Задание 5. Определить осадку ленточного свайного фундамента

Требуется: определить напряжение в активной зоне ленточного свайного фундамента, нижнюю границу сжимаемой толщи, осадку свайного ленточного фундамента.

Исходные данные. Грунтовые условия принимаются по табл. 1, конструктивные особенности фундамента и нагрузки – по табл.5; длина сваи L, размер поперечного сечения d_c и расстояние между сваями b_c принимаются по результатам решения задания 4.

Таблица 5

Варианты исходных данных для расчета напряжения в активной зоне

ленточного свайного фундамента

Номер варианта	Уровень подземных вод dw, м	Толщина фундаментной стены bo, м	Глубина подвала db , м	Высота ростверка hp, м	Погонная нагрузка от надфундаментной части РН, кН/м
1	1,8	0,60	1,7	0,5	333,2
2	1,95	0,50	1,7	0,4	351,3
3	2,12	0,50	1,8	0,5	405,8
4	1,75	0,50	1,5	0,4	284,6
5	2,5	0,60	1,75	0.5	385,4
6	2,08	0,60	1,4	0,5	323,4
7	2,1	0,60	2,0	0,4	345,2
8	2,20	0,60	1,3	0,4	291,4
9	2,15	0,60	1,2	0,5	365,5
10	2,2	0,50	1,7	0,5	420,1
11	2,1	0,50	1,4	0,4	295,4
12	2,15	0,60	1,2	0,5	365,0

Методика решения

1. Напряжение в активной зоне ленточного свайного фундамента σ_z не должно превышать расчетного сопротивления грунта R.

≤ R , (5.1)

где Р – погонная нагрузка на ленточный свайный фундамент, кН/м. В нагрузку включается вес массива грунта со сваями; L – длина сваи; – безразмерный коэффициент, принимаемый по табл. 6 в зависимости от приведенной ширины свайного фундамента ; b – ширина фундамента. При промежуточных значениях определяется интерполяцией.

Таблица 6

Определение коэффициента

z/l
	0,05		0,1	0,2	0,3
1,01	13,7907	9,506		6,7056	5,4922
1,05	8,0206	7,2177		5,6594	4,7306
1,1	5,1769	5,2092		4,7391	4,1927
1,2	3,3168	3,4217		3,4337	3,3052
1,3	2,5773	2,6499		2,7056	2,6873
1,4	2,1593	2,2099		2,2608	2,2703
1,5	1,1817	1,9195		1,9600	1,9758
1,6	1,6797	1,7076		1,7409	1,1757
1,7	1,5240	1,5458		1,5728	1,5876
1,8	1,3991	1,4166		1,4387	1,4518
1,9	1,2959	1,3102		1,3286	1,3400
2,0	1,2087	1,2206		1,2362	1,2462
2,1	1,1338	1,1439		1,1572	1,1659
2,2	1,0685	1,0772		1,0887	1,0964
2,3	1,0110	1,0185		1,0285	1,1035
2,4	0,9599	0,9664		0,9752	0,9814
2,5	0,9140	0,9198		0,9276	0,9331

, (5.2)

где кН/м³; Н – расстояние от планировочной отметки до острия сваи; и – нормативная погонная нагрузка от надфундаментной части здания и ростверка; l=L–0,05 – расчетная длина сваи, м; γ_f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке [3].

Напряжение в плоскости острия свай не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, определяемого по формуле (5.3).

, (5.3)

где d₁– приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала;

d₁ = h_s+h_cf _cf / γ_ІІ^' ; h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; h_cf – толщина конструкции пола подвала, м; _cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

2. Осадка свайного фундамента определяется по формуле

, (5.4)

где р – погонная нагрузка на свайный фундамент расчетных нагрузок, взятых с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f = 1,0, кН; δ_о – безразмерная компонента, принимаемая по номограмме [4];

, (5.5)

где Е – модуль деформации грунта активной зоны; ν – коэффициент Пуассона, принимаемый равным для песков и супесей – 0,3; суглинков – 0,35; глин – 0,42.

Пример решения

Исходные данные: Р^н=450,19 кН/м; L=6,0 м; b=0,94 м; d_b=1,0 м ; h_cf=0,2 м ; h_p=0,4 м ; d_w = 1,8 м ; d_c=0,3 м.

Грунтовые условия:

1-й слой – строительный мусор, h₁=0,4; =15,89 кН/м³.

ИГЭ-2 – суглинок мягкопластичный, мощность слоя 1,8 м;

h₂=1,8 м; γ₂=18,15 кН/м³ ; γ₃=10,01 кН/м³ ; .

ИГЭ-3 – супесь пластичная , h₃ = 4., м; γ₃ = 9,82 кН/м³ ; .

ИГЭ-4 – глина полутвердая, h₅ =0,95 м; γ₄ =20,01 кН/м³ ; J_L<0 ; с_II =42 кПа; Е=25 кПа.

1. Определяем напряжение в активной зоне фундамента (рис.8):

кПа; ;

; ,

где =1,0 – глубина подвала.

,

где – ширина фундаментной стены; γ_b=24,0 кН/м³ – удельный вес бетона; ; .

d₁ = h_s+h_cf _cf / γ_ІІ^' ; d₁ = 5,95+0,4+0,2∙24/12,3 = 6,74 м;

[0,29∙1,0∙0,8∙20,01+2,17∙6,74∙12,3+(2,17–1)∙1,0∙17,25+

+4,69∙42]= 502,12 кПа ;

;

;

279,38 < 502,12 кПа.

Условие выполняется. При несоблюдении условия (5.1) следует увеличить количество свай в фундаменте (рис. 8).

2. Определение нижней границы сжимаемой толщи проводится в табличной форме (табл. 7).

Таблица 7

Определение вертикальных напряжений по оси свайного фундамента
		αп
1,01	6,01	8,106	279,38	137,22	27,44
1,05	6,25	6,440	221,96	142,02	8,84
1,1	6,55	4,975	171,47	148,03	10,00
1,2	7,14	3,428	118,15	159,83	31,97
1,3	7,74	2,678	92,30	171,84	34,37
1,4	8,34	2,235	77,03	183,84	36,77
1,5	8,94	1,940	66,86	195,85	39,17
1,6	9,54	1,725	59,45	207,86	41,57
1,7	10,14	1,559	53,73	219,86	43,97
1,8	10,74	1,428	49,22	231,87	46,37
1,9	11,34	1,319	45,46	243,87	48,78
2,0	11,94	1,228	43,32	255,83	51,17

2.1. Напряжение в активной зоне ленточного свайного фундамента определяем по формуле (5.1).

2.2. Определение природного давления грунта:

σ_zgо = h₁ ∙γ₁+ h₂ ∙γ₂+ h₃ ∙γ_2вз+ h₃ ∙γ_3вз+ h₄ ∙γ₄+ h_ω ∙γ_ω;

σ_zgо=0,4∙15,89+1,4∙18,15+0,4∙10,01+4,0∙9,82+0,95∙20,01+4,4∙9,81=137,22 кПа;

σ_zg=137,22+0,24∙20,01=142,02 кПа;

σ_zg=137,22+0,54∙20,01=148,03 кПа;

…………………………………….

σ_zg=137,22+5,33∙20,01=243,87 кПа;

σ_zp<0.2σ_zg;

45,46<48,78 кПа – условие выполняется.

Нижняя граница сжимаемой толщи фиксируется на глубине z=11,34 м от подошвы ростверка.

WL

ИГЭ-3

ИГЭ-2

ИГЭ-4

Рис. 8. Схема к определению ширины фундамента b и глубины заложения фундамента Н

3. Определение осадки свайного фундамента: р=643,93/1,1=585,39 кПа;

;

.

При соотношении z/l=1,9; по номограмме прил. 2 или по [4, прил. 3] принимаем z/l =Н_с/h=1,9; b/h=β=0,94/5,95≈0,15; коэффициент Пуассона ν=0,42 , грунт – глина полутвердая; безразмерную компоненту, принимаем по номограмме прил. 2 или по [4] δ_о =2,1.