Принимаем решение о проектировании свайного фундамента.
Определение необходимого количества свай
В первую очередь, следует определить длину сваи и их количество под колоннами и стенами. Для выполнения этой операции, можно воспользоваться расчётной моделью на жёстком основании, полученной на этапе определения нагрузок на фундамент, а также потребуется модель грунта.
В первую очередь, определяем конструкцию и способ погружения свай – сборные железобетонные, погружаемые дизель-молотами.
Смоделируем сваи под колоннами и стенами, для определения необходимого количества свай.
В нижних узлах колонн и стен следует удалить связи, а вместо них смоделировать одиночные КЭ57. В местах опирания лестниц связи следует оставить.
Под колоннами моделируем одиночные сваи, а под стенами устраиваем однорядное расположение свай с шагом 0.9-1.5 м.
Смоделированным сваям следует назначить созданные ранее характеристики.
Необходимо понимать, что данная модель создаётся только для определения необходимого количества сваи и не может являться основанием для принятия конструктивного решения и выдачи задания на выполнение чертежей.
Подключим модель грунта к расчётной схеме. Следует помнить, что если Вы используете модель, созданную на предыдущих этапах расчётов для фундамента мелкого заложения, то все нагрузки из модели следует удалить. Также, для работы со сваями, необходимо убедиться в том, что для каждого ИГЭ настроен код грунта.
В рамках учебной модели, меняем код грунта ИГЭ4 на «Суглинок тугопластичный», а также корректируем IL до 0.2, также увеличим модуль деформации этого слоя до 1610 тс/м2 во избежание появления ошибки «Условие E1 < E2 не выполняется для некоторых точек условного свайного фундамента», обусловленной тем что, свая опирается на слабый грунт, а по стволу её окружает грунт с модулем деформации больше, чем у грунта основания.
При расчёте свайного фундамента в ЛИРА САПР, особое внимание следует уделять посадке здания на грунт. Поскольку несущая способность сваи зависит от её положения по высоте в толще грунта, то расчётную модель нужно разместить в грунте так, чтобы высотные отметки верхних концов свай соответствовали их проектному положению.
Принцип, которым следует руководствоваться при задании высотных отметок: в ЛИРА САПР, за длину сваи принимается только тот её участок, который непосредственно контактирует с грунтом, о чём подробно рассказано в статье https://dzen.ru/a/YsvuV4ZKaEgTaKrw.
Вычислим отметку верха сваи в координатах модели грунта, исходя из следующих положений: абсолютная отметка устья + 100 м, абсолютная отметка первого этажа здания +100.15 м, высота подвала от пола первого этажа до пола подвала 3 м., толщина конструкции пола подвала (поверх ростверка) 0.1 м, высота ростверка 0.7 м, толщина бетонной подготовки под ростверком 0.1 м.
Отметка верха сваи: 100.15-0.15-3-0.1-0.7-0.1=96.1м.
Выполним расчёт несущей способности свай, МКЭ-расчёт и выведем на экран мозаику относительной несущей способности свай – так мы определим их необходимое количество.
Мозаику можно вывести на экран специальной командой, находящейся на вкладке «Расширенное редактирование», после вызова команды, необходимо будет ввести коэффициент надёжности по грунту на сжатие 1.4 – как для свай, несущая способность которых определена по формулам СП 24.13330.
Числа на мозаике служат для определения необходимого количества свай в кусте, однако следует понимать, что эти данные не могут быть напрямую использованы для принятия конструктивного решения – принятое количество свай должно быть проверено повторным расчётом. Поскольку значения на мозаике оказались меньше 1, при определении необходимого количества свай можно руководствоваться только конструктивными соображениями.
Моделирование свайного фундамента в САПФИР
Расстановка свай
Выполним расстановку свай в САПФИР ориентируясь на результаты расчёта, выполненного на предыдущем этапе.
При расстановке свай руководствуемся следующими правилами:
- Под колоннами устанавливаем не менее 3-х свай для обеспечения работы на изгиб в двух направлениях;
- Для стен определяем количество свай по правилу: если N/Fd<1, то число свай можно оставить без изменений, если N/Fd>1, то количество свай нужно увеличить;
- Если в стене присутствует проём, то следует, по возможности, избегать размещения сваи в проёме.
Моделирование ростверка
Смоделируем ростверк поверх свай, созданных на предыдущем этапе. Плите ростверка назначаем следующие параметры:
- толщина 700 мм;
- шаг триангуляции 0.2 м;
- отключить выравнивание аналитической модели, чтобы не происходило подрезки ростверка под стены;
Свес ростверка от грани сваи принимаем 150 мм.
Откорректируем фундамент под лестничные марши. В предыдущем варианте проекта, где мы проектировали фундамент мелкого заложения, лестничные марши устанавливались на подбетонку, в рамках данного проекта, примем опирание лестничных маршей на балки, которые в свою очередь обопрутся на несущие конструкции каркаса.
В осях 4-5/Г-Д фундаментная балка будет опираться шарнирно опираться на ростверк.
В осях 4-5/А-Б балка под лестничный марш будет шарнирно опираться на монолитные стены.
На ростверк будет действовать нагрузка от веса обратной засыпки. Эту нагрузку следует приложить к плитам ростверка в загружении «Давление грунта активное», величина нагрузки 1.8*3=5.4 т/м2. Для ростверков, примыкающих к подвалу, нагрузка прикладывается только с внешней стороны здания.
На ростверк будет действовать нагрузка от веса обратной засыпки. Эту нагрузку следует приложить к плитам ростверка в загружении «Давление грунта активное», величина нагрузки 1.8*3=5.4 т/м2. Для ростверков, примыкающих к подвалу, нагрузка прикладывается только с внешней стороны здания.
Выполним настройку основных параметров свай:
- размер сечения 300х300 мм;
- длина 8000 мм;
- вычисление жёсткости – по грунту;
- число участков разбиения 32, исходя из максимально допустимой длины участка сваи между КЭ57 – 0.25 м, в соответствии с п. Б.6 СП 24.13330.2021;
- жёсткое сопряжение с ростверком.
Все вышеперечисленные настройки лучше выполнить в САПФИРе, на случай если количество свай придётся менять.
Экспорт модели в Визор
Создадим расчётную модель и экспортируем её в Визор. Следует помнить, что фундамент под лестницы остаётся такими как был смоделирован на предыдущих этапах – фундамент мелкого заложения в виде балки (стержня) с назначенными коэффициентами постели, он не будет влиять на результаты расчёта жёсткости свай.
После экспорта убеждаемся, что к схеме приложены все нагрузки во всех загружениях.
Расчёт каркаса на свайном фундаменте будет выполнен в следующей статье.