РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ИХ ОСНОВАНИЙ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

7.1. Расчет фундамента из висячих свай, свай-оболочек и свай-столбов (ниже в настоящем разделе именуемых для краткости общим названием «сваи») и его основания по деформациям производится как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений. Границы условного фундамента [рис. 20(1)] определяются следующим образом:

снизу — плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай;

с боков — вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии , а при наличии наклонных свай — проходящими через нижние концы этих свай;

сверху — поверхностью планировки грунта ВГ,

где — средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

, [38(25)]

j_II1, j_II2, j_IIn — расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной соответственно l₁, l₂, ... l_n;

l — глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, равная l = l₁ + l₂ +... + l_n.

В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента.

Полученные по расчету величины деформаций (осадок) свайного фундамента и его основания не должны превышать предельно допускаемых значений, определенных по формуле [2 (2)] настоящей главы.

Рис. 20(1). Схема определения границ условного фундамента при расчете осадок свайных фундаментов

К п. 7.1. Указания этого пункта по расчету свайного фундамента относятся к расчету куста.

При расчете осадок ленточных свайных фундаментов рекомендуется пользоваться методикой, приведенной ниже.

Напряжения в активной зоне ленточных свайных фундаментов определяются по формуле

(39)

где р — погонная нагрузка на ленточный свайный фундамент, кгс/см. В нагрузку включается вес массива грунта со сваями. Границы массива определяются следующим образом: сверху — поверхностью планировки грунта, снизу — плоскостью, проходящей через нижние концы свай, с боков — вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай;

l — глубина погружения свай, см;

a_п — безразмерный коэффициент, принимаемый по табл. 22 в зависимости от приведенной ширины свайного фундамента (b — ширина фундамента), приведенной глубины рассматриваемой точки и приведенного расстояния рассматриваемой точки от оси ленточного свайного фундамента .

Таблица 22

z	x/l
l		0, 025	0, 05	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1, 0
b = 0, 05
1, 01	13, 7907	8, 0834	2, 5951	1, 9473	1, 5013	1, 2419	1, 0487	0, 8917	0, 759	0, 6453	0, 5475	0, 4634	0, 3915
1, 05	8, 0206	6, 5857	4, 2363	2, 3056	1, 5591	1, 2668	1, 0658	0, 9066	0, 7735	0, 6597	0, 5618	0, 4775	0, 4051
1, 1	5, 1769	4, 859	4, 1223	2, 7469	1, 6774	1, 3103	1, 0909	0, 9262	0, 7914	0, 6772	0, 5791	0, 4943	0, 4216
1, 2	3, 3168	3, 2655	3, 123	2, 6846	1, 8758	1, 4213	1, 1555	0, 9719	0, 8296	0, 7123	0, 6128	0, 5272	0, 4533
1, 3	2, 5773	2, 5603	2, 5109	2, 3365	1, 8759	1, 4884	1, 2156	1, 0195	0, 8692	0, 7477	0, 6458	0, 5588	0, 4837
1, 4	2, 1593	2, 1514	2, 1283	2, 0422	1, 7736	1, 4872	1, 246	1, 0555	0, 9041	0, 7805	0, 677	0, 5887	0, 5125
1, 5	1, 8817	1, 8773	1, 8644	1, 8151	1, 6475	1, 4419	1, 2445	1, 0729	0, 9286	0, 8073	0, 7043	0, 6158	0, 5392
1, 6	1, 6797	1, 677	1, 669	1, 6378	1, 5263	1, 3771	1, 2199	1, 0722	0, 9406	0, 8857	0, 7258	0, 6388	0, 5628
1, 7	1, 524	1, 5222	1, 5168	1, 4955	1, 4173	1, 3066	1, 1821	1, 0578	0, 9411	0, 8353	0, 7408	0, 6569	0, 5826
1, 8	1, 3991	1, 3978	1, 3939	1, 3787	1, 3213	1, 2371	1, 138	1, 0431	0, 9325	0, 837	0, 7493	0, 6698	0, 5983
1, 9	1, 2959	1, 2949	1, 292	1, 2806	1, 2371	1, 1716	1, 0917	1, 005	0, 9172	0, 8321	0, 7519	0, 6776	0, 6097
	1, 2087	1, 2079	1, 2057	1, 1969	1, 163	1, 1109	1, 0458	0, 9731	0, 8974	0, 8221	0, 7495	0, 6809	0, 6171
2, 1	1, 1338	1, 1332	1, 1314	1, 1244	1, 0974	1, 0552	1, 0015	0, 9402	0, 8749	0, 8085	0, 7432	0, 6803	0, 6209
2, 2	1, 0685	1, 068	1, 0666	1, 061	1, 0389	1, 0043	0, 9595	0, 8509	0, 9074	0, 7924	0, 7338	0, 6766	0, 6216
2, 3	1, 011	1, 0106	1, 0094	1, 0048	0, 9866	0, 9577	0, 9199	0, 8754	0, 8263	0, 7748	0, 7223	0, 6703	0, 6197
2, 4	0, 9599	0, 9595	0, 9586	0, 9547	0, 9394	0, 915	0, 8428	0, 8445	0, 8017	0, 7561	0, 7092	0, 662	0, 6155
2, 5	0, 914	0, 9137	0, 9129	0, 9096	0, 8967	0, 8758	0, 8482	0, 815	0, 7775	0, 7371	0, 695	0, 6523	0, 6097
b = 0, 1
1, 01	9, 506	8, 6979	5, 3509	1, 8597	1, 4285	1, 1884	1, 0093	0, 8628	0, 7382	0, 7306	0, 5374	0, 4568	0, 3874
1, 05	7, 2177	6, 6371	5, 0111	2, 4175	1, 5002	1, 2165	1, 0272	0, 8777	0, 7522	0, 6444	0, 5511	0, 4702	0, 4004
1, 1	5, 2092	4, 965	4, 3346	2, 8941	1, 6489	1, 2677	1, 0547	0, 8978	0, 7699	0, 6613	0, 5676	0, 4865	0, 4162
1, 2	3, 4217	3, 37	3, 2252	2, 767	1, 8891	1, 1288	0, 9272	0, 9472	0, 8091	0, 6962	0, 6005	0, 5181	0, 4467
1, 3	2, 6499	2, 6319	2, 5797	2, 394	1, 8995	1, 4853	1, 2003	1, 0011	0, 8519	0, 7328	0, 6337	0, 5492	0, 4764
1, 4	2, 2099	2, 2015	2, 1769	2, 0847	1, 7974	1, 4927	1, 2397	1, 0438	0, 8909	0, 7679	0, 666	0, 5795	0, 5051
1, 5	1, 9195	1, 9139	1, 9002	1, 8475	1, 669	1, 4511	1, 244	1, 0665	0, 9194	0, 7974	0, 6949	0, 6075	0, 5321
1, 6	1, 7076	1, 7048	1, 6962	1, 663	1, 5448	1, 3873	1, 2228	1, 0697	0, 9349	0, 8185	0, 7183	0, 6317	0, 5564
1, 7	1, 5458	1, 5439	1, 5382	1, 5157	1, 4331	1, 3167	1, 1867	1, 0578	0, 9381	0, 8305	0, 7351	0, 6511	0, 5771
1, 8	1, 4166	1, 4152	1, 4111	1, 3951	1, 3348	1, 2466	1, 0358	0, 0358	0, 9314	0, 834	0, 7452	0, 6652	0, 5936
1, 9	1, 3102	1, 3092	1, 3061	1, 2942	1, 2487	1, 1803	1, 0973	1, 0077	0, 9174	0, 8305	0, 7492	0, 6742	0, 606
	1, 2206	1, 2198	1, 2175	1, 2083	1, 173	1, 1188	1, 0513	0, 9763	0, 8986	0, 8217	0, 7469	0, 6785	0, 6143
2, 1	1, 1439	1, 1432	1, 1414	1, 1342	1, 1061	1, 0623	1, 0068	0, 9437	0, 8767	0, 8099	0, 7424	0, 6788	0, 6188
2, 2	1, 0772	1, 0767	1, 0752	1, 0693	1, 0465	1, 0107	0, 9645	0, 911	0, 8531	0, 7933	0, 7337	0, 6757	0, 6201
2, 3	1, 0185	1, 0181	0, 0168	1, 0121	0, 9933	0, 9635	0, 9246	0, 8689	0, 8287	0, 776	0, 7226	0, 6699	0, 618
2, 4	0, 9664	0, 9661	0, 9651	0, 9611	0, 9453	1, 9202	0, 8872	0, 8479	0, 8042	0, 7577	0, 7099	0, 662	0, 615
2, 5	0, 9198	0, 9195	0, 9187	0, 9153	0, 902	0, 8806	0, 8522	0, 8182	0, 78	0, 7388	0, 696	0, 6526	0, 6096
b = 0, 2
1, 01	6, 7056	6, 0955	5, 7741	3, 5721	1, 3261	1, 1113	0, 9523	0, 821	0, 708	0, 6094	0, 523	0, 4474	0, 3816
1, 05	5, 6594	5, 5258	5, 1839	3, 4944	1, 4473	1, 1471	0, 9721	0, 836	0, 7215	0, 6223	0, 5356	0, 4598	0, 3937
	4, 7391	4, 5442	4, 3622	3, 3313	1, 6805	1, 217	1, 0047	0, 8575	0, 7391	0, 6384	0, 6512	0, 475	0, 4084
1, 2	3, 4337	3, 3938	3, 2784	2, 8776	1, 9531	1, 3917	1, 097	0, 9142	0, 7807	0, 6734	0, 583	0, 5051	0, 4373
1, 3	2, 7056	2, 6886	1, 6389	2, 4581	1, 9457	1, 4943	1, 1859	1, 0785	0, 8287	0, 7123	0, 6167	0, 5358	0, 4661
1, 4	2, 2608	2, 2523	2, 2273	2, 1331	1, 8328	1, 5071	1, 2364	1, 0305	0, 874	0, 7511	0, 6508	0, 5667	0, 4947
1, 5	1, 96	1, 9551	1, 9408	1, 8859	1, 6979	1, 4666	1, 2466	1, 0602	0, 9083	0, 7846	0, 5823	0, 596	0, 5223
1, 6	1, 7409	1, 7379	1, 7289	1, 694	1, 5691	1, 4024	1, 2285	1, 068	0, 9283	0, 8094	0, 7084	0, 622	0, 5476
1, 7	1, 5728	1, 5708	1, 5647	1, 541	1, 4537	1, 3309	1, 194	1, 0591	0, 9349	0, 8245	0, 7277	0, 6433	0, 5695
1, 8	1, 4387	1, 4373	1, 433	1, 416	1, 3525	1, 2556	1, 1512	1, 0389	0, 9306	0, 8305	0, 74	0, 6592	0, 6874
1, 9	1, 3286	1, 1327	1, 3244	1, 3118	1, 3639	1, 1921	1, 1052	1, 0118	0, 9183	0, 8289	0, 7457	0, 6698	0, 6011
	1, 2362	1, 2364	1, 2129	1, 2233	1, 1862	1, 1294	1, 059	0, 981	0, 9005	0, 8214	0, 7458	0, 6754	0, 6105
2, 1	1, 1572	1, 1565	1, 1546	1, 147	1, 1176	1, 0719	1, 0141	0, 9486	0, 8793	0, 8096	0, 7515	0, 6768	0, 6161
2, 2	1, 0887	1, 0881	1, 0866	1, 0805	1, 0567	1, 0194	0, 9713	0, 9159	0, 8561	0, 7947	0, 7337	0, 6746	0, 6182
2, 3	1, 0285	1, 0281	1, 0289	1, 0218	1, 0023	0, 9713	0, 931	0, 8837	0, 832	0, 7779	0, 7233	0, 6695	0, 6175
2, 4	0, 9752	0, 9749	0, 9739	0, 9697	0, 9534	0, 9274	0, 8932	0, 8532	0, 8076	0, 7599	0, 711	0, 6622	0, 6145
2, 5	0, 9276	0, 9273	0, 9265	0, 9229	0, 9092	0, 8871	0, 8578	0, 8228	0, 7834	0, 7412	0, 6974	0, 6532	0, 6095
b = 0, 3
1, 01	5, 4922	4, 9691	4, 7046	4, 4143	1, 2575	1, 2491	0, 9057	0, 7857	0, 6834	0, 5921	0, 5112	0, 4398	0, 3771
1, 0	4, 7306	4, 6464	4, 4779	4, 0314	1, 5602	1, 0995	0, 9287	0, 8025	0, 6966	0, 6044	0, 5232	0, 4515	0, 3885
1, 1	4, 1927	4, 1509	4, 0298	3, 5481	1, 8888	1, 2026	0, 9693	0, 8261	0, 6201	0, 538	0, 538	0, 4658	0, 4024
1, 2	3, 3052	3, 2795	3, 2033	2, 9152	2, 0647	1, 4207	1, 0845	0, 8921	0, 7595	0, 6558	0, 5693	0, 4948	0, 4299
1, 3	2, 6873	2, 6734	2, 6322	2, 4775	1, 9958	1, 5229	1, 1877	0, 9669	0, 8133	0, 6973	0, 6039	0, 5255	0, 4581
1, 4	2, 2703	2, 2625	2, 2395	2, 1518	1, 8608	1, 5278	1, 2429	1, 0261	0, 8642	0, 7397	0, 6399	0, 5572	0, 4868
1, 5	1, 9758	1, 9713	1, 9673	1, 9038	1, 7175	1, 482	1, 2539	1, 0598	0, 9027	0, 7765	0, 6736	0, 5878	0, 515
1, 6	1, 1757	1, 7541	1, 7451	1, 7103	1, 5847	1, 4149	1, 2357	0, 0697	0, 9257	0, 8041	0, 7019	0, 6153	0, 5412
1, 7	1, 5876	1, 5855	1, 5194	1, 5555	1, 467	1, 3414	1, 2008	1, 0619	0, 9342	0, 8213	0, 7231	0, 638	0, 5642
1, 8	1, 4518	1, 4503	1, 4459	1, 4287	1, 3639	1, 2689	1, 1576	1, 0422	0, 9311	0, 8288	0, 7369	0, 6553	0, 5832
1, 9	1, 34	1, 3389	1, 3357	1, 3228	1, 2739	1, 2004	1, 1113	1, 0154	0, 9197	0, 8284	0, 7439	0, 667	0, 5978
	1, 2462	1, 2453	1, 2428	1, 2329	1, 195	1, 1369	1, 0647	0, 9848	0, 9025	0, 8217	0, 7449	0, 6735	0, 608
2, 1	1, 1659	1, 1653	1, 1633	1, 1555	1, 1254	1, 0787	1, 0195	0, 9524	0, 8816	0, 8105	0, 7413	0, 6756	0, 6143
2, 2	1, 0964	1, 0959	1, 0943	1, 088	1, 0637	1, 0255	0, 9763	0, 9196	0, 8586	0, 796	0, 734	0, 674	0, 6171
2, 3	1, 1035	1, 035	1, 0337	1, 0285	1, 0085	0, 9769	0, 9356	0, 8874	0, 8346	0, 7795	0, 724	0, 6694	0, 6169
2, 4	0, 9814	0, 981	0, 9799	0, 9757	0, 959	0, 9324	0, 8975	0, 8102	0, 7613	0, 712	0, 712	0, 6625	0, 6142
2, 5	0, 9331	0, 9328	0, 9319	0, 9283	0, 9143	0, 8917	0, 8618	0, 8161	0, 786	0, 7431	0, 6986	0, 6538	0, 6096

Формула (39) позволяет определять напряжения на различном расстоянии от оси ленточного свайного фундамента. Это важно для определения взаимного влияния рядов свай крупнопанельных зданий и зданий повышенной этажности при расстоянии между рядами 2, 6 — 3, 2 м, так как в этом случае взаимовлияние будет значительным.

Напряжения в плоскости острия свай не должны превышать расчетного давления на грунт R, определяемого до формуле

, (40)

где m₁, m₂, k_н, A, В, D, g_II, g¢ _II, h, h_o — те же коэффициенты и параметры, что и в формуле (17) главы СНиП II-15-74.

Коэффициент 1, 1 учитывает изменение объемного веса грунта в результате забивки свай, а коэффициент 3 — изменение сил сцепления грунта. На границе уплотненной зоны (на глубине, равной трем диаметрам свай от плоскости острия свай) расчетное давление на грунт определяется по формуле (40) с учетом природных значений физико-механических свойств грунтов, т.е. без вышеуказанных коэффициентов.

Осадка ленточных свайных фундаментов определяется по формуле

(41)

где S — осадка свайного фундамента, см;

p — погонная нагрузка на свайный фундамент, кгс/см;

;

Е — модуль деформации грунта активной зоны с учетом уплотнения грунта в результате забивки свай определяется по данным испытания сваи-штампа, обычных одиночных свай, статического зондирования;

m — коэффициент бокового расширения грунта;

d₀ — безразмерная компонента, принимаемая по номограмме рис. 21 в зависимости от коэффициента бокового расширения грунта m, приведенной ширины фундамента (l ¾ глубина погружения свай, b — ширина фундамента) и приведенной глубины активной зоны (z_o — глубина нижней границы активной зоны).

Рис. 21. Номограмма для определения d_о

Нижнюю границу активной зоны рекомендуется принимать на глубине, где дополнительные напряжения от фундамента не превышают структурной прочности грунта. Если отсутствуют данные о структурной прочности сжатия, рекомендуется границу активной зоны принимать на глубине, где напряжения от внешней нагрузки не превышают 0, 1 кгс/см². Напряжения определяются по формуле (39).

Для определения значений d_о находится граница активной зоны и определяется приведенная глубина , затем проводится линия, параллельная оси абсцисс, до пересечения с линией приведенной ширины фундамента и опускается перпендикулярно до линии коэффициента бокового расширения грунта m. Из точки пересечения проводится линия, параллельная оси абсцисс до пересечения с осью ординат, на которой находим значения d_о. Осадку свайного фундамента определяем по формуле (41).

Пример 25. Определять напряжения в активной зоне и полную осадку двухрядного ленточного свайного фундамента.

Сваи сечением 30´ 30 см длиной 9 м забиты с шагом, равным 90 см. Глубина погружения свай 8, 9 м. Ширина ростверка 130 см, высота 50 см. Подошва ростверка заложена на глубине 90 см от поверхности планировки грунта. Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, равна N₁ = 70 тс, а от основного сочетания расчетных нагрузок с коэффициентами перегрузки, равными единице, N₂ = 61 тс. Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю с учетом передачи части нагрузки через ростверк, по данным испытания фундамента, равна 75 тс.

Площадка сложена слоем суглинков мощностью 15, 6 — 16, 2 м, ниже залегают слой гравелистого песка и слой гравийного грунта, мощностью 3, 8 м. На глубине 20 м залегает песчаник. Основные физико-механические свойства слоя суглинков: объемный вес 1, 88 т/м³; природная влажность 27 — 31%, число пластичности 0, 16; показатель консистенции 0, 45 — 0, 6; коэффициент пористости 0, 83 — 0, 9; значение удельного сцепления грунта 0, 19 кгс/см²; уровень грунтовых вод находится на отметке — 1, 5 м; модуль деформации глинистого грунта по данным испытаний сваи-штампа 105 кгс/см²; модуль деформации гравелистого песка 260 кгс/см².

Напряжения в активной зоне ленточного свайного фундамента определяем по формуле (39):

.

Находим погонную нагрузку на ленточный свайный фундамент, кгс/см², включая вес массива грунта со сваями:

где n_р — число рядов свай;

n — коэффициент перегрузки, равный 1, 1;

g_cp — среднее значение объемного веса грунта со сваями в массиве;

h_ф — расстояние от планировочной отметки до плоскости острия свай;

b_м — ширина массива грунта со сваями.

Безразмерный коэффициент a_n принимаем по табл. 22 в зависимости от приведенной ширины свайного фундамента , приведенной глубины рассматриваемой точки , приведенного расстояния рассматриваемой точки от оси ленточного свайного фундамента . Значение a_n при b = 0, 13 находим путем интерполяции значений a_n.

Напряжение на глубине = 1, 01, т. е. на глубине 9 см ниже плоскости острия свай ленточного свайного фундамента:

= 5, 64 кгс/см².

Значения напряжений на различной глубине активной зоны приведены в табл. 23.

Таблица 23

	an	, кгс/см2	Глубина от плоскости острия свай, см
1, 01	8, 6654	5, 64	8, 9
1, 05	6, 7802	4, 42	44, 5
1, 1	4, 9282	3, 2
1, 2	3, 4253	2, 23
1, 3	2, 6666	1, 37
1, 4	2, 2252	1, 44
1, 5	1, 9349	1, 26
1, 6	1, 7175	1, 05
1, 7	1, 5549	1, 01
1, 8	1, 4232	0, 92
1, 9	1, 3157	0, 85
	1, 2253	0, 79
2, 1	1, 1479	0, 74
2, 2	1, 0816	0, 7

Напряжения в плоскости острия свай и в активной зоне не должны превышать расчетного давления на основание R, определяемого по формуле (40) и по формуле (7) главы СНиП II-15-74:

Из приведенных данных видно, что напряжения в плоскости острия свай и в активной зоне фундамента меньше расчетных давлений на основание R₁ и R:

s_z < R₁ uR 5, 64 кгс/см² < 8, 03 и 6, 03 кгс/см².

Определим полную осадку ленточного свайного фундамента по формуле (41). Находим погонную нагрузку на свайный фундамент от основного сочетания расчетных нагрузок с коэффициентами перегрузки, равными единице:

Определяем нижнюю границу активной зоны z_о и приведенную глубину границы активной зоны . Анализ значений напряжений, приведенных в табл. 23, показывает, что нижняя граница активной зоны может быть принята на границе гравийного слоя и песчаника z_о = 19, 1 м.

Приведенная глубина границы активной зоны = 2, 15. Определяем безразмерную компоненту перемещения d_о. При = 2, 15, b = 0, 13 и m = 0, 35 по номограмме рис. 21 d_о = 2, 47.

Средневзвешенное значение модуля деформации грунта активной зоны:

кгс/см²;

кгс/см².

Осадка свайного фундамента равна:

см.

Расчет осадок свайных фундаментов опор мостов, опирающихся на однородные песчаные грунты без прослоек связанных грунтов, обычно рекомендуется производить согласно рекомендациям, изложенным в прил. 6.

Расчет осадок крена фундаментов из свайных полей размером 10´ 10 м можно определять методом линейно-деформируемого слоя в соответствии с указаниями главы СНиП II-15-74. При этом расчет следует производить по среднему давлению на основание в плоскости подошвы плитного ростверка, а расчетную толщину слоя увеличить на величину, равную глубине погружения свай, приняв модуль деформации слоя, прорезаемого сваями, равным бесконечности или модулю деформации материала свай.

Расчетную осадку фундаментов из свайных полей можно также вычислять по формуле

, (42)

где р — среднее давление на основание на уровне подошвы плитного ростверка, кгс/см²;

В — ширина или диаметр фундамента;

Е — средневзвешенный модуль деформации сжимаемой толщи, принимаемый от плоскости нижних концов свай и равной ширине или диаметру фундамента.

В случае разнородного основания средневзвешенное значение модуля деформации определяется по формуле

, (43)

где E₁, E₂, E_i — модули деформации 1-го, 2-го и i-го слоев;

h₁, h₂, h₃ — мощность 1-го, 2-го и i-го слоев;

k₁, k₂, k_i — коэффициенты, учитывающие глубину залегания слоя и принимаемые по табл. 24 в зависимости от глубины расположения подошвы слоя.

Таблица 24

Глубина расположения слоя (в долях от В)	0 — 0, 2в	0, 2В — 0, 4В	0, 4В ¾ 0, 6В	0, 6В ¾ 0, 8В	0, 8 ¾ В
Коэффициент Ki		0, 85	0, 6	0, 5	0, 4

Рис. 22. Схема определения размеров условного фундамента

Пример 26. Требуется определить сопротивление грунта основания в уровне нижних концов свай и осадку свайного фундамента под колонну производственного здания с шагом колонн 6 м. Фундамент запроектирован в виде куста из шести свай сечением 300´ 300 мм, длиной 10 м (рис. 22). Расстояние между осями свай в кусте а = 3; d = 0, 9 м. На фундамент сооружения действуют вертикальная сила N = 300 тс (с учетом веса ростверка) и изгибающий момент М = 50 тс× м.

Грунтовые условия. С поверхности на глубину 4 м залегает слой мягкопластичного суглинка, затем на глубину 4, 5 м — тугопластичная глина и ниже — крупный песок, разведанный до глубины 7 м.

Физико-механические свойства грунтов следующие:

суглинок мягкопластичный — g_оII = 1, 8 тс/м³; j_II = 14°;

e = 0, 85; I_L = 0, 55;

глина тугопластичная — g_оII = 1, 9 тс/м³; j_II = 24°;

e = 0, 55; I_L = 0, 3;

песок крупный — g_оII = 2 тс/м³; j_II = 40°;

e = 0, 55; c_II = 0, 01 кгс/см².

Решение:

а) расчетные нагрузки на сваи, входящие в фундамент, определяем по формулам:

; Sz² = 4× 0, 9² = 3, 24 м²;

;

P_макс = 63, 9 тс; P_мин = 36, 1 тс.

Несущую способность сваи определяем по формуле [7(7)]:

Ф = т(т_R RF + иSт_f f_i l_i),

где F = 0, 09 м²; и = 1, 2 м;

R = 763 тс/м² для глубины

h = 9, 5 м [по табл. 1 (1)]; f₁ = 1 тс/м²;

f₂ = 1, 7 тс/м²;

f₃ = 4 тс/м²; f₂ = 4, 3 тс/м²;

f₅ = 6, 75 тс/м² [по табл. 2(2)];

Ф = 1 [763× 0, 09 + 1, 2 (1× 2 + 1, 7× 2 + 4× 2 + 4, 3× 2, 5 + 6, 75× 1)] =

= 1 (68, 6 + 37, 1) = 105, 7 тс.

Расчетная нагрузка на сваю

тс > 63, 9 тс,

что удовлетворяет требованиям;

б) проверяем сопротивления грунта основания в плоскости нижних концов свай. Средневзвешенное значение угла внутреннего трения:

; tg 5°22, 5 = 0, 094.

Размеры свайного ростверка в пределах периметра куста свай;

А₁ = 2× 0, 9 + 0, 3 = 2, 1 м;

B₁ = 0, 9 + 0, 3 = 1, 2 м.

Размеры опорной площади условного массива:

A₂ = A₁ + 2 l tg 5, 5° = 2, 1 + 2× 9, 5× 0, 094 = 3, 89 м;

В₂ = B₁ + 2 l tg 5, 5° = 1, 2 + 2× 9, 5× 0, 094 = 2, 99 м;

F = A₂ В₂ = 3, 89× 2, 99 = 11, 6 м².

Объем условного массива V = fl = 11, 6× 9, 5 = 110 м³.

Объем свай: V_с = 10× 0, 09× 6 = 5, 4 м²;

V - V_c = 110 - 5, 4 = 104, 6 м³*.

* Упрощение подсчета веса условного массива грунта со сваями возможно при использовании формулы

,

где g_ср — средневзвешенные значения объемного веса грунта и свай; п — число свай; F_cв — площадь одной сваи; A₂ к В₂ — размеры условного массива; g_б — объемный вес бетона; g_гр — объемный (средний) вес грунта.

Средневзвешенное значение объемного веса

тс/м³.

Вес условного массива грунта G₁ = 104, 6× 1, 87 = 195 тс.

Вес свай G₂ = 5, 4× 2, 5 = 13, 5 тс.

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай

N^н= N + G₁ + G₂ = 300 + 195 + 13, 5 = 508, 5 тс.

Момент сопротивления условного массива в уровне его подошвы

м³.

Давление на грунт свайного фундамента

тс/м².

Расчетное давление на грунт основания условного массива R в уровне его подошвы определяем по формуле (17) главы СНиП II-15-74:

.

По табл. 16 главы СНиП II-15-74 для j_II = 40°; А = 2, 46; В= 10, 84; D = 11, 73; b = B₂ = 2, 99 м;

h = 9, 5 м; g_II = 2 тс/м³; g¹_II = 1, 87 тс/м²;

с_II = 0, 1 т/м²;

m₁, m₂ определяются по табл. 17 главы СНиП II-15-74; m₁ = 1, 4; m₂ = 1, 4; k_н = 1, 1;

в) распределение давления в горизонтальных сечениях в грунте ниже подошвы условного фундамента определяем в соответствии с прил. 3 главы СНиП II-15-74.

Среднее фактическое давление на грунт под подошвой условного фундамента от нормативных нагрузок

= 43, 8 тс/м² = 4, 38 кгс/см².

Определяем природное давление под подошвой условного фундамента:

р_б = 1, 8× 4 + 1, 9× 4, 5 + 2× 1 = 17, 8 тс/м² = 1, 78 кгс/см²;

р — р_б = 4, 38 — 1, 78 = 2, 6 кгс/см².

Дополнительное давление в грунте p_0z в горизонтальном сечении, расположенном на глубине z ниже подошвы условного фундамента, определяем по формуле

p_0z = a (p — p_б).

Коэффициент a определяем в зависимости от и по табл. 1 прил. 3 главы СНиП II-15-74:

b = 2, 99 м; l = 3, 89 м; .

Результаты расчетов величин p_бz и p_i, а также параметров, необходимых для их определения, сведены в табл. 25.

Таблица 25

z, м	h + z, м	pбz = g(h+z), кгс/см2	0, 2 pбz, кгс/см2		a	pi = a(p-pбz), кгс/см2	pz, кгс/см2
	9, 5	1, 78	0, 356			2, 6	2, 57
0, 5		11, 88	0, 376	0, 33	0, 975	2, 53
	10, 5	1, 98	0, 396	0, 66	0, 885	2, 3	2, 42
1, 5		2, 08	0, 416	0, 99	0, 787	2, 05	2, 17
	11, 5	2, 18	0, 436	1, 32	0, 621	1, 62	1, 84
2, 5		2, 28	0, 656	1, 65	0, 5	1, 3	1, 46
	12, 5	2, 38	0, 476	1, 98	0, 4	1, 04	1, 17
3, 5		2, 48	0, 496	2, 31	0, 329	0, 86	0, 95
	13, 5	2, 58	0, 516	2, 64	0, 271	0, 7	0, 78
4, 5		2, 68	0, 536	2, 97	0, 184	0, 48	0, 59

Осадку фундамента определяем по формуле (5) прил. 3 главы СНиП II-15-74:

,

где b = 0, 8; E_i — модуль i-го слоя грунта; Е = 400 кгс/см²;

Предельную величину средних осадок S_пр.cp основания фундамента для данного сооружения определяем по табл. 18 главы СНиП II-15-74:

S_пр.cp = 8 см.

Таким образом, расчетная величина осадки фундамента не превышает предельной величины S_пр.cp.

Пример 27. Требуется определить осадку и крен свайного фундамента под дымовую трубу, запроектированного на железобетонных сваях сечением 300´ 300 мм, длиной 7 м. Свайный фундамент выполнен в виде кольца. Число свай в кусте равно 50 шт. (рис. 23). Расчетная нагрузка на фундамент задана в виде вертикальной силы N = 2400 тс и изгибающего момента M = 850 тс× м.

Рис. 23. Расчетная схема свайного фундамента

Грунтовые условия. С отметки дна котлована глубиной 1, 4 м залегает пластичная супесь толщиной 2 м. Ниже располагается тугопластичный суглинок на глубину 3, 1 м, подстилаемый слоем полутвердой разведанной глины толщиной слоя около 10 м.

Физико-механические свойства грунтов следующие:

супесь пластичная —

g_о = 1, 75 тс/м³; e = 0, 55;

j_II = 24°; I_L = 0, 5;

суглинок тугопластичный —

g_о = 1, 8 тс/м³; e = 0, 7;

j_II = 21°; I_L = 0, 3;

глина полутвердая —

g_о = 1, 9 тс/м³; e = 0, 85;

j_II = 17°; I_L = 0, 25; c = 0, 41 кгс/см²;

Е = 180 кгс/см².

Определяем границы условного фундамента:

;

; tg 5°15 = 0, 092.

Радиус основания условного фундамента

м.

Площадь основания условного фундамента без учета внутреннего отверстия фундамента

F = pr₁² = p× 4, 25² = 56, 7 м².

Объем условного массива грунта V = fl = 56, 7× 6, 5 = 369 м³.

Средневзвешенное значение объемного веса грунта

Средневзвешенное значение объемного веса с учетом веса свай

Вес условного массива

G = 369× 1, 865 = 690 тc;

N^н= N + G = 2400 + 690 = 3090 тc.

Среднее фактическое давление на грунт под подошвой условного фундамента от расчетных нагрузок

тс/м² = 5, 45 кгс/см².

Природное (бытовое) давление под подошвой фундамента:

р_б = 1, 75× 3, 4 + 1, 8× 3, 1 + 1, 9× 1, 4 = 14, 2 тс/м² = 1, 42 кгс/см²;

р — р_б = 5, 45 — 1, 42 = 4, 03 кгс/см².

Дополнительное давление в грунте в различных горизонтальных сечениях определяем по формуле

p_0z = a (p — p_б).

где a — коэффициент, определяемый в зависимости от для круглых фундаментов по табл. 3 прил. 3 главы СНиП II-15-74.

Результаты расчетов величин p_бz и p_i, а также параметров, необходимых для их определения, сведены в табл. 26.

Таблица 26

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Виды оснований ничтожности сделок
2. Конструктивные особенности столбчатых плитных фундаментов
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
4. Мутации по типу замены азотистых оснований.
5. НАГРУЗКИ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТАХ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
6. Научная революция как перестройка оснований науки. Классификация научных революций.
7. Обследование фундаментов и оснований
8. Одним из главных оснований классификации следственных ситуаций является следовое своеобразие исходно-информационных ситуаций (это обусловливает и систему назначаемых криминалистических экспертиз).
9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БЕЗРОСТВЕРКОВЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ
10. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ
11. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ
12. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ