Эффективный метод послойного суммирования осадков свайных фундаментов

Метод послойного суммирования осадок свайных фундаментов применяют для оценки деформаций, возникающих в результате нагрузки на сваи. Этот метод основывается на расчете осадок по каждому слою грунта, учитывая его физико-механические характеристики и взаимодействие с основанием свай. Такой подход позволяет более точно прогнозировать поведение свайного фундамента под нагрузкой и обеспечивает надежность проектирования.

В процессе расчета учитываются как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, что позволяет получать полное представление о состоянии фундамента. Методу свойственна высокая гибкость, он может адаптироваться под различные условия проектирования и типы грунтов, что делает его актуальным инструментом в инженерной практике.

Определение осадок свайного фундамента методом послойного суммирования

Осадки рассчитываются исходя из нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γf=1.

Для определения осадков используется дополнительное давление (давление от веса сооружений), которое равно среднему давлению на основании фундамента РII уменьшенному на природное давление на уровне заложения фундамента σzg0:

где α — коэффициент распределения напряжений, который устанавливается по таблице (приложение I, табл. 8).

Полная осадка s определяется как сумма осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи

где β – безразмерный параметр, установленный равным 0,8;

σzp i — средний показатель дополнительных вертикальных напряжений в анализируемом i-ом слое;

hi — толщина рассматриваемого слоя.

Максимальная толщина элементарных слоев не должна превышать 0,4 от ширины

подошвы фундамента (hi ≤ 0,4b). В случае слоистого основания каждый элементарный слой должен состоять из однородного грунта.

Ширина свайного ленточного фундамента составляет b=1,18 м, глубина заложения d=2,45 м, а среднее давление на подошву равно pII=278,39 кПа.

Разбиваем несущий слой основания высотой 1,65 м на пять отдельных слоя мощностью hi=0,33 м ≤ 0,4b=0,4·1,18=0,47м.

Определяем величины вертикальных напряжений:

— природное давление достаточно определять на границах геологических элементов

σ zg0= γ11·h = 11,79·2,45 = 28,89кПа,

σ zg1 = 28,89 + 17,8·1,65 = 58,26 кПа;

— дополнительное давление необходимо определять на границах всех элементарных слоев

σ zp 0 = 1 ·249,5 = 249,5кПа,

σ zp1 = 0,933 ·249,5 = 232,78 кПа,

σ zp2 = 0,786·249,5 = 196,11 кПа,

σ zp3 = 0,619 ·249,5 = 154,44 кПа.

σ zp4 = 0,514 ·249,5 = 128,24 кПа,

σ zp5 = 0,42 ·249,5 = 104,79 кПа,

Таким образом, нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине 5,45 м от подошвы фундамента.

Осадка I-го слоя суглинка мягкопластичного

Накопление второго слоя мелкого песка, насыщенного влагой

Осадка III-го слоя суглинка тугопластичного

Полная осадка фундамента

ΣS = 0,02 + 0,01+0,001 = 0,031м

Расчет осадок основания свайных фундаментов методом послойного суммирования

Осадка большеразмерного свайного фундамента (свайного поля) подсчитывается по формуле где 5е/ — осадка условного фундамента; Лзр — дополнительная осадка за счет продавливания свай на уровне подошвы условного фундамента; Лзс — дополнительная осадка за счет сжатия ствола свай. Вопрос. Можете определить границы условного фундамента свайного основания? Ответ. Границы условного фундамента свайного основания (рис. 6.4) определяются следующим образом:

• снизу (под нижними концами свай) — плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай;
• с боков — вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от осей крайних рядов вертикальных свай на расстоянии 0,5 шага свай (см. рис. 6.4, а), но не более 2(1 (с/ — диаметр или сторона поперечного сечения сваи), а при наличии наклонных свай — проходящими через нижние концы этих свай (см. рис. 6.4, б);
• сверху — поверхностью планировки грунта ВГ.

Рис. 6.4. Схема фундаментов:

?усл и Вусл — длина и ширина условного фундамента соответственно; а — шаг свай

Расчет осадки условного фундамента производят методом послойного суммирования деформаций линейно-деформируе-мого основания с условным ограничением сжимаемой толщи. Вертикальное нормальное напряжение су2р, определяющее деформации и глубину сжимаемой толщи, подсчитывается только от действия нагрузки, приложенной к свайному фундаменту, т. е. вес грунта в пределах условного фундамента не учитывается.

Начальные напряжения а2и определяются с учетом отрывки котлована.

Осадку основания свайного фундамента 5^, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяют методом послойного суммирования по формуле (6.2).

Вертикальное напряжение в основании гипотетического фундамента распределяется по глубине согласно схеме, изображенной на рисунке 6.5.

Рис. 6.5. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно деформируемом полупространстве:

А, В, С, О — условный фундамент; ДЕ — отметка планировки;

N1 — отметка поверхности природного рельефа; РЬ — отметка подошвы фундамента; Ж — уровень подземных вод; ВС — нижняя граница сжимаемой толщи; (1 и (1п — глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; Ь — ширина фундамента; р — среднее давление под подошвой фундамента; и агй0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта глубине г от подошвы фундамента и на уровне подошвы; о2р и о2р0 — вертикальное напряжение от внешней нагрузи на глубине г от подошвы фундамента и на уровне подошвы; , — вертикальное напряжение от собственного веса вынутого условного фундамента в котловане грунта в середине ьго слоя на глубине г от подошвы фундамента; Нс — глубина сжимаемой толщи

Вертикальные напряжения от внешней нагрузки (о2р = = о2 — ст^)зависят от размеров, формы и глубины заложения условного фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных условных фундаментов значения о2р, кПа, на глубине г от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле (6.5).