Расчет влияния от свайного фундамента

Расчет осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте

Для расчета осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте необходимо определить осадку одиночной сваи.

Осадку , м, одиночной висячей сваи следует определять по формуле:

, (7.8)

где — нагрузка на сваю, кН;

— коэффициент влияния осадки, зависящий: для жесткой сваи — от отношения , для сжимаемой сваи — от отношения и от относительной жесткости сваи , где — модуль упругости материала сваи, кПа;

— модуль деформации грунта на уровне подошвы сваи, кПа;

— диаметр или сторона квадратной сваи, м;

— длина сваи, м.

Коэффициент влияния осадки в формуле (7.8) для жесткой сваи определяют по формуле:

. (7.9)

Значения коэффициента для сжимаемой сваи приведены в таблице 7.1.

	Значения при , равном
0,19	0,16	0,15
0,18	0,10	0,08
0,17	0,06	0,05

При определении модуля деформации грунта следует учитывать, что наиболее достоверное его значение может быть получено по результатам полевых испытаний свай (при наличии на объекте более 100 свай).

Осадку группы свай , м, при расстоянии между сваями до 7 с учетом взаимного влияния свай в кусте определяют на основе численного решения, учитывающего увеличение осадки сваи в кусте против осадки одиночной сваи при той же нагрузке, гибкость и жесткость свай, по формуле:

, (7.10)

где — осадка одиночной сваи при принятой на нее нагрузке, определяемая по формуле (7.8);

— коэффициент увеличения осадки.

При использовании осадки одиночной сваи для проектирования свайных кустов и полей следует учитывать, что осадка группы свай в результате их взаимодействия в свайном фундаменте увеличивается, что учитывают коэффициентом увеличения осадки (таблица 7.2).

Число	Значения коэффициента
свай	;	;	;


1,40	1,30	1,20	1,10	2,45	2,00	1,80	1,70	2,75	2,25	2,00	1,80
2,25	2,00	1,90	1,80	3,90	3,25	2,90	2,65	4,35	3,55	3,15	2,85
2,85	2,50	2,35	2,25	4,90	4,10	3,65	3,30	5,50	4,50	4,00	3,60
3,30	3,00	2,75	2,60	5,60	4,75	4,25	3,90	6,50	5,25	4,70	4,25
3,70	3,30	3,10	2,90	6,40	5,35	4,80	4,30	7,20	5,85	5,25	4,70
4,00	3,55	3,30	3,15	6,90	5,75	5,10	4,70	7,75	6,35	5,60	5,10
4,70	4,20	4,00	3,70	8,20	6,80	6,10	5,50	9,20	7,50	6,70	6,00
5,40	4,80	4,50	4,25	9,35	7,75	7,00	6,35	10,50	8,60	7,65	6,90
6,15	5,50	5,10	4,85	10,60	8,85	7,90	7,20	12,00	9,80	8,70	7,80
7,05	6,30	6,00	5,55	12,30	10,00	9,15	8,25	13,80	11,25	10,05	9,00
Примечания 1 В каждом столбце при других значениях коэффициент определяют по формуле . 2 Таблица составлена для свайных кустов квадратной формы. Для кустов прямоугольной формы число свай принимают равным квадрату числа свай по короткой стороне фундамента.

Общее число свай определяют с учетом удовлетворения двух условий: осадка группы свай должна быть в пределах допустимой, а нагрузка на одиночную сваю должна соответствовать нагрузке, определяемой по формуле (2.1.14) при осадке, равной .

Таблица 2.1.2.составлена для свай, объединенных жестким ростверком, расположенным над поверхностью грунта или на слое относительно слабых поверхностных грунтов, когда ростверк практически не влияет на осадку группы свай.

При низком ростверке со сваями под отдельные колонны (кусты свай), не связанный общей плитой, значения в таблице 7.19 могут быть уменьшены за счет работы ростверка, расположенного на грунте, в зависимости от отношения расстояния между осями свай к их диаметру :

при — на 10%;

при — на 15%.

Осадку , м (см), ленточных свайных фундаментов с одно- и двухрядным расположением свай при расстоянии между сваями (3-4) определяют по формуле:

, (7.11)

где — погонная нагрузка на свайный фундамент, кН/м, с учетом веса фундамента в виде массива грунта со сваями, ограниченного: сверху — поверхностью планировки; с боков — вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай; снизу — плоскостью, проходящей через нижние концы свай;

, — значения модуля деформации, кПа, и коэффициента Пуассона грунта в пределах сжимаемой толщи, определяемые для указанного выше фундамента;

— коэффициент, принимаемый по номограмме (см. рисунок 7.2) в зависимости от коэффициента Пуассона , приведенной ширины фундамента (где — ширина фундамента, принимаемая по наружным граням крайних рядов свай; — глубина погружения свай) и приведенной глубины сжимаемой толщи ( — глубина сжимаемой толщи).

Рисунок 7.2. — Номограмма для определения значений

Значения коэффициента определяют по номограмме следующим образом. На номограмме через точку, соответствующую вычисленному значению приведенной глубины сжимаемой толщи, проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с линией приведенной ширины фундамента и опускают перпендикуляр до линии коэффициента Пуассона грунта . Из точки пересечения проводят линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с осью ординат, на которой приведены значения коэффициента .

Средние (в пределах сжимаемой толщи ) значения модуля деформации , кПа, и коэффициента Пуассона грунтов основания определяют по формулам:

; (7.12)

, (7.13)

где — площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах -го слоя грунта (допускается принимать (см. 5.5.31));

, , — соответственно модуль деформации, кПа , коэффициент поперечной деформации и толщина -го слоя грунта, см;

— сжимаемая толща, определяемая, см;

п— число слоев, отличающихся значениями и в пределах сжимаемой толщи .

Коэффициент поперечной деформации грунта оснований принимают по таблице 7.3.

Грунты	Коэффициент поперечной деформации
Крупнообломочные грунты	0,27
Пески и супеси	0,30-0,35
Суглинки	0,35-0,37
Глины при показателе текучести :
	0,20-0,30
	0,30-0,38
	0,38-0,45
Примечание — Меньшие значения применяют при большей плотности грунта.

Рассчитать ленточный свайный фундамент под наружную стену жилого дома с несущими стенами из крупных блоков. Здание имеет подвал на отметке Н_под и жесткую конструктивную схему. Отношение длины здания к высоте L/H. В уровне спланированной отметке земли действует центрально приложенной усилие: от нормативной нагрузки N_OII и от расчетной нагрузки N_OI на один метр длины здания. Нагрузки и отметки пола подвала и верха ростверка приведены в таблице 7.4. Грунтовые условия приведены на рис. 7.4 и в таблице 1.3.

№ варианта	Н_под м	Н верха ростверка, м	L/H	Усилия кН на 1 метр длины
N_OII	N_OI
-1,40	-1,80	4,00
-1,45	-1,80	4,05
-1,50	-1,85	4,10
-1,55	-1,85	4,15
-1,60	-1,90	4,20
-1,65	-1,90	4,25
-1,70	-2,00	4,30
-1,75	-2,00	4,35
-1,80	-2,05	4,40
-1,85	-2,10	4,45
-1,90	-2,20	4,00
-1,95	-2,20	4,05
-2,00	-2,30	4,10
-2,05	-2,30	4,15
-2,10	-2,40	4,20
-1,40	-1,80	4,25
-1,45	-1,80	4,30
-1,50	-1,85	4,35
-1,55	-1,85	4,40
-1,60	-1,90	4,45
-1,65	-1,90	4,00
-1,70	-2,00	4,05
-1,75	-2,00	4,10
-1,80	-2,05	4,15
-1,85	-2,10	4,20
-1,90	-2,20	4,25
-1,95	-2,20	4,30
-2,00	-2,30	4,35
-2,05	-2,30	4,40
-2,10	-2,40	4,45

3. Пример решения.

Пример 7.1. Рассчитать ленточный свайный фундамент под наружную стену жилого дома с несущими стенами из крупных блоков. Здание имеет подвал на отметке -1,6м и жесткую конструктивную схему, верх ростверка на отметке -1,80м, толщина ростверка 0,8м. Отношение длины здания к высоте L/H=4,35. В уровне спланированной отметке земли действует центрально приложенной усилие: от нормативной нагрузки N_OII=360КН и от расчетной нагрузки N_OI=400КН на один метр длины здания. Грунтовые условия приведены на рис. 7.4: Н1=-3.8м песок средней крупности, средней плотности(γ=19 кН/м 3 , φ=35 о ), Н2=-9,6м песок мелкий средней плотности (γ=20 кН/м 3 , γ_s=27 кН/м 3 , φ=32 о , e=0,65, E=25MПа), Н3= -13,9м глина мягкопластичная (γ=18 кН/м 3 , γ_s=25,7 кН/м 3 , φ=15 о , e=0,6, I_L =0,7, E=12MПа). Уровень грунтовых вод -6,4м.

Решение.

1.Для заданных грунтовых условий строительной площадки проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай сечением 30*30см, длиной 4,5м и длиной острия 25см. Свая погружается с помощью забивки дизель молотом.

2.Определяем несущую способность одиночной висячей сваи по формуле 7.1:

Принимая коэффициент условий работы сваи в грунте =1, R=2416кПа — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (принимаемое по таблице 7.1 СП 50-102-2003), площадь опирания на грунт сваи =0,09 м , наружный периметр поперечного сечения ствола сваи =0,3*4=1,2 м, коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом γ_cR= 1 и на боковой поверхности сваи γ_cf=1 (учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 7.3 CП 50-102-2003). Толщину грунта, прорезаемого сваей, разбиваем на слои h_i толщиной не более 2м, и определяем (по таблице 7.2 СП 50-102-2003) расчетное сопротивление -го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, для первого слоя грунта для песка средней плотности при средней глубине расположения слоя z₁=3,2м f₁=49кПа, для второго слоя грунта для песка мелкого средней плотности при средней глубине расположения слоя z₂=4,8м f₂=39,6кПа, для третьего слоя грунта для глины мягкопластичной при средней глубине расположения слоя z₃=6,4м f₃=10кПа

3.Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, по формуле 6.1 составит:

4.Определяем требуемое количество свай на 1пм ростверка:

Окончательно принимаем 2 сваи на 1 пм фундамента, с расположением по осям 1,0м.

5. Определяем нагрузку на уровне подошвы ростверка:

6.Определяем нагрузку на сваю по формуле:

N_max= N_d/n=452/2=226 кН о и соотношения L/H=4,35:

коэффициенты условий работы γ_с1=1,3 и γ_с2=1,1,

безразмерные коэффициенты М_γ=1,34 , M_q=6,34 , M_c=8,55

=1,3*1,1(1,34*1*1,3*0,01+

Основное требование расчета выполняется.

10.Определяем удельный вес грунта третьего слоя с учетом взвешивающего действия воды:

11.Находим значения эпюры вертикальных напряжений от собственного веса грунта и вспомогательной 0,2 σ_zg:

на отметке подошвы условного фундамента:

на отметке контакта второго и третьего слоя:

по подошве третьего слоя:

наименование слоя грунта

z,м

ξ=z/b

σ_{zр i} =αр

Ai/Ei

Песок мелкий при Е=15000кПа

413,000

21229,026

1,415

0,52

0,40

0,977

403,501

19951,204

1,330

1,04

0,80

0,881

363,853

17567,368

1,171

1,56

1,20

0,755

311,815

15000,986

1,000

2,08

1,60

0,642

265,146

12799,696

0,853

2,6

2,00

0,55

227,150

11027,926

0,735

3,12

2,40

0,477

197,001

9631,986

0,642

3,64

2,80

0,42

173,460

8525,972

0,568

3,8

2,92

0,374

154,462

7634,718

0,509

Глина мягкопластичная при Е=12000кПа

4,16

3,20

0,337

139,181

6904,534

0,575

4,68

3,60

0,306

126,378

6292,468

0,524

5,2

4,00

0,28

115,640

5777,044

0,481

5,72

4,40

0,258

106,554

5336,786

0,445

6,24

4,80

0,239

98,707

4960,956

0,413

6,76

5,20

0,223

92,099

4628,078

0,386

7,28

5,60

0,208

85,904

4338,152

0,362

7,8

6,00

0,196

80,948

4091,178

0,341

8,32

6,40

0,185

76,405

3865,68

0,322

8,84

6,80

0,175

72,275

3661,658

0,305

9,36

7,20

0,166

68,558

3479,112

0,290

9,88

7,60

0,158

65,254

3307,304

0,276

10,4

8,00

0,15

61,950

3146,234

0,262

10,92

8,40

0,143

59,059

11,44

8,80

0,137

56,581

11,96

9,20

0,132

54,516

Итого

183158,066

13,207

13.Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи основания на глубине , где выполняется условие

14. Определяем приведенную ширину фундамента =1,3/4,5=0,29

15.Определяем приведенную глубину сжимаемой толщи грунта:

16.Определяем среднее значение модуля деформации по формуле 7.12:

17. Определяем среднее значение коэффициента пуассона по формуле 7.13, учитывая, что коэффициент пуассона по табл.7.3 для песка средней плотности равен 0,32, для глины с I_L=0,7 равен 0,41:

18. По номограмме (рис. 7.2 ) определяем δ₀=2,4

19. Определяем осадку по формуле 7.11:

s=536,8(1-0,38 2 )*2,4/3,14*13868=0,025м=2,5см

Источник