|
Расчет несущей способности бутобетонной буронабивной сваи.
Несущую способность буронабивных бутобетонных свайных фундаментов, воспринимающих вертикальную сжимающую нагрузку, определяют исходя из сопротивления материала фундамента и сопротивления грунта основания (под нижним концом и на боковой поверхности сваи), принимая меньшее из двух значений.
Несущая способность буронабивной сваи глубиной от 1,5 м до 3 м по грунту, работающей на осевую сжимающую нагрузку (Р), определяется по формуле:
P несущая способность сваи = 0,7 коэфф. однородности грунта х (Rн нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u периметр сваи (м) х 0,8 коэфф. условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li - толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м)
Rн - нормативное сопротивление грунта в тоннах под нижним концом сваи, принимается по таблицам №№1, 2, 3; fiн - нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи, т/м2, принимаемается по таблице №4. При разных слоях грунта на глубине залегания сваи сумма сопротивления грунта на боковой поверхности сваи рассчитывается отдельно для каждого слоя грунта и полученный результат умножается на периметр сваи.
|
|
Таблица №3 Нормативные сопротивления глинистых грунтов в плоскости нижних концов бутобетонных буронабивных свай.
|
Вид грунта
|
Коэффициент пористости
|
Нормативные сопротивления Rн, т/м2 глинистых грунтов различной консистенции
|
|
Твердые
|
Полутвердые
|
Туго пластичные
|
Мягко пластичные
|
|
Супеси
|
0,5
|
47
|
46
|
45-43
|
42-41
|
|
Супеси
|
0,7
|
39
|
38
|
37-35
|
34-33
|
|
Суглинки
|
0,5
|
47
|
46
|
45-43
|
42-41
|
|
Суглинки
|
0,7
|
37
|
36
|
35-33
|
32-31
|
|
Суглинки
|
1,0
|
30
|
29
|
27-24
|
23-21
|
|
Глины
|
0,5
|
90
|
87
|
84-78
|
76-72
|
|
Глины
|
0,6
|
75
|
72
|
69-63
|
60-57
|
|
Глины
|
0,8
|
45
|
43
|
42-39
|
37-36
|
|
Глины
|
1,1
|
37
|
35
|
33-28
|
26-24
|
Таблица №4 Нормативные сопротивления грунтов на боковой поверхности буронабивных свай.
|
Средняя глубина расположения грунта, м
|
Нормативные сопротивления Rн, т/м2 глинистых грунтов различной консистенции
|
|
Полутвердые
|
Тугопластичные
|
Мягкопластичные
|
|
0,5
|
2,8
|
1,7-0,8
|
0,3
|
|
1
|
3,5
|
2,3-1,2
|
0,5
|
|
2
|
4,2
|
3,0-1,7
|
0,7
|
|
3
|
4,8
|
3,5-2,0
|
0,8
|
|
|
Таблица. Признаки визуального определения консистенции глинистых грунтов в поле *
|
Консистенция грунта
|
Визуальные признаки
|
|
Твердая и полутвердая
|
При ударе грунт разбивается на куски, при сжатии в руке рассыпается.
|
|
Тугопластичная
|
Брусочек грунта при попытке его сломать заметно изгибается до излома, достаточно большой кусок грунта разминается с трудом.
|
|
Мягкопластичная
|
Разминается руками без особого труда, при лепке хорошо сохраняет форму.
|
|
Текучепластичная
|
Грунт легко разминается руками, плохо держит форму при лепке.
|
|
Текучая
|
Течет по наклонной плоскости толстым слоем (языком).
|
* Указания по инженерно-геологическим обследованиям при изысканиях автомобильных дорог. М.-1963г.- Приложение №1
Пример ориентировочного расчета свайного фундамента на буронабивных сваях . Требуется рассчитать расстояние между висячими (без опоры на скальные грунты) буронабивными короткими сваями (до 3 м) под здание с центрально приложенной вертикальной расчетной нагрузкой Np = 5,5 т/погонный метр.
Грунтовые условия, по данным инженерно-геологических изысканий представлены суглинками, залегающими с поверхности земли до глубины 3 м. Причем, до глубины 2 м – залегают суглинки тугопластичные, а с глубины 2м до 3 м - суглинки полутвердые. Далее, до глубины 9,2 м - пески крупные, плотные влажные. Грунтовые воды находятся на глубине 9,2 м от поверхности. Буровая скважина сухая.
Схема: Грунтовые условия и глубина буронабивных свай, расчет которых необходимо произвести. |
|
Принимаем размеры свай (вариант A): диаметр буронабивной сваи d = 0,5 м; длина буронабивной сваи l = 3,0 м. Нагрузка, приходящаяся на одну сваю составляет x метров (шаг свай) х 5,5 тонн (нагрузка на погонный метр фундамента ).
Несущую способность набивных свай исходя из грунтовых условий рассчитывают по формуле
P несущая способность сваи = 0,7 коэфф. однородности грунта х (Rн нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u периметр сваи (м) х 0,8 коэфф. условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li - толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м)
В плоскости нижних концов свай залегает крупный песок, плотный влажный с несущей способностью Rн = 70 т/м2.
Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет S= 3,14 D2/4
S= 3,14 х 0,25 / 4 = 0,785/4 = 0,196 м2
Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,5 = 1,57 м;
Дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8; В глинах и в скважинах с водой коэффициент работы сваи вместо 0,8 принимается равным 0,6. (Таблица 7.5 СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов).
Нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола, принимаемое по табл., составит:
- Для первого тугопластичного слоя грунта (суглинка) глубиной от 0 до 2 метров (среднее – 1 метр) – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит от 1,2 до 2,3 т/м2 (См. строку для грунта на глубине 1 метр). Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 1,2 т/м2
- Для второго полутвердого слоя грунта (суглинка) глубиной от 2 до 3 метров (среднее – 2,5 метра) – от 4,2 до 4,8 т/м2 . Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 4,2 т/м2
Несущая способность сваи по грунту будет:
Р = 0,7 х 1 [70 х 0,196 + 1,57 х 0,8 (1,2 х 2 + 4,2 х 1)] = 15,4 т.
Минимально допустимый шаг свай составит 15,4 тонны / 5,5 тонн/м =2,8 метра. Разумно достаточным будет использование шага между сваями 2,5 метра.
Посмотрим, как изменится несущая способность сваи по грунту при уменьшении диаметра сваи до 40 см (вариант Б):
Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет S= 3,14 D2/4
S= 3,14 х 0,2 / 4 = 0,16/4 = 0,125 м2
Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,4 = 1,25 м;
Несущая способность по грунту сваи диаметром 40 см составит:
Р = 0,7 х 1 [70 х 0,125 + 1,25 х 0,8 (1,2 х 2 + 4,2 х 1)] = 10,7 т. Такие сваи придется ставить через 2 метра.
Посмотрим, как изменится несущая способность сваи диаметром 50 см при уменьшении глубины ее заложения с 3 до 2-х метров (вариант В):
При глубине заложения на 2 метра, буронабивная свая будет опираться на слой полутвердого суглинка, а боковые поверхности ствола сваи будут соприкасаться с 2 метровым слоем тугопластичного суглинка.
В плоскости нижних концов свай залегает полутвердый суглинок, с несущей способностью Rн = 36 т/м2.
Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет S= 3,14D2/4
S= 3,14 х 0,25 / 4 = 0,785/4 = 0,196 м2
Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,5 = 1,57 м;
Дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8;
Нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола для тугопластичного слоя грунта (суглинка) глубиной от 0 до 2 метров (среднее – 1 метр) – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит от 1,2 до 2,3 т/м2 (См. строку для грунта на глубине 1 метр). Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 1,2 т/м2
Несущая способность по грунту сваи диаметром 50 см и глубиной 2 метра составит:
Р = 0,7 х1 [36 х 0,196 + 1,57 х 0,8 (1,2 х 2) = 7 т. Такие сваи придется ставить уже через 1,2 метра.
Из вышеприведенного примера можно сделать два важных вывода:
- При устройстве фундамента важно проводить исследование подлежащего грунта для определения его несущих способностей.
- Обычно увеличение несущей способности по грунту для коротких висячих свай дает увеличение глубины их заложения. При этом необходимо соблюдать минимальный рекомендованный диаметр для буровых свай глубиной до 3 м величиной не менее 30 см (требования пункта 15.2.Свода правил СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 и пункта 1810.3.5.2.2 Международного строительного кода IBC -2009).
|
Консультации строителя онлайн.
