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 4.5).

Рисунок 4.5—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;

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 = 15⁰ (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 сваями, либо изменить размеры свай, или же увеличить глубину погружения свай.

Определяем ширину условного фундамента:

(4.12)

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:

G_гр = _II∙V_гр = 15,4∙48,787 = 751,32 кН. (4.16)

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

кН/м³

Вес свай и ростверка:

G_св=V_св∙_б =8,71∙24=209,04кН (4.17)

G_р = V_р ∙ _б = 5,103∙24 = 122,472 кН. (4.18)

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

N = N_0II + G_р + G_св + G_гр = 640+122,472+209,04+751,32=1722,8 кН. (4.19)

Момент в уровне нижних концов свай:

M = M_{OI I} + F_0II,h ∙h_p = 260+201,5=290кН∙м. (4.20)

(4.21)

Р_мах = 258,7+101,4=360,1 кПа;

P_min = 258,7-101,4=157,3кПа

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 = 1,1; _с2 = 1,1.

При φ=15⁰ M_γ = 0,32; M_g = 2,29; M_с = 5,85; С_n = 15 кПа.

(4.22)

Р_ср = 258.5 кПа < R = 418.95 кПа;

Р_max = 360.1 кПа < 1,2·R = 1,2·418.95 = 502.74 кПа;

P_min = 157.3 кПа кПа > 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 2,58м =15.48м 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 фундамента:

σ_zq0 = 8,115,1+1,017,8=144,64кПа 0,2σ_zq0 = 28,928 кПа

- на подошве суглинка мягкопластичного с учётом взвешивающего действия воды:

σ_zq1=144,64+1,2(27-10)/(1+0,9)=155,38 кПа 0,2σ_zq1 = 31,08 кПа

- на подошве суглинка текучепластичного с учётом взвешивающего действия воды:

σ_zq2 = 155,38+4(26,8-10)/(1+0,8)=192,71 кПа 0,2σ_zq2 = 38,54 кПа

- на подошве суглинка тугопластичного с учётом взвешивающего действия воды:

σ_zq3 = 192,71+2(26,9-10)/(1+0,72)=212,36кПа 0,2σ_zq4 = 42,47 кПа

Расчёты сведены в таблицу 5.

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

σ_zр0 = Р_ср— σ_zq0 = 258,5 —144,64 =113,86 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 зададимсяz = 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 4 – К расчету осадки свайного фундамента под стакан

Наименование грунта	Ei, МПа	Толщина пласта ,м	γi кН/м3	σzq, кПа	0,2σzq, кПа	hi, м	Zi, м	ς= 2Z/b	α	σzp, кПа	Si, м
Суглинок мягкопластичный	7	2,2	17,8	144,64	28,928	0	0	0	1	113,86	—
				153,87	30,774	1,032	1,032	0,8	0,8	91,088	0,0107
				155,38	31,08	0,168	1,2	0,93	0,688	78,34	0,0011
Суглинок текучепластичный	10	4	19,3	163,44	32,69	0,864	2,064	1,6	0,449	51,12	0,0037
				183,39	36,68	1,032	3,096	2,4	0,257	29,26	0,0024

_Zpi =0,2_Zqi=35,34кПа при z=2,754м.

Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи H_l=2,754м.

S_i=0,0107+0,0011+0,0037+0,0024=0,0179м=1,79см

S_u=8см.

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