Это продолжение статьи по расчёту фундамента под конструкцию пожарного резервуара, обеспечивающего пожарную безопасность проектируемого дома культуры. Предыдущая часть https://dzen.ru/a/ad91LznIYC6VvMYn?share_to=link.
Перед нами стоит задача оптимизировать количество свай, так чтобы была обеспечена несущая способность фундамента и выполнены требования норм по максимально допустимым осадкам сооружения.
Исходные данные
В качестве исходной задачи будем рассматривать расчётную модель, созданную в предыдущей статье. Выведем на экран мозаики несущей способности и нагрузок на сваи.
Как видно, несущей способности достаточно для восприятия существующих нагрузок, и сваи остаются недогруженными. Также, как было установлено в предыдущей статье, осадка основания оказалась значительно меньше предельно допустимой осадки. На основании этого, можно оптимизировать количество свай, ориентируясь на допустимую нагрузку на голову сваи.
Определение необходимого количества свай
Необходимое количество свай в фундаменте определим путём деления суммы нагрузок на фундамент на несущую способность сваи F=24.1 т, с умножением на коэффициент Yc,g=1.4 из формулы (7.2) СП 24.13330.2021. Сумма нагрузок составляет 474.796 т (определено в предыдущей статье), поэтому необходимое количество свай будет равно n=474.796/24.1*1.4=27.5815»28 шт. Теперь необходимо выполнить расстановку свай на плане фундамента, распределив их равномерно, чтобы не вызвать концентрации напряжений в конструкции ростверка. Следует отметить, что нагрузка между сваями распределяется неравномерно, а потому в итоге может потребоваться больше свай, чем необходимо по предварительному расчёту.
Расстановка свай
Откроем модель, созданную нами в САПФИРе, и разместим сваи заново, пользуясь функцией расстановки свай по линии:
Количество свай, в итоге, должно получиться равным 29 шт. Расчётные параметры свай остаются такими же, ка были заданы в предыдущей статье. Настройку таблицы РСН, для определения осадок и выполнения итераций по уточнению жёсткостей свай, зададим в САПФИРе, чтобы не выполнять эту операцию в Визоре:
Также, настраиваем таблицу РСУ, на основании которой будет производиться конструктивный расчёт. После задания необходимых настроек, выполним экспорт модели в Визор.
Расчёт модели в программе Лира
Настройка параметров свай
Начальная нагрузка на голову сваи составит: 474/29=16.34 т. В параметрах свай включаем расчёт по модели условного фундамента и подбираем величину Rусл таким образом, чтобы площадь условного фундамента была бы наибольшей, но без пересечения контуров отдельных свай.
При необходимости, можно отдельные строки характеристик для разных групп свай, если единое значение Rусл для всех свай не позволяет достичь требуемого результата. При расчёте по модели условного фундамента, все сваи будут влиять друг на друга, в том числе те, которые находятся в разных группах.
Расчёт свайного фундамента
Произведём расчёт условного фундамента в системе Грунт методом 2, настроив минимальную глубину сжимаемой толщи в соответствии с п 5.6.41 Hc_min=b/2=9.3/2=4.65 м. Цель данного расчёта – определение действительной глубины сжимаемой толщи.
Как видно, полученная глубина сжимаемой толщи равна минимальной глубине, на основании чего, оставляем принятую величину Нс в качестве минимальной. Производим полный расчёт схемы с итерационным уточнением жёсткостей свай. По завершении расчёта, выведем на экран мозаику относительной несущей способности свай:
Относительная несущая способность свай наружного контура больше единицы, а это означает, что фактическая нагрузка больше предельно допустимой. Попробуем переместить две сваи из внутреннего контура в наружный.
Выполним новый расчёт и проанализируем мозаику относительной несущей способности.
Видим, что даже после перестановки, сваи наружного контура перегружены. Попробуем выполнить расстановку свай иным способом.
Расстановка свай по методу триангуляции
Выбранный способ расстановки заключается в том, что площадь под подошвой ростверка разбивается на равносторонние треугольники, в вершинах которых устанавливаются сваи. Размер треугольников подбирается таким способом, чтобы получить необходимое количество свай:
Количество свай, при таком способе расстановке, будет равно 30, в силу необходимости соблюдения симметрии их расположения относительно центра ростверка. Выполним расчёт и проверим, обеспечена ли несущая способность свай.
Как видим, несущая способность свай в наружном контуре по-прежнему не обеспечена. Произведём оптимизацию расстановки свай, переместив часть из них в наружный контур:
Выполним новый расчёт и проверим относительную несущую способность свай:
Теперь видно, что нагрузка на голову сваи не превышает предельно допустимой. Выполним проверку осадок:
Величина осадки фундамента составляет 13.1 мм, что намного меньше предельно допустимой величины – 200 мм. Выполним подбор армирования ростверка. Настройки материалов принимаются такими же, как и в предыдущей статье.
Как видно, армирование ростверка, почти по всей площади, подбирается по минимальному проценту армирования. В местах опирания ростверка на внутренний контур свай требуется дополнительное армирование в нижней зоне, которое может быть покрыто установкой дополнительных стержней d14, чтобы шаг арматуры в этих местах составлял 100 мм. Выполним расчёт на продавливание:
Как видно, несущая способность ростверка на продавливание обеспечена, дополнительное поперечное армирование в зонах продавливания не потребовалось.
В ходе вариантного проектирования было получено конструктивное решение фундамента, которое позволяет сэкономить 13 свай, что в ценах 2026 года составит примерно 63 000 рублей, без учёта стоимости доставки свай до места строительства и их погружения. Следует помнить, что вариантное проектирование – это отдельный вид работ, который должен дополнительно оплачиваться заказчиком, о чём его следует уведомить до заключения договора на проектирование.