3.2.4 Проверка прочности основания куста сваи

Свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент, в состав которого входит ростверк, сваи и грунт межсвайного пространства АBCD (рис.6).

Границы условного фундамента определяем следующим образом:

а) снизу – плоскостью AD, проходящей через нижние концы свай;

б) с боков – вертикальными плоскостями AB и CD, отстающими от наружных граней на расстояние

где - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта

(30)

в) сверху – поверхностью планировки грунта.

Рисунок 6 - Схема определения границ условного фундамента

Находим угол :

° (31)

Определяем ширину условного фундамента:

(32)

Площадь условного фундамента:

(33)

Объем условного фундамента:

(34)

Объем ростверка и фундаментных блоков:

Объем свай:

Объем грунта в пределах условного фундамента:

Вес грунта в объеме условного фундамента:

G_гр=^′_II∙V_гр=19,899∙8,075=160,684кН,

Где ^′_II=(9,3∙19,856+2,78∙20,23+0,62∙19,9+0,65∙19,1)/13,35=19,899

Вес сваи и ростверка:

(35)

(36)

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

N=Fvo_II+G_cв+G_p+G_гр, (37)

где F_VOll=238,6 – нагрузка на обрез фундамент, кН;

G_cв – вес сваи, кН;

G_p– вес ростверка, кН;

G_гр– вес грунта, кН;

N=238,6+30,48+32,04+160,684 = 461,804кН;

М=0;

(38) .

Расчётное сопротивление грунта под условным фундаментом определим

По таблице 16 _С1=1,25; _С2=1,1, при _II=19,1^о, М_=0,629, М_q=3,522, М_С=6,118, , , , .

– расчётное сопротивление грунта основания условного массива, кПа, определяемое как для фундамента с геометрическими размерами, равными размерам условного массива грунта.

Условия соблюдаются.

3.3 Определение осадки свайного фундамента

Осадку вычисляем методом послойного суммирования. Суммарная осадка не должна превышать предельно допустимых деформаций основания, которые составляют для данного вида сооружения 10 см.

Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса в пределах глубины (4…6) =(4…6)0,8=3,2…4,8м ниже подошвы. Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои:

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта определим по формуле:

σ_zqi=Σγ₁ (39)

- по подошве первого слоя:

σ_zq1 = 19,8569.3=184.661кПа 0,2σ_zq1 = 36.932 кПа

- по подошве уровня грунтовых вод:

σ_zq2= 184.661+20.230.42=193,158 кПа 0,2σ_zq2 = 38,632 кПа

- по подошве второго слоя с учетом взвешенного действия воды:

σ_zq2.1=193,158+(20,23-10)/(1+0,542)2,36=208,815 кПа 0,2σ_zq2.1 = 41,763 кПа

- по подошве третьего слоя с учетом взвешенного действия воды:

σ_zq3 = 208,815+(19,9-10)/(1+0,67)0,62=212,49 кПа 0,2σ_zq3 = 42,498 кПа

Так как ниже залегает водоупор, то учитываем давление столба воды:

σ_zq3.1= 212.49+10∙2,98=242,29кПа 0,2σ_zq41 = 48,458 кПа

-по подошве условного фундамента:

σ_zq0= 242,29+19,1∙0,65=254,705кПа 0,2σ_zq0 = 50,941кПа

- по подошве четвертого слоя:

σ_zq4= 254,705+19,1∙1,46=282,591кПа 0,2σ_zq5 = 56,518кПа

Расчёты сведены в таблицу 4.

Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента:

P₀ = Р_ср— σ_zq0 = 577,255 —254,705 =322,55 кПа (40)

Далее строим эпюру распределения дополнительных (к боковому) вертикальных напряжений в грунте по формуле , σ_zр =α∙Р_0, где  определяем в зависимости от Чтобы избежать интерполяции зададимся

Осадку определим по формуле(41) в пределах сжимаемой толщи, т.е. до точки пересечения эпюр _Zpi =0,2_Zqi.

; (41)

Эпюры _Zqi , 0,2_Zqi и _Zpi показаны в графической части.

Таблица 4 – К расчету осадки свайного фундамента

Наименование Грунта	Еi , МПа	Толщина пласта грунта, м	i или sbi, кН/м3	Z0, кПа	0,2Zq, кПа	hi, м	Zi, м	=2Z b b= 1,8м		Zp, кПа	Si , м
Глина полутвердая	17,7	3,25	19,1	254,8	50,941	0	0	0	1	322,55	-
				260,8	52,163	0,32	0,32	0,8	0,83	216,478	0,004
				266,9	53,386	0,32	0,64	1,6	0,501	133,731	0,003
				273,0	54,608	0,32	0,96	2,4	0,3	81,912	0,002
				279,2	55,831	0,32	1,28	3,2	0,191	53,318	0,001

Сжимаемая толща определилась в четвертом слое, где соблюдается условие _Zpi =0,2_Zqi.

Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи H_c=1.28м <6 =4.8м

S_i=0,004+0,003+0,002+0,001=1.0 см

 S_u=10см.

Следовательно, основное условие расчета по 2-ой группе предельных состояний выполняется.