Расчет осадки свайного фундамента по II группе предельных состояний

 

Осадка основания определяется ниже подошвы условного фундамента (острия свай) от нормативных постоянных нагрузок. При расчете суммарной нагрузки на основание свайного фундамента должны быть учтены вес ростверка, свай и грунта в пределах массива А-Б-В-Г:

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента

где А – площадь подошвы условного фундамента, м², равное произведению длины a_с на ширину b_c подошвы условного фундамента, при этом входящее в формулы по их нахождению приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов φ_mt определяется по формуле

,

φ_II,i – расчетные значения углов внутреннего трения отдельных слоев грунта для предельных состояний II группы.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента

где γ_II – расчетный удельный вес грунта для предельных состояний II группы выше подошвы условного фундамента, кН/м³ (с учетом взвешивающего действия воды).

Дополнительное к природному вертикальное давление на основание определяется по формуле;

p ₀ = p – s_{zg, 0}.

Для условных фундаментов шириной более 10 м принимается p = p ₀.

Толща грунта ниже подошвы условного фундамента разбивается на элементарные слои толщиной h_i, принимаемой для каждого слоя не более 0,4 b_с, где b_с – ширина подошвы условного фундамента.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg, кПа на границе слоя, расположенного на глубине z_i от подошвы условного фундамента, определяется по формуле:

где g_{II i} и h_i – удельный вес отдельных однородных слоев грунта с учетом взвешивающего действия или дополнительного давления воды, кН/м³;

h_i – толщина i -го слоя грунта, м.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупорного слоя грунта, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды:

где γ_s, γ_w – удельный вес частиц грунта и воды соответственно, γ_w =10 кН/м³;

е – коэффициент пористости.

К вертикальному напряжению от собственного веса грунта σ_zg на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление P_гидр столба воды, определяемое по формуле:

где h_w – высота столба воды, м.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z_i от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы условного фундамента равны:

s_zp = a × p ₀,

где a – коэффициент, принимаемый по табл. 5 приложения 6 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2 z/b_c.

Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

h_i и Е_i – соответственно толщина и модуль деформации i- го слоя грунта;

n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

 

Верхней границей сжимаемой толщи основания является плоскость подошвы условного фундамента.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается равной глубине z = H_c, где выполняется условие: s_zp = 0,2 ×s_zg, где s_zp – дополнительные вертикальные напряжения на глубине z = H_c по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; s_zg – вертикальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z = H_c по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E £ 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H_c, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия s_zp = 0,1× s_zg.

Определение нижней границы сжимаемой толщи основания удобно выполнять графически в точки пересечения эпюр напряжений s_zp и 0,2× s_zg или 0,1× s_zg (рис. 5.5).

Значения напряжений σ_zg откладывают влево от вертикальной центральной оси фундамента. Значения вспомогательной эпюры напряжений от собственного веса грунта составляющих 20% или 10% от величины σ_zg откладывают вправо от той же оси.

Дополнительные вертикальные напряжения σ_zp определяют на границах элементарных слоев. Их откладывают вправо от вертикальной центральной оси фундамента. При этом построение эпюр σ_zg и 0,2 σ_zg начинается от расчетной поверхности грунта, а эпюры s_zg – от подошвы условного фундамента. Все вычисления заносят в табл. 5.3.

Таблица 5.3