2.1.3 Расчет осадки свайного фундамента

Расчет производим методом послойного суммирования. Расчет осадки производится по 2 группе предельных состояний на действие нормативных нагрузок по нормативным характеристикам.

Расчет осадки выполняется исходя из условия:

S S_u, (2.8)

где S - совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения, определяемая расчетом.

S_{u -} предельное значение совместной деформации сваи, свайного фундамента и сооружения, S_u= 10см.

Полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи:

S = в, м (2.9)

Расчет осадки элементарного слоя производим по формуле:

S_i=, м (2.10)

где в-- безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8;

h_i - высота i-го слоя;

E_i - модуль деформации i-го слоя грунта.

Среднее напряжение i-го элементарного слоя:

, кПа (2.11)

Дополнительное вертикальное давление на основание (избыточное давление):

Р_о=Р-_sbd, кН/м ² (2.12)

где _sb - удельный вес грунта

Р- среднее давление под подошвой фундамента:

Р = n/А_усл, кН/м ² (2.13)

где А_усл- условная площадь подошвы фундамента, м ², равная:

А_усл=1b_усл, м ² (2.14)

где b_усл - условная ширина подошвы, определяемая графически, м (рисунок 2.3). Для ее определения необходимо рассчитать среднее значение угла внутреннего трения.

_ср= (h₁₁+ h₂₂+ h₃₃)/(h₁+ h₂+ h₃); (2.15)

где h₁; h₂; h₃- мощность слоев грунта, прорезаемых сваей, м;

₁; ₂; ₃ - углы внутреннего трения соответствующих слоев, град.

_ср=(4,5119+241,4+264,09)/(4,51+1,4+4,09)=22,6⁰

_ср/4=5,6 ⁰

b_усл = 3,06 м

А_усл=13,06=3,06 м ²

n- погонная нагрузка на свайный фундамент, с учетом веса фундамента в виде массива грунта со сваями, кН/м.

E - значения модуля деформации, кПа, грунта в пределах сжимаемой толщи, определяемые по [8].

n= N₀+ N_гр+ N_ф=833+2212,413,06=1668,4 кН/м

Р = 1668,4/3,06=545,2 кН/м ²

Р_о=545,2-(20•1,92+5•26,58+27,4•1,4+27,4•4,09) = 223,5 кН/м ²

Построим эпюру природного бытового давления _zq (рисунок 2.3)

• _zqi = z_i; (2.16)
• На поверхности земли у_zg= 0, на границе 1 и 2 слоев:
• у_{zg 0} = г₁d = 20·1,92 = 38,4 кПа;
• _zq1 = (26,585,0)+38,4= 171,3 кПа
• _zq2 = (27,41,4)+171,3=209,7 кПа
• _zq3 = (27,45,03)+130,4= 347,5 кПа
• _zq4 = (26,68,0)+347,5= 560,3 кПа
• Построим эпюру избыточного давления (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Определение осадки свайного фундамента

Для построения эпюры _zp разбиваем грунт под нижним концом сваи на слои, толщина которых должна удовлетворять следующему условию:

h_i 0,4b_усл (2.17)

h_i 1,2 м

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: _zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента

_zp = Р_о, кПа (2.18)

где - коэффициент, принимаемый по таблицам Пособия по проектированию свайных фундаментов в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: = 2z/b

= 0 _zp = 1 223,5=223,5 кПа

= 0,61 _zp = 0,927223,5 =207,1 кПа

= 1,4 _zp = 0,699223,5 =156,1 кПа

= 2,18 _zp = 0,517 223,5 =115,6 кПа

= 2,98 _zp = 0,399223,5 =89,2 кПа

= 3,75 _zp = 0,325223,5=72,6 кПа

= 4,54 _zp = 0,272223,5=60,9 кПа

= 5,32 _zp = 0,234223,5=52,3 кПа

= 5,84 _zp = 0,214223,5 =47,8 кПа

Толщина активного слоя Н_ак= 4,56 м - находится графически как расстояние от подошвы фундамента до места пересечения эпюр.

Для ИГЭ 5 E = 28 МПа, для ИГЭ 4 Е=34 МПа

По формулам (2.11) и (2.10) среднее напряжение i-го элементарного слоя и осадка послойно будет равна:

, S₁=

, S₂=

, S₃=

, S₄=

Суммарная осадка будет равна 1,92 см.

1,92 см 10 см - условие выполняется, осадка свайного фундамента меньше предельно допустимой.