Практическое задание 3
Раздел 4 «Фундаменты глубокого заложения и свайные фундаменты» Задание Определить несущую способность железобетонной одиночной висячей сваи квадратного сплошного сечения на действие вертикальной нагрузки в соответствии с исходными данными. Планировочная отметка минус 4.450 м.
Рабочая толщина ростверка принята 500 мм. Заделка головы сваи в ростверк 300 мм. Высота ростверка 1,4 м. Способ погружения сваи – забивка молотом. Исходные данные определяются по первой букве фамилии (графы 1–5) и имени (графы 6–7) студента. Таблица 3.1
Варианты задания Первая буква фамилии студента
| Уровень ответственности сооружения
| Расчетная вертикальная нагрузка
, кН
| Основные размеры сваи
| Первая буква имени студента
| Грунтовые условия (см. табл. 3.2)
|
, мм
|
, мм
| Б
| II
| 550
| 25×25
| 4 500–6 000
| А
| 1
|
Таблица 3.2
Грунтовые условия № варианта
| Номер слоя
| Мощность слоя, м
| Удельный вес грунта, , кН/м3
| Удельный вес твердых частиц грунта, , кН/м3
| Удельный вес сухого грунта, , кН/м3
| Коэффициент пористости,
| Весовая влажность грунта,
, %
| Показатель текучести,
, д. е.
| Показатель пластичности,
, %
| Модуль деформации,
, кПа
| Удельное сцепление грунта,
, кПа
| Угол внутреннего трения,
, град.
| Расчетное сопротивление грунта, , кПа
| 1
| 1
| 0,5
| 15,7
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| 2
| 2,5
| 20,0
| 26,9
| 15,9
| 0,82
| 6,9
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| 3
| 3,0
| 17,1
| 26,6
| 14,0
| 0,90
| 22
| 0,36
| 11
| 9 500
| 16,5
| 18
| 200
| 4
| 5,2
| 18,9
| 27,3
| 14,1
| 0,94
| 34
| 0,17
| 22,9
| 15 300
| 41,6
| 16,2
| 400
|
1-й слой – насыпной грунт;
2-й слой – суглинок твердый, просадочный;
3-й слой – суглинок тугопластичный;
4-й слой – глина полутвердая. 1. Для того чтобы выбрать марку сваи, необходимо изучить данные отчета об инженерно-геологических изысканиях. Напластования грунтов указаны в табл. 3.2.
Глубину заложения ростверка от отметки чистого пола найдем как сумму высоты ростверка и толщины пола:
м.
Глубина заложения ростверка от планировочной отметки –0.450 составит:
м.
По заданным размерам сваи и характеристикам грунтов выберем несущий слой.
Предварительная длина сваи составит, для толщины сваи 250 мм длина не более 4,5 м:
где – глубина заделки сваи в ростверк, м;
– сумма расстояний от подошвы ростверка до нижележащего слоя и далее до кровли несущего слоя, м;
– заглубление в несущий слой, м.
2. Построение схемы размещения сваи в грунте основания показано на рис. А.1 приложения А. Принимаем марку сваиС 4,5–25 в соответствии с табл. А.1 приложения А.
3. Несущую способность висячей забивной сваи следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле
(3.1)
где – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;
– расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. А.2 приложения А, для суглинка, по глубине загружения нижнего конца 5.75м., показателя текучести ;
– площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;
– наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;
– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. А.3 приложения А; в расчет 1-2-й слой не учитываем из-за отсутствия в исходных данных показателя текучести; ; для и глубины 3.58 и 4,73 м соответственно;
– толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
, – коэффициенты условий работы грунта, соответственно, под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. А.4 приложения А.
4. Сваю в составе фундамента и одиночную по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия
; (3.2)
где – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяемая в соответствии с п 7.1.12 СП 24.13330.2011 [4];
– несущая способность (предельное сопротивление) грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи и определяемая по формуле (3.1);
– коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным = 1 при односвайном фундаменте и = 1,15 при кустовом расположении свай;
– коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности;
– коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным , если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой; 1,25 – если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта или по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом; 1,4 – если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта.
Вывод. Условие (3.2) не соблюдается. Висячая свая не обладает несущей способностью и не обеспечивает требуемое минимальное сопротивление.
Список используемых источников 1. Борозенец, Л. М. Расчет и проектирование фундаментов : электрон. учеб.-метод. пособие / Л. М. Борозенец, В. И. Шполтаков ; Тольяттинский государственный университет, Архитектурно-строительный институт, каф. «Промышленное и гражданское строительство». – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2015. – 79 с. – URL: dspace.tltsu.ru/bitstream/123456789/72/1/Borozenets%20Shpoltakov_EUMI_Z.pdf (дата обращения: 27.12.2021). – ISBN 978-5-8259-0854-0.
2. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* : свод правил : издание официальное : утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 декабря 2016 года № 970/пр : дата введения 2017-06-17 / исполнители: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова– институт АО «НИЦ «Строительство». – Москва : Минстрой России, 2018. – V, 220 с.
3.ТР 94.01–99.Комплекс архитектуры, строительства, развития и реконструкции города : Технический регламент операционного контроля качества строительно-монтажных и специальных работ при возведении зданий и сооружений. 01. Производство земляных работ. –Москва, 2000.
4. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 : свод правил : издание официальное : (с Изменениями № 1, 2, 3) : утвержден приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 27 декабря 2010 года № 786 : дата введения 2011-05-20 / исполнители: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова– институт АО «НИЦ «Строительство». – Москва :Стандартинформ, 2019. – IV, 126 с.
Приложение А Таблица А.1
Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой
Марка сваи
| Размеры сваи, мм
| Класс бетона
| Расход на сваю
| Масса сваи, т
| длина L
| ширина B
| арматуры, кг
| бетона, м3
| С 3–20
| 3 000
| 200
| В15 (С12/15)
| 13,98
| 0,13
| 0,33
| С 3,5–20
| 3 500
| 200
| “
| 15,41
| 0,15
| 0,38
| С 4–20
| 4 000
| 200
| “
| 16,9
| 0,17
| 0,43
| С 4,5–20
| 4 500
| 200
| “
| 18,35
| 0,19
| 0,48
| С 5–20
| 5 000
| 200
| “
| 19,86
| 0,21
| 0,53
| С 5,5–20
| 5 500
| 200
| “
| 21,28
| 0,23
| 0,58
| С 6–20
| 6 000
| 200
| “
| 22,89
| 0,25
| 0,63
| С 4,5–25
| 4 500
| 250
| В15 (С12/15)
| 20,08
| 0,29
| 0,73
| С 5–25
| 5 000
| 250
| “
| 21,62
| 0,32
| 0,80
| С 5,5–25
| 5 500
| 250
| “
| 23,16
| 0,35
| 0,88
| С 6–25
| 6 000
| 250
| “
| 31,47
| 0,38
| 0,95
| С 3–30
| 3 000
| 300
| В15 (С12/15)
| 16,84
| 0,28
| 0,70
| С 3,5–30
| 3 500
| 300
| “
| 18,47
| 0,33
| 0,83
| С 4–30
| 4 000
| 300
| “
| 20,08
| 0,37
| 0,93
| С 4,5–30
| 4 500
| 300
| “
| 21,70
| 0,42
| 1,05
| С 5–30
| 5 000
| 300
| “
| 24,14
| 0,46
| 1,15
| С 5,5–30
| 5 500
| 300
| “
| 32,01
| 0,51
| 1,28
| С 6–30
| 6 000
| 300
| “
| 33,96
| 0,55
| 1,38
| С 7–30
| 7 000
| 300
| “
| 37,76
| 0,64
| 1,60
| С 8–30
| 8 000
| 300
| В20 (С16/20)
| 42,08
| 0,73
| 1,83
| С 9–30
| 9 000
| 300
| “
| 46,40
| 0,82
| 2,05
| С 10–30
| 10 000
| 300
| “
| 64,68
| 0,91
| 2,28
| С 11–30
| 11 000
| 300
| “
| 86,96
| 1,00
| 2,50
| С 12–30
| 12 000
| 300
| “
| 94,04
| 1,09
| 2,73
| С 8–35
| 8 000
| 350
| “
| 45,13
| 1,00
| 2,50
| С 9–35
| 9 000
| 350
| В15(С12/15)
| 49,81
| 1,12
| 2,80
| С 10–35
| 10 000
| 350
| “
| 68,59
| 1,24
| 3,10
| С 11–35
| 11 000
| 350
| “
| 91,09
| 1,37
| 3,43
| С 12–35
| 12 000
| 350
| “
| 98,33
| 1,49
| 3,73
| С 13–35
| 13 000
| 350
| В22,5(С18/22,5)
| 106,81
| 1,61
| 4,03
| С 14–35
| 14 000
| 350
| “
| 138,05
| 1,73
| 4,33
| С 15–35
| 15 000
| 350
| “
| 146,98
| 1,86
| 4,65
| С 16–35
| 16 000
| 350
| “
| 186,48
| 1,98
| 4,95
| С 13–40
| 13 000
| 400
| “
| 121,69
| 2,10
| 5,25
| С 14–40
| 14 000
| 400
| “
| 166,36
| 2,26
| 5,62
| С 15–40
| 15 000
| 400
| “
| 221,73
| 2,42
| 6,05
| С 16–40
| 16 000
| 400
| “
| 223,30
| 2,58
| 6,45
|
Продолжение приложения А
Рис. А.1. Схема размещения сваи в грунте
Продолжение приложения А
Таблица А.2
Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай
Глубина погружения нижнего конца сваи, м
| Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай
и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, , кПа
| песчаных грунтов средней плотности
| гравелистых
| крупных
| –
| средней плотности
| мелких
| пылеватых
| –
| пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести , равном
| 0
| 0,1
| 0,2
| 0,3
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 3
| 7 500
| 6 600
4 000
| 3 000
| 3 100
2 000
| 2 000
1 200
| 1 100
| 600
| 4
| 8 300
| 6 800
5 110
| 3 800
| 3 200
2 500
| 2 100
1 600
| 1 250
| 700
| 5
| 8 800
| 7 000
6 200
| 4 000
| 3 400
2 800
| 2 200
2 000
| 1 300
| 800
| 7
| 9 700
| 7 300
6 900
| 4 300
| 3 700
3 300
| 2 400
2 200
| 1 400
| 850
| 10
| 10 500
| 7 700
7 300
| 5 000
| 4 000
3 500
| 2 600
2 400
| 1 500
| 900
| 15
| 11 700
| 8 200
7 500
| 5 600
| 4 400
4 000
| 2 900
| 1 650
| 1 000
| 20
| 12 600
| 8 500
| 6 200
| 4 800
4 500
| 3 200
| 1 800
| 1 100
| 25
| 13 400
| 9 000
| 6 800
| 5 200
| 3 500
| 1 950
| 1 200
| 30
| 14 200
| 9 500
| 7 400
| 5 600
| 3 800
| 2 100
| 1 300
| 35
| 15 000
| 10000
| 8 000
| 6 000
| 4 100
| 2 250
| 1 400
|
Примечания:
1. Над чертой даны значения для песков, под чертой – для глинистых грунтов.
2. Для промежуточных глубин погружения сваи и промежуточных значений показателя текучести пылевато-глинистых грунтов значения определяются интерполяцией.
Продолжение приложения А
Таблица А.3
Расчетные сопротивления грунтов по боковой поверхности сваи
Средняя глубина расположения слоя грунта, м
| Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай , кПа
| песков средней плотности
| крупных и средней крупности
| мелких
| пылеватых
| –
| –
| –
| –
| –
| –
| глинистых грунтов при показателе текучести , равном
| ≤ 0,2
| 0,3
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 0,7
| 0,8
| 0,9
| 1,0
| 1
| 35
| 23
| 15
| 12
| 8
| 4
| 4
| 3
| 2
| 2
| 42
| 30
| 21
| 17
| 12
| 7
| 5
| 4
| 4
| 3
| 48
| 35
| 25
| 20
| 14
| 8
| 7
| 6
| 5
| 4
| 53
| 38
| 27
| 22
| 16
| 9
| 8
| 7
| 5
| 5
| 56
| 40
| 29
| 24
| 17
| 10
| 8
| 7
| 6
| 6
| 58
| 42
| 31
| 25
| 18
| 10
| 8
| 7
| 6
| 8
| 62
| 44
| 33
| 26
| 19
| 10
| 8
| 7
| 6
| 10
| 65
| 46
| 34
| 27
| 19
| 10
| 8
| 7
| 6
| 15
| 72
| 51
| 38
| 28
| 20
| 11
| 8
| 7
| 6
| 20
| 79
| 56
| 41
| 30
| 20
| 12
| 8
| 7
| 6
| 25
| 86
| 61
| 44
| 32
| 20
| 12
| 8
| 7
| 6
| 30
| 93
| 66
| 47
| 34
| 21
| 12
| 9
| 8
| 7
| 35
| 100
| 70
| 50
| 36
| 22
| 13
| 9
| 8
| 7
|
Примечания:
1. При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности пластины грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.
2. Для плотных песчаных грунтов расчетные сопротивления увеличивают на 30 %.
3. Для супесей и суглинков при e< 0,5 и глин при e< 0,6 расчетные сопротивления следует увеличивать на 15 %.
Продолжение приложения А
Таблица А.4 – Коэффициенты условий работы грунта и
Способы погружения забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, и виды грунтов
| Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности сваи
| под нижним концом сваи
| на боковой поверхности сваи
| 1. Погружение забивкой механическими, паровоздушными и дизельными молотами
| 1,00
| 1,00
| 2. Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные скважины
| 1,00
| 0,50
| 3. Погружение с подмывом в песчаные грунты
| 1,00
| 0,90
| 4. Вибропогружение и вибровдавливание сваи в грунты
| 1,20
| 1,00
| а)песчаные средней плотности:
| - крупные и средней крупности
| - мелкие
| 1,10
| 1,00
| - пылеватые
| 1,00
| 1,00
| б) пылевато-глинистые с
- супеси
| 0,90
| 0,90
| - суглинки
| 0,80
| 0,90
| - глины
| 0,70
| 0,90
| в) пылевато-глинистые
| 1,00
| 1,00
|
|