Проверка прочности основания куста свай

Свайный фундамент с висячими сваями передает все нагрузки на основание, расположенное в уровне острия свай. За счет сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом в передачи нагрузок на основание участвует грунт, окружающий сваи. При этом сваи вместе с окружающим грунтом образуют условный сплошной фундамент.

Границы условного фундамента определяют следующим образом:

а) снизу - плоскостью ВГ, проходящей через нижние концы свай;

б) с боков - вертикальными плоскостями АГ и БВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии l·tg(j_II^mf/4).

Значение j_II^mf- осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

j_II^mf= (åj_i·l_i)/ål_i,

где j_i- расчетное значение углов внутреннего трения

грунта по II группе предельных состояний в

пределах слов l_i;

l_i- глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы

ростверка ål_i= l₁+l₂+…l_n,м.

При наличии слабых грунтов расчет ведется от подошвы слоя слабого грунта.

В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка,а также вес грунта в объеме условного фундамента.

Проверку прочности по грунту фундамента из свай как условного фундамента следует выполнять по формуле:

P_max £ R·g_c/g_n,

где P_max- максимальное давление на грунт по подошве

условного фундамента;

R- расчетное сопротивление гругта основания;

g_c- коэффициент условий работы;

Максимальное давление на грунт по подошве фундамента определим по формуле:

P_max=N_c/(a_c·b_c)+(6·a_c·(3·M_c+2·F_h·d))/(b_c·(k·d⁴/c_в+3·a_c³))

где N_c- нормальная составляющая давления фундамента на грунт, кН (с учетом веса грунтового массива АБВГ вместе с заключенным в нем ростверком и сваями);

F_h,M_c- соответственно горизонтальная составляющая внешней нагрузки, кН, и ее момент относительно главной оси горизонтального сечения условного фундамента в уровне расчетной поверхности грунта, кН·м;

a_c,b_c- размеры в плане условного фундамента;

d- глубина заложения условного фундамента, м;

k- коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта, определяемый по таблице;

c_в- коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента, определяемый через коэффициент пропорциональности k;

при d£10м,c_в=5c/d;

при d>10м,c_в=d·k;

1)Определим размеры сплошного условного фундамента (рис.4.5):

j_II^mf= (15,44·0,8+16,55·4,5+28·8)/(0,8+4,5+8) = 22,2

a_у= a₁+2·l·tg(j_II^mf/4);

b_у= b₁+2·l·tg(j_II^mf/4);

a_у= 9,5+2·15,3·tg(22,2/4)= 12,73м;

b_у= 6+2·15,3·tg(22,2/4) = 9,23м;

Рис.4.5 - К определению размеров условного фундамента

Вес типовых свай определяем по формуле:

G_св= 24·(0,35·0,35·13,3·1,1·36)= 11548,44кН;

Вес грунтового массива параллелепипеда АБВГ определяется с учетом заключенного в него объема воды (при наличии водоупорного слоя)по формуле:

G_гр = (åV_i ∙γ_i)∙ 1,1 + åV_i·g_w,

где V_i - объём i-го слоя грунта, м³;

g_i - удельный вес i-го слоя грунта (принимаемый с учетом взвешивающего действия воды для водопроницаемых грунтов ) и определяется по формуле:

g_i =(9,34·3,5+9,78·5)/(3,5+5+4)=6,53 кН/м³,

Тогда вес грунтового массива будет равен:

G_гр1 = 7,47∙(2,8∙9,23-(1∙10,4∙6,9+9,4∙5,9)-(0,35∙0,35∙0,8∙36))=1480,89кН.

G_гр2 = 9,89∙(4,5∙12,73-(0,35∙0,35∙4,5∙36))=5032,98кН.

G_гр3 = 19,8∙(8∙12,73∙9,23-(0,35∙0,35∙8∙36))=117913,12кН.

G_гр = (G_гр1+ G_гр2+ G_гр3) ∙1,1

G_гр = (1548,44+5032,98+17913,12) ∙1,1 = 26943,99 кН

Для рассматриваемого примера N=30271,45 кН; F_h=1179,85 кН; M_x=2831,64 кН∙м.

;

d = 15,3м > 10м;

С_в = k_i∙d = 6818,55∙15,3 = 104339,12 кН/м³;

_.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания

(аналогично как для фундамента мелкого заложения):

R= 1,7·{R_o·[1+K₁·(b-2)]+K₂·g·(d-3)}

R= 1,7·{245·[1+0,1·(9,23+3·19,8(15,3-3)}=1898,47 кПа;

P_max=306,25 кПа < R=1898,47 кПа, следовательно, прочность грунтового основания обеспечена.