6.4. Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайных фундаментов производится как для фундамента на естественном основании методом послойного суммирования.

6.4.1. Границы условного фундамента определяются следующим образом (рис. 7.2.А): Снизу он ограничен плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай; сверху – поверхностью планировки грунта ВГ; с боков вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии:

а = h  tg_{II, mt} /4, но не более 2d = (0,6  2 = 1,2 м);

h – глубина погружения сваи в грунт основания, h = 12,3 м;

_{II, mt} – осредненное значение угла внутреннего трения, определяется по формуле:

_{II, mt} = _{II, i}  h_i / h_i , (6.17)

где: _{II, i} – расчетное значение угла внутреннего трения для прой-денных сваями инженерно-геологических элементов;

h_i – мощность инженерно-геологического элемента;

_{II, mt} = =18,7;

tg_{II, mt} /4 = 0,09;

а = h  tg_{II, mt} /4 = 12,3  0,09 = 1,11 м., т.к. 1,11 м. меньше 2d (0,6  2 = 1,2 м) принимаем а = 1,11 м.

Рис. 6.5. Геометрические параметры:

А – условного фундамента; Б – ростверка по осям «Б»; «2» (СФ-2);

В – ростверка по осям «А»; «2» (СФ-1).

6.4.2. Размеры условного фундамента в плане равны:

L_{у. ф.} = 2 а + (2d +1000) = 2  1,11 + (2  0,6 + 1,0) = 4,42 м,

В_{у. ф.} = 2  а + d = 2  1,11 + 0,6 = 2,82 м.

6.4.3. Определяем площадь условного фундамента:

А_у.ф.=L_у.ф. В_у.ф = 4,42 2,82 = 12,5 м². (6.18)

6.4.4. Собственный вес условного фундамента приближенно равен весу грунта G_гр. , сваи G_св , весу ростверка G_p и грунта на его обрезах.

Вес условного фундамента определяется по формуле:

G_гр = _mt  h  А_{у. ф.} , (6.19)

где: _mt – средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах длины сваи (h = 12,3 м.)

 _{II, mt} =_{II, і}  h_i =

= = 17,3 кН/см³

Объем условного фундамента:

V = 12,5  12,3 = 153,75 м³

Объем сваи:

V_св = 12,3  = 3,48 м³.

V – V_св = 153,75 – 3,48 = 150,27 м³.

Вес сваи:

G_св =V_{св .} _ж.б. (6.20)

где: V_св – объем бетона сваи, равен ℓ_св. d²/4;

ℓ_св. – длина сваи, м;

d – диаметр, м;

_ж.б – среднее значение удельного веса бетона и арматуры сваи, принимаем 26 кН/м³

Вес ростверка:

G_p = А_р  d_р  _f  (6.21)

где: А_р – площадь подошвы ростверка, м² ;

d_р – высота ростверка, равная 1,5 м.;

_f – коэффициент надежности по нагрузке, равен 1,2;

– среднее значение удельного веса ростверка и грунта на его обрезах, равен 20 кН/м³.

Принимаем, что край ростверка отстоит от наружной грани сваи на расстоянии, равном 0,15 м. Для свай по оси А ростверк принимаем 2,5  1,5 м = 3,75 м² (рис. 6.5.В), т.к. на него устанавливаются фундаментные балки. По оси Б ширина ростверка равна ширине подколонника 2,5  0,9 м = 2,25 м² (рис. 6.5.Б).

6.4.5. Площадь ростверка и его вес (формула 6.21):

СФ-1 – А_р = 2,25 м² ; СФ-2 – А_р = 1,35 м²

СФ-1 G_p = 3,75  1,5  1,2  20 = 135 кН

СФ-2 G_p = 2,25  1,5  1,2  20 = 81 кН.

6.4.6. Вес грунта равен (формула 6.19):

G_гр = 17,3  150,27 = 2659,9 кН.

6.4.7. Вес сваи (формула 6.20):

G_св = 12,3   26 = 90 кН_.

6.4.8. Суммарная вертикальная нагрузка, действующая на подошву условного фундамента равна:

N_{у. ф.}= N + G_р + G_гр + G_св

6.4.9. Среднее давление под подошвой условного фундамента:

р_mt=N + G_р + G_гр + G_св /А_у.ф.(6.22)

СФ-1 р_mt = = 311,9 кПа;

СФ-2 р_mt = = 332,4 кПа;

6.4.10. Вертикальное напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента равно:

_zgо =   d + _mt  h = 17,0  1,5 + 17,3  12,3 = 238,3 кПа

= 17,0 кН/м³

6.4.11. Дополнительные вертикальные напряжения на уровне подошвы условного фундамента равны:

_zро = р_о = р – _gо

СФ-1 _zро = р_о = 311,9 – 238,3 = 73,6 кПа

СФ-2 _zро = р_о = 332,4 – 238,3 = 94,1 кПа.

6.4.12. Определяем соотношения сторон :

 = L_{у. ф.} /В_{у. ф.} = 4,42/2,82 = 1,57 (принимаем 1,6).

6.4.13. Толщина элементарного слоя грунта и его вертикальное напряжение от собственного веса:

h_i = 0,4  В_{у. ф} = 0,4  2,82 = 1,13 м,

_zgо = 19,0  1,13 = 21,5 кПа.

6.4.14. Расчет осадки свайного фундамента производится методом послойного суммирования слоёв и выполняется в табличной форме:

s =   h_i /E_i .

Коэффициент  находим по таблице 5.9 в зависимости от соотношений  = 2z/b и  = ℓ/b.

СФ-1

№	zi , м			zp= po , кПа	zg , кПа	zp, i , кПа	hi , см	Ei , кПа	si , см
1	0	0	1,000	73,6	238,3	68,4	113	16000	0,39
2	1,13	0,8	0,857	63,1	259,8
						52	113		0,29
3	2,26	1,6	0,555	40,8	281,3
						0,68

_zp  0,2 _zg 40,8 < 56,3 кПа s < s_u 0,68 < 10 см.

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине Н_а = 226 см под подошвой условного фундамента.

СФ-2

№	zi , м			zp= po , кПа	zg , кПа	zp, i , кПа	hi , см	Ei , кПа	si , см
1	0	0	1,000	94,1	238,3	87,4	113	16000	0,49
2	1,13	0,8	0,857	80,6	259,8
						66,4	113		0,38
3	2,26	1,6	0,555	52,2	281,3
						0,87

_zp  0,2 _zg 52,2 < 56,3 кПа s < s_u 0,87 < 10 см

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине Н_а = 226 см под подошвой условного фундамента.

А. Б.

Рис. 6.6. Расчетные схемы для определения осадок

свайных фундаментов:

А. Геологический разрез. Б. Эпюры вертикальных напряжений: от дополнительных давлений _zp и от собственного веса грунта _zg