коэффициент надёжности равный 1,4.
Для первого случая при lсв=5м:
При z1= 2,4м; Rf1= 21,4 кПа; h1= 0,8м; Rf1·h1= 21,4∙0,8=17,12Па·м;
При z2= 3,8м; Rf2= 50,08 кПа; h2= 2м; Rf2·h2= 50,08∙2=100,16Па·м;
При z3= 5,1 м; Rf3= 45,84 кПа; h3= 0,6м; Rf3·h3= 45,84∙06=27,5кПа·м;
Ri·hi=189,911 кПа·м;
При l1=5,4 м; R=3192 кПа; cr=cf=1;u=4·0,3=1,2 м; A=0,3∙0,3=0,09 м2;
Fd= 1·(1·3192·0,09+1,2·1·144,78)= 461,02 кН;
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:
Pсв= (Fd1/к)= (461,02/1,4)= 329,29 кН.
Для второго случая при lсв=15м:
При z1= 2,4м; Rf1= 21,4 кПа; h1= 0,8м; Rf1·h1= 21,4∙0,8=17,12Па·м;
При z2= 3,8м; Rf2= 50,08 кПа; h2= 2м; Rf2·h2= 50,08∙2=100,16Па·м;
При z3= 5,8м; Rf3= 47,52 кПа; h3= 2м; Rf3·h3=47,52·2=95,04кПа·м;
При z4= 7,05 м; Rf4= 50,26 кПа; h4= 0,5м; Rf4·h4= 50,26∙0,5=23,13кПа·м;
При z5= ,8,3 м; Rf5= 77,3 кПа; h5= 2м; Rf5·h5= 77,3∙2=154,6кПа·м;
При z6= 10,3 м; Rf6= 79,9 кПа; h6= 2м; Rf6·h6= 79,9∙2=158,6кПа·м;
При z7= 12,3 м; Rf7= 80,2 кПа; h5= 2м; Rf5·h5= 80,2∙2=160,4кПа·м;
При z8 = 14,3 м; Rf8 = 81,53 кПа; h6= 2м; Rf6·h6= 81,53∙2=163,06кПа·м;
Ri ·hi=709,05 кПа·м;
При l2=15,4м; R=5220 кПа; cr=cf=1; u=0,35∙4=1,4 м; A=0,1225 м2;
Fd= 1·(1·5220·0,1225+1,4·1·709,05)= 1632,12 кН;
Pсв= (1632,12/1,4)= 1165,8 кН.