10. Расчет осадок основания свайного фундамента

Свайные фундаменты рассчитываются по второй группе предельных состояний. Деформации будут возникать в зоне уплотнения грунта, под нижними концами свай, и будут развиваться аналогично деформациям фундаментов мелкого заложения. Вследствие этого расчет свайного фундамента заменяют расчетом условного фундамента размерами ABCD Рис. 18.

Чтобы найти среднее давление под подошвой условного фундамента и сравнить его с расчетным сопротивлением грунта необходимо найти площадь условного фундамента. СНиП 2.02.03 – 85 рекомендует проводить наклонные плоскости под углом от точки пересечения наружной грани сваи с подошвой ростверка. _{11 mt} – среднее расчетное значение угла внутреннего трения толщи грунта в пределах длины сваи. Длину и ширину условного фундамента определяют по формулам

L_у = (n_L - 1)a_L + d + 2 c_o, b_у = ( n_b - 1)a_b + d + 2 c_o, (34)

где n_L и n_b – количество рядов свай по длине и ширине фундамента; a_L и a_b – расстояние между осями свай по длине и ширине фундамента; d – размер поперечного сечения сваи; с_о – уширение фундамента с_о = L tg (_{11 mt} / 4); L – длина сваи.

Средняя интенсивность давления по подошве фундамента условного фундамента по формуле

Р_{11 mt} = ( N_{o 11} + G_{P 11} + G_{f 11} + G_{g 11}) / (L_у b_у), (35)

где N_{o 11} – расчетная вертикальная нагрузка от обреза фундамента; G_{P 11}, G_{g 11,} G_{f 11} – вес свай, ростверка и грунта в пределах условного фундамента.

Должно удовлетворяться условие Р_о  R, (36)

где Р_о = Р_{11 mt}-_{zg o}; _{zg o}–давление от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента, _{zg o}=  _i h_i.

(37)

где _с1 и _с2 – коэффициенты условия работы основания и сооружения, соответственно (табл. 3); k = 1,1 если ₁₁ и с₁₁ приняты по таблицам; М_, М_q и М_с – коэф. зависят от расчетного значения угла внутреннего трения ₁₁ (табл. 4) для последнего слоя; b_у – ширина подошвы условного фундамента; ₁₁ – удельный вес последнего слоя грунта; d_f – глубина заложения условного фундамента; ¹₁₁ – средний удельный вес грунта в пределах глубины заложения условного фундамента; с₁₁ – удельное сцепление несущего слоя грунта, под подошвой условного фундамента.

Если условие (37) выполняется, можно переходить к определению осадки условного фундамента методом послойного суммирования.

Пример 10. Определим средневзвешенный угол внутреннего трения грунта _{11 mt} в пределах длины сваи:

Определим размеры подошвы условного фундамента

L_у = (2 - 1) * 0,9 + 0,3 + 2 * 6 * tg (22,5/4) = 2,38 м.

b_у = (2 - 1) * 0,8 + 0,3 + 2 * 6 * tg (22,5/4) = 2,28 м.

Вес ростверка составляет G_р= 1,5* 1,4 * 0,3 * 25 =15,75 кН.

Вес свай в фундаменте G_f = 3* 6 * 0,3 * 0,3 *25 = 40,5 кН.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента:

_{zg o} = 1,5 * 17,8 + 1,2 * 18,3 + 2 * 9,43 + 2,3 * 10,1 = 90,75 кПа.

Определим _{II ср} -средний удельный вес грунта всех слоев находящихся в пределах условного фундамента. _{II ср} = (1,5 * 17,8 + 1,2 * 18,3 + 2 * 9,43 + 2,3 * 10,1) / 7 = 12,96 кН/м³.

Вес грунта в пределах объема условного фундамента составит: G_g = (V_{услов. ф.} – V_роств. – V_свай) * _{II ср} = ((2,38 * 2,28 * 7) – (1,5 * 1,4 * 0,3) – (0,3 * 0,3 * 6 * 3)) * 12,96 = 463,1 кН.

Определим среднюю интенсивность давления по подошве фундамента условного фундамента Р_{11 mt} = (1376,55 + 15,75 + 40,5 + 463,1) / (2,38 * 2,28) = 349,4 кПа.

Р_о = Р_{11 mt} - _{zg o} = 349,4 – 90,75 = 258,65 кПа.

Определим расчетное сопротивление грунта основания. Несущим слоем для условного фундамента является песок  = 36^о, _II = 10,1 кН/м³: _с1 = 1,4; _с2 = 1,4; М_ = 1,81; М_q = 8,24; М_с = 9,97.

= 1406,2 кПа.

Р_о = 258,65 кПа < R = 1406,2 кПа.

Условие Р₀  R удовлетворяется, следовательно можно приступать к расчету осадок свайного фундамента размерами 2,28 х 2,38 методом послойного суммирования.

Сжимаемая толща разрезается на элементарные слои толщиной h_i ≤ 0,4 * 2,28 = 0,912 м;

Соотношения  = L / b = 2,38 / 2,28 = 1,04. Результаты расчёта сведены в таблицу 15.

Значение напряжений в элементарных слоях. Таблица. 12

№ i	h i м	Z, м	 кН/м3	sb кН/м3	zq кПа			zp кПа	0,2 *zq	zp,cp.i кПа	m i 1/МПа
1	0	0	12,96	-	90,75	0	1	258,65	18,15	232,8	0,04
2	0,912	0,912	-	10,1	99,96	0,8	0,800	206,92	19,99
										161,52	0,04
3	0,912	1,824	-	10,1	109,17	1,6	0,449	116,13	21,83
										91,43	0,04
4	0,912	2,736	-	10,1	118,38	2,4	0,257	66,73	23,68
										54,06	0,04
5	0,912	3,648	-	10,1	127,59	3,2	0,160	41,38	25,52
										34,7	0,04
6	0,912	4,56	-	10,1	136,8	4	0,108	27,93	27,36
										23,9	0,04
7	0,912	5,472	-	10,1	146	4,8	0,077	19,92	29,2

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине z = 5,472 м от подошвы условного фундамента рис. 19. Осадка определяется по формуле:

S = 0,04*10 *0,912 *(232,8 + 161,52 + 91,43 + 54,06 + 34,7 + 23,9) = 0,0218 м = 2,2 см.

Полученная осадка ленточного фундамента S = 2,2 см меньше предельно допустимой осадки S_u = 8 см, таким образом условие удовлетворяется.