С учетом действия сил отрицательного трения

Проектирование свайных фундаментов на просадочных грунтах выполняют с учетом полного замачивания основания.

Последовательность расчета:

1) Определяют показатель текучести при полном замачивании основания:

2) Определяют длину сваи с учетом прорезки всех просадочных грунтов и заглубления в непросадочный слой:

L_св=0,5+(h₁ - d)+

где: h_i -мощность прорезаемых сваей просадочных грунтов, м;

d - глубина котлована, м;

l - заглубление сваи в несущий слой, принимают не менее 0,5 м.

По табл. 5.4 Приложения подбирается типоразмер сваи.

 

3) Вычерчивают расчетную схему (М 1:100, рис. 4.1), на которой показывают геологический разрез, котлован глубиной d и сечение сваи. На схеме строят эпюру распределения просадки грунта от собственного веса S_sl,g по глубине z (по результатам задачи №1). С ее помощью определяют участок сваи, на котором действуют силы отрицательного трения. Длину участка определяют от дна котлована до расчетной глубины h_sl, где просадка S_sl,g= 5см.

 

Если просадка грунта от собственного веса S_sl,g ≤ 5см, определять силы отрицательного трения не требуется.

 

4) Вычисляют несущую способность сваи ниже глубины h_sl с учетом положительных сил трения по боковой поверхности сваи:

, кН (4.1)

где: - коэффициенты условий работы сваи, грунта под ее подошвой и по боковой поверхности, в РГР принимают ;

R - расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи (табл. 5.5 Приложения), кПа;

А, u – площадь (м²) и периметр (м) поперечного сечения сваи;

- толщина условного слоя, на которые делятся ИГЭ, пройденные сваей, ниже глубины h_sl, но не более 2м;

- расчетное сопротивление трению грунта по боковой поверхности сваи, кПа (табл. 5.6 Приложения).

 

5) Вычисляют расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунтов в пределах участка h_sl:

φ_I = φ/1,15 (4.2)

с_I = с/1,15, кПа (4.3)

 

6) На схеме (рис. 4.1) строят эпюру напряжений от собственного веса грунтов в водонасыщенном состоянии σ_zg (см. задачу №1).

 

7) Определяют расчетное сопротивление грунта сдвигу τ_i, которое до глубины h= 6,0м (от дна котлована) вычисляют по формуле:

τ_i =0,7· _zg,i ·tg φ_I,i + с_i, кПа (4.4)

где: σ_{zg i}- среднее значение напряжения от собственного веса грунта в i-м условном слое толщиной h_i на участке h_sl; значения _zg определяют по эпюре (рис. 4.1).

При глубине h < 6м ≤ h_sl значения τ_i принимают постоянными и равными по значению τ_i на глубине 6,0м.

 

8) Определяют отрицательную силу трения:

P_n = u τ_i · h_i (4.5)

где: u - периметр поперечного сечения сваи, м;

h_i - толщина условного слоя, на которые делятся грунты, пройденные сваей, до глубины h_sl; принимается не более 2,0м.

Результаты расчета , τ_i и Р_n,i сводят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

№

zi, м

IL

U,м

Сопротивление трению по боковой поверхности

Отрицательные силы трения по боковой поверхности сваи,

hi

fi

Uγc hi fi

φI

cI, кПа

tgφI

zg

τI

Pn, кПа

 

 

9) Вычисляют расчетную нагрузку на сваю с учетом действия сил отрицательного трения:

N _св = , кН (4.6)

где: γ_к = 1,4- коэффициент надежности;

γ_с - коэффициент условий работы, зависящий от величины просадки грунта от собственного веса S_{sl, q} (см. задачу №1):

при S_{sl, q} ≤ 5 см γ_с = 0, при S_sl,q ≥ 2 S_u, γ_с = 0,8, для промежуточных значений S_sl,q коэффициент γ_с определяют интерполяцией.

Рис. 4.1. Схема к расчету сваи с учетом действия сил

отрицательного трения.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

Физико-механические характеристики грунтов по вариантам

Таблица 5.1.

 

ИГЭ-1. Суглинок лессовидный
№№ вар	h, м	γs, кН м^3	γ, кН м^3	ω	ωL	ωр	Е МПа	Рsl, кПа	εsl при σzg,кПа	φº	с, кПа
	3,1	26,8	17,8	0,16	0,30	0,20	5,5		0,006	0,022	0,031
	3,2	26,9	17,9	0,19	0,29	0,20	8,0
	3,4	26,7	17,8	0,17	0,29	0,19	9,0
	4,1	26,8	17,9	0,18	0,30	0,18	7,3
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,31	0,19	6,5
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,32	0,20	7,8		0,007	0,023	0,030
	3,7	26,8	17,8	0,16	0,28	0,18	7,7
	4,2	26,9	17,9	0,19	0,30	0,19	8,5
	3,9	26,7	17,8	0,17	0,30	0,21	8,2
	4,2	26,8	17,9	0,18	0,28	0,20	7,9
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,28	0,18	8,5		0,005	0,024	0,032
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,32	0,19	8,0
	4,4	26,8	17,8	0,16	0,31	0,19	6,9
	5,1	26,9	17,9	0,19	0,31	0,21	6,8
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,29	0,21	7,1
	3,8	26,8	17,9	0,18	0,28	0,20	7,5		0,004	0,023	0,031
	3,9	26,9	17,8	0,18	0,33	0,19	7,6
	4,0	26,7	17,9	0,17	0,30	0,19	8,0
	3,8	26,8	17,8	0,16	0,34	0,21	5,9
	3,7	26,9	17,9	0,18	0,30	0,21	5,8
	3,6	26,7	17,8	0,17	0,29	0,18	5,7		0,008	0,023	0,032
	3,5	26,8	17,9	0,16	0,29	0,20	5,6
	4,3	26,9	17,8	0,19	0,31	0,20	6,1
	4,4	26,7	17,9	0,17	0,32	0,18	6,5
	3,8	26,7	17,8	0,18	0,31	0,19	6,9
	3,7	26,9	17,9	0,19	0,29	0,18	6,8		0,007	0,024	0,033
	3,6	26,8	17,8	0,18	0,29	0,20	7,1
	3,5	26,8	17,9	0,17	0,31	0,20	7,5
	4,3	26,7	17,8	0,18	0,32	0,18	7,6
	4,4	26,9	17,9	0,19	0,31	0,19	6,9

 

Продолжение таблицы 5.1. ИГЭ-2. Супесь лессовая
№№ вар	h, м	γs, кН м^3	γ, кН м^3	ω	ωL	ωр	Е   МПа	Рs l, кПа	εsl при σzg,кПа	φº	с, кПа
	3,1	26,8	17,8	0,16	0,26	0,22	7,8		0,005	0,024	0,032
	3,2	26,9	17,9	0,19	0,27	0,22	7,7
	3,4	26,7	17,8	0,17	0,26	0,21	8,5
	4,1	26,8	17,9	0,18	0,25	0,21	8,2
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,27	0,21	7,9
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,27	0,23	8,5		0,004	0,023	0,031
	3,7	26,8	17,8	0,16	0,28	0,23	8,0
	4,2	26,9	17,9	0,19	0,24	0,20	6,5
	3,9	26,7	17,8	0,17	0,28	0,22	7,8
	4,2	26,8	17,9	0,18	0,27	0,21	7,7
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,27	0,23	7,5		0,008	0,023	0,032
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,25	0,20	8,2
	4,4	26,8	17,8	0,16	0,26	0,20	5,5
	5,1	26,9	17,9	0,19	0,26	0,22	8,0
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,27	0,23	9,0
	3,8	26,8	17,9	0,18	0,26	0,22	7,3		0,008	0,023	0,032
	3,9	26,9	17,8	0,18	0,25	0,21	6,5
	4,0	26,7	17,9	0,17	0,26	0,21	7,8
	3,8	26,8	17,8	0,16	0,28	0,23	7,7
	3,7	26,9	17,9	0,18	0,27	0,23	8,5
	3,6	26,7	17,8	0,17	0,26	0,20	8,2		0,006	0,022	0,031
	3,5	26,8	17,9	0,16	0,29	0,23	7,9
	4,3	26,9	17,8	0,19	0,28	0,22	8,5
	4,4	26,7	17,9	0,17	0,26	0,21	8,0
	4,4	26,8	17,8	0,18	0,25	0,21	7,3
	5,1	26,9	17,9	0,18	0,24	0,22	6,5		0,007	0,023	0,030
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,28	0,21	7,8
	3,8	26,8	17,9	0,16	0,27	0,23	7,7
	3,9	26,9	17,8	0,18	0,27	0,20	8,5
	4,4	26,8	17,9	0,17	0,25	0,20	7,3

 

 

Продолжение таблицы 5.1. ИГЭ-3. Суглинок
№№ вар	h, м	γs, кН м^3	γ, кН м^3	ω	ωL	ωр	Е МПа	Рsl, кПа	εsl при σzg,кПа	φº	с, кПа
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,31	0,20	8,5		0,004	0,023	0,031
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,30	0,20	8,0
	4,4	26,8	17,8	0,16	0,30	0,19	6,9
	5,1	26,9	17,9	0,19	0,29	0,18	6,8
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,28	0,18	7,1
	3,8	26,8	17,9	0,18	0,28	0,17	7,5		0,008	0,023	0,032
	3,1	26,8	17,8	0,16	0,27	0,17	5,5
	3,2	26,9	17,9	0,19	0,27	0,19	8,0
	3,4	26,7	17,8	0,17	0,29	0,20	9,0
	4,1	26,8	17,9	0,18	0,25	0,16	7,3
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,28	0,16	6,5		0,006	0,022	0,031
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,30	0,18	7,8
	3,7	26,8	17,8	0,16	0,29	0,20	7,7
	3,7	26,9	17,9	0,18	0,26	0,16	5,8
	3,6	26,7	17,8	0,17	0,29	0,20	5,7
	3,5	26,8	17,9	0,16	0,30	0,17	5,6		0,007	0,023	0,030
	4,3	26,9	17,9	0,19	0,28	0,19	6,1
	4,4	26,7	17,8	0,17	0,29	0,19	6,5
	4,5	26,9	17,9	0,18	0,27	0,16	6,4
	3,8	26,8	17,8	0,18	0,25	0,17	7,5
	3,9	26,9	17,9	0,18	0,31	0,18	7,6		0,005	0,024	0,032
	4,0	26,7	17,8	0,17	0,32	0,20	8,0
	3,8	26,8	17,9	0,16	0,30	0,16	5,9
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,28	0,17	7,8
	3,6	26,9	17,9	0,17	0,27	0,19	5,8
	3,5	26,7	17,8	0,18	0,30	0,19	5,7		0,04	0,023	0,031
	4,3	26,8	17,9	0,18	0,29	0,16	5,6
	4,4	26,9	17,8	0,18	0,26	0,17	6,1
	4,5	26,7	17,9	0,17	0,29	0,18	6,5
	4,3	26,9	17,8	0,17	0,30	0,20	5,6

 

Примечания: Просадочные грунты подстилаются глиной красно-бурой

с показателем текучести I_L:

Варианты № 1 ÷ 5 I_L4=0 Варианты № 16 ÷ 20 I_L4=0,1

Варианты № 6 ÷ 10 I_L4=0,15 Варианты № 21 ÷ 25 I_L4=0

Варианты № 11 ÷ 15 I_L4=0,2