5. Расчет осадки фундамента

5.1. Расчет осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте (по методике сп 50-102-2003)

Для расчета осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте вначале необходимо определить осадку одиночной сваи.

Осадку одиночной висячей сваи S следует определять по формуле

, (6)

где P – нагрузка на сваю, кН;

I_s – коэффициент влияния осадки, зависящий от отношения l/d;

d – диаметр или сторона квадратной сваи, м;

l – длина сваи, м;

E_SL – модуль деформации грунта на уровне нижнего конца сваи, кПа.

Коэффициент влияния осадки в формуле (6) для жесткой сваи определяют по формуле

(7)

Значения коэффициента I_s для сжимаемой сваи приведены в табл. 2.1 Прил.2.

Осадку группы свай S_G при расстоянии между сваями до 7d с учетом взаимного влияния свай в кусте определяют на основе численного решения, учитывающего увеличение осадки сваи в кусте по отношению к осадке одиночной сваи при той же нагрузке, гибкость l/d и жесткость  свай, по формуле

, (8)

где S₁ – осадка одиночной сваи при принятой на нее нагрузке, определяемая по формуле (6);

R_s – коэффициент увеличения осадки.

При использовании осадки одиночной сваи для проектирования свайных кустов и полей следует учитывать, что осадка группы свай в результате их взаимодействия в свайном фундаменте увеличивается, что учитывают коэффициентом увеличения осадки R_s (табл. 2.2 Прил.2).

Общее число свай n определяют с учетом удовлетворения двух условий: осадка группы свай S_G должна быть в пределах допустимой, а нагрузка на одиночную сваю P₁ должна соответствовать нагрузке, определяемой по формуле (6) при осадке, равной .

Таблица 2.2 составлена для свай, объединенных жестким ростверком, расположенным над поверхностью грунта или на слое относительно слабых поверхностных грунтов, когда ростверк практически не влияет на осадку группы свай.

5.2. Расчет осадки комбинированного свайно-плитного (ксп) фундамента

Метод расчета осадки КСП фундаментов основан на совместном рассмотрении жесткости свай и плиты. В этом расчете, когда в работу включается плита, приблизительно принимают на сваи 85% от общей нагрузки на фундамент, на плиту – 15%.

Расчет осадки КСП фундамента производят на основе определения частных значений жесткости всех свай и ростверка, коэффициента их взаимодействия и коэффициента жесткости всего фундамента:

а) жесткость всех свай определяют по формуле

(9)

где – жесткость одной сваи, определяемая как отношение нагрузки на сваю к ее осадке (К₁=P₁/S₁=E_SL d/I_s см. формулу (6));

n – общее число свай в фундаменте;

R_s – см. таблицу 2.2 Прил.2;

б) жесткость плиты определяют по формуле

(10)

где E_S – средний модуль деформации грунта на глубине до В (В – ширина плиты), кПа;

A – площадь плиты (A=BL, где L – длина плиты), м²;

 – коэффициент Пуассона грунта;

m₀ – коэффициент площади, зависящий от отношения L/B (см. табл. 2.3 Прил.2);

в) общую жесткость КСП фундамента вычисляют по формуле

. (11)

Осадку КСП фундамента вычисляют по формуле

. (12)

При этом часть нагрузки, воспринимаемой сваями, составит

, (13)

а часть нагрузки, воспринимаемой плитой, составит

. (14)

Определение расчетных показателей КСП фундамента производят методом последовательных приближений:

а) имея площадь ростверка здания A и задавшись расстоянием между сваями а порядка , находим число свай, которое можно разместить под ростверком

; (15)

б) при максимально допустимой осадке свайного фундамента S_ф расчетная осадка одиночной сваи S₁ равна

, (16)

где в первом приближении принимают значение по табл. 2.2 Прил. 2, имея значения n и a при l/d = 25 и  = 1000;

в) определяют расчетную нагрузку на сваю Р₁ по формуле

, (17)

где значение принимают по таблице 2.1 Прил. 2, которое в первом приближении при принятом значении равно ;

г) определяют расчетную нагрузку на одиночную сваю свайного фундамента , приходящуюся от внешней расчетной нагрузки на фундамент . При этом принимается, что сваи воспринимают 85%

. (18)

Полученное расхождение между значениями Р₁ и указывает направление уточнения расчета, главным образом, за счет изменения количества свай n с включением в расчет фактических значений l/d и .

Выполненные расчеты осадки КСП фундаментов рекомендуется дополнительно проверить на осадку как условного фундамента.

При расчете КСП фундамента с жестким ростверком следует учитывать, что в результате перераспределения нагрузок нагрузка на крайние ряды свай, особенно на угловые, значительно выше средней нагрузки на сваю в фундаменте, что может вызвать значительные изгибающие моменты на краях и в углах ростверка.

Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать нагрузки на сваи в ростверке в зависимости от средней нагрузки на сваю в фундаменте Р_ср:

в крайних рядах – P_к=2Р_ср, в т.ч. на угловых сваях P_у=3Р_ср.