Расчет внецентренно нагруженного свайного фундамента

Обновлено: 28.03.2024

Расчет свайных фундаментов и их оснований ведут по двум группам предельных состояний:

по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков;

по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия (35):

где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd - несущая способность сваи, определяемая любым из известных методов;

γ k - коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам ее испытания статической нагрузкой;

1,25 – по результатам динамических испытаний, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей – зондом;

1,4 – по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта, или расчетом практического метода.

Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок, а также если фундамент расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчетной схеме сдвига грунта по цилиндрической поверхности скольжения.

Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний при действии вертикальных нагрузок проводят из условия (36):

где, S - деформация свайного фундамента (осадка или относительная разность осадок), определяемая расчетом;

S u - предельно допустимая величина деформации свайного фундамента, устанавливаемая заданием на проектирование или определяемая по СНиП 2.02.01 - 83.

Фундаменты из свай, работающих как сваи – стойки, рассчитывать по деформациям от вертикальных нагрузок не требуется.

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю определяют по формуле (37):

где Nd , Mx , My - расчетные усилия (вертикальная нагрузка, изгибающие моменты) в плоскости подошвы ростверка фундамента относительно главных центральных осей;

n – количество свай в фундаменте;

x i , y i - расстояния от главных осей до оси каждой сваи;

x и y - расстояния от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

7.2 Пример расчета и проверки конструкции ростверка

Примем площадь ростверка из следующих соображений. Расчетная площадь 1,54 кв.м, принятая 2,25 кв.м. Расстояния между центрами соседних свай должны быть не менее 3d, чтобы не накладывалось напряжение в грунте на соседние сваи и не происходил их «выпор». Расстояние свеса ростверка (расстояние от центра крайней сваи до кромки ростверка) должно быть равно d. В принятой свае С9 - d = 0,3 м, а 3d = 0,9 м. При количестве свай 4 конструкция ростверка будет иметь следующий вид (рисунок 7.1).

Необходимо найти величины:

Объем принятого ростверка Vp:

где VP – объем ростверка, м 3 ;

Vк – объем опирающейся в ростверк части колонны (опоры), м 3 .

где γ с - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 0,85 для свай сечением менее 0,3 х 0,3 (м) и γ с = 1 – для свай большего сечения;

Vp – объем ростверка, м 3 ;

γp – удельный вес ростверка (23 т/куб.м);

Vrp – объем грунта, м 3 ;

γrp – удельный вес грунта (у суглинка желто бурого , в котором расположен ростверк γrp = 14,52 т/куб.м).

Рисунок 7.1 – Схема расположения свай в фундаменте

V р = 1,5 х1,5 х1,7 = 3,83 м 3 ;

N р = 0,85 * (3,83*23) = 74,78 кПа;

Максимальное и минимальное давление на грунт от сваи или расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, определяют по формуле:

где Mx , Mу – изгибающие моменты вдоль оси х и оси у, кН·м;

у, х – расстояния от главных осей до оси (центра) сваи, для которой определяется расчетная нагрузка, м.

Рисунок 7.2 – Ростверк фундамента

Fd = 647,59 кПа > Рmax = 575,92 кПа.

7.3 Расчет условного фундамента

Определим φср – средний угол внутреннего трения (град.):

где L - длина сваи, м;

li – длина i-го участка, м.

Далее находим по формуле (29) коэффициент (угол) рассеивания напряжений с глубиной: град. , (42)

Найдем размеры и площадь площадки давления (условного фундамента) по формулам:

где rс – расстояние между сваями, м;

lсв – длина сваи, м;

α – коэффициент рассеивания с глубиной.

by = 0,9 +2*9*tg 10,1 = 4,11 ≈ 4,1 м.

ly = 0,9 +2*9*tg 10,1 = 4,11 ≈ 4,1 м.

Площадь условного фундамента:

Aф.усл = 4,1 х 4,1 = 16,81 м 2 .

Рисунок 7.3 – Схема распределения давления на грунт

Найдем нагрузку от веса условного фундамента:

Ny = 16,81*( 3,7*14,52+1,97 * 14,22 + 3,4*16,87+1,63*15,70) =

=16,81*(53,72+28,01+57,36+25,59)= 16,81*164,68=2768,27 кН.

Средний вес грунта условного фундамента:

γср = 2768,27/(16,81 х 9,0) = 18,30 кН/кв.м.

Определяем расчетное сопротивление грунта:

= 1,1 (38,27 + 599,18) = 701,20 кПа.

Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента на грунт:

РII = (1180 + 2768,27) / 16,81 = 234,88 кПа. РII < RII - условие соблюдается.

Практическое занятие № 8 - Технико-экономическое обоснование выбора варианта фундамента в ценах 1984 года

8.1 Определение объемов фундаментов и работ при их устройстве

8.1.1 Объемы по устройству внецентренно нагруженного

Элементы работ согласно расчетам практического занятия №5:

а) Разработка грунта под фундамент - 71,83 м 3 .

б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) - 30,6 м 2 .

в) Устройство монолитного фундамента - 11,82 м 3 .

8.1.2 Объемы по устройству свайного фундамента

Элементы работ согласно расчетам практических занятий №6-7:

а) Разработка грунта под фундамент - 22,03 м 3 .

б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) - 10,88 м 2 .

в) Устройство монолитного ростверка - 4,664 м 3 .

г) Погружение железобетонных свай – 4 шт.:

0,81 х 4 = 3,24 куб.м.

Полученные значения заносим в таблицу 8.1, и производим сравнение двух вариантов фундаментов по технико-экономическим показателям.

Таблица 8.1 – Технико-экономические показатели

Наименование работ Единица измерений Количество Стои- мость, руб Общая стои-мость, руб
Внецентренно нагруженный фундамент
Элементы работ: а) Разработка грунта под фундамент б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) 2 Устройство монолитного фундамента м 3 м 2 м 3 71,83 30,6 11,82 3,60 0,85 43,10 258,59 26,01 509,44 Σ = 794,04
Свайный фундамент
1 Элементы работ: а) Разработка грунта под фундамент б) Укрепление стенок котлована 2 Устройство фундамента а) Монолитный ростверк б) ж/б сваи 0,81 х 4 = 3,24 куб.м м 3 м 2 м 3 м 3 22,03 10,88 4,664 3,24 3,60 0,85 43,10 88,40 79,31 9,25 201,02 286,42 Σ = 374,98

По итогам расчетов принимаем вариант свайного фундамента, вследствие оптимальных технико-экономических показателей.

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний: по первой группе - по несущей способности грунта основания; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков; по второй группе - по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия N≤Fdk, где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН; Fd - несущая способность сваи; γk - коэффициент надежности.

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия s≤su, где s - деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчетом; su - предельно допустимое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01-83* (табл. 9.2).

Расчет по перемещениям свайных фундаментов от действия горизонтальных нагрузок и моментов заключается в выполнении условий up≤uu; ψp≤ψu

up и uu - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения, м, и угла поворота, рад, свайного фундамента; ψp и ψu - их предельные значения, устанавливаемые в задании на проектирование.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

Выбор конструкции свайного фундамента (вид свай, тип свайного фундамента и ростверка) производится исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений. Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки и имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условии строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка.

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент. Зная несущую способность сваи Fd и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необходимое число свай и в кусте определяют по формуле n=γkN01/Fd, где N01 - расчетная нагрузка на куст, кН. Число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте надо разместить таким образом, чтобы ростверк получился наиболее компактным, при этом сваи можно размещать по прямоугольной сетке или в шахматном порядке. Обычно расстояние между осями свай принимается а = 3d, а расстояние от крайнего ряда свай до края ростверка 1d.

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие , где Gf и Gg - расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ростверка, кН.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяю по формуле bp=d+2co+(m-1)ср, где с0=0,1 м - расстояние от края ростверка до грани сваи; m число рядов свай; ср - расстояние между рядами свай, м.

Железобетонные ростверки ленточных свайных фундаментом рассчитывают как неразрезные многопролетные балки в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-84.

Внецентренно нагруженный свайный фундамент. Предварительное число свай при внецентренном нагружении свайного фундамента определяют, так же как и при центральной нагрузке, по формуле n=γkN01/Fd, а затем увеличивают приблизительно на 20%. Расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, •определяют по формуле внецентренного сжатия.

Подбор оптимального числа свай и расстояний между ними прирасчете внецентренно нагруженных свайных фундаментов значительно облегчается при использовании номограммы, разработанной институтом «Фундаментпроект». Номограмма составлена для кустов с числом свай от 3 до 26 и обеспечивает наиболее полное использование их несущей способности.





Расчет осадки свайных фундамента. Сложность определения осадки свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай, при этом соотношение передаваемых нагрузок зависит от многих факторов: числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

методы, основанные на полуэмпирических и эмпирических зависимостях;

методы, основанные на принципах механики грунтов и в той или иной степени упрощенные в целях их применения как для ручного счета, так и на ЭВМ;

Расчет осадок свайных фундаментов производится водится по методу условного массивного фундамента. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматриваются как единый массив АБВГ(рис. 11.17, а), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков - вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном c=htg(φII,mt/4), где h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φII,mt - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта: φII,mt=∑φII,ihi/∑hi, где φII,i - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находим по формулам by=ab(mb-1)+d+2c; ly=al(ml-1)+d+2c, где ab и al - расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; mb и ml - количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис.); d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее давление рII по подошве условного фундамента не превышало расчетное сопротивление грунта основания R глубине, т. е. pII=NII/Ay≤R, где Ау=bу1у - площадь подошвы условного фундамента, м 2 ; NII расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний NII=N0II+NcII+NpII+NrII, где N0II - расчетная нагрузка от веса здания или сооружении на уровне верхнего обреза фундамента, кН; NcII, NpII, NrII - вес соответственно сван, ростверка и грунта в объеме условного фундамента АБВГ, кН.

Осадка свайного фундамента определяется, как правило, методом элементарного суммирования.

Проектирование свайных фундаментов производится всоответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 [8].

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Свайныефундаменты применяются при слабых грунтах или вследствиетехнико-экономических преимуществ (быстрота производстваработ, экономичность и другие). Для промышленного и гражданского строительства выбираются, в основном, свайныефундаменты с низким ростверком.

Сваей называется стержень, погруженный в готовом видев грунт или изготовленный непосредственно в скважине вгрунтовом массиве. Свая передает нагрузку на основаниекак нижним торцом, так и трением, возникающим по еебоковой поверхности при перемещении.

Верхняя часть сваи называется головой.

Растверкомназывается балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Растверк служит дляраспределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи.

Расчет свайных фундаментов производится по двумгруппам предельных состояний. По первой группе — расчетнесущей способности сваи и проверка прочности свай иростверков. По второй группе — расчет по деформациямсвайных фундаментов.

2.8.1. Выбор типа, длины и сечения свай

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки. При выполнении курсовогопроекта рекомендуется выбирать типовые забивные железобетонные сваи по справочникам, специальному альбому, имеющемуся на кафедре, или согласно табл. 5.7 приложения.

В практике жилищного и промышленного строительстванаиболее часто применяются сваи с сечением 25 х 25 и 30 х 30 см. При назначении длины свай следует иметь в виду, что почти всегда экономически целесообразен фундамент сменьшим числом более длинных свай, чем фундамент сбольшим числом коротких свай.

Длина сваи определяется глубиной залегания несущегослоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка.

Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущийслой грунта на 1÷1,5 м. (Рис. 4.8).

2.8.2. Предварительное определение глубины заложенияи толщины плиты ростверка

При назначении глубины заложения подошвы свайногоростверка необходимо учитывать вид и состояние грунтовстроительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения (например, наличие подвала и т.д.).

Глубина заложения свайного ростверка в непучиниетыхгрунтах назначается независимо от глубины промерзания(не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистыхгрунтах — ниже расчетной глубины промерзания не менеечем на 0,25 м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверкапринимается на I5. 20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная еготолщина определяется проверочным расчетом на изгиб илина продавливание головами свай. Величина заделки головы

железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент — не менее 5. 10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент-

не менее поперечного сечения сваи или на 5. 10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодическогопрофиля на длину 25 ее диаметров.

2.8.3. Определение расчетного сопротивления сваи (Расчет свайного фундамента по I группе предельный состояний)

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу, как правило не требуется, так как его результат обычно больше, чем по грунту [5].

Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

В качестве примера на рис. 4.9 дана расчетная схема дляопределения расчетного сопротивления сваи.

Примечания. 1. В случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель — к пылевато-глинистымгрунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличивается на 60%, но неболее, чем до R=20 МПа.

Острие сваи заводят в несущий слой: в пески средней крупности и крупные, средней плотности и плотные; глинистыегрунты при IL≤0,5. Слои грунта, прорезаемые сваей, делят наполоски толщиной не более 2 м. Так, например, третий слойделят на три части: верхнюю — толщиной по 2 м и нижнюю — 0,5 м. Вычисляют средние глубины ziдля каждого слоя, т.е. расстояния от поверхности грунта до середины полосок.




По табл. 4.11 определяют fiв зависимости от величины ziи характеристик грунтов:

По табл. 4.10 определяют R, в зависимости от zoи характеристик грунта. Полученные значения подставляют в формулу (4.24) и вычисляют F. Определяют количество свай:

где ΣN1 — сумма внешних расчетных вертикальных нагрузок, приведенных к подошве плиты ростверка;

η коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1. 1,2.

Если на фундамент действует только осевая сжимающая нагрузка, то η=1.

Полученное количество округляют до целого числа свай в кусте, удобного для размещения и забивки — nс.ф.

При необходимости изменяют количество свай, принимая их других размеров, что ведет к увеличению или уменьшению F.

После определения числа свай производят размещение их в плите рядами или в шахматном порядке. Размещая сваи по площади ростверка, необходимо стремиться к сокращению его размеров дo конструктивного минимума. Это достигается правильным выбором порядка размещения и установлением минимальных (не менее 3d; d — поперечный размер сваи) расстояний между осями свай. Под ленточными ростверками (фундаменты под стены) сваи рекомендуется располагать в

один или два ряда (рис. 4.9).

При определении размеров ростверка расстояние от оси крайнего ряда свай до края плиты принимают равным не менее 0,7 d.

После размещения свай и конструирования ростверка (рис. 4.10) находят фактический вес ростверка и грунта на его уступах Nф, определяют фактическое давление на каждую сваю Рф.

Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяют условие:

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента:

гдеy —расстояние от центра тяжести свайного поля до ряда свай, в котором определяется давление на сваю, м;

yi— расстояние отдельного ряда свай относительно центрасвайного поля.

При этом расчетная нагрузка на одну сваю не должнаотклоняться от ее несущей способности F более чем на10–15%.

Если условие проверки выполняется, то расчет несущейспособности свайного фундамента считается законченным.

В противном случае необходимо изменить длину свай илиих число в фундаменте и повторить расчет.

2.8.4. Проверка давления в основании свайного фундаментакак условно - массивного

(Расчет свайного фундамента по II группе предельных состояний)

При расчете осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровнеконцов свай (рис. 4.9). Перед определением осадки проверяют прочность основания фундамента в уровне острия сваи.

Положение граней 1; 2 и 3; 4 условного массивного фундамента определяют используя средневзвешенное значениерасчетного угла внутреннего трения ϕср.

где ϕ1, ϕ2. ϕn — расчетные значения углов внутреннего трения грун-

та в пределах соответствующих участков сваи h1, h2. hn;

Определяют ширину byдлину lyи площадь Ayусловногофундамента 1, 2, 3, 4.

Например, согласно рис. 4.9,

Расчетом проверяют условие

где ΣNII — сумма расчетных нагрузок (по деформациям) в плоскости подошвы свайного фундамента, кН;

— площадь подошвы условного массива, м;

R — расчетное сопротивление грунта основания условного

фундамента в уровне острия сваи, кПа (см. формулу (4.8) при d1=zo; b=by).

NУII — вес условного фундамента в объеме свайно-грунтового

массива 1; 2; 3; 4. Приближение NyII=γcp·Z0+Ay.

2.8.5. Расчет свайного фундамента по деформациям

Расчет осадок свайных фундаментов и их оснований производится следующими методами:

1. Методом послойного суммирования (метод СНиП2.02.01-83*).

2. Методом, рекомендованным [8] для расчета ленточныхсвайных фундаментов.

Студент, в зависимости от наличия в его распоряжениилитературы, может выполнять расчеты любым методом.

Комплексный пример расчета свайного фундамента данв учебном пособии [6, с. I72–177].

2.9 Технико-экономическое сравнение вариантовфундамента и выбор основного варианта

Расчет стоимости возведения фундамента рекомендуетсяпроизводить на основе сборников единых районных единичных расценок применительно к району проживания студента. При отсутствии таковых можно пользоваться приведенными в приложении (табл. 5.8) укрупненными расценками [3].

Определение стоимости фундамента по каждому варианту целесообразно вести в табличной форме.

2.10 Указания по производству работ и техникебезопасности (для основного варианта)

В курсовом проекте должны быть рассмотрены следующие вопросы : устройство траншей и котлованов под фундаменты с разработкой систем креплений (в необходимых случаях); системы водопонижения и водоотлива; производствоземляных работ; выбор сваебойного оборудования и расчетотказа сваи; организация работ по устройству монолитныхили сборных фундаментов; техника безопасности.

Указания по производству работ и технике безопасностидолжны быть подкреплены в необходимых случаях цифрами, сравнениями, эскизами, расчетами и ссылками на литературу.

Проверка нагрузки на сваю сводится к обеспечению условия, чтобы действующая на сваю нагрузка не превышала наименьшую расчетную нагрузку на нее по грунту или по материалу. При внецентренно нагруженном фундаменте наибольшую нагрузку испытывают сваи крайнего ряда, для них нагрузку допускается определять по формуле:

нагрузка на угловую сваю определяется по формуле

где NI – полная расчетная вертикальная нагрузка, кН, с учетом веса ростверка и свай, определяемая по формуле

Nо, Nn, Nвр – приведены в исходных данных, кН;

Nр – вес ростверка, кН; , γb=25 кН/м 3 ; Vp – объем ростверка, м 3 , за вычетом заделки свай;

Nсв – суммарный вес свай, равный их количеству n, умноженному на вес одной сваи, кН;

Nгр – нагрузка от веса грунта на уступах ростверка (с учетом взвешивающего действия воды, если оно имеет место), кН;

Nw – нагрузка от веса воды, действующей на уступы ростверка, если он врезан в водонепроницаемый грунт, кН;

γf – коэффициент, приведенный в исходных данных;

My, Mx – расчетные моменты относительно главных осей плоскости подошвы ростверка соответственно от тормозной силы и от поперечных ударов определяется по формулам:

где hр – высота ростверка; остальные величины указаны в исходных данных;

Fd – минимальная несущая способность сваи по грунту или по материалу, определенные ранее, кН;

γk – коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов опор мостов с низким ростверком γk =1,4;

m – коэффициент повышения расчетной нагрузки на сваю, принимаемый 1,1 при четырех сваях в ряду и 1,2 при восьми и более сваях в ряду, перпендикулярном направлению действия нагрузки; при промежуточном числе свай коэффициент m определяется интерполяцией;

n, ni – количество свай соответственно общее и в ряду;

xi, yi – расстояние от главных осей до оси каждого ряда свай, м;

xmax, ymax – расстояние от главных осей до крайних рядов свай, м.

По результатам расчета вносят соответствующие изменения в количество, размеры или расположение свай.

где - расчетная внешняя нагрузка, передаваемая на отдельную сваю при наиболее невыгодных сочетаниях усилий, с учетом собственного веса ростверка и свай; - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый при расчете по несущей способности равным 0,87; ук - коэффициент надежности метода испытаний, принимаемый по таблице .

Количество свай в отдельно стоящем свайном фундаменте (под колонну) может быть определено следующим образом;

а) определим ориентировочные размеры ростверка. Для этого определим среднее давление под подошвой ростверка по выражению

где Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН; - размер поперечно­го сечения сваи, м.

Площадь подошвы ростверка в первом приближении может быть опре­делена по формуле

где - расчетная нагрузка по первой группе предельных состояний в плоскости обреза фундамента, кН; - осредненное значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах, принимаемое равным 20 кН/м 3 ; d р глубина заложения подошвы ростверка, м.

Вес ростверка с грунтом на его уступах можно определить по формуле

где - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый = 1,1. Тогда количество свай

где = 1 . 1,6 - коэффициент, учитывающий действие момента. Для цен­трально нагруженных фундаментов = 1.

После определения количества свай в кусте или шага в ленточном рост­верке и порядка их размещения уточняют размеры ростверка и рассчитыва­ют его фактический вес с грунтом на уступах. Размеры ростверка уточняют­ся из следующих соображений:

- расстояние между осями наиболее близко расположенных свай, защем­ленных в грунте, не менее 3 d ;

- расстояние от грани свай крайнего ряда до края ростверка не менее 0,05 м;

-расстояние между сваями-стойками не регламентируется и зависит от возможности их погружения в грунт и от нагрузок;

- расстояние в свету между буровыми, набивными сваями и сваями-оболочками принимается не менее 1 м.

Конструирование ростверка завершается определением веса ростверка и грунта на его уступах. Вес ростверка

где ус = 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке; Vр - объем ростверка,удельный вес железобетона.

-удельный вес ж/б.

Вес грунта на уступах ростверка

где Vg - объем фунта на уступах ростверка, м 3 ; - средневзвешенное зна­чение удельного веса грунта, кН/м 3 , расположенного выше ростверка.

После этого выполняют проверку фактической нагрузки, передаваемой на сваю, по формулам:

а) для центрально нагруженного фундамента -

где - расчетное сжимающее усилие, передаваемое на сваи, включая нагрузку по обрезу фундамента , вес ростверка и грунта на его уступах ; п - число свай в фундаменте; Р - несущая способность одной сваи, кН, с учетом коэффициента надежности метода испытаний;

б) для внецентренно нагруженного фундамента

где Мх, Му - расчетные изгибающие моменты, кНм, относительно главных центральных осей свайного поля в плоскости подошвы ростверка; х, у — рас­стояние от главных осей до оси сваи, в которой определяется усилие, м; - расстояния от главных (центральных) осей свайного поля до оси каждой сваи.

Для определения максимального усилия выбирают крайнюю сваю в ро­стверке, для которой и При суммировании слагаемых полу­чается Nmax, которое не должно превышать величину несущей способности сваи(N<Р).

При вычитании получают значение минимального усилия в свае . Ес­ли окажется, что 0, то необходимо проверить сваю на выдергивание.

Читайте также: