2. Расчет осадки свайного фундамента как условного фундамента

Расчет осадки условного фундамента производится по СП 50-101 на давление, передаваемое на основание подошвой условного фундамента, при этом в собственный вес условного фундамента включают вес свай, ростверка и грунта в объеме условного фундамента.

19. Расчетом по первой группе предельных состояний запроектирован свайный фундамент (рисунки 44 и 45). Требуется проверить выполнение условия (55) и вычислить осадку свайного фундамента. Необходимые для вычисления характеристики грунтов основания сведены в таблице 24. Нагрузка по обрезу фундамента для расчета по второй группе предельных состояний N_0II = 1200 кН, суммарная нагрузка на пол, вычисленная с коэффициентом надежности _f = 1, N_прочII = 80 кН. Эксцентриситет прочей нагрузки равен 0. Масса одной сваи С60.30-2 равна 1,38 т. Предельная осадка фундамента S_u = 0,1 м.

№ инженерно-геологического элемента	1	2	3
Наименование грунта	Супесь	Песок пылеватый	Суглинок
Наименование характеристик
Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия веса воды, sb, кН/м3	-	9,99	водоупор
Показатель консистенции IL	0,3	-	0,19
Модуль деформации, Е, МПа	9,0	14,0	18,0
Удельный вес, , кН/м3:
при доверительной вероятности  = 0,85 (2 гр. предельных состояний)	19,0	19,6	19,1
Удельное сцепление, с, кПа
при доверительной вероятности  = 0,85	13,8	0,2	33,0
Угол внутреннего трения, , градус
при доверительной вероятности  = 0,85	25,0	36,0	21,0

Примечание Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды вычисляется по формуле , где _s – удельный вес частиц грунта, кН/м³, _w – удельный вес воды, равен 10 кН/м³, е – коэффициент пористости, д.е.

Р ешение. Определяем границы условного фундамента (рисунок 46). Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта _II,mt вычисляется в пределах глубины погружения свай в грунт h = 3,3 +2,2 = 5,5 м. Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта равно

_II,mt = = 29,4°, _I,mt / 4 = 29,4 / 4 =7,35°.

Вычисляем размеры подошвы условного фундамента

b_y = 2,1 + 25,5tg(7,35) = 3,52 м, l_y = 3 + 25,5tg(7,35) = 4,42 м.

Т.к. под острием свай нет грунта с показателем консистенции I_L > 0,6, размеры условного фундамента не ограничиваем.

Вычисляем объем и вес ростверка, принимая удельный вес железобетона равным 25 кН/м³ и коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса железобетона _f  = 1,

V_f = 1,21,20,9 + 2,12,40,6 + 2,73,60,6 = 10,2 м³,

N_pII = _f 25V_f = 12510,2 = 254 кН.

О пределяем объем супеси в составе условного фундамента

V_супесь = b_y l_y (3,3+2,2) - V_f - 110,30,33,3 =

= 3,524,425,5 - 10,2 - 110,30,33,3 = 72,1 м³,

последнее слагаемое – объем свай в слое супеси.

Вес супеси

N_{супесьII} = _f _IV_супесь = 11972,1 = 1370 кН.

Определяем объем и, с учетом взвешивающего действия воды, вес песка пылеватого в составе условного фундамента

V_песок = b_y l_y 2,2 - 110,30,32,2 =

= 3,524,422,2 - 110,30,32,2 = 32 м³,

N_песокII = _f _sbV_песок = 19,9932 = 320 кН.

Вес одной сваи за вычетом головы, заделанной в ростверк

N_sI = (1,38-0,50,30,32,5)10 = 12,7 кН.

Находим максимальную нормальную составляющую давления условного фундамента на грунт основания

N_II = N_oII + N_pII + N_{проч II} + N_{супесьII} + N_песокII + N_sII 11=

= 1200 + 254 + 80 +1370 + 320 + 12,711 = 3363 кН.

Давление по подошве условного фундамента

р_II = = 216 кПа.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента. Ниже даются ссылки на СП 50-101 [5]. При выполнении расчетов можно использовать и другие источники, в которых приводятся справочные данные, например, [14, 15, 21, 27 и др.].

По (таблица 5.2, [5]) для песка пылеватого насыщенного водой определяем _с1  = 1,1, _с2  = 1 (сооружение в целом специально не приспособлено для восприятия усилий от деформаций основания).

k - коэффициент, принимаемый равным 1;

k_z - коэффициент, принимаемый при b_у = 3,52 м < 10 м равным 1.

M_ = 1,81, M_q = 8,24 и M_с = 9,97 - коэффициенты, принимаемые для _II = 36  по (таблица 5.3, [5]).

Под подошвой фундамента на глубину 3,8 м распространяется супесь (рисунок 44). Т.к. 0,5b_y = 0,53,52 = 1,76 м < 3,8 м, осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы, равно удельному весу песка пылеватого с учетом взвешивающего действия воды ₁₁  = 9,99 кН/м³.

Фундамент прорезает два слоя грунта – супесь и песок (рисунок 46), поэтому осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, равно

= 16,4 кН/м³.

Удельное сцепление грунта (песка пылеватого) под подошвой фундамента с₁₁ = 0,2 кПа. 

Глубина заложения фундамента от уровня планировки d_у = 7,7 м.

Вычисляем расчетное сопротивление основания условного фундамента R с учетом взвешивающего действия воды

= 1216 кПа.

Получили р_II = 216 кПа < R = 1216 кПа. Условие расчета оснований фундаментов по второй группе предельных состояний (55) выполняется.

Осадку основания свайного фундамента s определяем методом послойного суммирования по формуле (5.14, [5])

,

(57)

где  - безразмерный коэффициент, равный 0,8.

Т.к. глубина заложения ростверка меньше 5 м второе слагаемое в формуле (57) не учитывается.

При ширине подошвы фундамента b_у  5 м и отсутствии в основании слоев грунта с Е < 5 МПа суммирование проводится до тех пор, пока _zр не станет меньше 0,2_zg (см. п. 5.5.41, [5]).

Находим _zg,0 = d_n = 16,47,7 = 126,5 кПа;  = l_у /b_у = 4,42/3,52 = = 1,26; 0,4b_у = 0,43,52 = 1,41 м. Разбиваем основание на слои толщиной 1,41 м (не более 0,4b_у).

Вертикальные напряжения на глубине z от подошвы условного фундамента_zp и _zу определяем по формулам

_zp = p_II и _z = _zg,0.

Коэффициент  находим интерполяцией по (таблица 5.6, [5]), в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента  и относительной глубины, равной  =2z/b_у.

Вычисление осадки сведено в таблицу 25. Жирным курсивом в нижней строке таблице показаны параметры, определившие границу сжимаемой толщи.

Расчетная схема для определения осадки фундамента показана на рисунке 47.

№ игэ	z, м			h, м	zp, кПа	z, кПа	11, кН/м3	zg, кПа	0,2zg, кПа	кПа	кПа	Е, кПа	м
3	0	0	1,000		216	126,5		126,5	25,3	89,5
	1,41	0,8	0,831	1,41	180	105	9,99	141	28,1	75	82,3	14000	0,0083
	2,82	1,6	0,503	1,41	109	63,6	9,99	155	31	45,4	60,2	14000	0,0061
	3,8	2,16	0,353	0,98	76,3	44,6	9,99	164	32,9	31,7	38,6	14000	0,0027
4				h w	6 м	w	10	224	44,9
	4,22	2,4	0,301	0,43	65	38,1	19,1	232,5	46,5	26,9	29,3	18000	0,0007
	5,63	3,2	0,193	1,41	41,7	24,4	19,1	259	51,9	17,3	22,1	18000	0,0017
													0,0195

Осадка фундамента равна S = 0,80,0195 = 0,016 м.

Получили S = 0,016 м < S_u = 0,1 м. Условие расчета оснований фундаментов по второй группе предельных состояний (54) выполняется.