6.2. Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайных фундаментов (условного фундамента, рис. 6.2.А.) производится как для фундаментов мелкого заложения.

6.2.1. Границы условного фундамента определяются следующим образом (рис. 6.2.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 = (0,3  2 = 0,6 м);

h – глубина погружения сваи в грунт основания, h = 11,5 м.;

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

Рис. 6.2. Геометрические параметры:

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

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

_{II, mt} = _{II, i}  h_i / h_i (6.5)

где: _{II, i} – расчетное значение угла внутреннего для пройденных 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 = 11,5  0,09 = 1,04 м., т.к. 1,04 м больше 2d (2   0,3 м = 0,6 м) принимаем а = 0,6 м.

6.2.2. Размеры условного фундамента в плане равны:

L_{у. ф.} = 2  а + 4d = 2  0,6 + 4  0,3 = 2,4 м,

В_{у. ф.} = 2  а + d = 2  0,6 + 0,3 = 1,5 м.

6.2.3. Определяем площадь условного фундамента:

А_{у. ф.}=L_{у. ф.}  В_{у. ф}= 2,4 1,5 = 3,6 м². (6.6)

6.2.4. Вес условного фундамента приближенно равен весу грунта G_гр , сваи G_св , весу ростверка и грунта на его обрезах G_p определяется по формуле:

G_гр = _mt  h  А_у.ф , (6.7)

где: _mt – средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах длины сваи (h = 11,5 м)

_mt = _і h_i ==

= 17,3 кН/м³

Объем условного фундамента: V = 3,6  11,5 = 41,4 м³.

Объем сваи: V_св = 12  0,3² = 1,08 м³.

V – Vсв = 41,4 – 1,08 = 40,32 м³.

Вес сваи:

G_св =V_{св .} _ж.б. (6.8)

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

ℓ_св. – длина сваи;

d – сторона ее поперечного сечения;

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

Вес ростверка:

G_p = А_р  d_р  _f  (6.9)

где: А_р – площадь подошвы ростверка;

d_р – высота ростверка, равна 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 d/2 = 0,15 м. Для свай по оси А ростверк принимается квадратным 1,5  1,5 м = 2,25 м² (рис. 8.2.В), т.к. на него устанавливаются фундаментные балки. По оси Б ширина ростверка равна ширине подколонника 1,5  0,9 м = 1,35 м² (рис. 6.2.Б).

6.2.5. Площадь ростверков и его вес (формула 6.6):

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

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

СФ-2 G_p = 1,35  1,5  1,2  20 = 48,6 кН.

6.2.6. Вес грунта равен (формула 6.7):

G_гр = 40,32  17,3 = 716,2 кН.

6.2.7. Вес сваи (формула 6.8):

G_св = 12  0,3²  26 = 28 кН.

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

N_{у. ф.} = N + G_р + G_гр + G_св(6.10)

6.2.9. Среднее давление под подошвой условного фундамента:

р = N + G_р + G_гр + G_св /А_у.ф.

СФ-1 р = = 528,1 кПа;

СФ-2 р = = 605 кПа.

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

_zgо =   d + _mt  h = 17,0  1,5 + 17,3  11,5 = 224,5 кПа,

_II = = 17,0 кН/м³.

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

_zро = р_о = р – _zgо

СФ-1 _zро = р_о = 528,1 – 224,5 = 303,6 кПа,

СФ-2 _zро = р_о = 605 – 224,5 = 380,5 кПа.

6.2.12. Определяем соотношения сторон :

 = L_{у. ф.}/В_{у. ф.} = 2,4/1,5 = 1,6.

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

h_i = 0,4  В_{у. ф} = 0,4  1,5 = 0,6 м,

_zgо = 19,0 0,6 = 11,4 кПа.

6.2.14. Расчет осадки свайного фундамента производится методом послойного суммирования и выполняется в табличной форме, расчетная схема приведена на рис. 6.3.

s =  , h_i /E_i . (6.11)

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	303,6	224,5	281,9	60	16000	0,85
2	0,6	0,8	0,857	260,2	235,9
						214,4	60		0,64
3	1,2	1,6	0,555	168,5	247,3
						137,4	60		0,41
4	1,8	2,4	0,350	106,3	258,7
						88,2	60		0,26
5	2,4	3,2	0,231	70,1	270,1
						59,5	60		0,18
6	3,0	4,0	0,161	48,9	281,5
						2,34

_zp  0,2_zg 48,9 < 56,3 кПа s < s_u 2,34 < 10 см.

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине Н_а = 300 см под подошвой условного фундамента.

А. Б.

Рис. 6.3. Расчетные схемы определения осадок

свайных фундаментов:

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

СФ-2

№	zi , м			zp= po , кПа	zg , кПа	zp, i , кПа	hi , см	Ei , кПа	si , см
1	0	0	1,000	380,5	224,5	353,3	60	16000	1,06
2	0,6	0,8	0,857	326,1	235,9
						268,7	60		0,81
3	1,2	1,6	0,555	211,2	247,3
						172,2	60		0,52
4	1,8	2,4	0,350	133,2	258,7
						110,6	60		0,33
5	2,4	3,2	0,231	87,9	270,1
						74,6	60		0,22
6	3,0	4,0	0,161	61,3	281,5
						53,1	60		0,16
7	3,6	4,8	0,118	44,9	292,9
						3,10

_zp  0,2_zg 44,9 < 58,6 кПа s < s_u 3,10 < 10 см

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине Н_а = 360 см под подошвой условного фундамента.