4.2 Проверка прочности куста свай.

Удовлетворение условия 27, для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С цель проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент ( схему условного фундамента для свайного фундамента под колонну смотри рисунок 4.6).

Рисунок 4.6—К определению размеров условного фундамента.

Для внецентренно-загруженного фундамента:

P_min/max =  1,2R_усл, (4.10)

где N_{OI I}, G_р , G_гр –соответственно, нагрузка по обрезу фундамента N_{OI I}, вес ростверка G_р и грунта на его уступах G_гр, в пределах условного фундамента кН;

Определяем угол

a_усл, b_усл – соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента,

a_yсл = a₁ + 2•h•tg( _II,mt4) (4.11)

b_yсл = b₁ + 2•h•tg( _IImt4);  _IImt = 19,75 (4.12)

М – расчетный момент, действующий в уровне нижних концов свай, т.е. по подошве условного свайного фундамента и равен М = М_0II + F_0II,h ·d_усл;

W – момент сопротивления подошвы условного свайного фундамента.

R_усл – расчётное сопротивление грунта в плоскости подошвы условного фундамента, кПа (по формуле (7) из [1]).

Если условия (4.10) не выполняются, то необходимо либо увеличить количество свай, либо изменить расстояние между сваям, либо изменить размеры свай, или же увеличить глубину погружения свай.

Определяем ширину условного фундамента:

.

Объем условного фундамента AБВГ:

(4.13)

Площадь условного фундамента:

(4.14)

Объем ростверка и подколонника:

,

Объем свай:

Объем грунта в пределах условного фундамента:

(4.15)

Вес грунта в объеме условного фундамента:

. (4.16)

где _II —средний удельный вес грунтов, лежащих выше уровня подошвы:

Вес свай и ростверка:

, (4.17)

. (4.18)

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

N = + G_р + G_св + G_гр = 160+28,5+17,28+75,53=281,31 кН. (4.19)

Момент в уровне нижних концов свай:

. (4.20)

(4.21)

Р_мах =427,2 кПа;

P_min =376,54 кПа

Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы, при котором еще возможен расчет оснований по II группе предельных состояний:

(4.22)

Так как L/Н = 48/12,6 = 3,8, то _с1 = 1,2; _с2 = 1,0248.

При φ=16,0⁰ M_γ = 0,36; M_g = 2,43; M_с = 5,0 С_n = 43 кПа.

Р_ср = 401,87 кПа < R = 649,77 кПа;

Р_max = 427,2 кПа < 1,2·R = 1,2·649,77 = 779,73 кПа;

P_min = 376,54кПа > 0.

Все условия соблюдаются.

4.3 Определение осадки свайного фундамента

Осадку вычисляем методом послойного суммирования. Суммарная осадка не должна превышать предельно допустимых деформаций основания, которые составляют для данного вида сооружения 8 см.

Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса в пределах глубины 6b 60,7м =4,2м ниже подошвы фундамента согласно формуле (20). Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои:

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта определим по формуле:

σ_zq = Σ γ_i · h_i; (4.23)

- по подошве насыпного грунта:

σ_zq1 = 13,76,7=91,79кПа 0,2σ_zq0 = 18,36 кПа

- по подошве первого слоя:

σ_zq2= 91,79+0,718=104,39 кПа 0,2σ_zq2 = 20,88 кПа

- по подошве второго слоя на границе воды:

σ_zq3=104,39+0,419,2=112,07 кПа 0,2σ_zq3 = 22,41 кПа

- по подошве третьего слоя с учетом взвешенного действия воды:

σ_zq4 = 112,07+1,85(27-10)/(1+0,824)=129,35 кПа 0,2σ_zq4 = 25,87 кПа

- на глубине 0,05м ниже суглинка тугопластичного с учетом взвешенного действия воды:

σ_zq5 = 129,35+0,05(27,6-10)/(1+0,85)=129,83кПа 0,2σ_zq5 = 25,97 кПа

- по подошве четвертого слоя с учетом взвешенного действия воды

σ_zq6 = 129,83+4,95(27,6-10)/(1+0,85)=176,90 кПа 0,2σ_zq6 = 35,38 кПа

и так далее, расчёты сведены в таблицу 5.

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

Р_о = Р_ср— σ_zq5 = 401,87 —129,83 =272,04 кПа (4.24)

Далее строим эпюру распределения дополнительных (к боковому) вертикальных напряжений в грунте по формуле (3,16), где  определяем в зависимости от Чтобы избежать интерполяции зададимся z = h_i.

Вычисления сведем в таблицу 4. Осадку определим по формуле (3.12) в пределах сжимаемой толщи, т.е. до точки пересечения эпюр _Zpi =0,2_Zqi. Эпюры _Zqi , 0,2_Zqi и _Zpi показаны в графической части.

Таблица 5 – К расчету осадки свайного фундамента под стакан

Наименование грунта	Ei, МПа	Толщина пласта ,м	γiвз кН/м3	σzq, кПа	0,2σzq, кПа	hi, м	Zi, м	ς= 2Z/b	α	σzp, кПа	Si, м
Гли-на тугопластичная	15	5,0	9,51	129,83	25,97	0	0	0	1	272,04	-
				132,49	26,5	0,28	0,28	0,8	0,617	167,85	0,0033
				135,16	27,03	0,28	0,56	1,6	0,450	122,42	0,00217
				137,82	27,56	0,28	0,84	2,4	0,334	90,86	0,00159
				140,5	28,1	0,28	1,12	3,2	0,262	71,27	0,0012
				143,14	28,63	0,28	1,4	4	0,214	58,22	0,00097
				145,81	29,16	0,28	1,68	4,8	0,181	49,24	0,0008
				148,47	29,69	0,28	1,96	5,6	0,156	42,44	0,00068
				151,13	30,23	0,28	2,24	6,4	0,137	37,27	0,0006
				153,79	30,76	0,28	2,52	7,2	0,123	33,46	0,00053
				156,46	31,29	0,28	2,8	8	0,111	30,20	0,00048
				159,12	31,82	0,28	3,08	8,8	0,100	27,204	0,00043
				161,78	32,36	0,28	3,36	9,6	0,0924	25,136	0,00038
				164,44	32,89	0,28	3,64	10,4	0,0854	23,232	0,00033

_Zpi =0,2_Zqi=31,29кПа при z= 2,8м.

Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи H_l=2,8м.

S_i=0,0033+0,00217+0,00159+0,0012+0,00097+0,0008+0,00068+0,0006+0,00053+0,00048=0,0123м=1,23 см

S_u=8см. Следовательно, основное условие расчета по 2-ой группе предельных состояний удовлетворяется.