книги / Расчет осадок ленточных свайных фундаментов

рис. 24 So=2,8;

4) осадку свайного фундамента:

способность свай была определена по формуле СНиП. Статические испытания свай на площадке не проводились. Погонная нагрузка на свайный фундамент 44,4 тс/м=444 кгс/см.

Напластование грунтов:

1. Суглинок тугопластичный, мягкопластичный, мощностью /ii=5,8-r-6,l м. Модуль деформации $ 1 = 125 кгс/см2.

2. Суглинок тугопластичный с редким включением гравия, мощностью /i2=4,l-T-5,7 м. Ниже залегает глина с включением гравия. Сваи опираются на тугопластичный суглинок. Модуль деформации $2=140 кгс/см2. В уплотнен­ ной зоне под сваями Лупл=0,9 м, среднее значение модуля деформации $упл=205 кгс/см2. Основные физико-механические свойства грунта активной зоны: объемный вес 1,82—1,92 т/м3, показатель консистенции 0,34—0,42, ко­ эффициент пористости 0,6—0,72, угол внутреннего трения 17—18°, удельные силы сцепления 0,23—0,26 кгс/см2.

Определяем:

1)приведенную ширину свайного фундамента:

2)приведенную глубину активной зоны; по данным 0=0,2; ц=0,35 нахо­ дим по табл. 7, что $ 1= $ 2/при приведенной глубине

JoI = 2 ,1;

рис. 24 S0=2,32;

4) средневзвешенное значение модуля деформации от плоскости острия свай до нижней границы активной зоны:

5) осадку свайного фундамента:

Действительная осадка здания, по данным многолетних наблюдений, равна 16 мм.

Пример 111. Рассчитать осадку свайного фундамента под внутреннюю сте­ ну пятиэтажного кирпичного здания -при расположении свай в три ряда. Сваи сечением 30x30 см, длиной 7 м. Расстояние между сваями 90 см, ширина фундамента 210 см. Несущая способность свай 45 тс. Погонная нагрузка на фундамент 50 тс/м (500 кгс/см).

2.Супесь мягко- и текучепластичная мощностью Л2=2,6 м.

3.Суглинок мягкопластичный, мощность слоя /13= 11 м. С глубины 19 м залегает плотный аргиллит. Нижние концы свай опираются на мягкопластичиын суглинок. Основные физико-механические характеристики грунта актив­ ной зоны: объемный вес 1,82—1,89 т/м3, коэффициент пористости О.вЭ1—0,96,

показатель консистенции £=0,61-М),64, угол внутреннего трения 16—18°, удельные силы сцепления 0,16—0,18 кгс/см2, .модуль деформации 80 кгс/см2. В уплотненной зоне под сваями Лупл =0,9 му среднее значение модуля дефор­ мации, по данным испытания сваи-штампа, £ упл=340 кгс/см2.

Определяем:

1)приведенную ширину свайного фундамента:

2)приведенную глубину активной зоны; ло данным (3=0,3 и ц=0,35 (для

По данным геодезических наблюдений, осадка здания за три года равна 24,5 мм.

Из приведенных примеров видно, что разработанный метод позволяет с достаточной для практики точностью рассчитывать осадки ленточных свайных фундаментов. Однако, как видно из приведенных данных, действительные осадки фундаментов на­ много меньше предельно допустимых осадок для зданий. Поле­ вые испытания свайных фундаментов показали, что их осадки больше, чем осадки одиночных свай (при одинаковых нагрузках на сваю), но при работе свай в составе фундаментов не наблю­ дается резкой потери несущей способности. Осадка возрастает плавно. Поэтому для ленточных свайных фундаментов (при опирании нижних концов свай на пески средней плотности, глини­ стые грунты мягкопластичной и тугопластичной консистенции) можно назначать нагрузки из условия предельно допустимой осадки для здания, т. е. проектировать ленточные свайные фун­ даменты по второму предельному состоянию. На возможность н

необходимость проектирования свайных фундаментов по дефор­ мациям было указано Н. А. Цытовичем еще в 1961 г. на I Всесо­ юзном совещании-семинаре по обмену опытом проектирования и применения свайных фундаментов.

Расчетную несущую способность ленточных свайных фунда­ ментов, исходя из предельно допустимой осадки для зданий, можно найти используя формулу (2 2 ):

свайного фундамента в тс/ле; т — коэффициент условий работы, принимаемый равным:

т = 0,8 при расположении свай в один ряд и т = 0,9 при расположении свай в два и три ряда;

k — коэффициент однородности грунта, принимаемый рав­ ным: £=0,7;

0 , 1 —коэффициент перевода из кгс/см в тс/м; 5Пр — предельно допустимые осадки для здания в см;

Еи So— обозначения те же, что и в формуле (22). Проектирование ленточных свайных фундаментов по дефор­

мациям, исходя из предельно допустимых осадок зданий, позво­ лит значительно экономичней проектировать свайные фундамен­ ты. Следует отметить, что формула (2 2 ') нуждается еще в экс­ периментальной проверке и уточнении для различных грунтовых условий. .

4. ОБ УЧЕТЕ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ СВАЙ ПРИ ИХ РАБОТЕ В СОСТАВЕ ФУНДАМЕНТА

По изложенному выше решению можно определить осадку ленточных свайных фундаментов при расстоянии между сваями 3—4rf, т. е. когда сваи и зажатый между ними грунт работают как единый массив. В свайных фундаментах при расположении свай в два и три ряда расстояние между сваями обычно 3d. По­ этому осадку этих фундаментов можно рассчитывать по данно­ му методу.

В свайных фундаментах при расположении свай в один ряд расстояние между сваями бывает иногда и больше 4—6 d. В этом случае свайный фундамент и грунт уже нельзя рассматривать как единый массив, и решение плоской задачи неприменимо для расчета осадок. Однако и при расстоянии между сваями более Ы необходимо учитывать взаимовлияние свай. Кроме того, на величину осадки зданий, особенно крупнопанельных, будут ока­ зывать влияние внутренние ряды свай. Взаимовлияние свай при их работе в составе фундамента можно учесть по разработанно­ му автором практическому методу [7]. Осадка одиночной сваи определяется из условия, что напряженная зона вокруг свай

имеет вид конуса с основанием на отметке острия. Зная глубину погружения свай и угол распределения напряжений (нормы ре­ комендуют принимать угол распределения напряжений равным

—, где ф— угол внутреннего трения грунта, или угол распреде-

4

лення напряжений а по работе [26] В. Н. Голубкова), определя­ ем площадь передачи нагрузки в плоскости нижнего конца свай.

ния осадок ленточных свайных фундаментов с учетом взаимо­ влияния свай при различном расстоянии между сваями:

рующий упрощенную схему расчета и принимаемый равным 0 , 8 для всех грун­ тов;

Еу— модуль деформации уплотненной зоны,

ление в грунте в плоскости нижних кон-

п— число слоев, на которое разбивается сжимаемая толща основания;

Ei — модуль деформации t-ro слоя;

лпод сваей, расположенной в составе лен­ точного фундамента (расстояние между сваями 3d). Как видно из эпюр, учет вза­ имовлияния дает значительные дополни­ тельные напряжения под сваей.

Нижнюю границу сжимаемой толщи

следует принимать, как уже отмечалось

I I

ZRKгс/см

Рис. 26. Эпюры распределения напряжений под сваями

/ — для одиночной сваи; 2 — для сван в составе ленточного свайного фундамента с учетом взаимовлия­ ния свай

Г л а в а III

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИИ В МЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ И ПОД СВАЯМИ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При оценке прочности и устойчивости грунтов, расчете оса­ док, проверке напряжений в слое грунта, более слабого по не­ сущей -способности, чем вышележащие слои, необходимо знать и учитывать распределение напряжений в массиве под свайными

полупространства. В действительности же от свайных фундамен­ тов нагрузка через боковую поверхность и в плоскости острия свай передается внутри массива, и определение напряжений по указанным таблицам приводит к значительному завышению рас­ четных напряжений.

Для правильного определения напряжений под свайными фундаментами необходимо решать задачи с учетом глубины при­ ложения нагрузки. В работе H. М. Дорошкевич [37] дано ре­ шение пространственной задачи Р. Миндлина для определения напряжений под свайными фундаментами, И. Шкопек [79] дал решение для определения напряжений от равномерно распре­ деленной нагрузки, приложенной внутри массива.

Проведенные нами исследования работы ленточных свайных фундаментов показали, что при расстоянии между сваями 3—Ad и включении в работу ростверка сваи и зажатый между ними грунт можно рассматривать как единый массив. Для определе­ ния напряжений под этими фундаментами необходимо решать плоскую задачу с учетом приложения нагрузки внутри полу­ пространства [ 1 2 ].

2. РЕШЕНИЕ ПЛОСКОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕЖСВАЙНОМ

ПРОСТРАНСТВЕ И ПОД СВАЯМИ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

При решении задачи приняты следующие положения: 1 ) грунт считается линейно-деформируемым телом;

2 ) нагрузка передается грунту по боковой поверхности свай­ ных фундаментов и в плоскости нижних концов свай.

Рассмотрены следующие случаи передачи нагрузки по боко­ вой поверхности: при равномерном распределении сил трения по

боковой поверхности, по треугольнику и по кривой второго по­ рядка. В плоскости нижних концов свай нагрузка распределена равномерно по ширине фундамента и по параболе.

В общем виде характер передачи нагрузки через боковую поверхность и в плоскости острия свай можно записать:

где ап, Ьп — безразмерные коэффициенты, зависящие от харак­ тера передачи нагрузки по боковой поверхности и в плоскости острия свай;

р —погонная нагрузка на свайный фундамент; I — длина свай;

h — глубина расположения рассматриваемой точки; d0— ширина фундамента.

Для решения задачи использована формула Е. Мелана [78] для вертикальных сжимающих напряжений от ряда сосредото­

Для того чтобы определить напряжения под свайными фун­ даментами при длине свай I и ширине фундамента d0, подста­ вим значение силы, приходящейся на единицу длины фундамен­ та, (24) в выражение (25) и проинтегрируем это выражение но h в пределах от 0 до I. В этом случае получаем напряжения от сил трения по боковой поверхности. Для определения напряже­ ний от сил, передающихся через подошву свайного фундамен­ та, интегрируем выражение (25) по х в пределах от 0 до do при h= l.

Здесь ал и bm— безразмерные коэффициенты, зависящие соот­ ветственно от характера передачи нагрузки по боковой поверхности и в плоскости острия свайных фундаментов. Методика определения коэффициентов изложена в главе II.

3.ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

ВМЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

И ПОД СВАЯМИ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Для того чтобы определить напряжения в межсвайном про­ странстве и под сваями ленточных фундаментов, необходимо:

1 ) определить погонную нагрузку на свайный фундамент;

2 ) найти приведенную ширину свайного фундамента;

3)вычислить значение интегралов /;

4)определить компоненты напряжений V\

5)путем решения систем уравнений (16) и (17) найти зна­ чение коэффициентов ак и Ьт; эти вычисления очень трудоемки, поэтому с помощью ЭЦВМ составлены таблицы значений сумм:

денной глубины расположения рассматриваемой точки -у- ха­

рактера передачи нагрузки по боковой 'поверхности и в плоско­ сти острия. Для практического пользования формула расчета