CBRR1357 (9-этажный жилой дом со встроенными помещениями), страница 5

F_d - несущая способность сваи по грунту,

¡_K - коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от метода определения несущей способности сваи по грунту.

Подберем длину забивной сваи и определим ее несущую способность по грунту.

Из анализа грунтовых напластований можно сделать вывод, что пластичная глина не обладает достаточным сопротивлением, а слой супеси имеет малую толщину. В качестве несущего слоя целесообразно принять слой "пылевитый песок". Тогда длина забивной сваи, с учетом заглубления в несущий слой не менее 1 м, составляет L = 0,3+2,6+0,8+4,3+1 = 9 м. Принимаем забивную сваю типа С10-30 по ГОСТ 19804.1-79 длиной 10 м, сечением 30 х 30 см, свая при этом будет висячей. Погружение сваи будет осуществляться дизельным молотом. Несущая способность висячей забивной сваи определяется в соответствии со СНиП 2.02.03-85 как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

F_d = ¡_C · (¡_CR·R·A+U·å ¡_CF · f_i · h_i ), где

¡_C - коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,

¡_CR, ¡_CF - коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погружаемых дизельными молотами без лидирующих скважин, равными 1,

A - площадь опирания сваи на грунту, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи. A = 0,3·0,3 = 0.09 м²

U - наружный периметр поперечного сечения сваи 0,3·4=1.2 м,

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.

Расчетное сопротивление грунта зависит от вида и состояния грунта и от глубины погружения сваи.

1650 - 1500

R = 1500 + ¾¾¾¾¾¾ · (13 - 10) = 1590 [кПа]

15 -10

f_i - расчетное сопротивление i^-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, кПа.

f₁ = 27кПа, f₂ = 29,4кПа, f₃ = 31,3кПа, f₄ = 32,1кПа, f₅ = 33,05кПа, f₆ = 34,28 кПа

h_i - толщина i^-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м

h₁ = 3,9 м, h₂ = 5,2 м, h₃ = 6,3 м, h₄ = 7,1 м, h₅ = 8,1 м, h₆ = 10,35 м

Подставляем полученные значения в формулу и определяем несущую способность сваи С10-30 по грунту.

F_d = 1·(1·1590·0,09+1,2·(27·3,9+29,4·5,2+31,3·6,3+32,1·7,1+33,05·8,1+34,28·10,35))

F_d = 1710,0396 кПа

2.4.5Определение количества свай в свайном фундаменте

Расчетную глубину промерзания грунта определяется по формуле:

d_f = K_n · d_fn и зависит от теплового режима здания, от наличия подвала, конструкции пола .

d_fn - нормативная глубина промерзания грунта, d_fn = 2,2 м,

K_n - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый равным 0,6.

тогда d_f = 2,2 · 0,6 = 1,32 м

Количество свай С10-30 под стену здания можно определить по формуле:

F_i · g_K 1,4 · 1672,6

n = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 1,4 св., принимаем 2 сваи.

F_d 1710,0396

Расстояние между сваями (шаг свай) вычисляется по формуле:

m_p · F_d 2 · 1710,039

a = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 1,34 м

F_d 1,4 · 1672,6

m_p - число рядов свай

Расстояние между рядами свай равно 1,1 м.

Ширина ростверка в этом случае будет равна 1,5 м.

Собственный вес одного погонного метра ростверка определяется по формуле: G_I^P = b · h_p · g_b · g_f, где

b, h_p - соответственно ширина и толщина ростверка, м

g_b - удельный вес железобетона, принимаемый g_b = 24 кН/м³

g_f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый g_f = 1,1

Подставим в формулу соответствующие значения и величины:

G_I^P = 1,5 · 0,6 · 1,1 · 24 = 23,76 кН/м

Собственный вес группы на уступах ростверка может быть определена по формуле: G_I^ГР = (b - b_c) · h · g_I‘ · g_f, где:

b_c - ширина цокольной части

h - средняя высота грунта на уступах ростверка, h = 1,25 м

g_I‘ - удельный вес грунта обратной засыпки, принимаемый равным g_I‘= 17 кН/м³

g_f - коэффициент надежности по нагрузке для насыпных грунтов g_f = 1,15

G_I^ГР = (1,5 - 0,73) · 1,25 · 17 · 1,15 = 18,81 кН/м

Расчетная нагрузка в плоскости подошвы ростверка:

å F_I = F_I’ + G_I^Р +G_I^ГР = 1672,6 + 23,76 + 18,81 = 1715,17 кН/м

Фактическую нагрузку, передаваемую на каждую сваю ленточного фундамента, определяем по формуле:

a · å F_I 1,4 · 1715,17

N = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 1200,619 кН

m_P 2

Проверим выполнение условия несущей способности грунта в основании сваи:

F_d 1710,0396

N £ ¾ 1200,69 £ ¾¾¾¾¾ = 1221,46

g_K 1,4

2.4.6Расчет осадки свайного фундамента

Осадка ленточных фундаментов с двухрядным расположением свай и расстоянием между сваями (3 - 4 d) определяется по формуле:

n · (1- n²)

S = ¾¾¾¾¾ · d₀, где:

p · E

n - полная нагрузка на ленточный свайный фундамент (кН/м) с учетом веса условного фундамента в виде массива грунта со сваями, ограниченного: сверху- поверхностью планировки, с боков - вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай, снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай.

E, n - модуль деформации (кПа) и коэффициент Пуассона грунта в пределах снимаемой толщи.

d₀ - коэффициент, определяемый по номограмме СНиП 2.02.03 - 85.

Полная нагрузка n складывается из расчетной нагрузки, действующей в уровне планировочной отметки, и собственного веса условного ленточного фундамента.

F_II’ = 535,23 - 0,73 · 1,1 · 2,4 = 533,3 кН/м, тогда полная нагрузка n равна:

n = F_II’ + b · d · g, где:

b - ширина фундамента, равна 1,4 м

d - глубина заложения фундамента от уровня планировочной отметки, равна 13м

g - среднее значение удельного веса свайного массива, g = 20кН/м³

n = 533,3 + 1,4 · 13 · 20 = 897,3 кН/м

Для определения коэффициента d₀ необходимо знать глубину снимаемой толщи H_C, которая в свою очередь, зависит от значения дополнительных напряжений, развивающихся в массиве грунта под фундаментом.

Дополнительные напряжения определяются по формуле:

n

s_ZР = ¾¾¾ · a_n, где:

p · h

n - полная нагрузка на ленточный свайный фундамент, кН/м

h - глубина погружения свай, м

a_n - безразмерный коэффициент, зависит от приведенной ширины b = b/h и приведенной глубины рассматриваемой точки z/h, где z - фактическая глубина рассматриваемого слоя грунта от уровня планировки

b = 1,4/10 = 0,14

Вычисленные значения дополнительных напряжений сведем в табл. № 1

Природные напряжения от действия собственного веса грунта определяются по формуле:

_n

s_zg = å g_i^II · h_i, где:

ⁱ⁼¹

g_i^II - удельный вес i ^{- го} слоя,

h_i - толщина i ^{- го} слоя.

Природные напряжения в уровне подошвы условного фундамента будут равны:

s_zdyg = 10,03 · 1,7 + 10,74 · 0,8 + 10,24 · 3,4 + 10,66 · 0,8 + 9,95 · 6,3 = 131,672

Для дальнейшего расчета осадки необходимо знать удельный вес грунта твердых частиц

g_S = gr_S, где

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

r_S - плотность грунта твердых частиц.

g_S1 = 26,36 g_S2 = 26,55 g_S3 = 26,068 g_S4 = 26,85 g_S5 = 26,26

g_S · g_w

g_SB = ¾¾¾¾ , где

1+e

g_S - удельный вес твердых частиц

g_w - удельный вес воды

e - коэффициент пористости

g_Sb1 = 10,03 g_Sb2 = 10,74 g_Sb3 = 10,26 g_Sb4 = 10,66 g_Sb5 = 9,95

_n

s_zg = å g_i^II · h_i s_gz1

ⁱ⁼¹

s_gz1 = s_zdyg + g₁ · h₁ = 131,672 + 10 · 0,31 = 134,1245 кПа

s_zg2 = s_zg1 + g₂ · h₂ = 134,1245 + 10 · 0,38 = 137,9055 кПа

s_zg3 = s_zg1 + g₃ · h₃ = 137,9055 + 10 · 0,766= 145,567 кПа и так далее...

Аналогично рассчитываются другие значения и сводятся в табл. 1. Ориентировочно, глубину снимаемой толщи H_C можно определить из условия:

s_zp £ 0,2 · s_zg.

Анализ табл. 1 показывает, что это условие выполняется примерно на относительной глубине z/h = 1,9. Тогда H_C= 1,9 · 9,7 = 18,43 м

Z- глубина от подошвы фундамента, м

Коэффициент Пуассона для песка, n = 0,3. Пользуясь номограммой при H_C/h = 1,9 м и b = 0,14 находим d₀ = 2,15. Осадка фундамента будет равна:

n · (1- n²) 897,3 · (1 - 0,3²)

S = ¾¾¾¾¾ · d₀ = ¾¾¾¾¾¾¾ · 2,15 = 0,025 м = 2,5 см.

p · E 3,14 · 21700

Средняя осадка для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими кирпичными стенами не должна превышать 10 см. Следовательно, условия

S £ S_U выполняется S = 2,5 см £ S_U = 10 см.

Таблица 1

2.4.7Подбор молота для погружения свай

От правильности выбора дизель - молота зависит успешное погружение свай в проектное положение. В первом приближении дизель - молот можно подобрать по отношению веса его ударной части к весу сваи, которое должно быть для штанговых дизель - молотов 1,25 при грунтах средней плотности.