Взаимное влияние соседних фундаментов является важным аспектом при проектировании и строительстве зданий. Различные нагрузки, возникающие от одного фундамента, могут оказывать воздействие на соседний, что в свою очередь может приводить к деформациям, трещинам и другим проблемам в конструкции. Поэтому необходимо учитывать геологические и гидрогеологические условия, а также тип и размеры фундаментов.
Кроме того, при проектировании необходимо проводить анализ на предмет возможного воздействия соседних строений друг на друга. Это позволяет своевременно выявить потенциальные риски и принять меры для их минимизации, обеспечивая тем самым долговечность и устойчивость зданий в городе или строительной площадке.
Расчёт осадки свай с учётом взаимовлияния
В рамках данной статьи рассмотрим Пример №2 Методических указаний по расчёту осадок вертикально нагруженных свай групп с учётом их взаимного влияния.
Пример 2
Исходные данные
Свайный фундамент состоит из девяти свай расположенных регулярно, по квадратной сетке с шагом 4d (2.4 м), длиной 18 м, диаметром 0.6 м. Расчётная схема инженерно-геологических условий представляет собой двухслойное основание, характеризуемое модулями сдвига G1 и G2 равными 5 и 10 (см. примечание) МПа соответственно, коэффициентом Пуассона v=0.25. Нагрузка на все сваи одинаковая и составляет 2 МН.
Важно! В ходе расчётов, в методических указаниях, для грунта под нижними концами свай применяется модуль сдвига G2=15 МПа, вместо G2=10 МПа, указанного в исходных данных. При моделировании этой задачи в ЛИРА САПР, также принимаем G2=15 МПа.
План и разрез по свайной группе показаны на рисунке.
План и разрез рассматриваемой свайной группы
Проанализировав схему взаимодействия, можно отметить, что влияние, создаваемое сваями 1, 3, 7 и 9 на остальные одинаково. Также одинаково влияние, создаваемое сваями 2, 4, 6 и 8. Указанная особенность позволяет рассматривать три расчётных случая: осадка свай 1, 2 и 5.
Схема влияния сваи №1 на остальные. Аналогично для свай 3, 7, 9
Схема влияния сваи №2 на остальные. Аналогично для свай 4, 6, 8
Схема влияния сваи №5 на остальные
Расчёт осадки свай 1, 3, 7, 9
Расчёт осадки для одиночной висячей сваи без уширения пяты выполняют по формуле:
где N=2 МН – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю; Betta – коэффициент, определяемый по формуле:
здесь Betta’ – коэффициент соответствующий абсолютно жёсткой свае;
alpha’ – тот же коэффициент (Betta’) для случая однородного основания с характеристиками G1, v1;
α’ = 0,17ln(kv1l/d) = 0,17ln(2,011*18/0,6) = 0,697;
Х – относительная жёсткость сваи;
χ = EA/G1l 2 = 8478/5*18 2 = 5,23;
ЕА – жёсткость ствола сваи на сжатие, МН;
A = 0,3*0,3*3,14 = 0,2826м 2 ;
EA = 30000*0.2826 = 8478МН;
Lyambda1 – параметр, характеризующий увеличение осадки за счёт сжатия ствола и определяемый по формуле:
kv, kv1 – коэффициенты, определяемые по формуле:
kν = 2,82 — 3,78ν + 2,18 ν 2
kν = 2,82 — 3,78*0,25 + 2,18*0,25 2 = 2,011
kν1 = 2,82 — 3,78*0,25 + 2,18*0,25 2 = 2,011
При расчёте осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи 1, находящейся на расстоянии а1=2.4 м (свая 2 и 4), а2=3.39 м (свая 5), а3 = 4.8 м (свая 3 и 7), а4=5.36 м (свая 6 и 8), а5=6.79 м (свая 9) (расстояние измеряется между осями свай) от сваи, к которым приложена нагрузка равна:
Дополнительная осадка на сваю 1 от сваи 2 и 4 равна:
Дополнительная осадка на сваю 1 от сваи 5 равна:
Дополнительная осадка на сваю 1 от сваи 3 и 7 равна:
Дополнительная осадка на сваю 1 от сваи 6 и 8 равна:
Дополнительная осадка на сваю 1 от сваи 9 равна:
Sad9 = 0 Sобщ = Sод + Sad12 + Sad13 + Sad14 + Sad15 + Sad16 + Sad17 + Sad18 + Sad19 = = 0,0134 + 0,0035 + 0,00083 + 0,0035 + 0,00219 + 0,00045 + 0,00083 + 0,00045 + 0 = 0,025 м
Расчёт осадки свай 2, 4, 6, 8
При расчёте осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи 2, находящейся на расстоянии а1=2.4 м (свая 1, 3, 5), а2=3.39 м (свая 4, 6), а3=5.36 м (свая 7 и 9), а4=4.8 м (свая 8) (расстояние измеряется между осями свай) от свай, к которым приложена нагрузка равна:
Дополнительная осадка на сваю 2 от свай 1, 3, 5 равна:
Дополнительная осадка на сваю 2 от свай 4, 6 равна:
Дополнительная осадка на сваю 2 от свай 7 и 9 равна:
Дополнительная осадка на сваю 2 от сваи 8 равна:
Sобщ = Sод + Sad21 + Sad23 + Sad24 + Sad25 + Sad26 + Sad27 + Sad28 + Sad29 = = 0,0134 + 0,0035 + 0,00219 + 0,0035 + 0,00219 + 0,00035 + 0,00045 + 0,00045 + 0,00083 + 0,00045 = 0,03 м
Расчёт осадки сваи 5
При расчёте осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи 5, находящейся на расстоянии а1=2.4 м (сваи 2, 4, 6, 8), а2=3.39 м (сваи 1, 3, 7, 9), (расстояние измеряется между осями свай) от сваи, к которой приложена нагрузка N, равна:
Дополнительная осадка на сваю 5 от свай 2, 4, 6, 8 равна:
Дополнительная осадка на сваю 5 от свай 1, 3, 7, 9 равна:
Sобщ = Sод + Sad51 + Sad52 + Sad53 + Sad54 + Sad55 + Sad56 + Sad57 + Sad58 + Sad59 = = 0,0134 + 0,0035 + 0,00219 + 0,0035 + 0,00219 + 0,00035 + 0,00219 + 0,00035 + 0,00219 = 0,036 м
Расчёт осадки свайного фундамента в ЛИРА САПР
1 Напластование грунтов
2 Характеристики грунтов
Определение модуля деформаций грунтов.
В рамках данной задачи, выразим модуль деформации грунта из формулы в п.7.4.3 СП 24.13330.2011:
Определим модуль деформации для каждого слоя:
Слой 1 E0=G1*2*(1+v)=5*2*(1+0.25)=12.5 МПа=1274.65 тс/м 2 ;
Слой 2 E0=G2*2*(1+v)=15*2*(1+0.25)=37.5 МПа= 3823.94 тс/м 2 ;
3 Высотные отметки
Отметка рельефа по скважине 1 = 0 м, отметка головы сваи = 0 м в абсолютных координатах модели грунта.
Длину сваи принимаем 18 м.
Свая целиком находится в слое G1.
На отметке -18 м находится граница грунтов G1 и G2, т.е. нижний конец сваи упирается в слой G2.
Скриншот окна системы ГРУНТ с изображением инженерно-геологического разреза с посадкой свай
4 Коэффициенты при расчётах
Скриншот окна Параметров определения теоретической несущей способности свайного основания СП 24.13330.2011
В рамках данного примера определяется только осадка сваи, которая не зависит от параметров определения несущей способности, поэтому параметры могут быть любыми.
При расчёте осадок, учитывается взаимное влияние свай.
Результаты расчёта ЛИРА САПР
Результат определения осадок свай с учётом взаимного влияния представлены на рисунке:
Мозаика перемещений по Z(G)
Сравнение с результатами расчёта в Примере 2:
| Параметр | Результат ручного расчёта | Результаты ЛИРА САПР | Погрешность |
| Осадка сваи под действием силы 2 МН Сваи 1, 3, 7, 9 | 25 мм | 25.1 мм | 0.4% |
| Осадка сваи под действием силы 2 МН Сваи 2, 4 , 6, 8 | 30 мм | 29.9 мм | 0.33% |
| Осадка сваи под действием силы 2 МН Свая 5 | 36 мм | 36 мм | 0% |
Пример 3. Расчет осадки с учетом влияния соседнего фундамента (метод угловых точек)
Задание: Рассчитать осадку фундамента (пример 2) с учетом влияния фундамента под колонну. Размеры подошвы влияющего фундамента м, давление по подошве влияющего фундамента 300 кПа. Расстояние между осями ленточного и отдельно стоящего фундамента 3м
Решение:
Проверка выполнения условия, при котором необходимо учитывать влияние соседнего фундамента:
,
где
Где – осредненный модуль деформации в пределах сжимаемой зоны
По графикам (рис.4,б) Lg=3,6м, фактическое расстояние Lf=3м. Условие выполняется, необходимо учитывать влияние соседнего фундамента.
Рис. 4. Графики для определения расстояния между осями фундаментов, при котором учитывается взаимное влияние:
a – для квадратного фундамента; б – для прямоугольного фундамента
Напряжения от влияющего фундамента учитываются методом угловых точек.
Пользуясь методом угловых точек, можно найти напряжение в любой точке полупространства, к поверхности которого приложена равномерно распределенная нагрузка в пределах прямоугольной площади. Метод угловых точек для определения сжимающих напряжений применяют в случае, когда грузовая площадь может быть разбита на такие прямоугольники, чтобы рассматриваемая точка оказалась угловой. Тогда сжимающее напряжение в этой точке на любой глубине будет равно алгебраической сумме напряжений от прямоугольных площадей загрузки, для которых эта точка является угловой.
Если точка С лежит вне контура загруженного прямоугольника, то его нужно достроить так, чтобы эта точка вновь оказалась угловой. Тогда, полагая, что напряжения в точке С возникают от действия нагрузки, распределенной по площади прямоугольников ABCD и DEFC, необходимо вычесть напряжения от действия фиктивной нагрузки, распределенной по площади прямоугольников BCLK и CFML (рис.5).
Для точек, расположенных по вертикальной оси под центром загруженного прямоугольника, сжимающие напряжения
(3.1)
Рис. 5. К расчету дополнительных напряжений методом угловых точек
А для точек, расположенных по вертикальной оси под углом загруженного прямоугольника,
, (3.2)
где α – коэффициент, принимаемый по табл.12 в зависимости от соотношения сторон η = l/b прямоугольной нагрузки (формы подошвы фундамента) и относительной глубины, равной: ξ = 2z/b – при определении 
. 
– сумма коэффициентов по табл.12 в зависимости от η = l/b, и относительной глубины ξ = z/b, 
– давление по подошве влияющего фундамента.
Определение дополнительных напряжений сведено в таблицу.
Значения дополнительных напряжений ∆σzp суммируются с основными σzp и служат для расчета осадок.
Пример 3. Расчет осадки с учетом влияния соседнего фундамента (метод угловых точек). 2.42 из 5.00 12 оценок
