Проектирование свайных и ленточных фундаментов (стр. 4 из 8)
3.6. Проверка прочности подстилающего слоя грунта основания
Так как в пределах сжимаемой толщи основания грунт с малым модулем деформации отсутствует, то проверку прочности слабого слоя грунта производить не требуется.
3.7. Расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг
Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.
Расчет устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве производится при действии больших горизонтальных нагрузок, действующих на фундамент (горизонтальные силы и боковое давление грунта засыпки на фундаментную стенку в подвальных помещениях).
Так как горизонтальная сила FhII=12 кН невелика, а стенка из фундаментных блоков отсутствует, то расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг не требуется.
3.8. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта
Так как здание ремонтного цеха проектируется с подвалом и все проектируемые фундаменты находятся в подвале на глубине, где отсутствует промерзание, то проверку устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта можно не производить.
4. Проектирование свайных ленточных и кустовых фундаментов
4.1. Определение расчетных нагрузок
Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по предельным состояниям двух групп:
1) по первой группе – по прочности конструкций свай, свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом при горизонтальных нагрузках или основаниях, ограниченных нисходящими откосами;
2) по второй группе – по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций.
При выполнении расчетов по первой группе предельных состояний принимают расчетные нагрузки, которые вычисляют по формулам:
; 
,где NI , MI –соответственно расчетные значения нагрузки и момента, действующих на сваи;
- коэффициент надежности по нагрузке ( 
); Nn , Mn – соответственно нормативные значения нагрузки и момента.Для фундамента 1:
Для фундамента 2:
Для фундамента 5:
4.2. Назначение размеров ростверка и глубины его заложения
Расчет свайного варианта фундаментов начинается с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез с основными характеристиками грунтов. В дальнейшем по указанному разрезу выбирается опорный слой для свай и длина свай.
При проектировании свайного фундамента под его минимальные размеры в плане определяются количеством свай в кусте. Принимаем минимальные размеры ростверка в плане 1,5х1,5 м. Размеры ростверков по высоте принимаются кратными 15 см. Отметка обреза принимается на 15-20 см ниже планировочной отметки или отметки пола помещения.
Глубина заложения подошвы ростверка зависит от факторов, указанных для фундаментов мелкого заложения, но в первую очередь от конструктивных особенностей здания и сооружения и от пучиноопасности верхнего слоя грунта, в котором будет располагаться ростверк.
4.3. Выбор типа свай и их предварительных размеров
Выбор типа свай зависит от инженерно-геологических условий стройплощадки, величины и характера нагрузок, действующих на фундаменты, наличия в строительных организациях необходимого сваебойного оборудования, стесненности условий строительства.
Сваи по характеру работы разделяют на сваи-стойки и висячие (сваи трения). Свая-стойка работает как сжатая стойка. Она передает нагрузку только нижним концом на крупнообломочные, скальные или малосжимаемые пылевато-глинистые грунты. Когда под нижним концом сваи залегают сжимаемые грунты, нагрузка передается на грунты основания и боковой поверхностью, и свая является висячей или сваей трения. Такие сваи более экономичны при малом поперечном сечении и большой длине. Выбор типа свай производят на основании данных инженерно-геологических изысканий.
В проекте используем сваи С 6 30 – сваи квадратного поперечного сечения диаметром 30 см и длиной 6м.
Рисунок 4.1. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 1
Рисунок 4.2. – Расчетная схема свайного фундамента под колонну 2
4.4. Определение несущей способности свай по грунту
Допускаемая нагрузка на сваю определяется из условия ее несущей способности по грунту и материалу. При определении числа свай на фундамент используется меньшее значение допускаемой нагрузки на сваю.
Свайные фундаменты и отдельные сваи по несущей способности грунтов основания (несущая способность свай по грунту) рассчитываются по формуле:
,где N – полная расчетная вертикальная нагрузка на сваю, которая складывается из расчетных нагрузок: N01 – приложенной в уровне обреза фундамента; NP1 – веса ростверка; NГР1 – веса грунта на консолях ростверка.
Рассчитаем несущую способность сваи для фундамента под колонну 5, к обрезу которого прикладывается наибольшая нагрузка.
В проекте N находится по формуле:
=1872 кН+50,625 кН=1922,625 кН 
Рисунок 4.3. – Расчетная схема к оценке несущей способности висячей забивной сваи по грунту
Несущая способность висячих свай определяется как сумма сопротивлений грунтов оснований под нижними концами свай и по их боковой поверхности по формуле:
,где
, 
, 
- наружный периметр поперечного сечения сваи.Таблица 4.1
Определение
| Характеристика грунта | zi, м | hi, м | fi | |
 | 1,15 | 0,5 | 32,9 | 16,45 |
| Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный | 2,4 | 2 | 22,6 | 45,2 |
| 4,4 | 2 | 27,4 | 54,8 | |
| 6 | 1,2 | 31 | 37,2 |
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи R:
R=
4.5. Определение несущей способности сваи по материалу
Несущая способность сваи по материалу на сжатие для железобетонных свай определяется по формуле:
где Fm – несущая способность сваи по материалу, кПа;
- коэффициент условий работы сваи =1 (при размере поперечного сечения сваи более 200 мм); 
- коэффициент, учитывающий условия загружения, гибкость и другое (для свай, полностью находящихся в грунте, =1); Rb – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), кПа; А – площадь поперечного сечения сваи, м2; Rst – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; AS – площадь всех продольных стержней арматуры.