9-этажный жилой дом со встроенными помещениями

                      h · A · EP                           m1 + Î2 · (m2 + m3) 

SP = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾  ·  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ , где: 

         gK · FI / m · (gK · FI / m + h · A)           m1 + m2 + m3 
 

h - коэффициент, применяемый  для железобетонных свай h = 1500 кН/м2 

A - площадь поперечного  сечения ствола сваи, м 

m - коэффициент, равный 1 

gK - коэффициент надежности, принимаемый при определении  несущей способности сваи по  расчету gK = 1,4 

EP - расчетная энергия  удара [кДж] 

FI - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, [кН] 

m1 - масса молота, [т] 

m2 - масса сваи  и наголовника, [т] 

m3 - масса подбабка, [т] 

Î - коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке  железобетонных свай Î2 = 0.2 
 

                           1500·0,09·14,4                           3,65+0,2·(18+0) 

SP = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾  ·  ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,0021м = 2,1мм 

        (1,4·535,23)/1·(1,4·535,23/1+1500·0,09)         3,65+18+0 

2.5 

            Для дальнейшего расчета фундамента  необходимо определить нагрузки.

2.5.1 

            Грузовая площадь - (3,15 + 3,1) · 1 = 6,3 м2 по длине здания - 1м, по  ширине - половина расстояния чистоте  между стенами в двух пролетах. Нагрузки на фундамент на уровне  спланированной земли [кН/м2]:

2.5.2 

Покрытия 

Чердачные перекрытия с утеплителем 

Межэтажные перекрытия 

Перегородки 

Кирпичная кладка 

2,54 кН/м2 

3,80 кН/м2 

3,60 кН/м2 

1,00 кН/м2 

18,00 кН/м2 
 

2.5.3 

Кровли от снега 

Чердачные перекрытия 

Межэтажные перекрытия 

1,50 кН/м2 

0,75 кН/м2 

1,50 кН/м2 
 
 

2.5.4 

Покрытия 

2,54 · 6,3 

16,002кН 

Чердачного перекрытия 

3,8 · 6,3 

23,94 кН 

9-ти межэтажных  перекрытий  

9 · 3,6 · 6,3  

204,12 кН 

Перегородок на 9-ти этажах  

9 · 1 · 6,3  

56,7 кН 

Стены с 1-го этажа (объем  дверных проемов примем 7,5% объема всей кладки)  
 

0,51 · 18 · 1 · 0,925 · 29,80  
 

253,046 кН 
 

Итого 

553,808кН 
 

2.5.5 

На кровлю от снега 

1,5 · 6,3 

9,45 кН 

Чердачные перекрытия 

0,75 · 6,3 

4,725 кН 

 На 9-ти межэтажных  перекрытиях с коэффициентом  jn1 = 0,4897  

6,3 · 9 · 0,4897 ·  1,5  

41,6489 кН 
 

Итого 

55,8239 
 
 
 

            Условия несущей способности  грунтов основания единичной  сваи или в составе свайного  фундамента имеет вид: 
 

           Fd 

N   £   ¾  ,  где: 

           ¡K   
 

            Определим несущую способность  сваи по грунту Fd: 
 

Fd = ¡C · (¡CR·R·A+U·å  ¡CF · fi · hi) 
 

Fd = 1·(1·1590·0,09+1,2·(27·3,9+29,4·5,2+31,3·6,3+32,1·7,1+33,05·8,1+33,67·9,35)) 

Fd = 1645,014 кН 
 

            Несущая способность сваи по  грунту достаточно высокая. Необходимо  проверить, выдержит ли такую  нагрузку свая по материалу.  Расчет по прочности материала  железобетонных свай должен производиться  в соответствии с требованиями  СНиП 2.03.01-84. При этом свая рассматривается как железобетонный стержень, жестко закрепленный в грунте. Несущая способность сваи может быть определена без учета продольного изгиба. 
 

F = ¡ · (¡В ·  RВ · AВ + RS · AS), где 
 

¡  - коэффициент  условия работы, равен 1. 

¡В - коэффициент  условия работы бетона сваи, принимаемый  для сваи сечением 30 х 30 см ¡В = 0,85. 

AВ, AS - площади поперечного  сечения соответственно бетона  и продольной арматуры, м2 

RВ, RS - расчетное сопротивление  осевому сжатию соответственно  бетона и продольной арматуры, кПа. 
 

            Свая С7-30 согласно ГОСТ 19804.1 - 79 изготавливается  из бетона класса В15 с RВ  = 8500кПа и армируется в продольном  направлении четырьмя стержнями  Æ12мм A - II с RS = 280000 кПа. 

            Несущая способность сваи С7-30 по материалу будет равна: 
 

F = 1 · (0,85 · 8500 ·  0,08954 + 0,00045 · 280000) = 773,54 кН 
 

            Как видно из сравнения, несущая  способность сваи по материалу  меньше, чем по грунту. Следовательно,  в дальнейших расчетах свайного  фундамента в данных грунтовых  условиях за несущую способность  сваи следует принимать значение  по прочности материала, как  наименьшее.

2.5.6 

            В данных инженерно - геологических  условиях при расположении уровня  подземных вод на глубине 5,4 м, глубина заложения подошвы  ростверка зависит от расчетной  глубины промерзания грунта. Нормативная  глубина промерзания грунта для  г. Северска может быть принята  dfn = 2,2 м. Расчетная глубина промерзания  зависит от теплового режима  здания, от наличия подвала, конструкции  пола  и определяется по формуле: 
 

df = Kn · dfn, где: 

dfn -  нормативная  глубина промерзания грунта, dfn = 2,2 м, 

Kn - коэффициент, учитывающий  влияние теплового режима здания, принимаемый равным 0,5. 

тогда df = 2,2 · 0,6 = 1,1 м. Глубина заложения ростверка - 3,3 м, что больше расчетной глубины  промерзания грунта. 

            Определим количество свай С7-30 под стену здания. 
 

       Fi · gK     1,4 · 609,6319 

n = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾  = 1,1 св. Принимаем n = 2 сваи. 

         Fd             773,54 
 

            Расстояние между сваями (шаг  свай) вычисляется по формуле: 
 

        mp · Fd         2 ·  773,54 

a = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾  = 1,3 м 

          Fd            1,4 · 609,6319 
 

mp - число рядов  свай 
 

            Ширина ростверка в этом случае  будет равна 1,5 м. 

            Собственный вес одного погонного  метра ростверка определяется  по формуле: GIP = b · hp · gb · gf, где 
 

b, hp - соответственно  ширина и толщина ростверка,  м 

gb - удельный вес  железобетона, принимаемый gb = 24 кН/м3 

gf - коэффициент надежности  по нагрузке, принимаемый  gf = 1,1 
 

            Подставим в формулу соответствующие  значения и величины: 
 

GIP = 1,5 · 0,6 · 1,1 ·  24 = 23,76 кН/м 
 

            Собственный вес группы на  уступах ростверка может быть  определена по формуле: GIГР = (b - bc) · h · gI‘ · gf, где: 
 

bc - ширина цокольной  части 

h - средняя высота  грунта на уступах ростверка, h = 1,25 м 

gI‘ - удельный  вес грунта обратной засыпки,  принимаемый равным gI‘= 17 кН/м3 

gf - коэффициент надежности  по нагрузке для насыпных грунтов  gf = 1,15 
 

GIГР = (1,5 - 0,73) · 1,25 · 17 · 1,15 = 18,81 кН/м 
 

             Расчетная нагрузка в плоскости  подошвы ростверка: 

å FI’ = FI’ + GIР +GIГР = 609,6319 + 23,76 + 18,81 = 672,2019 кН/м 
 

            Фактическую нагрузку, передаваемую  на каждую сваю ленточного  фундамента, определяем по формуле: 
 

       a · å FI          1,3 · 552,2019 

N = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾  = 423,93 кН 

            mP                   2 
 

            Проверим выполнение условия  несущей способности грунта в  основании сваи: 
 

       Fd 

N £ ¾ 

       gK 
 

                      773,54 

423,93 кН £ ¾¾¾¾ = 552,52 

                         1,4 

2.5.7 

            Осадку ленточных с двухрядным  расположением свай и расстоянием  между сваями (3 - 4 d) определяется  по формуле: 
 

        n · (1- n2) 

S = ¾¾¾¾¾ · d0, где: 

          p · E 
 

n - полная нагрузка  на ленточный свайный фундамент  (кН/м) с учетом веса условного  фундамента в виде массива  грунта со сваями, ограниченного:  сверху- поверхностью планировки, с  боков - вертикальными плоскостями,  проходящими по наружным граням  крайних рядов свай, снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы  свай. 

E, n - модуль деформации (кПа) и коэффициент Пуассона  грунта в пределах снимаемой  толщи. 

d0 - коэффициент, определяемый  по номограмме СНиП 2.02.03 - 85. 

            Полная нагрузка n складывается из  расчетной нагрузки, действующей  в уровне планировочной отметки,  и собственного веса условного  ленточного фундамента. 

FII’ = 609,6319 - 0,73 ·  1,1 · 2,4 = 607,704 кН/м,        тогда полная нагрузка n равна: 

n = FII’ + b · d ·  g, где: 
 

b - ширина фундамента, равна 1,4 м  

d - глубина заложения  фундамента от уровня планировочной  отметки, равна 10м 

g - среднее значение  удельного веса свайного массива, g = 20кН/м3 
 

n = 607,704 + 1,4 · 10 ·  20 = 887,704 кН/м 
 

            Для определения коэффициента d0 (определяется по номограмме) необходимо  знать глубину снимаемой толщи  HC, которая в свою очередь, зависит  от значения дополнительных напряжений, развивающихся в массиве грунта  под фундаментом. 

            Дополнительные напряжения определяются  по формуле: 
 

             n 

sZР = ¾¾¾ · an, где: 

          p · h 
 

n - полная нагрузка  на ленточный свайный фундамент,  кН/м 

h - глубина погружения  свай, м 

an - безразмерный  коэффициент, зависит от приведенной  ширины b’ = b/h, b = 1,4 h = 6,7; b’ = 0,208 »  0,21. 
 

            Природные напряжения в уровне  подошвы условного фундамента  будет равно: 

szdyg = 10,26 · 2,6 + 10,66 ·  0,8 + 10 · 3,3 + 8,63 · 3,3 = 102,5 
 

            Для дальнейшего расчета осадки  необходимо знать удельный вес  грунта твердых частиц 
 

gS = grS, где 
 

g - ускорение свободного  падения, g = 9,8 м/с2