3.2. Расчет просадки от собственного веса грунта и нагрузки от фундамента

1) На схеме (рис. 3.1) строят эпюру суммарных напряжений

σ_z = σ_zg + σ_zр (3.9)

и эпюры начального просадочного давления Р_sl,i. Просадка будет происходить в пределах участков толщиной h_sl,i, где:

σ_z > Р_sl,i

2) Определяют средние значения суммарных напряжений _z,i в пределах каждого слоя толщиной h_sl,i.

3) По графикам ε_sl = f(σ) (рис. 2.1, задача №1) определяют значения относительной просадочности ε_sl,i, соответствующие значениям _{z,i ср}.

4) Определяют просадку грунта:

S_sl = ε_sl,i· h_sl,i·k _sl,i, (3.10)

где: k _sl,i - коэффициент, который определяют следующим образом:

- при b ≥ 12 м k _sli принимают равным 1 для всех слоев в пределах зоны просадки;

- при b ≤ 3 м k _sli вычисляют по формуле:

k_i=0,5+1,5(Р-Р_sl,i)/ Р₀ (3.11)

здесь Р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

Р_sl -начальное просадочное давление i-го слоя, кПа;

Р_о - давление, равное 100 кПа;

- при 3м < b < 12 м k _sl,i вычисляется интерполяцией.

5) Вычисляют суммарную деформацию основания и выполняют проверку условия расчета:

S+ S_sl ≤ S_u

По результатам проверки условия делают вывод о возможности применения заданного варианта фундаментов в приведенных грунтовых условиях.

4. Определение расчетной нагрузки на призматическую забивную сваю с учетом действия сил отрицательного трения

Проектирование свайных фундаментов на просадочных грунтах выполняют с учетом полного замачивания основания.

Последовательность расчета:

1) Определяют показатель текучести при полном замачивании основания:

2) Определяют длину сваи с учетом прорезки всех просадочных грунтов и заглубления в непросадочный слой:

L_св=0,5+(h₁ - d)+

где: h_i - мощность прорезаемых сваей просадочных грунтов, м;

d - глубина котлована, м;

l- заглубление сваи в несущий слой, принимают не менее 0,5 м.

По табл. 5.4 Приложения подбирается типоразмер сваи.

3) Вычерчивают расчетную схему (М 1:100, рис. 4.1), на которой показывают геологический разрез, котлован глубиной d и сечение сваи. На схеме строят эпюру распределения просадки грунта от собственного веса S_sl,g по глубине z ( по результатам задачи №1). С ее помощью определяют участок сваи, на котором действуют силы отрицательного трения. Длину участка определяют от дна котлована до расчетной глубины h_sl, где просадка S_sl,g= 5см .

Если просадка грунта от собственного веса S_sl,g ≤ 5см, определять силы отрицательного трения не требуется.

4) Вычисляют несущую способность сваи ниже глубины h_sl с учетом положительных сил трения по боковой поверхности сваи:

, кН (4.1)

где: - коэффициенты условий работы сваи, грунта под ее подошвой и по боковой поверхности, в РГР принимают ;

R - расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи (табл. 5.5 Приложения), кПа;

А , u – площадь (м²) и периметр (м) поперечного сечения сваи;

- толщина условного слоя, на которые делятся ИГЭ, пройденные сваей, ниже глубины h_sl, но не более 2м;

- расчетное сопротивление трению грунта по боковой поверхности сваи, кПа (табл. 5.6 Приложения).

5) Вычисляют расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунтов в пределах участка h_sl:

φ_I = φ/1,15 (4.2)

с_I = с/1,15, кПа (4.3)

6) На схеме (рис. 4.1) строят эпюру напряжений от собственного веса грунтов в водонасыщенном состоянии σ_zg (см. задачу №1).

7) Определяют расчетное сопротивление грунта сдвигу τ_i, которое до глубины h=6,0м (от дна котлована) вычисляют по формуле:

τ_i =0,7· _zg,i ·tg φ_I,i + с_i , кПа (4.4)

где: σ_zgi- среднее значение напряжения от собственного веса грунта в i-м условном слое толщиной h_i на участке h_sl; значения _zg определяют по эпюре (рис. 4.1).

При глубине h < 6м ≤ h_sl значения τ_i принимают постоянными и равными по значению τ_i на глубине 6,0м.

8) Определяют отрицательную силу трения:

P_n = u τ_i · h_i (4.5)

где: u - периметр поперечного сечения сваи, м;

h_i - толщина условного слоя, на которые делятся грунты, пройденные сваей, до глубины h_sl; принимается не более 2,0м.

Результаты расчета , τ_i и Р_n,i сводят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

№

zi, м

IL

U,м

Сопротивление трению по боковой поверхности

Отрицательные силы трения по боковой поверхности сваи,

hi

fi

Uγc hi fi

φI

cI, кПа

tgφI

zg

τI

Pn, кПа

9) Вычисляют расчетную нагрузку на сваю с учетом действия сил отрицательного трения:

N _св = , кН (4.6)

где: γ_к =1,4- коэффициент надежности;

γ_с - коэффициент условий работы, зависящий от величины просадки грунта от собственного веса S_{sl, q} (см. задачу №1):

при S_{sl, q} ≤5 см γ_с = 0, при S_sl,q ≥ 2 S_u, γ_с = 0,8, для промежуточных значений S_sl,q коэффициент γ_с определяют интерполяцией.

Рис. 4.1. Схема к расчету сваи с учетом действия сил

отрицательного трения.