Расчёт ленточного свайного фундамента

Размещено на http://allbest.ru

Расчёт ленточного свайного фундамента

Основание сложено однородным грунтом. Рассчитать ленточный свайный фундамент, состоящий из конических забивных свай с основанием в виде правильного круга и углом наклона образующей к оси сваи под наружную стену промышленного здания.

Площадь основания сваи равна , длина сваи равна , заделка сваи в ростверк равна 0,1 м. По конструктивным соображениям глубина заложения подошвы ростверка толщиной от планировочной отметки равна .

Нормативная распределённая вертикальная нагрузка на свайный фундамент равна . Удельный вес бетона, из которого изготовлены ростверк и сваи, равен . Грунт основание - глина с числом пластичности и показателем текучести , нормативный угол внутреннего трения , нормативное удельное сцепление , удельный вес , общий модуль деформации Е₀=27 МПа.

1. Для погружения забивной сваи используем дизель - молот. Согласно табл. 1.14 (Приложение 1) в этом случае коэффициенты условий работы грунта под нижним концом сваи и на её боковой поверхности равны:

г_cR = г_cf = 1.

2. Учитывая назначенную по конструктивным соображениям глубину заложения подошвы ростверка от планировочной отметки d_p = - 0,30 м, рассчитаем глубину погружения нижнего конца сваи по формуле (рис. 1):

z = l+d_p - 0,1 = 5 - 0,3 - 0,1 = 4,6 м.

Из табл. 1.9 (Приложение 1) выберем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи R. Для заданной глубины погружения нижнего конца сваи z = 4,6 м и глинистого грунта с показателем текучести I_L= 0,45 расчётное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи будет равно:

I_L=0,45 для R₄ = 1425 кПа;

I_L=0,45 для R₅ = 1650 кПа;

ленточный свайный фундамент

Рис.1. Расчётная схема висячей забивной конусной сваи l=5000 мм (размеры на схеме приведены в мм)

Вычислим радиус r_б и диаметр d_б большего основания по формуле

r_б = м,

d_б = 2•r_б =2 • 0,288 = 0,575 м.

Вычислим радиус r_м и диаметр d_м меньшего основания усечённого конуса через радиус r_б большего основания по формуле

r_м = r_б - h•tgб=0,288 - 5 • tg 1,1є = 0,199 м,

d_м = 2r_м = 2 • 0,199 = 0,398 м.

3. Рассчитаем площадь опирания А сваи на грунт, которая равна площади меньшего основания:

А = S_м =

Поскольку основание сложено однородным грунтом, для удобства расчёта разобьём его на слои толщиной по 2 м, считая от отметки планировки. Таким образом, толщины слоёв грунта h_с , соприкасающихся с боковой поверхностью сваи, будут равны:

h₁=h₂=2 м, h₃=0,6 м.

4. Расположение средних сечений по длине сваи l_с , считая от отметки планировки, будет равно;

l₁=1 м, l₂=3 м, l₃=4,3 м.

5. Глубины залегания средней части каждого из слоёв z_с примем равным l_с:

z_с = l_с

6. Рассчитаем радиусы средней части каждого из слоёв грунта:

r₁ = r_б - l₁ • tgб=0,288 - 1 • tg 1,1є = 0,270 м,

r₂ = r_б - l₂ • tgб=0,288 - 3 • tg 1,1є = 0,234 м,

r₃ = r_б - l₃ • tgб=0,288 - 4,3 • tg 1,1є = 0,211 м.

Рассчитаем длину окружности и-го поперечного сечения каждого из слоёв грунта:

Результаты расчётов заносим в таблицу 1.

Таблица 1

7. Из табл. 1.10 (Приложение 1) выберем расчетное сопротивление грунта f_с на боковой поверхности -го слоя забивной сваи. Для средней глубины z_с расположения -го слоя грунта и глинистого грунта с показателем текучести I_L=0,45 расчетное сопротивление грунта f_с на боковой поверхности с-го слоя забивной сваи будет равно:

l₁ = 1 м > f₁ = (15+12):2 = 13,5 кПа

l₂ = 3 м > f₂ = (25+20):2 = 22,5 кПа

l₃ = 4,3 м > f₃ = 25,1 кПа

8. Рассчитаем наклон боковой грани сваи в долях единицы с_р:

с_p = tg б = tg 1,1є = 0,01775.

9. Из табл. 1.11 (Приложение 1) для грунта основания - глина при I_p=22 выберем коэффициент k_с для -го слоя грунта:

k₁=k₂=k₃=

10. Расчетную несущую способность грунта основания одиночной забивной висячей сваи F_d рассчитываем по формуле:

11. Определяем коэффициент надежности г_k. Поскольку несущая способность сваи определена расчетом, то г_k = 1,4.

12. Определяем максимально возможную расчетную нагрузку N, передаваемую на одиночную висячую забивную сваю:

13. Определяем требуемое количество свай j на 1 п.м ленточного свайного фундамента, воспринимающего вертикальную нагрузку р, по формуле

j = p/N = 650/1824 = 0,356

14. Определяем расчетное расстояние а_р между осями свай на 1 п.м ленточного фундамента по формуле

15. В зависимости от расчётного расстояния между осями свай а_р размещаем сваи в плане. Поскольку d = 0,575 м, то выполняется условие:

3d ? a_p ? 6d

1,726 ? 2,806 ? 3,452

то сваи размещаются в один ряд рис. 2.

Рис. 2. Расстановка свай в плане ростверка (размеры на схеме приведены в мм)

Определяем ширину ростверка ленточного свайного фундамента по формуле

s_p=d+2c₀= 0,575 + 2 • 0,1 = 0,775 м.

Вес 1 п. м ростверка свайного фундамента определяем по формуле

g_p = s_p • h_p • г_б = 0,775•0,55•23,5 = 10 кН/м.

Расчётную вертикальную нагрузку N_p, действующую по подошве ростверка, определяем по формуле

N_p = p + g_p = 650 + 10 = 660 кН/м

16. Вертикальную нагрузку Р_св, действующую на каждую сваю ленточного свайного фундамента на 1 п. м, определяем по формуле

17. Проверим правильность расчёта ленточного свайного фундамента на действие кратковременных нагрузок (перегрузка 20%) с помощью условия N > 1,2P_св:

1,2 Р_св = 1,2 • 1852=2222 кН

1824 кН > 2222 кН - условие не выполняется.

18. Для обеспечения необходимого запаса несущей способности ленточного свайного фундамента на действие кратковременных нагрузок увеличим длину свай до 9 м и повторим расчёт свайного фундамента (рис. 3).

Рис. 3. Расчётная схема висячей забивной конусной сваи l=9000 мм (размеры приведены в мм)

19. Геометрические размеры ростверка, расстановку свай в плане, а также расстояние между осями свай не изменяем.

20. Результаты расчётов заносим в таблицу 2.

21. Проверим правильность расчёта свайного куста на действие кратковременных нагрузок (перегрузка 20%) с помощью условия N > 1,2P_св:

1,2 Р_св = 1,2 • 1852=2222 кН

2796 кН > 2222 кН - условие выполняется.

Таблица 2 Расчёт несущей способности грунта основания для одиночной забивной висячей сваи l = 9 м

22. Рассчитаем ширину опорной площади условного свайного фундамента по формуле

23. Объём 1 п.м условного свайного фундамента рассчитывают по формуле

V=X•(l - 0,4)=1,898•8,6=16,324 м³

24. Объём ростверка рассчитывают по формуле

V_p=s_p•h_p=0,775•0,55=0,426 м³

25. Объём свай на 1 п.м рассчитывают по формуле

м³

Вес свай на 1 п. м рассчитывается по формуле

g_св=V_св•г_б=0,452 • 23,5 = 11 кН/м.

26. Объём грунта на 1 п.м в общем объёме условного свайного фундамента рассчитывается по формуле

V_гр=V - V_св=16,324 - 0,436 = 15,888 м³

27. Вес грунта на 1 п.м в общем объёме условного свайного фундамента (рис. 4) рассчитывается по формуле

g_гр=V_гр•г_гр=15,888•16,3=259 кН/м.

Рис. 4. Расчётная схема свайного фундамента (размеры на схеме приведены в мм)

Вертикальная нагрузка на 1 п.м, действующая по низу условного свайного фундамента, рассчитывается по формуле

N_усф=p+g_p+g_св+g_гр=650+10+11+15,888=930 кН/м.

Среднее давление на 1 п.м по подошве условного свайного фундамента определяется по формуле

кПа.

28. Из табл. 1.7 (Приложение 1) выбираем коэффициенты условий работы г_с1 и г_с2 для суглинка с показателем текучести I_L = 0,45 и отношением длины сооружения к его высоте :

г_с1 =1,2; г_с2 = 1.

29. Поскольку в качестве прочностных характеристик грунта приняты их нормативные значения, то коэффициент k принимаем равным:

k = 1,1.

30. Из табл. 1.8 (Приложение 1) для угла внутреннего трения ц=15є выбираем коэффициенты M_г, M_q, M_c:

M_г = 0,32; M_q = 2,3; M_c = 4,84.

31. Ши?рина подошвы условного свайного фундамента

b = X = 1,898 м.

32. Поскольку ширина подошвы условного свайного фундамента b < 10 м, то коэффициент k_z принимаем равным:

k_z = 1.

33. Удельный вес грунта, залегающий выше подошвы условного свайного фундамента, примем равным удельному весу грунта, залегающего ниже подошвы условного свайного фундамента:

г_гр = гґ_гр = 16,3 кН/м³.

34. Глубина заложения условного свайного фундамента

d₁ = l - d_p - 0,1 = 9 - 0,3 - 0,1 = 8,6 м.

35. Поскольку в строящемся здании подвал не предусмотрен, то

d_b = 0.

36. Расчетное сопротивление несущего слоя основания определяем по формуле

кПа.

37. Проверим правильность расчёта свайного фундамента на несущую способность R > p_cp:

568 кПа > 500 кПа.

Условие выполняется, расчёт ленточного свайного фундамента выполнен правильно.

Размещено на Allbest.ru