- для второго варианта
n(2)=
=58,29шт.В обоих вариантах потребуется значительно увеличить размеры ростверка, кроме того, расход материала на сваи для первого варианта составит
0,30∙0,30∙4∙118=42,48м3.
Для второго варианта расход составит
0,35∙0,35∙13∙60=95,55м3.
Поэтому целесообразно увеличить длину свай.
Увеличим длину свай для первого варианта до 10 м.
По таблице принимаем сваю марки СМ10 – 35, диаметром 35x35 см, длиной
11 м, марка бетона В20.
При ℓсв = 11м:
Суглинок тугопластичный:
при z1 = 4,2м; Rf1=34,04кПа; h1=2,0м; Rf1´h1=68,08кПа∙м;
при z2 = 6,2м; Rf2=43,36кПа; h2=2,0м; Rf2´h2=86,72кПа∙м;
при z3 = 8,2м; Rf3=46,0кПа; h3=2,0м; Rf3´h3=92,0кПа∙м;
при z4 = 10,2м; Rf4=47,9кПа; h4=2,0м; Rf4´h4=95,8кПа∙м;
при z5 = 11,75м; Rf4=48,7кПа; h4=1,2м; Rf4´h4=58,44кПа∙м
при ℓ=12,3м; R=3494,67кПа; U=1,4м; gcf=gcf=1; А = 0,1225 м2;
Рисунок 5.3 – К определению несущей способности свай.
Fd=1∙(1∙3494,67∙0,1225 +1,4∙501,04∙1)= 1∙(428,10 + 701,49) = 1129,56кН.
Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю
Pсв =
= =806,83кН.Определяем необходимое количество свай в кусте:
n(1)=
=45,56шт.После корректировки количества свай с соблюдением симметрии и приняв n=48шт, расход составит
0,35∙0,35∙11∙48=64,68м3.
Размещение свай в плите ростверка показано на рисунке 5.4.
Сваи размещаются в рядовом порядке с шагом не менее a> 3∙d = 3∙0,35 = =1,05м.
Рисунок 5.4 - Размещение свай в ростверке
После назначения размеров подошвы ростверка уточним его конструкцию. Так как опора моста имеет размеры 8,9´5,4 м, свесы co примем равными 0,5м, а развитие фундамента ограничивается углом a, предельное значение которого для фундаментов опор мостов принимается равным 30°,то ростверк будет иметь следующие размеры (рисунок 5.5):
Рисунок 5.5 - Конструирование ростверка
Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка Gр и грунта засыпки Gгр на обрезе ростверка
Gр = gб∙Vр, (5.4)
Vр = 9,6∙6,1∙1,0 + 10,6∙7,1∙1 = 133,82м3;
Gр = 24кН/м3∙133,82м3 = 3211,68кН.
Определяем вес грунта засыпки
Gгр = gгр∙Vгр; (5.5)
Vгр = 10,6∙7,1∙2 - (9,6∙6,1∙1,0 + 10,6∙7,1∙1,0) = 16,7м3;
Gгр = 19,0кН/м3∙16,7м3 = 317,3кН.
Определяем расчетную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка
Nd = N0 + 1,2∙(Gр + Gгр); (5.6)
Nd= N0 + 1,2∙(3211,68 + 317,3) = N0 + 4234,78кН.
5.3 Определение расчетной вертикальной нагрузки на сваю
Расчетную нагрузку на максимально нагруженную сваю следует определять для наихудших сочетаний нагрузок по формуле
N=
(5.7)где Nd - расчетная вертикальная нагрузка на ростверк, кН;
, - максимальные изгибающие моменты в сочетании при Pmax, кН∙м;n - количество свай в ростверке;
X, Y- расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м;
Xi, Yi- расстояние от центральных осей до оси каждой сваи, м.
Нагрузка на уровне обреза фундамента:
N0=35595,68кН; Q0=705,6кН;
=7973,28кН∙м.Решение
Определим расчетную вертикальную нагрузку на ростверк
Nd= N0 + 4234,78 = 35595,68 + 4234,78 = 39830,46 кН.
Максимальный изгибающий момент
M
= 1,2∙ + 1,2∙Q0∙dp;M
= 1,2∙7973,28 + 1,2∙705,6∙2 =11261,38 кН∙м.Расстояние от центральной оси до оси каждой сваи (рисунок 5.4)
Тогда
N=
.Проверяем условие
N£Pсв, (5.8)
N=1010,27 кН > Pсв = 806,83 кН.
Следовательно, свайный фундамент запроектирован не рационально. Увеличим количество свай до 60 штук.
Рисунок 5.4.1 – Размещение свай в ростверке (в увеличенном количестве)
Расход материала на сваи после исправления составит
0,35∙0,35∙11∙60=80,85м3.
Проверим условие
N£Pсв.
Nd=39830,46 кН;
M
=11261,38 кН∙м.Расстояние от центральной оси до оси каждой сваи (рисунок 5.4.1)
Тогда
N=
.N=780,84 кН < Pсв = 806,83 кН.
Запас прочности составляет
<10%.Следовательно, свайный фундамент запроектирован достаточно рационально.
5.4 Проверка прочности основания куста свай
Свайный фундамент с висячими сваями передаёт все нагрузки на основание, расположенное в уровне острия свай. За счёт сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом в передачи на грунт на основание участвует грунт, окружающий сваи. При этом сваи вместе с окружающим грунтом образуют условный сплошной фундамент.
Границы условного фундамента определяют следующим образом (рисунок 5.6):
а) снизу – плоскостью ВГ, проходящей через нижние концы свай;
б) с боков – вертикальными плоскостями АГ и БВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h´tg(j
/4), но не болеедвух диаметров или меньших сторон поперечного сечения сваи в случаях, когда под нижними концами свай залегают пылевато-глинистые грунты с показателем текучести JL= 0,6;
в) сверху – поверхностью планировки грунта.
Рисунок 5.6 - К определению границы условного фундамента
Значение j
- осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формулеjII,mt =
, (5.9)где jII,i– расчётные значения углов внутреннего трения грунта по второй группе предельных состояний в пределах слоёв hi;
hi - глубина погружения сваи в грунт, считаем от подошвы ростверка
, м.В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объёме условного фундамента.
Проверку несущей способности по грунту фундамента из свай как условного фундамента следует выполнять по формуле
Pmax£R
, (5.10)где Pmax – максимальное давление на грунт по подошве условного фундамента;
R – расчётное сопротивление грунта основания;
gс - коэффициент условия работы;
gn – коэффициент надёжности по назначению сооружения.
Максимальное давление Pmaxдля прямоугольного в плане условного фундамента при нагрузках, действующих вдоль оси моста, определяется по формуле
Pmax=
, (5.11)где Nc – нормальная составляющая давления фундамента на грунт, кН, (с учётом веса грунтового массива АБВГ вместе с заключённым в ней ростверком и сваями), (рисунок 5.6);
Fh, Mc – соответственно горизонтальная составляющая внешней расчетной нагрузки и её момент относительно главной оси горизонтального сечения условного фундамента в уровне расчётной поверхности грунта, кН∙м;
aу, bу – размеры в плане условного фундамента, м;
d – глубина заложения условного фундамента, м;
k – коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта [I, приложение 25] или таблица А.4;