Архитектурно-конструктивная часть

Расчёт свайного фундамента. 

1. Нагрузка, действующая на обрез фундамента. .

Несущая способность F, кН висячей сваи, забиваемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку. Определяем как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковые поверхности:

            

где =1 – коэффициент условия работы сваи в грунте,

       R – расчётное сопротивление грунта на нижнем конце сваи,

       А – площадь опирания на грунт, м², принимаем по площади поперечного сечения сваи брутто.

       U – наружный периметр сечения сваи, м,

       - расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи.

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

       - коэффициенты условия работы грунта соответственно под концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётное сопротивления грунта.

А) Принимаем железобетонную сваю

С3-30 (ГОСТ 19804-74)

длиной  l=3м, сечения 300х300мм.

R=2200кПа [   ], А=0,3²=0,09м², u=0,3·4=1,2м, [    ].

Таблица             .

                                    Допустимая нагрузка на сваю:

          1,4 –  коэффициент безопасности.

       ;

Расчётная нагрузка: 

            

Максимальный  шаг свай:

             .

Минимальный допустимый шаг сваи:

            

Данный  вариант не удовлетворяет обеспечения  рационального конструирования  свайного фундамента. Требуется увеличить длину сваи.

В)  Принимаем железобетонную сваю

С4,5-30 (ГОСТ 19804-74)

длиной 4,5м, сечение 300х300 мм.

                                    R=2300 [   ]; А=0,09; u=1,2;

Таблица        .

 

                                    

                                    

                                    Максимально допустимый шаг сваи:

                                    

                                    Максимально допустимый шаг сваи:

                                    

При конструировании  свайного фундамента принимаем шаг  свай 2 м. 

С)  Расчёт свайного фундамента по деформациям. 
 
 
 
 
 
 

Определяем  общую зону деформирования под нагрузкой.

             - средневзвешенное значение  угла внутреннего трения.

            

            

- расстояние от наружной стенки  сваи од конца зоны деформирования;

l=4,5м – длинна сваи.

A=4,5·tg6,41=0,45м.

Общую зону деформирования принимаем за единый грунтобетонный массив.

Требуется проверить осадку данного массива, сравнивая её с предельно допустимой для свайных фундаментов.

Находим объём грунтобетонного массива  приходящегося на 1 погонный метр ленточного свайного фундамента:

            

где размер сваи по ширине, l=4,5м; d=2,25 –глубина заложения ростверка.

Вес одного погонного метра грунтобетонного  массива:

            Q=V·γ

             - средневзвешенное значения объёмного веса грунтобетонного массива.

             ;

             ;

             - Нормальная сила, приложенная  к подошве грунтобетонного массива.

Для определения  границы осадки воспользуемся методом  послойного суммирования:

Разбиваем толщу грунта на элементарные отрезки  равные:

              

Граница активной зоны находится на глубине, на которой выполняется условие:

             ;

Суммарная осадка:

              

где - берётся по середине элементарного отрезка.

Для построения эпюры действующих напряжений пользуемся формулой:

            

где  - дополнительное давление.

      

            

Таблица              .

 
 
 
 
 
 

Сравнение вариантов  конструкций фундаментов. 

      Для окончательного выбора варианта сравниваем их технико-экономические показатели. 

А) Объём  бетона для фундамента из сборных  железобетонных блоков:

       ;  ; 

Блок 600х600 мм.

Подушка 170х300 мм.

      Vобщ=Vп+VБ=264,91м³.

Б)  Свайный  фундамент:

Свая 4500х300х300  V=0,605 м³

Объемная  масса свай: 0,303 м³/п.м.

Ростверк 0,6х0,5 = 0,3 м³

Объёмная  масса ростверка: 0,635 м³/п.м.

      Vобщ = Vс + Vр = 238,9 + 0,635 = 239,535 м³

Расход  бетона на оба варианта приблизительно одинаков. Учитывая значительное увеличение стоимости работ за счёт применения сложной техники и методов, в  свайном варианте, а так же удешевление  работ в сборном железобетонном варианте при устройстве подвала. Окончательно принимаем фундамент из сборных железобетонных блоков и подушек.