3. Определение осадки ленточных свайных фундаментов

При расчете осадок ленточных свайных фундаментов при расстоянии между сваями (34)d сваи и зажатый между ними грунт рассматривается как единый массив. Расчетная формула для вычисления осадки получена из решения плоской задачи с учетом приложения нагрузки внутри полупространства [13].

Осадку s, м, ленточных свайных фундаментов с одно- и двухрядным расположением свай при расстоянии между сваями (34)d определяют по формуле

,

(58)

где n - погонная нагрузка на свайный фундамент, кН/м, с учетом веса фундамента в виде массива грунта со сваями, ограниченного: сверху - поверхностью планировки; с боков - вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай; снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай;

E,  - значения модуля деформации, кПа, и коэффициента Пуассона грунта в пределах сжимаемой толщи H_с;

 ₀ - коэффициент, принимаемый по номограмме (рисунок 48) в зависимости от коэффициента Пуассона , приведенной ширины фундамента (где B - ширина фундамента, принимаемая по наружным граням крайних рядов свай; h - глубина погружения свай) и приведенной глубины активной зоны грунта H / h (H - глубина активной зоны грунта).

Значения коэффициента ₀ определяют по номограмме следующим образом (показано стрелками). На номограмме через точку, соответствующую вычисленному значению приведенной глубины сжимаемой толщи, проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с линией приведенной ширины фундамента и опускают перпендикуляр до линии коэффициента Пуассона грунта . Из точки пересечения проводят линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с осью ординат, на которой приведены значения коэффициента ₀.

Н ижняя граница сжимаемой толщи основания (рисунок 49) принимается под подошвой условного фундамента на глубине z = H_c, где выполняется условие _zр = k_zg (здесь _zр –вертикальное напряжение от полного давления по подошве условного фундамента р_II на глубине z по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; _zg – вертикальное напряжение от собственного веса грунта), где k = 0,2 для фундаментов с b_у  5 м и k = 0,5 для фундаментов с b_у > 20 м (при промежуточных значениях k определяется интерполяцией). При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше b_у/2 при b_у  10 м и (4+0,1b_у) при b_у >10 м.

В случае неоднородного основания значения Е и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи Н_с. Средние значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания ( и ) определяются по формулам:

,

(59)

,

(60)

где А_i – площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой условного фундамента в пределах i-го слоя грунта (допускается принимать от полного давления А_i = _zp,ih_i);

E_i, v_i, h_i, – соответственно модуль деформации, кПа, коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта, м;

Н_с – сжимаемая толща грунта, м;

n – число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи H_с.

Коэффициент Пуассона ν для каждого слоя грунта принимают по таблице 26.

Грунты	Коэффициент поперечной деформации ν
Крупнообломочные грунты	0,27
Пески и супеси	0,30-0,35
Суглинки	0,35-0,37
Глины при показателе текучести IL:
IL  0	0,20-0,30
0 < IL  0,25	0,30-0,38
0,25 < IL  1	0,38-0,45
Примечание - Меньшие значения ν применяют при большей плотности грунта.

В однорядных фундаментах при расстояниях между сваями больше 4d расчет осадки проводится как для одиночной сваи с учетом влияния соседних свай (п. 5.5).

20. Расчетом по первой группе предельных состояний запроектирован ленточный свайный фундамент (рисунки 50 и 51). Требуется вычислить осадку ленточного свайного фундамента. Необходимые для вычисления характеристики грунтов основания сведены в таблице 24 в примере 19.

Нагрузка по обрезу фундамента для расчета по второй группе предельных состояний n_0II = 700 кН/м, суммарная прочая нагрузка, вычисленная с коэффициентом надежности _f = 1, n_прочII = 50 кН/м. Эксцентриситет прочей нагрузки равен 0. Масса одной сваи С80.30-6 равна 1,83 т. Предельная осадка фундамента S_u = 0,12 м.

Решение. Т.к. расстояние между сваями находится в пределах (34)d осадку найдем по формуле (58). Определяем границы условного фундамента (рисунок 52). Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта _II,mt вычисляется в пределах глубины погружения свай в грунт h = 5,3 +2,2 = 7,5 м. Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта равно

_II,mt = = 28,2°, _I,mt / 4 = 28,2 / 4 =7,05°.

Вычисляем ширину подошвы условного фундамента

b_y = 1,2 + 27,5tg(7,05) = 3,06 м.

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

В ычисляем объем и вес ростверка на одном метре длины свайного фундамента, принимая удельный вес железобетона равным 25 кН/м³ и коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса железобетона _f  = 1,

V_f = 1,50,61 = 0,9 м³,

n_pII = _f 25V_f = 1250,9 = 22,5 кН.

Объем ростверка в составе условного фундамента

V_f ‘= 1,50,21 = 0,3 м³.

Определяем объем супеси в составе условного фундамента

V_супесь = b_y 5,51 - V_f ‘ - V_{s супесь} =

= 3,065,51 – 0,3 – 20,30,35,3/0,9 = 15,5 м³,

последнее слагаемое – объем свай в слое супеси на одном метре длины свайного фундамента.

Вес супеси

n_{супесьII} = _f _IV_супесь = 11915,5 = 295 кН.

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

V_песок = b_y 2,21 - V_{s песок} =

= 3,062,21 - 20,30,32,2/0,9 = 6,3 м³,

n_песокII = _f _sbV_песок = 19,996,3 = 63 кН.

Вес одной сваи за вычетом головы, заделанной в ростверк

N_sI = (1,83-0,50,30,32,5)10 = 17,2 кН.

Находим максимальную нормальную составляющую давления условного фундамента на грунт основания на одном метре длины свайного фундамента

n_II = n_oII + n_pII + n_{проч II} + n_{супесьII} + n_песокII + N_sII 2/0,9=

= 700 + 22,5 + 50 + 295 + 63 + 17,22/0,9 = 1169 кН/м.

Давление по подошве условного фундамента

р_II = = 382 кПа.

Определяем расчетное сопротивление грунта, под подошвой условного фундамента используя вычисления сделанные в примере 19.

Под подошвой фундамента на глубину 3,8 м распространяется супесь (рисунок 50). Т.к. 0,5b = 0,53,06 = 1,53 м < 3,8 м, осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы, как и в примере 19 равно удельному весу песка пылеватого с учетом взвешивающего действия воды ₁₁  = 9,99 кН/м³.

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

= 1208 кПа.

Получили р_II = 382 кПа < R = 1208 кПа. Условие расчета оснований фундаментов по второй группе предельных состояний (55) выполняется.

При ширине подошвы фундамента b_у  5 м и отсутствии в основании слоев грунта с Е < 5 МПа граница сжимаемой толщи определится условием _zр = 0,2_zg.

Находим _zg,0 = d_n = 16,47,7 = 126,5 кПа;

0,4b_у = 0,43,06 = 1,22 м.

Разбиваем основание на слои толщиной 1,2 м (не более 0,4b_у).

Вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента_zp определяем по формуле

_zp = p_II= 382.

Коэффициент  находим интерполяцией по (таблица 5.6, [5]), для ленточного фундамента в зависимости от относительной глубины, равной  =2z/b_у.

В ычисление сведено в таблицу 27. Жирным курсивом в нижней строке таблице показаны параметры, определившие границу сжимаемой толщи.

Расчетная схема для определения границы сжимаемой толщи фундамента показана на рисунке 53.

По таблице 26 находим для суглинка v = 0,36, для песка пылеватого v = 0,32. По формуле (60) вычисляем

0,35.

Вычисляем и принимая А_i = _zp,ih_i (см. рисунок 53), где _zp,i – средний размер вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта. Вычисления сведены в таблице 27.

1826,8 кПам;

0,1186 м.

Находим

15400 кПа.

Вычисляем

= 1,2 / 7,5 = 0,16;

H / h = (0,2 + 5,3 + 6,0 + 1,0 + 1,25) / 7,5 = 18,5 / 7,5 = 2,47.

По номограмме на рисунке 48 по = 0,35, 0,16 и H / h = 2,47 находим ₀ = 2,75.

Вычисляем n.

Определяем объем супеси в составе массива грунта со сваями, ограниченного: сверху - поверхностью планировки; с боков - вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай; снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай

V_супесь = 1,2 5,51 - V_f ‘ - V_{s супесь} =

= 1,25,51 – 0,3 – 20,30,35,3/0,9 = 5,2 м³,

последнее слагаемое – объем свай в слое супеси на одном метре длины свайного фундамента.

Вес супеси

n_супесь = _f _IV_супесь = 1195,2 = 99 кН.

Определяем объем и, с учетом взвешивающего действия воды, вес песка пылеватого

V_песок = 1,2 2,21 - V_{s песок} =

= 1,22,21 - 20,30,32,2/0,9 = 2,2 м³,

n_песок = _f _sbV_песок = 19,992,2 = 22 кН.

Таким образом,

n = n_oII + n_pII + n_прочII + n_супесь + n_песок + N_sII 2/0,9=

= 700 + 22,5 + 50 + 99 + 22 + 17,22/0,9 = 932 кН/м.

Осадка ленточного свайного фундамента

0,047 м < S_u = 0,12 м.

Условие расчета оснований фундаментов по второй группе предельных состояний (54) выполняется.

№ игэ	z, м			h, м	zp, кПа	11, кН/м3	zg, кПа	0,2zg, кПа	Е, кПа	кПа	кПам	м
3	0	0	1,000		382		126,5	25,3
	1,2	0,784	0,885	1,2	338	9,99	138	28,1	14000	360	432	0,0309
	2,4	1,569	0,651	1,2	248	9,99	150	31	14000	293	351,6	0,0251
	3,6	2,353	0,486	1,2	185	9,99	162	32,9	14000	216,5	259,8	0,0186
	3,8	2,484	0,465	0,2	177	9,99	164	44,9	14000	181	36,2	0,0026
4				h w	6 м	10	224	44,9
	4,8	3,137	0,381	1	145	19,1	244	48,7	18000	161	161	0,0089
	6,0	3,922	0,312	1,2	119	19,1	266	53,3	18000	132	158,4	0,0088
	7,2	4,706	0,263	1,2	100	19,1	289	57,9	18000	109,5	131,4	0,0073
	8,4	5,490	0,227	1,2	87	19,1	312	62,5	18000	93,5	112,2	0,0062
	9,6	6,275	0,200	1,2	76	19,1	335	67,0	18000	81,5	97,8	0,0054
	10,8	7,059	0,178	1,2	68	19,1	358	71,6	18000	72	86,4	0,0048
											1826,8	0,1186