6.5 Расчет свайного фундамента №1 под колонну №2 по деформациям, включая расчет осадки.

Для данного фундамента применяю сваю 2-го типоразмера – 8,2 м вместо 8 м

1). Свайный фундамент из куста висячих свай приводится к условному фундаменту на естественном основании.

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения φ_{II, mt} определяется по формуле:

φ_{II, mt} = ∑φ_{II, i}×h_i/Н,

где φ_II,I – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной h_i,

Н – глубина погружения свай в грунт.

φ_{II, mt} = (24×2,6+28×4,0+13×1,1)/7,7 = 24,51 град.

2). Производится проверка условия:

Р_ср ≤ R,

где Р_ср – среднее давление по подошве условного фундамента,

R – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента.

Давление по подошве условного фундамента формируется под действием вертикальной нагрузки от сооружения – N_II, веса свайного фундамента со сваями – G_II,P, и веса грунта – G_{II, гр} в массиве, ограниченным вертикальными плоскостями, восстановленными от сторон условного фундамента до поверхности грунта.

Расчетное сопротивление грунта определяется для условного фундамента с

размерами b_усл и а_усл и прочностными характеристиками (φ, С) несущего слоя грунта в плоскости острия свай.

P_ср = (N_II +G_уф)/A_уф,

где N_II – расчетная вертикальная нагрузка на фундамент, кН;

A_уф – площадь условного фундамента, м²;

G_уф – вес ростверка, сваи и грунта в пределах объема условного фундамента, кН.

N_II = 3495 кН;

b_усл = (n_l–1)×c+d+2×a₁;

l_усл = (n_b–1)×c+d+2×a₁;

n_l и n_b – количество рядов сваи по длине ширине;

a₁ = H×tgα;

α = φ_{II, mt}/4;

α = 24,51/4 = 6,1275;

a₁ = 7,7×tg(6,1275) = 0,827 м;

b_усл = (3–1)×0,95+0,3+2×0,827 = 3,854 м;

l_усл = (3–1)×0,95+0,3+2×0,827 = 3,854 м;

A_уф = 3,854×3,854 = 14,853 м²;

G_уф = 3,854×3,854×(1,9+7,7)×22 = 3137,02 кН;

Р_ср = (3495+3137,02)/14,853 = 446,51 кПа;

Расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле 7 п.2.41 [4]:

где g_с1 и g_с2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 [4];

Так как грунт –песок средней крупности

g_с1 = 1,4; g_с2 = 1,4

(Коэффициент g_с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения к высоте L/H = 3854/7700 = 0,5005)

k - коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями (заданы);

М_g , М_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [4] (при j_II = 13 град);

М_g = 0,26, М_q,= 2,05, M_c = 4,55;

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м - k_z = 1

b - ширина подошвы фундамента, b = 3,854 м;

g_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g_II = 8,048 кН/м³;

g^/_II - то же, залегающих выше подошвы;

кН/м³;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

с_II = 3,5 кПа (тс/м²);

d₁ - глубина заложения фундамента, м

d₁ = d_усл – глубина заложения условного фундамента, d_усл = d_p+H;

d_усл = 1,9+7,7 = 9,6 м;

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала,м

d_b = 0

540,404 кПа

446,51 кПа < 540,404 кПа.

Условие выполняется, недонапряжение 21,03 %.

Осадка свайного фундамента (приложение 2 стр. 35 [4]) рассчитывается как для условного фундамента на естественном основании, по методу послойного суммирования.

1. Определение бытовых давлений

а) на уровне подошвы фундамента при отсутствии планировки

_zg,0 = ^/_II×d_n

где g^/_II - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, g^/_II = 12,791 кН/м³, d_n – глубина заложения фундамента от уровня поверхности природного рельефа,

d_n = 7,7 + 1,9 = 9,6 м.

s_zg,0 = 12,791×9,6 = 122,7936 кПа;

б) на границах слоёв толщиной h_i = 0,4×b_усл = 0,4×3,854 = 1,5416 м,

_zg = s_zg,0+∑γ_ih_i = 122,7936+∑γ_ih_i

2. Определение дополнительных давлений (то есть давлений под весом фундамента) на глубине z от подошвы условного фундамента, по вертикали, проходящей через центр подошвы условного фундаментa:

s_zp = ap₀, p₀ = p - s_zg,0,

где  – коэффициент, принимаемый по табл.1 приложения 2 стр.36 [4] в зависимости от формы подошвы условного фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: z = 2×z/b;

p₀ – дополнительное вертикальное давление на основание,

р - среднее давление под подошвой фундамента;

p = (N_II+G_уф)/А_уф = (3495+3137)/14,853 = 446,51 кН/м².

p_o = p - s_zg,0 = 446,51 – 122,7936 = 323,7164 кН/м².

Таким образом, s_zp = 323,7164×a.

Подсчет дополнительных давлений на границах слоёв, на которые разбито основание, сводится в следующую таблицу.

Таблица

Ni	2×z/b	Z		×P0, кПа	zg, кПа	0,2×zg,0	hi	zp,i	Ei, мПа
0	0	0	1	323,716	122,7936	24,5587	1,5416	291,3444	35
1	0,8	1,5416	0,8	258,973	135,2004	27,0401	1,5416	202,16064	35
2	1,6	3,0832	0,449	145,348	147,60719	29,5214	1,5416	114,27175	35
3	2,4	4,6248	0,257	83,195	160,01399	32,0028	1,5416	67,494786	35
4	3,2	6,1664	0,16	51,7946	172,42079	34,4842	1,5416	43,377944	35
5	4	7,708	0,108	34,9613	184,82758	36,9655	1,5416

3. Определение нижней границы сжимаемой толщи. Выполняется в таблице 4.3. Глубина сжимаемой толщи определяется при z = h_c.

Z принимается в точке, где выполняется условие:

_zp = 0,2×_zg при Е > 5000 кПа.

Из таблицы видно, что при z = 7,708 м соблюдается условие.

4. Средние давления в слое подсчитываются как полусумма ординат дополнительных давлений на границах слоев. Их расчет тоже сведен в таблицу.

5. Определение осадки фундамента.

Осадка определяется методом послойного суммирования по формуле:

,

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zp,i - 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 фундамента;

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

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

S = 25,322745 мм = 2,53 см < [S_u] = 8 см.

Смотри приложение 4 [4]. Условие выполняется.