Примеры расчетов

Пример 29. Определить расчетную нагрузку, допускаемую на забивную сваю в просадочных грунтах. Глубина погруженной части сваи 8 м, поперечное сечение сваи 0, 8´ 0, 3 м. Грунтовые условия относятся к I типу по просадочности. Толща на глубину до 15 м сложена суглинистыми лессовыми грунтами делювиального происхождения, плотность которых с глубиной увеличивается. Подъем уровня грунтовых вод не ожидается. Возможно местное аварийное замачивание грунтов. Верхний 5-метровый слой суглинка (слой 1) характеризуется следующими осредненными показателями: объемный вес грунта g = 1, 7 тс/м³; природная влажность W = 12, 1%; удельный вес грунта g = 2, 69 тс/м³; граница текучести W _L = 27, 6%; граница раскатывания W _р = 18%; относительная просадочность грунта d_гв = 0, 04. Глубже 5-метрового слоя залегают суглинки (слой 2), у которых: g = 1, 75 тс/м³; W = 13%; g_s = 2, 7 тс/м³; W _L = 28, 5%; W _p = 19%, d_пр = 0, 015. Расчет производим для замоченного грунта в основании сваи. Поскольку параметры прочности этих грунтов не определены, расчет на стадии технического проектирования ведем по консистенции.

Решение. По формуле [46 (27)] СНиП II-17-77 определим показатель консистенции I_L для замоченного грунта слоев 1 и 2:

плотность грунта для слоя 1; тс/м³

коэффициент пористости ;

;

для слоя тс/м³; ;

.

По табл. 1 и 2 СНиП II-17-77 определим расчетные сопротивления грунтов R и f:

для слоя 1 имеем f_1-3 = 0, 47 тс/м²; f_3-5 = 0, 77 тс/м²;

для слоя 2 с учетом примеч. 2 к п. 5.5. СНиП II-17-77 имеем:

f₅ = 1, 7 тс/м²; R ₅ = 80 тс/м².

С учетом коэффициента m _g = 1, 4, согласно п. 9, 6 «б» СНиП II-17-77, по формуле [44] имеем:

Ф = 1× 1, 4 [1× 80× 0, 09 + 1, 2 (1× 0, 47× 2 + 1× 0, 77× 3 + 1× 1, 7× 3)] = 24, 1 тс.

Определим расчетную нагрузку, допускаемую на сваю, по формуле (1) СНиП II-17-77:

тс.

Пример 30. Определить несущую способность забивной сваи. Глубина погруженной части сваи 8 м, поперечное сечение сваи 0, 3´ 0, 3 м. Грунтовые условия относятся к I типу по просадочности. Возможно местное аварийное замачивание грунтов. Верхний 6-метровый слой суглинка имеет: g = 1, 75 тс/м³; W = 15%, угол внутреннего трения j_I = 20°; удельное сцепление c_I в замоченном до G = 0, 8 грунте равно 1, 1 тс/м²; d_пр = 0, 01 — 0, 03; ниже слой суглинка имеет: g = 1, 8 тс/м³; W = 12%, j_I = 19°; c_I = 2 тс/м²; d_пр = 0, 01.

Решение. Предварительно по формулам (49) — (51) определяем:

a = 45 — 19 — 2× 2 = 22°;

b = (2, 475 — 1) 2, 904 = 0, 64;

n = 12× 0, 3 = 3, 6 м;

l₂ = 8 + 0, 15 — 3, 6 — 0, 64 ¾ 2, 5 = 1, 41 м.

Сопротивление P₁ определим по формуле (48):

P₁ = 4× 0, 3 [3, 6 (0, 5× 0, 5× 1, 75× 3, 6× 0, 364 + 1, 1) +

+ (0, 5× 1, 75× 3, 6× 0, 344 + 2) 1, 41] = 12, 45 тс.

По формулам (54) и (53) имеем:

R₁ = 0, 15 (1 + 2, 475 + 2, 904) = 0, 96 м;

y = [0, 96× 0, 946 + 0, 64 — (0, 64 — 0, 15) 0, 326² —

— 0, 15 (2, 904 + 1] 0, 344 = 0, 31 м.

Сопротивление P₂ определим по формуле (52):

Р_г = 3, 14× 0, 31× 2, 904 (0, 31 + 0, 3) 2 = 3, 45 тс.

По формулам (56) — (58) имеем:

s₃ = 0, 5× 1, 75× 3, 6 = 3, 15 тс/м²;

тс/м².

Сопротивление Р₃ определим по формуле (55):

Р₃ = 11, 8(0, 38× 0, 946 + 3, 14× 0, 96²× 0, 326²) = 7, 88 тс.

С учетом коэффициента m_g = 1, 4 имеем по формуле (47):

Ф = 1× 1, 4 (12, 45 + 3, 45 + 7, 88) = 33, 3 тс.

Пример 31. Определить несущую способность Ф буронабивной сваи, устраиваемой сухим способом в просадочном грунте с опиранием на плотный лессовидный суглинок. Грунтовые условия II типа по просадочности. Толща на глубину 25 м сложена суглинистыми лессовыми грунтами. Подстилающий слой — водонасыщенный песок. Длина сваи 20 м, диаметр 1 м. На длину 15 м свая прорезает верхний просадочный слой суглинка с характеристиками грунтов: g = 1, 79 тс/м³; j_I = 17°; c _I = 2, 2 тс/м². Нижний 5-метровый участок длины сваи находится в слое непросадочного суглинка с характеристиками: g = 1, 89 тс/м³; j_I = 19°; c _I = 3 тс/м². Возможная просадка от собственного веса грунта S _пр по данным длительного опытного замачивания грунтов в котловане, оборудованном глубинными реперами, составляет 44 см. Реперы, установленные на глубинах 6, 8, 11, 14, 17, 20 м дали осадки, равные 44; 40, 8; 33, 3; 14, 2; 9; 0 соответственно. Поверхностные реперы дали ту же осадку, что и на глубине 6 м.

Решение. Определим несущую способность набивной сваи в условиях ограниченного замачивания, как в грунтовых условиях I типа по просадочности.

По формуле (61) имеем:

l _н = 20 — 6 — 1 = 13 м.

Определим сопротивление P _1н по формуле (48):

P _1н = 2× 3, 14× 0, 5 [(0, 5× 0, 5× 1, 79× 6× 0, 306 + 2, 2) 6 +

+ (0, 5× 1, 79× 6× 0, 306 + 2, 2) 8 + (0, 5× 1, 79× 6× 0, 344 + 3) 5] = 229, 6 тс.

Главные напряжения s₁ и s₃ определим по формулам (57), (58):

s₃ = 0, 5× 1, 79× 6 = 5, 37 тс/м²;

тс/м².

Сопротивление Р _2н определим по формуле (62):

Р _2н = 3× 18, 98× 3, 14× 0, 5² = 44, 7 тс.

Несущую способность буронабивной сваи вычислим по формуле (60):

Ф = 1(229, 6 + 44, 7) = 274, 3 тс.

Определим несущую способность буронабивной сваи с учетом развития негативного трения грунта по стволу. По результатам длительного замачивания грунтов из котлована построим график зависимости s_i = f (h), где s_i — просадка отдельных слоев грунта, h — глубина расположения слоя (см. рис. 41).

рис. 41. График зависимости S_i = f(h)