7.2 Расчет осадок свайного фундамента

Расчет осадки произведем для фундамента №2.

Осредненное значение угла внутреннего трения грунта:

где _II,i — расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i.

Значит φ/4=9°.

Размеры подошвы условного фундамента:

Определим расчетное сопротивление грунта основания по формуле (7) [2]:

где γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 [2], для песчаных грунтов γ_с1=1,4; т.к. L/H=36/18=2, то, применяя метод интерполяции, получаем γ_с2=1,36;

k – коэффициент, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями;

M_γ, М_q, М_с – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [2];

k_z – коэффициент, принимаемый равным 1 при b  10 м;

b_УСЛ – ширина подошвы условного фундамента, м, b_УСЛ =2,07 м;

γ_II^’ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

где h₁=4,0 м, h₂=0,25 м – толщина грунта, залегающего выше подошвы;

γ_II – то же, залегающих ниже подошвы;

где h₃=5,75 м – толщина грунта, залегающего ниже подошвы;

c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа, т.к. грунт в основании – песок, то с в расчетах не учитывается;

d₁ – глубина погружения свай, d₁=4,25 м;

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B  20 м и глубиной свыше 2 м принимается = 2 м, при ширине подвала B  20 м - = 0), т.к. здание бесподвальное, то в расчетах не учитывается.

Определим среднее давление по подошве от основного сочетания расчетных нагрузок:

где G_св^II – вес свай, равный:

где V_б^св – объем свай, равный: V_б=(0,3×0,3×3,0) ×4=1,08 м³;

γ_ж/б – удельный вес железобетона, γ_ж/б=0,024 МН/м³;

G_рост^II – вес ростверка, равный:

где V_б^рост – объем ростверка, равный:

;

γ_ж/б – удельный вес железобетона, γ_ж/б=0,024 МН/м³;

G_гр^II – вес грунта, равный:

Условие выполняется.

Осадку определяем методом послойного суммирования по формуле (1), прил. 2, [2]:

где  – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

_zpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы условного фундамента;

h_i и Е_i – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Дополнительные вертикальные напряжения _zp на глубине z от подошвы условного фундамента (по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента) определяем по формуле (2), прил. 2, [2]:

_zp = ×p₀,

где  – коэффициент, принимаемый по табл.1, прил. 2, [2] в зависимости от формы подошвы условного фундамента, соотношения сторон прямоугольного условного фундамента и относительной глубины, равной:  = 2z/b при определении _zp;

p_{0 =} p_ср – _zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание;

р_ср – среднее давление под подошвой условного фундамента;

_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента.

Рассчитаем осадку условного фундамента, размеры подошвы которого равны 2,17×2,07 м.

Из условия h_i≤0,4×b_УСЛ принимаем h_i≤0,4×2,07=0,83 м.

Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле:

,

σ_zg⁰=0,0198×4,0+0,01079×0,25=0,0819 МПа;

σ_zg¹=0,0819+0,01079×0,83=0,0909 МПа;

σ_zg²=0,0909+0,01079×0,83=0,0999 МПа;

σ_zg³=0,0999+0,01079×0,83=0,1089 МПа;

σ_zg⁴=0,1089+0,01079×0,83=0,1179 МПа.

p_{0 =} p_ср – _zg,0=0,196–0,0819=0,1141 МПа.

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим из условия:

.

Расчет ведем в табличной форме:

Таблица №7 – Расчет осадки фундамента

№ слоя	zi, м	ζ=2z/b	α	σzp, МПа	σzpi, МПа	σzg, МПа	0,2σzg, МПа	hi, м	Ei, МПа	Si, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	0	0	1	0,1141	0,1027	0,0819	0,0164	0,83	33	0,0021
	0,83	0,8	0,800	0,0913		0,0909	0,0182
2					0,0713			0,83	33	0,0014
	1,66	1,6	0,449	0,0512		0,0999	0,0200
3					0,0403			0,83	33	0,001
	2,49	2,4	0,257	0,0293		0,1089	0,0218
4					0,0238			0,83	33	0,0005
	3,32	3,2	0,160	0,0183		0,1179	0,0236
S=∑Si=										0,005

В соответствие с прил. 4 [2], для каркасного здания максимальная осадка S_max=8 см.

– условие выполняется, следовательно, размеры фундамента считаем окончательными.

Рисунок 21. Расчетная схема для определения осадок методом послойного суммирования