Проектирование центрально нагруженных свайных фундаментов. При проектировании свайных фундаментов необходимо: 1) выбрать глубину заложения подошвы ростверка; 2) выбрать тип и вид свай; 3) выбрать размеры свай (длину и поперечное сечение); 4) найти несущую способность сваи; 5) определить необходимое число свай в фундаменте; 6) разместить сваи в плане и сконструировать ростверк; 7)произвести проверку нагрузки, приходящейся на каждую сваю; 8) определить осадку свайного фундамента. | При проработке этих вопросов стремятся достигнуть наиболее экономичного и рационального решения. (Глубину заложения подошвы ростверка выбирают, сообразуясь с особенностями сооружения (наличие подвальных этажей, приямков и т. п.), а при пучинистых грунтах также с глубиной промерзания. Меньшая глубина заложения подошвы ростверка обычно обеспечи-вает более экономичное решение. В ряде случаев представляется воз-можным вообще не заглублять ростверк в грунт, что позволяет свести к минимуму объем земляных работ. Такое решение приводит к высо-кому или повышенному свайному ростверку. Тип и вид свай выбирают, исходя из характера напластования грун-тов, оборудования и опыта устройства свайных фундаментов, имеющих-ся у строительной организации. Во многих случаях наиболее целесооб-разны забивные сваи. Однако при необходимости применения свай большой несущей способности целесообразнее набивные сваи с уширен-ным нижним концом Размеры свай также выбирают с учетом характера напластования грунтов. Длина свай обусловливается расположением слоя относитель-но плотного грунта, на который можно передать сваями большую часть нагрузки. Под этим слоем не должно быть слабых грунтов, спо-собных привести к неравном£рным осадкам сооружения. Поперечное сечение свай принимают в зависимости от их длины, так как очень большая гибкость свай может вызвать искривление их ствола по мере погружения его в грунт. Число свай в фундаменте определяют, исходя из допущения, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд под стену. Расчет ведут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в центрально нагруженном кусте определяют по формуле
(9.18) где kn — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,25 при определении несу-щей способности Ф экспериментально и равным 1,4 при определении Ф расчетом или динамическим методом без учета упругих деформаций; N0 — расчетная нагрузка, дейст-вующая по обрезу фундамента; а-—шаг свай; А—глубина заложения подошвы рост- верка; ycp— средний удельный вес материала ростверка, фундамента и грунта. Зная число свай, размещают их в плане и конструируют ростверк. В центрально нагруженном свайном фундаменте сваи размещают рядами (рис. 9.21,'а) или в шахматном порядке Рис. 9.21. Размещение свай в свайном кусте. Mинимальное расстояние а между осями цилиндрических и призматических свай принимают равным 3d (d—разперечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай ак зависит от точности погружения свай в грунт или их изготовления. Для забивных свай это расстояние чаще всего принимают равным размеру поперечного сечения сваи. Ростверк (обычно железобетонный) рассчитывают на продавлива-ние колонной или сваей и на изгиб при значительном его развитии в плане в соответствии с расчетом фундаментов по нормам на железобетонные конструкции! Подготовку под ростверк делают только при наличии слабых грунтов непосредственно под его подошвой, чтобы не перемешать бетонную смесь с грунтом при бетонировании. Проверку расчетной нагрузки, приходящейся на каждую сваю, при центральном нагружении фундамента осуществляют по формуле (9.19)
где Nрос, Nгр — расчетные нагрузки от веса ростверка и грунта; п — принятое число свай в фундаменте. При этом должно удовлетворяться условие (9.20)
Если это условие не удовлетворяется, изменяют число свай и проводят повторную проверку. \ 3. Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундаментов. При внецентренном загружении фундамента различают два случая. / случай — момент действует постоянно. При этом стремятся совместить центр тяжести сечений свай в кусте с точкой приложения равнодействующей. Тогда свайный куст будет испытывать центральное загружение и нагрузку на сваи проверяют по формулам (9.19) и (9.20). Размещать сваи с большей частотой у наиболее загруженного края ростверка нецелесообразно, так как это ведет к крену ростверка. // случай — момент непостоянен и может действовать то справа, то слева. При проектировании таких фундаментов удается несколько снизить влияние момента на их работу частичным смещением центра тяжести сечений свай в кусте относительно оси конструкции. Число свай внецентренно нагруженного фундамента обычно определяют по формуле (9.18) с увеличением приблизительно на 20%. Расчетную нагрузку на сваи при эксцентриситете относительно двух осей инерции площади сечений свай в кусте находят по формуле внецентренного сжатия (9.21) где Мх, My — моменты относительно главных осей инерции х к у площади горизонтального сечения свай в кусте; х и у — координаты центра сечения рассматриваемой сваи, для которой определяется нагрузка N: FСИ — площадь поперечного сечения рассматриваемой сваи, Izi, Iyi,— моменты инерции сечения i-той сваи относительно главных осей инерции х и у. Учитывая, что при применении свай одинакового поперечного сечения и что момент инерции сечения сваи относительно собственной оси инерции Iс во много раз меньше FCB y2. Тогда выражение (9.21) приводится к виду (9.22) При учете ветровых и крановых нагрузок разрешается принимать расчетную нагрузку N на крайние ряды свай на 20% больше, чем по условию (9.20). Так как при определении числа свай размеры ростверка и влияние момента учитываются грубо приближенно, условие (9.20) часто не удовлетворяется даже с использованием указанного повышающего коэффи- циента 1,2. По этой причине расчет повторяют несколько раз