"Механика грунтов, основания и фундаменты" для

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Геотехника и экология в строительстве"
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ
к практическим занятиям по курсу
"Механика грунтов, основания и фундаменты''
для студентов строительных специальностей
Минск 2011
УДК 624.15.04 : 378.244
Методические указания разработаны для студентов строительных
специальностей и охватывают основные вопросы расчета фундаментов
мелкого заложения и свайных фундаментов по двум группам предельных
состояний, а так же инъекционных анкеров и шпунтовых ограждений. По
каждому разделу приведены примеры расчета, даны варианты заданий по
всем изучаемым вопросам.
Методические указания составлены в соответствии со строительными
нормами Республики Беларусь СНБ 5.01.01-99 «Основания и фундаменты
зданий и сооружений», а так же ТКП 45-5.01-67-2007 «Фундаменты плитные. Правила проектирования».
Составители: Никитенко М.И., Повколас К.Э., Сернов В.А.,
Бойко И.Л., Кравцов В. Н., Игнатов С. В.
Рецензенты:
2
1. АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА
Для оценки свойств грунтов используются физические и механические характеристики. В лабораторных условиях экспериментально определяют три основные физические характеристики:
– удельный вес грунта γ – отношение веса образца грунта к его объему, кН/м3;
– удельный вес частиц грунта γs - отношение веса твердых частиц к
их объему, кН/м3;
– природная весовая влажность грунта W – отношение массы содержащейся в нем воды к массе твердых частиц, %.
Зная величины γ, γs и W можно путем вычислений определить следующие характеристики.
Удельный вес сухого грунта γd – отношение веса сухого грунта к занимаемому грунтом объему, кН/м3

d 
.
1  0,01  W
Пористость n – отношение объема пор в образце грунта к объему
самого образца, %
 d
n s
 100% .
s
Коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему
твердых частиц
 d
e s
.
d
Наименование песков по плотности в зависимости от коэффициента
пористости е приводится в таблице 1.1
Таблица 1.1 – Наименование песков по плотности
Виды песков
Пески гравелистые,
крупные и средней
крупности
Пески мелкие
Пески пылеватые
плотные
Плотность сложения песков
средней плотности
рыхлые
е < 0,55
0,55 ≤ е ≤0,70
е >0,70
е < 0,60
е < 0,60
0,60 ≤ е ≤0,75
0,60 ≤ е ≤0,80
е >0,75
е >0,80
Состояние песчаных грунтов по водонасыщенности оценивается по
степени влажности S r
0,01  W   s
Sr 
.
e  w
Удельный вес воды γw принимается равным 10 кН/м3.
3
По степени влажности S r различают пески:
– маловлажные
0 < S r ≤ 0,5
– влажные
0,5 < S r ≤ 0,8
– насыщенные водой 0,8 < S r ≤ 1
Наименование пылевато-глинистых грунтов и их состояние определяется по числу пластичности I p и показателю текучести I L .
IL 
I P  WL  WP ,
W  WP
.
WL  WP
Здесь W – природная влажность, %;
WL – влажность на границе текучести, %;
WP - влажность на границе раскатывания, %.
Наименование грунтов по числу пластичности I p и по содержанию
глинистых частиц приводится в таблице 1.2. Консистенция глинистых
грунтов определяется по показателю текучести I L (таблица 1.3).
Таблица 1.2 – Наименование грунтов по числу пластичности
Наименование грунтов
Глина
Суглинок
Супесь
Песок
Содержание глинистых частиц
(диаметром менее 0,005 мм),
% по весу
более 30
30 – 10
10 – 3
менее 3
Число пластичности I p
более 17
17 – 7
7–1
менее 1
Таблица 1.3 – Консистенции глинистых грунтов по показателю текучести
Показатель текучести I L
Наименование грунтов
Супеси:
Твердые
Пластичные
Текучие
Суглинки и глины:
Твердые
Полутвердые
Тугопластичные
Мягкопластичные
Текучепластичные
Текучие
IL ≤ 0
0 < IL ≤ 1,0
IL > 1,0
IL ≤ 0
0 < IL ≤ 0,25
0,25 < IL ≤ 0,5
0,5 < IL ≤ 0,75
0,75 < IL ≤ 1,0
IL > 1,0
4
Задание 1.
Исходные данные по заданиям приведены в таблице 1.3.
1.1.Определить следующие физико-механические характеристики грунтов:
 d , n, e, S p , J P , J L
1.2. Оценить состояние песчаных грунтов по коэффициенту пористости e
и степени влажности S r .
1.3. Определить вид пылевато-глинистого грунта по числу пластичности
J P и его физическое состояние по показателю текучести J L .
Полученные данные о свойствах грунтов рекомендуется занести в
сводную таблицу 1.4.
Таблица 1.3
Основные физические характеристики грунтов
№
задания
№
пласта
Удельный
вес грунта,
γ
кН/м3
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
3
17,4
19,6
18,5
21,5
17,7
20,4
19,1
20,1
18,5
20,9
17,8
21,6
19,9
20,4
18,8
20,4
21,0
19,5
17,9
21,1
18,7
21,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Удельный
вес
частиц
грунта, γs
кН/м3
4
26,5
27,2
26,5
27,4
26,5
27,3
26,1
26,9
26,7
27,4
26,5
27,1
26,5
27,0
26,4
26,8
26,0
26,7
26,3
26,7
26,5
27,6
Влажность
W,%
5
12
21
15
16
12
13
9
23
16
13
15
15
11
18
10
22
13
22
13
10
15
17
Пределы пластичности*
WL ,
%
6
22
23
21
37
24
23
24
25
23
26
24
5
WP , %
Вскрытая
мощность
пласта,м
7
13
15
15
27
13
15
15
14
11
18
16
8
5
9
4,5
8
6
7
5
7
5
8
6
7
4
9
4,5
8
5,5
7,5
7
8
6
7
Горизонт
грунтовых
вод от поверхности
грунта, м
9
3,5
3,6
4,5
4,2
4
4,5
3,5
3,5
4
5
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
18,4
26,5
11
5
12
3,5
2
20,5
27,3
14
20
14
6
1
19,0
26,2
10
4
13
3,5
2
20,2
26,8
22
36
26
8
1
18,4
26,6
9
7
14
4,5
2
20,8
27,3
13
24
13
5
1
17,6
26,7
11
4
15
3
2
21,2
27,4
13
25
11
11
1
19,3
26,1
15
5
16
3,4
2
20,2
27,0
12
20
10
9
1
18,0
26,3
14
5
17
2,9
2
22,0
27,6
20
28
17
8
1
19,0
26,0
13
7
18
4
2
20,7
27,3
17
28
18
9
1
19,3
26,2
17
4
19
2,5
2
21,4
27,8
16
29
11
10
1
17,8
26,1
14
9
20
3,5
2
21,3
27,2
26
31
19
6
1
19,7
26,0
13
8
21
4
2
21,9
27,4
19
27
10
8
1
17,9
26,8
17
5
22
2,9
2
23,0
27,5
20
24
9
7
1
17,4
26,9
15
4
23
3
2
20,9
27,1
20
27
19
10
1
19,2
26,5
13
7
24
4
2
21,9
27,4
12
36
12
7
1
19,0
26,9
16
6
25
3,5
2
21,0
27,7
17
21
10
7
1
19,9
26,2
14
4
26
3,1
2
22,5
27,2
17
30
15
8
1
18,0
26,7
7
3
27
3
2
20,5
27,1
19
27
9
10
1
19,6
26,0
8
7
28
4
2
22,1
27,0
20
28
16
5
1
17,4
26,9
9
9
29
3
2
21,0
27,0
26
34
20
4
1
17,2
26,8
11
5
30
2,9
2
20,8
27,7
13
24
13
7
Примечание. Отсутствие значений свидетельствуют о наличии пласта песчаного рунта.
6
Таблица 1.4 – Данные свойств грунта
Значения показателей для слоев грунта
1-й слой
2-й слой
Показатели
Удельный вес частиц грунта γs,кН/м3
Удельный вес грунта γ, кН/м3
Природная влажность W, %
Степень влажности Sr
Число пластичности IP
Показатель текучести IL
Коэффициент пористости e
Наименование грунта и его физическое
состояние
2. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ ПРИРОДНОГО ДАВЛЕНИЯ
Вертикальное давление, возникающее в грунтовом массиве от собственного веса грунта, называется природным. Это давление характеризует
напряженное состояние грунта до начала строительства, т. е. до передачи
на него нагрузки от веса сооружения. Величина природного давления зависит от удельного веса грунта  и глубины h рассматриваемой горизонтальной плоскости.
Вертикальные напряжения в однородном грунте от собственного веса грунта  zg на глубине от дневной поверхности h (рисунок 2.1а) будут
равны
(2.1)
 zg    h ,
а.
б.
Песок
h2=hw
h1
WL
Песок
h3
Песок
WL
Водоупор
h2
h1
h1
в.
γ1 h1
γ1h1
γsbh2
γ1h1
γ3h3
γsbh2 γwhw
а - при однородном основании; б - при наличии грунтовых вод; в – при наличии «водоупора» (суглинка или глины полутвердой или твердой консистенции);
WL - отметка уровня грунтовых вод
Рисунок 2.1 – Эпюры природных давлений
7
В случае напластования грунта с разными удельными весами полные
вертикальные напряжения определяются путем сложения давлений от веса
отдельных слоев, т.е.
n
 zg    i hi ,
(2.2)
i 1
где  i и h i – соответственно удельный вес в кН/м3 и толщина i -го слоя
грунта, м.
Эпюра природного давления в первом случае изобразится прямой,
проходящей через начало координат (рисунок 2.1а), а во втором – ломаной
линией с точками перегиба на границах слоев или зеркале грунтовой воды
(рисунок 2.1б).
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод,
определяется с учетом взвешивания твердых частиц водой:
(2.3)
 sb  ( s   w ) /(1  e) ,
где  s и  w – удельные веса соответственно минеральных частиц грунта и
воды, кH/м3;
e – коэффициент пористости водонасыщенного грунта.
Если в толще основания находится водонепроницаемый слой – глина
или суглинок твердой или полутвердой консистенции, то на его кровлю
передается давление от грунта и подземных вод (рисунок 2.1в), формула
2.2 запишется в виде
n
 zg    i hi  ( sb   w )  hw ,
(2.4)
i 1
где h w – мощность слоя воды до водоупора, м. В этом случае на эпюре
природного давления появляется ступень, величина которой равна гидростатическому давлению воды (рисунок 2.1в).
П р и м е р. Построить эпюру природного давления для геологического разреза, показанного рисунке 2.1в, имеющего два слоя:
1-ый – песок мощностью h1  h 2 = 6 м, удельный вес частиц грунта
 s =26,5 кН/м3, удельный вес грунта  1 =18 кН/м3, коэффициент пористости
e =0,54. Уровень подземных вод проходит на глубине h 1 =4 м от поверхности грунта.
2-ой слой – глина в твердом состоянии мощностью h 3 = 5 м, удельный вес минеральных частиц  s = 27 кН/м3, удельный вес грунта  2 = 21
кН/м3. Cлой глины является водоупором.
Решение
Вычисляем значения природных давлений
1. На уровне грунтовых вод на глубине 4 м по формуле (2.1)
 zg1 =18·4 = 72 кПа
8
Определяем удельный вес грунта для первого слоя во взвешенном
состоянии  sb по формуле (2.3)
 sb = (26,5–10)/(1+0,54)=10,7 кН/м3
2. На границе первого и второго слоев грунта по формуле (2.2)
 zg2 =18·4 +10,7·2=93,4 кПа
3. На кровле слоя глины с учетом давления воды по формуле
zg2   zg2   w  h 2  93,4+10·2=113,4 кПа
4. На нижней границе слоя глины
zg3  zg 2   2  h 3 =113,4+21·5=218,4 кПа
Для построения эпюры бытового давления откладываем ординаты,
соответствующие вычисленным значениям, и соединяем их концы прямыми линиями.
З а д а н и е 2.
Построить эпюру бытового давления для исходных данных, указанных в таблице 1.3 и результатов расчета задания 1. При построении эпюры
принять удельный вес воды  w =10 кН/м3.
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СЖИМАЮЩИХ
НАПРЯЖЕНИЙ В ОСНОВАНИИ ПО ГЛУБИНЕ
ПОД ЦЕНТРОМ ФУНДАМЕНТА
Нагрузка от сооружения передается на основание через подошву
фундамента. В грунтовом массиве, лежащем ниже подошвы фундамента,
возникает напряженное состояние, которое влияет на деформации оснований (осадки, горизонтальные смещения, крены и т.д.), а также на прочность и устойчивость грунтовой толщи.
С некоторыми допущениями это напряженное состояние определяется по формулам теории линейно-деформируемых тел.
Осадку грунтов основания в большинстве случаев определяют только от вертикальных нормальных напряжений  zp , значения которых в любой точке основания находят по соответствующим формулам.
Для точек, расположенных на вертикали, проходящей через центр
подошвы фундамента сжимающее напряжение определяется по формуле
 zp    p 0
(3.1)
где  – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по
таблице 3.1 в зависимости от формы подошвы, соотношения сторон прямоугольного фундамента   l/b и относительной глубины, равной   2 z / b ;
p 0  p   zg ,0 - дополнительное вертикальное давление на основание
(для фундаментов шириной b  10 м принимается p 0  p );
p – среднее давление под подошвой фундамента;
9
 zg ,0 – вертикальные напряжения от собственного веса грунта на
уровне подошвы фундамента;
z – расстояние от подошвы фундамента до рассматриваемой точки.
Таблица 3.1 – Значения коэффициента 
=z/b
Прямоугольные фундаменты с соотношением сторон
=l/b
1,0
1,4
1,8
2,4
3,2
5,0
Ленточные
фундаменты
при  10
0,0
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
0,2
0,960
0,972
0,975
0,976
0,977
0,977
0,977
0,4
0,800
0,848
0,866
0,675
0,879
0,881
0,881
0,6
0,606
0,688
0,717
0,740
0,749
0,754
0,755
0,8
0,449
0,532
0,570
0,612
0,630
0,639
0,642
1,0
0,336
0,414
0,463
0,505
0,529
0,545
0,550
1,2
0,257
0,325
0,374
0,419
0,449
0,470
0,477
1,4
0,201
0,260
0,304
0,350
0,383
0,410
0,420
1,6
0,160
0,210
0,251
0,294
0,329
0,360
0,374
0,173
0,209
0,250
1,8
0,130
0,285
0,320
0,337
2,0
0,108
0,145
0,176
0,214
0,248
0,285
0,306
2,2
0,091
0,122
0,150
0,165
0,218
0,256
0,280
0,077
0,105
0,130
0,161
0,192
0,230
0,258
2,4
2,6
0,066
0,09I
0,112
0,141
0,170
0,206
0,239
2,8
0,058
0,079
0,152
0,189
0,223
0,099
0,124
0,124
0,051
0,070
0,136
0,172
0,206
3,0
0,087
0,1100
3,2
0,045
0,062
0,122
0,158
0,196
0,077
0,098
3,4
0,040
0,055
0,069
0,088
0,110
0,144
0,184
3,6
0,036
0,049
0,062
0,060
0,100
0,133
0,175
0,032
0,044
0,056
0,072
0,091
0,123
0,166
3,8
0,029
0,040
0,051
0,066
0,084
0,113
0,158
4,0
0,026
0,037
0,046
0,060
0,077
0,105
0,150
42
0,024
0,034
0,042
0,055
0,070
0,098
0,144
4,4
4,6
0,022
0,031
0,039
0,051
0,137
0,065
0,091
0,091
4,8
0,020
0,028
O,036
0,047
0,060
0,085
0,132
5,0
0,019
0,056
0,079
0,126
0,026 0,033 91 0,044
0,040
5,5
0,050
0,071
0,114
0,017
0,023
0,029
0,040
0,044
0,060
0,104
6,0
0,015
0,020
0,026
0,034
Примечание
Для промежуточных значений  и  величина коэффициента  определяется по
интерполяции.
П р и м е р 3. Определить вертикальные сжимающие напряжения в
основании по оси, проходящей через центр ленточного фундамента, имеющего ширину b =2 м. Глубина заложения фундамента 1,5м. Нагрузка на
фундамент N =400 кН. Удельный вес грунта  =18 кН/м3 (рисунок 3.1)
10
Решение
Среднее давление по подошве фундамента
P  N/A =400/2·1=200 кПа
Природное давление на уровне подошвы фундамента
 zgp    d n =18·1,5=27 кПа
Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента
p 0  p   zgp =200-27=173 кПа
По таблице 3.1 определяем значение коэффициентов  для ленточного
фундамента (   10).
Вычисления по формуле 3.1 сводим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – Пример расчета дополнительных напряжений  zp
z, м
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
4,0
4,4
4,8
5,2
5,6
6,0
6,4
6,8
7,2
7,6
8,0
8,4
8,8
9,2
9,6
10,0
2z
b
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
4,0
4,4
4,8
5,2
5,6
6,0
6,4
6,8
7,2
7,6
8,0
8,4
8,8
9,2
9,6
10,0

11

 zp , кПа
1,000
0,977
0,881
0,755
0,642
0,550
0,477
0,420
0,374
0,337
0,306
0,280
0,258
0,239
0,223
0,208
0,196
0,185
0,175
0,166
0,158
0,150
0,143
0,137
0,132
0,126
173
169,1
152,2
130,8
110,8
95,1
82,4
72,6
64,6
58,3
53,0
48,4
44,6
41,3
38,6
36,0
33,9
32,0
30,3
28,7
27,3
26,0
24,7
23,7
22,8
21,8
d=1,5м
N=400кН
Ро=173 кПа
b=2м
169,1
кПа
152,2
кПа
130,8
кПа
110,8
95,1кПа
кПа
82,4 кПа
72,6 кПа
64,6 кПа
58,3 кПа
53,0 кПа
z
Рисунок 3.1 – Эпюра дополнительных вертикальных напряжений
З а д а н и е 3. Построить эпюру дополнительных нормальных
напряжений по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента
до глубины, равной 5b.
Исходные данные приведены в таблице 3.3.
l, м
1,0
1,5
2,0
2,5
1,3
2,5
2,0
1,5
2,0
1,3
1,0
1,5
2,0
2,5
1,3
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Нагрузка на фундамент
N, кН
100
120
160
220
240
300
110
130
150
200
220
290
90
110
170
b, м
Варианты заданий
Нагрузка на фундамент
N, кН
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Размеры
подошвы
фундамента
Глубина заложения
подошвы фундамента
dп, м
Варианты заданий
Таблица 3.3 – Исходные данные к заданию 3
1,3
1,5
1,6
1,5
1,8
1,4
1,2
1,5
2,0
1,8
1,0
2,0
2,0
1,5
1,5
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
250
320
110
140
170
230
250
260
125
135
175
180
230
310
115
12
Размеры
подошвы
фундамента
b, м
l, м
1,3
1,4
1,5
1,2
1,3
1,0
2,0
2,0
1,5
2,5
1,7
1,6
1,5
2,0
1,9
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Глубина
заложения
подошвы
фундамента dп, м
2,0
1,3
1,8
1,5
1,0
1,5
1,0
1,5
1,7
1,6
1,5
1,3
1,1
1,0
1,4
Удельный вес грунта выше подошвы фундамента принять
  =18кН/м3.
Дополнительные нормальные напряжения следует определять для
глубин с шагом не более 0,4b в пределах сжимаемой толщи.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ОСНОВАНИЯ
Осадки фундаментов, определяют исходя из линейной зависимости
между деформациями и напряжениями в грунте. В связи с этим для определения предела применимости решений линейно-деформируемой среды
важно знать значение того наибольшего вертикального нормального
напряжения на грунт, до которого зависимость между деформациями
грунта и напряжениями можно считать линейной. Значения этого давления
принято называть расчетным сопротивлением основания R , кПа, величину
которого находят из выражения
 
  ( M q  1)db 11
  M c  c11] ,
R  c1 c 2 [ M  k zb 11  M q d1 11
(4.1)
k
где
 ñ1 ,  ñ2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице
4.1;
k – коэффициент, принимаемый равным: k =1, если прочностные
характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями и k =1,1, если они приняты по таблицам;
M  ,M q ,M c - коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла
внутреннего трения грунта  по таблице 4.2;
k z – коэффициент, принимаемый равным:
z
при b < 10м – k z =1, при b 10м – k z  0  0,2 (здесь z 0 =8м);
b
b – ширина подошвы фундамента, м;
 II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов ниже
подошвы фундамента на глубину 2b (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле 2.3), кН/м3;
 II – то же выше подошвы с учетом уплотнения засыпки;
ñII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего
непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
d 1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от
уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле
d1  hs  hcf  cf /  II ,
(4.2)
13
где h s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны
подвала, м;
h cf – толщина конструкции пола подвала, м;
 сf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала,
кН/м3;
d b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола
подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B  20 м и глубиной
свыше 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м – d b = 0).
Примечания:
1. Формулу (4.1) допускается применять при любой форме фундамента в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью A , принимается b  A ;
2. Если d 1 > d ( d - глубина заложения фундамента от уровня планировки) в формуле (4.1) принимается d1  d и d b =0.
Пример. Определить расчетное сопротивление грунта под подошвой
фундамента здания с жесткой конструктивной схемой (L/H=2,75), расположенного на мягкопластичном суглинке с показателем текучести IL=0,55,
углом внутреннего трения  11 =14º, удельным сцеплением с11=29 кПа,
удельным весом суглинка  11 =19 кН/м3. Фундамент под наружную стену
секции здания с подвалом имеет ширину b =3 м и глубину заложения
d =2,4 м от отметки, спланированной подсыпкой. Удельный вес грунта обратной засыпки  11 =18 кН/м3. Пол в подвале бетонный с цементной стяжкой, h cf =0,1 м и  cf =22 кН/м3. Расстояние от низа конструкции пола подвала до подошвы фундамента h s =0,5 м.
Решение. Приведенная глубина заложения фундамента со стороны
подвального помещения
 =0,5 + 0,1· 22/18 = 0,62 м
d1  hs  hcf   cf /  11
Расстояние от уровня планировки до пола подвала
d b  d  (hs  hcf ) = 2,4 – (0,5 + 0,1) = 1,8 м
По таблице 4.2 для угла внутреннего трения  =14º находим безразмерные коэффициенты M  = 0,29; M q = 2,17; M c = 4,69, а по таблице 4.1
для IL>0,5 – коэффициент условий работы грунта  c1 =1,0 и коэффициент
условий работы  c 2 = 1,0 для здания с жесткой конструктивной схемой при
отношении длины здания к его высоте L/H=2,75. Ввиду того, что показатели грунтов получены по результатам испытаний образцов, отобранных на
строительной площадке, принимаем k =1.
Для принятых данных расчетное сопротивление определим по формуле (4.1).
14
R=
1,0  1,0
·(0,29·1·3·19+2,17·0,62·18+(2,17 - 1)·1,8·18+4,69·29) = 214,7кПа
1,0
Задание 4. Здание с жесткой конструктивной схемой. Относительные размеры здания L/H=2,75. Характеристики грунтов определены в лаборатории на соответствующих приборах. Определить расчетное сопротивление грунтов основания для трех фундаментов производственного
здания с подвалом шириной 18 м:
- задание 4.1. Фундамент под наружную стену секции здания с подвалом;
- задание 4.2. Фундамент под наружную стену секции здания без подвала;
- задание 4.3. Фундамент внутренней колонны в подвале.
При выполнении задания исходные данные взять из таблицы 4.3.
Таблица 4.1 – Значения коэффициентов  с1 ,  с 2
Грунты
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные
кроме мелких и пылеватых
Пески мелкие
Пески пылеватые:
Маловлажные и влажные
Насыщенные водой
Пылевато-глинистые, а также
крупнообломочные с пылеватоглинистым заполнителем - с
показателем текучести грунта
или заполнителя  L  0,25
То же, при 0,25<  L  0,5
То же, при  L > 0,5
Коэффициент  с1
Коэффициент  с 2 для сооружений с
жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H , равном
4 и более
1,5 и менее
1,4
1,2
1,4
1,3
1,1
1,3
1,25
1,1
1,0
1,0
1,2
1,2
1,25
1,0
1,1
1,2
1,0
1,0
1,0
1,1
1,0
П р и м е ч а н и я:
1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся те сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий
от деформации оснований, в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 8.13, СНБ 5.01.01-99.
2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента
 с 2 принимается равным единице.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент  c 2 определяется по
интерполяции.
15
Таблица 4.2 – Значения коэффициентов M  ,M q ,M c
Угол
внутреннего
трения,  º
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
а)
Коэффициенты
M
Mq
Mc
2
0,01
0,03
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,21
0,23
0,26
0,29
0,32
0,36
0,39
0,43
0,47
0,51
0,56
0,61
0,69
3
1,06
1,12
1,18
1,25
1,32
1,39
1,47
1,55
1,64
1,73
1,83
1,94
2,05
2,17
2,30
2,43
2,57
2,73
2,89
3,06
3,24
3,44
3,65
4
3,23
3,32
3,41
3,51
3,61
3,71
3,82
3,93
4,05
4,17
4,29
4,42
4,55
4,69
4,84
4,99
5,15
5,31
5,48
5,66
5,84
6,04
6,24
Угол
внутреннего
трения,  º
5
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
б)
Коэффициенты
M
Mq
Mc
6
0,72
0,78
0,84
0,91
0,98
1,06
1,15
1,24
1,34
1,44
1,55
1,68
1,81
1,95
2,11
2,28
2,46
2,66
2,88
3,12
3,38
3,66
7
3,87
4,11
4,37
4,64
4,93
5,25
5,59
5,95
6,34
6,76
7,22
7,71
8,24
8,81
9,44
10,11
10,85
11,64
12,51
13,46
14,50
15,64
8
6,45
6,67
6,90
7,14
7,40
7,67
7,95
8,24
8,55
8,88
9,22
9,58
9,97
10,37
10,80
11,25
11,73
12,24
12,79
13,37
13,98
14,64
в)
Рисунок 4.1 – Расчетные схемы для фундамента под наружную стену здания
без подвала (а), фундамента под наружную стену здания с подвалом (б) и
фундамента внутренней колонны в подвале (в).
16
Угол внутреннего трения  II ,
град. и удельное
сцепление с, кПа
Задание 4.1.
Фундамент под наружную
стену секции здания с подвалом
ний
Варианты заданий
Таблица 4.3 – Исходные данные к заданию 4
b ,м
d, м
dв, м
hcf, м
 cf, м
hs, м
Задание 4.2.
Фундамент
под наружную стену
секции здания
без подвала
b , м d1, м
Задание 4.3.
Фундамент внутренней
колонны в подвале
b ·l, м
hs, м
hcf, м
 cf,
1
1
2
 II =30 ,с=3кПа
3
1,5
4
3,0
5
2,4
6
0,10
7
0,5
8
22
9
1,0
10
1,3
11
1,0×1,0
12
1,3
13
0,10
кн/м3
14
22
2
 II =330,с=2кПа
 II =350,с=5кПа
 II =370,с=4кПа
 II =300,с=6кПа
 II =410,с=3кПа
 II =330,с=7кПа
 II =300,с=0кПа
 II =320,с=1кПа
 II =360,с=4кПа
 II =390,с=6кПа
 II =350,с=5кПа
 II =340,с=3кПа
 II =320,с=2кПа
 II =310,с=6кПа
1,0
3,0
2,3
0,10
0,6
22
1,5
1,5
1,0×1,2
0,9
0,10
22
1,5
2,6
2,0
0,10
0,5
22
2,0
1,6
1,0×1,4
1,0
0,10
22
2,0
2,7
2,1
0,10
0,5
22
2,5
1,5
1×1,6
1,1
0,10
22
2,5
2,8
2,05
0,15
0,6
23
1,3
1,8
1,0×1,8
1,15
0,15
23
2,0
3,0
2,15
0,15
0,7
23
2,5
1,4
1,2×1,2
1,35
0,15
23
3,0
3,0
2,05
0,15
0,8
23
2,0
1,2
1,2×1,4
0,95
0,15
23
2,0
2,7
1,95
0,15
0,6
23
1,5
1,5
1,2×1,6
1,05
0,15
23
2,5
2,8
2,0
0,10
0,7
22
2,0
2,0
1,2×1,8
1,2
0,10
22
3,5
4,0
3,05
0,15
0,8
23
1,3
1,8
1,2×2,0
1,25
0,15
23
1,5
3,0
2,4
0,10
0,5
22
1,0
1,0
1,4×1,4
1,4
0,10
22
1,0
3,0
2,3
0,10
0,6
22
1,5
2,0
1,4×1,6
0,9
0,10
22
1,5
2,6
2,0
0,10
0,5
22
2,0
2,0
1,4×1,8
1,0
0,10
22
2,0
2,7
2,1
0,10
0,5
22
2,5
1,5
1,4×2,0
1,2
0,10
22
2,5
2,8
2,05
0,15
0,6
23
1,3
1,5
1,4×2,2
1,15
0,15
23
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
17
Продолжение табл. 4.3
1
16
2
 II =30 ,с=6кПа
3
3,5
4
3,0
5
2,15
6
0,15
7
0,7
8
23
9
1,3
10
2,0
11
1,8×1,8
12
1,25
13
0,15
14
23
17
 II =320,с=3кПа
 II =340,с=4кПа
 II =350,с=5кПа
 II =360,с=3кПа
 II =370,с=6кПа
 II =380,с=2кПа
 II =390,с=0кПа
 II =350,с=1кПа
 II =340,с=5кПа
 II =330,с=3кПа
 II =320,с=2кПа
 II =310,с=1кПа
 II =300,с=6кПа
 II =370,с=5кПа
4,0
3,0
2,05
0,15
0,8
23
1,4
1,3
1,8×2,0
1,35
0,15
23
2,5
2,7
1,95
0,15
0,6
23
1,5
1,8
1,8×2,2
0,85
0,15
23
2,0
2,8
2,0
0,10
0,7
22
1,2
1,5
1,8×2,4
1,0
0,10
22
3,0
4,0
3,05
0,15
0,8
23
1,3
1,0
1,8×2,6
1,05
0,15
23
1,0
3,0
2,4
0,10
0,5
22
1,0
1,5
2,0×2,0
1,2
0,10
22
1,5
3,0
2,3
0,10
0,6
22
2,0
1,0
2,0×2,2
1,3
0,10
22
2,0
2,6
2,0
0,10
0,5
22
2,0
1,5
2,0×2,4
1,4
0,10
22
2,5
2,7
2,1
0,10
0,5
22
1,5
1,7
2,0×2,6
0,9
0,10
22
3,0
2,8
2,05
0,15
0,6
23
2,5
1,6
2,0×2,8
0,95
0,15
23
3,5
3,0
2,15
0,15
0,7
23
1,7
1,5
2,2×2,2
1,05
0,15
23
4,0
3,0
2,05
0,15
0,8
23
1,6
1,3
2,2×2,4
1,15
0,15
23
2,5
2,7
1,95
0,15
0,6
23
1,5
1,1
2,2×2,6
1,25
0,15
23
2,0
2,8
2,0
0,10
0,7
22
2,0
1,0
2,2×2,8
1,4
0,10
22
3,0
4,45
3,5
0,15
0,8
23
1,9
1,4
2,2×3,0
0,85
0,15
23
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0
18
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО
ЗАЛОЖЕНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ
В основу метода послойного суммирования положены следующие
допущения:
а) грунт в основании рассматривается как сплошное линейнодеформируемое тело;
б) осадка обусловлена действием средних сжимающих напряжений
под осью фундамента;
в) деформации учитываются только в пределах сжимаемой толщи;
г) значение коэффициента  принимается равным 0,8 независимо от
вида грунта.
Расчет осадки производится в следующей последовательности:
а) в соответствующем масштабе вычерчиваются схема фундамента
(вертикальный разрез) и геологическая колонка;
б) слева от осевой линии строится эпюра бытового давления . Справа
от оси строится эта же эпюра, но уменьшенная в пять раз 0,2  zg (для фундаментов шириной b≤5м и модулем деформации грунта Е0≥5МПа) или в
десять раз 0,1  zg (для грунтов с модулем деформации Е0  5 МПа);
в) определяется величина дополнительного давления непосредственно под подошвой фундамента;
г) область ниже подошвы фундамента на глубину примерно 3 - 4 b
разбивается на элементарные слои толщиной 0,2 b ;
д) для каждого элементарного слоя определяется величина дополнительного среднего давления;
е) справа от осевой линии строится эпюра дополнительного давления
и находится точка пересечения этой эпюры с уменьшенной эпюрой бытового давления 0,2  zg (0,1  zg ). Эта точка определяет положение нижней
границы сжимаемой толщи;
ж) определяется величина осадки фундамента в пределах сжимаемой
толщи путем суммирования сжатия элементарных слоев.
Пример расчета осадки фундамента
Исходные данные:
а) нагрузка от колонны на уровне обреза фундамента N 0 =1000кН;
б) глубина заложения фундамента d =1,5м;
в) размер подошвы фундамента: b =1,5м, l =2,1м;
г) грунтовые условия:
– первый слой – песок средней крупности мощностью h=2,4м,
 II =19,5кН/м3,  II =32º,  1 =20МПа,  s =26,5кН/м3, е=0,6;
– второй слой – суглинок мощностью h =7м,  II =20,2кН/м3,  II =26º,
ñII =20кПа,  2 =17МПа, J p =15.
Горизонт подземных вод – 1,1м ниже поверхности грунта.
Расчетная схема приведена на рисунке 5.1.
Решение
1. Определяется среднее давление p под подошвой фундамента.
N 
p  0   II d .
A
Площадь подошвы фундамента A  b  l = 1,5×2,1 = 3,15 м2.
Осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его
уступами  II принимаем равным 22кН/м3.
1000
+22·1,5=350,5 кПа.
p=
3,15
2. Строится эпюра бытовых давлений в правой части расчетной
схемы (рисунок 5.1). Значения  zg определяются в точках изменения
удельного веса грунта на границах слоев и уровне грунтовых вод.
 zg,1   1  h1 =19,5·1,1=21,5кН/м3
Песок ниже уровня грунтовых вод находится во взвешенном
состоянии, его удельный вес определяется по формуле
 sb  ( s   w ) /(1  e) .
 sb = (26,5-10)/(1+0,6) = 10,3кН/м3.
Бытовое давление на кровле второго слоя грунта
 zg2   zg1   sb  h2  21,5 + 10,3×1,3 = 34,9 кПа.
Бытовое давление на водоупоре с учетом гидростатического
давления воды
 zg3   zg 2   w  h 2  34,9 + 10×1,3 = 47,9 кПа.
Бытовое давление на нижней границе разведанной толщи
 zg4   zg 3   2  h 3  47,9 + 20,2×7 = 189,3 кПа.
3. Расчитываем бытовое давление в уровне подошвы фундамента
 zg0   zg1   sb  0,4=21,5+10,3·0,4=25,6 кПа
4. Определяется дополнительное давление на основание под
подошвой фундамента
p 0  p   zg 0 =350,5-25,6=324,9 кПа
5. Строится эпюра дополнительных напряжений σzp в правой
части расчетной схемы (рисунок 5.1).
Для построения эпюры дополнительных напряжений разбиваем зону
под подошвой на элементарные слои толщиной
h  0,2  b  0,2  1,5  0,3 м
20
Рисунок 5.1 – Расчетная схема для определения осадки фундамента
мелкого заложения
Дополнительное вертикальное напряжение  zp на глубине z от
подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы
фундамента, определяется по формуле
 zp    p 0 .
Значения коэффициента  определяются по таблице 3.1 в
зависимости от значений  и  =l/b=2,1/1,5=1,4.
6. Определяется глубина сжимаемой толщи грунта Нс из условия
σzp = 0,2σzg. Для этого в правой части расчетной схемы строится эпюра бытовых давлений со значениями уменьшенными в 5 раз (рисунок 5.1). Точка пересечени графиков σzp=f(h) и 0,2σzg=f(h) соответствует глубине сжимаемой толщи Нс=4,4м.
7. Определяется осадка основания в пределах сжимаемой толщи
методом послойного суммирования по формуле
n h
 zp,i   zp,(i 1)
S   i 
2
i 1 Ei
 zp,i   zp,(i 1)
ñð
  zp
,i
2
Расчет осадки удобно выполнять в табличном виде (таблица 5.1).
21
Таблица 5.1 – Пример расчета осадки фундамента
 zp,i , кПа  ñð
, кПа
 =z/b
 z, м

zp,i
Ei, МПа
Si, мм
0,0
0,0
1,000
324,9
0,2
0,3
0,972
315,8
320,4
20
3,85
0,4
0,6
0,848
275,5
295,7
20
3,55
0,6
0,9
0,688
223,5
249,5
20
2,99
0,8
1,2
0,532
172,8
198,2
17
2,80
1,0
1,5
0,414
134,5
153,7
17
2,17
1,2
1,8
0,325
105,6
120,1
17
1,69
1,4
2,1
0,260
84,5
95,1
17
1,34
1,6
2,4
0,210
68,2
76,4
17
1,08
1,8
2,7
0,173
56,2
62,2
17
0,88
2,0
3,0
0,145
47,1
51,7
17
0,73
2,2
3,3
0,122
39,6
43,4
17
0,61
2,4
3,6
0,105
34,1
36,9
17
0,52
2,6
3,9
0,09I
29,6
31,9
17
0,45
2,8
4,2
0,079
25,7
27,7
17
0,39
3,0
4,5
0,070
22,7
24,2
17
0,34
3,2
4,8
0,062
20,1
21,4
3,4
5,1
0,055
17,9
19,0
S   Si =23,39мм
Осадка фундамента составляет 23,39мм. Сравниваем это значение с
предельно допустимым Su по прил. Б СНБ 5.01.01 – 99.
Задание 5. Определить методом послойного суммирования
вероятную величину осадки фундамента с геометрическими параметрами
по заданию 4.3. Исходные данные по грунтам принять по ранее
выполненным заданиям 1 – 4. Значения модулей деформации приведены в
таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Расчетные значения модулей деформации грунтов
Варианты
задания
1
2
3
№ пласта
1
2
1
2
1
2
Е0, МПа
Варианты
задания
15
24
19
15
18
21
16
17
18
22
№ пласта
1
2
1
2
1
2
Е0, МПа
14
19
24
26
15
19
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
19
25
23
16
17
14
16
15
10
20
12
26
11
17
8
27
12
35
11
9
8
16
21
9
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
20
26
8
24
19
10
7
15
8
17
16
11
27
20
8
9
12
17
14
8
19
22
10
26
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ,
ДОПУСКАЕМОЙ НА СВАЮ
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, P (кН), определяется
путем деления ее несущей способности на коэффициент надежности
коэффициент надежности метода испытаний  k , т.е.:
F
(6.1)
P d ,
k
определяется расчетом по таблицам нормативых
 k =1,4 если Fd
документов;
 k =1,25 если Fd определяется расчетом по результатам статического
зондирования;
 k =1,2 если Fd определяется по результатам испытания сваи статической
нагрузкой.
23
6.1 Расчет несущей способности забивной сваи по таблицам
Пособия П4-2000 к СНБ 5.01.01-99
Несущую способность Fd забивной защемленной в грунте сваи,
работающей на сжимающую нагрузку, определяют как сумму расчетных
сопротивлений грунтов основания под ее нижним концом и на боковой
поверхности в соответствии с Пособием П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 по
формуле
Fd = c(crRA + UicfhiRfi),
(6.2)
где c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый
c = 1, а для грунтов I типа по просадочности и для биогенных грунтов c = 0,8;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,
кПа, принимаемое по таблице 6.1;
A — площадь опирания на грунт сваи, м2,
Ui — усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в
i-ом слое грунта, м;
Rfi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на
боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 6.2;
hi — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой
поверхностью сваи, м;
cr, cf — коэффициенты условий работы грунта, соответственно,
под нижним концом и на боковой поверхности сваи, для
сплошных забивных свай, погружаемых паровоздушными и
дизельными молотами без лидерных скважин cr= cf =1.
Таблица 6.1
Глубина
погружения
нижнего
конца сваи,
м
2
3
4
5
Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свайоболочек, погружаемых без выемки грунта (R), кПа
песчаных грунтов средней плотности
средней
граве- крупмелпыле—
крупно— — — — —
листых ных
ких
ватых
сти
пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести (IL), равном
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
7100
6000
7500
6500
8300
7000
8900
7500
6000
3200
6600
4000
6800
4800
7000
6000
2500
3500
4000
4400
3400
1800
3800
2200
4400
2600
4600
2800
24
1800
1300
2100
1600
2300
1700
2400
2000
1200
1000
1300
1200
1350
1300
1400
1350
900 800 600 400 300
1000 900 700 500 400
1100 1000 750 550 450
1150 1050 800 600 500
9400
8100
9700
8500
9900
8700
6
7
8
7200
6500
7300
6900
7550
7100
4500
4600
4800
4700
3000
4800
3200
4900
3300
2450
2100
2500
2200
2600
2300
1450
1400
1500
1450
1550
1500
1200 1100 850 650 550
1250 1150 900 700 600
1280 1170 920 720 610
10200 7800
5000
2560
1600
4900
1300 1200 940 740
6500
7200
3400
2350
1550
10500 7900
5100
2700
1650
10
5000
1320 1220 960 760
9100
7350
3500
2400
1600
11000 8200
5200
2800
1750
12
5200
1350 1250 980 780
9300
7500
3700
2500
1650
11700 8500
5400
3000
1900
15
5600
1380 1280 1000 800
9500
7700
4000
2600
1700
12600 8800
5600
3200
1950
20
6200
1400 1300 1020 820
10000 7800
4500
2700
1750
13400 9000
5800
3500
2000
25
6800
1450 1320 1040 840
10500 7900
4800
2800
1800
Примечания
1 В числителе даны значения (R) для песчаных грунтов, в знаменателе — для
пылевато-глинистых.
2 Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести (IL) пылевато-глинистых грунтов, значения (R) и (Rfi) в таблицах 6.1
и 6.2 определяются интерполяцией.
9
620
630
640
650
680
700
Таблица 6.2
Расчетные сопротивления i-го слоя грунтов на боковой поверхности забивных
свай и свай-оболочек (Rfi), кПа
Средняя
песчаных грунтов средней плотности
глубина
располо- граве- круп- средней
пылекрупно- мелких
—
—
—
—
—
жения слоя линых
ватых
сти
грунта, м стых
пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести (IL) равном
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
60
55
45
40
30
1
12,0 9,0
6,0
5,0
4,0
45
38
35
25
15
70
60
55
50
35
2
17,0 13,0 9,0
7,5
7,0
55
45
42
32
22
80
65
60
55
40
3
21,0 17,0 11,0 9,0
7,5
60
52
48
38
28
85
70
63
58
44
4
24,0 19,0 13,0 10,0 8,0
65
55
53
40
32
90
75
68
61
47
5
26,0 21,0 15,0 11,0 8,5
70
60
56
43
34
95
80
72
63
48
6
29,0 23,0 16,0 12,0 9,0
72
65
60
45
35
25
—
1,0
3,0
5,0
6,0
6,5
7,0
7,5
100
85
75
65
49
32,0 25,0 17,0 13,0 9,5
75
70
63
47
36
102
90
77
66
50
8
33,0 26,0 17,5 13,5 10,0
76
73
65
48
37
104
92
78
67
51
9
34,0 27,0 18,0 14,0 10,5
72
74
66
49
38
106
93
79
68
52
10
35,0 28,0 18,5 14,5 11,0
78
75
67
50
39
110
95
80
69
54
12
36,0 29,0 19,0 15,0 11,0
80
77
68
51
40
114
97
82
70
56
15
37,0 30,0 20,5 15,0 11,0
82
80
70
52
41
117
99
85
72
58
20
38,0 31,0 21,0 15,0 11,0
85
81
75
53
42
120
100
90
74
60
25
39,0 32,0 22,0 15,0 11,0
90
82
80
54
44
Примечания
1 При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи
(Rfi) следует учитывать требования, изложенные в примечаниях 1 и 2 к таблице 6.1.
2 При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности
свай (Rfi) пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.
7
Пример 1.
Определить расчетную нагрузку, допускаемую на забивную сваю с
поперечным сечением 300×300 и длиной 6 м.
Грунтовые условия.
Первый слой – песок мелкий мощностью 2,5 м.
Второй слой – песок пылеватый мощностью 3,5 м.
Третий слой – суглинок тугопластичный с показателем текучести
I L =0,3 мощностью 5 м.
Отметка оголовка сваи на 1м ниже поверхности грунта (рисунок 6.1).
26
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
Рисунок 6.1 – Расчетная схема для определения несущей
способности сваи
Решение
Расчетное сопротивление глинистого грунта с IL=0,3 под нижним
концом сваи на глубине z=7м от поверхности определяется по таблице 6.1
R=3200кПа
Площадь поперечного сечения сваи A=0,09м2
Периметр поперечного сечения сваи u=1,2м
Второй слой грунта разделяем на два слоя толщиной 1,7м и 1,8м.
Основание делится на 4 слоя по длине сваи:
h1=1,5м;
h2=1,7м;
h3=1,8м;
h4=1,0м.
Средняя глубина залегания каждого слоя от поверхности грунта
соответственно:
z1=1,75м; z2=3,35м; z3=5,1м;
z4=6,5м.
Для каждого слоя грунта определяем по таблице 6.2 расчетные
сопротивления по боковой поверхности сваи
R f1 =47,5кПа;
R f 2 =41,3кПа;
R f 3 =47,1кПа;
R f 4 =64кПа.
Несущая способность сваи:
Fd =1,0[1,0·3200·0,09+1,2·1,0(47,5·1,5+41,3·1,7+47,1·1,8+64·1,0)]=636,3к
Н
Допускаемая нагрузка на сваю:
F 636,3
=454,5кН
P d =
 k 1,4
27
Задание 6.1
Определить расчетную нагрузку P , допускаемую на забивную сваю сечением 300×300 мм, длиной 6м, 7м и 8м. Исходные данные приведены в
таблице 6.3.
Таблица 6.3 – Исходные данные для задания 6.1
Наименование
грунтов
Песок пылеватый
Песок мелкий
Глина J L =0,4
1
1
3
7
2
1
3,5
7
3
1
4
7
Мощность пластов, м
Варианты
4
5
6
7
1,5
1,5
1,5
2
3
3,5
4
2
6
6
6
7
8
2
3
6
9
2
3,5
6
10
2
4
6
13
4
1
7
Мощность пластов, м
Варианты
14
15
16
17
3
3,5
4
2
1,5
1,5
1,5
2
6
6
6
7
18
3
2
6
19
3,5
2
6
20
4
2
6
23
3
2
6
Мощность пластов, м
Варианты
24
25
26
27
2,5
3
3
1,5
2
2
2,5
2,5
7
7
7
6
28
2
3
7
29
3
2,5
7
30
3
3
7
Продолжение табл.6.3
Наименование
грунтов
Песок пылеватый
Песок мелкий
Глина J L =0,4
11
3
1
7
12
3,5
1
7
Продолжение табл.6.3
Наименование
грунтов
Песок пылеватый
Песок мелкий
Глина J L =0,4
21
2
2
6
22
3
1,5
6
6.2 Расчет несущей способности забивной и буронабивной
сваи по результатам статического зондирования
Зондирование это метод полевых исследований, основанный на принудительном погружении устройства (зонда или конуса), моделирующего
сваю. Различают два вида зондирования — статическое и динамическое.
Статическое зондирование грунтов заключается во вдавливании в грунт
зонда с одновременным измерением значений сопротивления грунта под
его наконечником и на боковой поверхности муфты. Результаты зондирования представляют в виде графиков изменения по глубине удельного сопротивления грунта под наконечником зонда qs и удельного сопротивления
грунта на муфте трения fs. Часто рядом с графиками размещают таблицы, в
которых дается геологическая колонка и приводятся осредненные значения qs и fs для разных слоев грунта (рисунок 6.2).
28
Рисунок 6.2 – Результаты статического зондирования
Несущая способность забивной или буронабивной сваи по результатам статического зондирования определяется по формуле
(6.3)
Fu  Rs A  R js hU ,
где Rs – среднее значение предельного сопротивления грунта под
нижним концом сваи, МПа, определяется по формуле 6.4;
А – площадь поперечного сечения сваи, м2;
Rjs – среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи, МПа, определяется по формуле 6.5;
h – глубина погружения сваи в грунт, м;
U – периметр поперечного сечения ствола сваи, м.
n
R s   1i qsi zi / z,
(6.4)
1
где βli – коэффициент перехода от qs к Rs для i-го слоя грунта в пределах участка (z), принимаемый для забивной сваи по таблице 6.4, а для
буронабивной по таблице 6.5;
q si – среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта
под наконечником зонда, МПа, полученное из опыта, на участке (z);
29
zi – толщина i-го слоя грунта в пределах участка (z), м;
z – участок, расположенный в пределах одного диаметра или
меньшей стороны сечения сваи выше и четырех диаметров или четырех
меньших сторон сечений сваи ниже отметки острия сваи, м.
Таблица 6.4 – Значения коэффициентов β1i и β2i для забивных свай
Коэффициент Значение коэффициента
перехода (β2i) от (β2i) в зависимости от
f si к R fs 
f si для зондов II и III
типов
для зонда типа I
Значение коэффициента
(β1i) в зависимости от ( q si )
( q si )
МПа
при мопри пес- ренных
чаных
глинигрунтах
стых
грунтах
при пылеватоглинистых,
кроме
моренных
 
 f ,
si
МПа
 
при пыпри пылеватопри мо- леватопри
при
глиниренных глинипесчапесчастых,
глинистых,
ных
ных
кроме
стых
кроме
грунтах
грунтах
моренгрунтах моренных
ных
0,01
—
—
0,90
0,02
2,40
1,50
0,76
0,03
2,25
1,37
0,68
0,04
1,65
1,00
0,60
0,05
1,53
0,94
0,57
0,06
1,20
0,75
0,55
0,08
1,00
0,60
0,48
0,10
0,85
0,50
0,44
0,12
0,75
0,40
0,40
0,20
—
—
0,30
Примечание Для грунтов с промежуточными значениями ( q si ) и ( f si )
фициентов следует определять интерполяцией.
1
2
3
5
8
10
12
20
30
1,27
1,13
0,98
0,82
0,66
0,59
0,53
0,38
0,27
1,17
1,01
0,87
0,66
0,47
0,39
0,37
0,30
—
1,01
0,80
0,68
0,52
0,38
0,33
0,28
0,22
—
1,57
1,31
1,33
1,03
1,14
0,86
0,98
0,75
0,90
0,66
0,82
0,60
0,68
0,47
0,58
0,40
0,55
0,32
0,50
0,28
величины коэф-
n
R fs    2i f si hi / h,
(6.5)
1
где β2i – коэффициент, принимаемый по таблице 6.4, а для буронабивной по таблице 6.5;
f si – среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта
на боковой поверхности зонда, МПа;
hi – толщина i-го слоя грунта в пределах глубины погружения на
боковой поверхности сваи, м;
h – глубина погружения сваи, м
Таблица 6.5 – Значения коэффициентов β1i и β2i для буронабивных свай
Значение коэффициента (β2i) в
зависимости от f si
Значение коэффициента (β1i) в зависимости от ( q si )
( q si )
( f si ),
при морен- при пылеватопри
песМПа
МПа при песных глиниглинистых,
чаных
грунтах
стых грунтах
 
при мопри пылеваренных то-глинистых,
чаных
глинистых кроме моренгрунтах
грунтах
ных
кроме моренных
30
1
2
3
5
8
10
12
20
0,56
0,49
0,45
0,39
0,35
0,29
0,25
0,18
0,50
0,43
0,39
0,34
0,28
0,24
0,20
0,14
0,45
0,39
0,35
0,30
0,25
0,21
0,19
—
0,01
0,80
1,30
1,10
0,02
0,68
1,20
1,00
0,03
0,59
1,00
0,86
0,04
0,55
0,80
0,75
0,05
0,47
0,78
0,68
0,06
0,43
0,68
0,60
0,08
0,38
0,56
0,47
0,10
0,34
0,50
0,40
0,12
0,30
0,46
0,35
0,20
0,25
0,40
0,30
Примечание Для грунтов с промежуточными значениями ( q si ) и ( f si ) величины коэффициентов следует определять интерполяцией.
Пример 2.
Определить несущую способность и расчетную допускаемую
нагрузку по данным статического зондирования (зонд II типа),
приведенным на рисунке 6.2
а) для буронабивной сваи с диаметром Ø0,4м и длиной 4,5м;
б) для забивной свай сечением 0,3х0,3м и длиной 6м.
Инженерно-геологические условия площадки:
1) суглинки лессовидные мощностью 2,3м;
2) супеси моренные мощностью 2,3м (до глубины 4,6м);
3) пески средней крупности мощностью 3,5м (до глубины 8,1м);
4) суглинки (до низа разведанной толщи).
Решение
1. Находим предельное сопротивление грунта под нижним концом
сваи по формуле 6.4 на участке на 1d выше и на 4d ниже острия
проектируемой сваи.
7,1  0,6  0,31  16,6  1,4  0,21
 3,1 ÌÏà ;
а) Rs 
2,0
16,6  1,5  0,44
 7,3 ÌÏà .
б) Rs 
1,5
2. Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта
на боковой поверхности забивной сваи R fs по формуле 6.5.
а)
R fs 
0,008  1,7  0.9  0,049  2,2  0.78
 0,021 ÌÏà
4,5
;
0,008  1,7  1,05  0,049  2,3  0.91  0,105  1,4  0.33
 0,028 ÌÏà
6,0
3.Определяем несущую способность сваи по формуле 6.3.
б) R fs 
Fu  Rs A  R fs hU ,
31
.
а) Fu = 3,1·0,125 + 0,021·4,5·1,26 =0,51 МН = 510 кН;
б) Fu = 7,3·0,09 + 0,028·6·1,2 = 0,86 МН = 860 кН.
4. Расчетная допускаемая нагрузка на сваю по результатам статического зондирования определяется по формуле 6.1 с учетом коэффициента
 k =1,25:
F
510
а) N  d 
 408 êÍ ;
 k 1,25
F
860
б) N  d 
 688 êÍ .
 k 1,25
Задание 6.2
Определить расчетные нагрузки P , допускаемые на забивную сваю сечением 300×300 мм, длиной 7м и буронабивную сваю диаметром 500мм,
длиной 8м. Исходные данные приведены в таблице 6.6. В столбцах «Вид
грунта» песчаные грунты обозначены цифрой «1», глинистые моренные
цифрой «2», глинистые кроме моренных цифрой «3».
Таблица 6.6 – Исходные данные к заданию 6.2 (начало)
№ задания
1
2
3
4
5
6
7
Вид
грунта
1
2
1
3
3
2
2
1
1
3
2
2
1
2
1
3
2
2
1
1
1
2
1
3
1
1
Толщина
слоя
0,4
3,4
2,8
5,6
1,5
2,9
4,4
4,0
2,2
3,1
4,7
2,5
1,2
2,7
4,4
5,3
0,6
4,2
1,6
5,4
2,2
2,4
1,6
4,1
1,1
2,7
qs,
МПа
fs,
МПа
2,7
3,8
14,5
11,8
0,8
1,9
10,2
18,7
1,1
3,2
7,8
8,4
0,8
2,3
12,7
20,4
2,2
2,0
6,2
11,4
4,7
2,8
4,8
8,9
3,1
4,2
0,008
0,017
0,055
0,051
0,004
0,011
0,045
0,102
0,011
0,031
0,039
0,052
0,006
0,015
0,052
0,110
0,015
0,018
0,028
0,047
0,042
0,035
0,051
0,078
0,022
0,023
№
задания
12
13
14
15
16
17
18
32
Вид
грунта
1
1
2
2
1
3
3
3
2
2
1
1
2
1
2
1
1
1
2
3
3
3
3
1
1
3
Толщина
слоя
1,1
2,1
0,9
5,8
3,2
2,4
2,1
3,1
1,2
2,7
2,5
4,2
2,1
2,0
1,5
3,9
1,2
1,8
4,7
3,2
0,8
3,2
1,2
4,6
2,5
4,8
qs,
МПа
fs, МПа
2,7
4,6
0,8
12,5
4,1
7,0
4,3
5,1
1,4
2,6
12,5
17,7
2,1
2,9
8,8
11,6
1,3
1,9
14,7
11,2
3,1
2,1
8,7
11,4
2,8
12,6
0,032
0,047
0,010
0,088
0,022
0,041
0,032
0,037
0,009
0,022
0,062
0,085
0,024
0,047
0,072
0,071
0,017
0,022
0,095
0,084
0,035
0,032
0,071
0,086
0,016
0,044
8
9
10
11
2
2
1
3
3
1
2
1
3
3
1
1
1
3
3
3
1
1
4,1
3,8
2,2
2,1
3,9
3,5
0,9
1,6
4,8
3,2
1,3
1,5
2,9
4,8
1,2
2,1
3,1
3,8
3,8
6,1
0,5
1,7
12,8
11,4
1,5
4,7
16,8
19,8
1,1
2,4
3,2
16,3
1,2
2,2
4,6
8,6
0,031
0,039
0,007
0,012
0,035
0,042
0,020
0,028
0,078
0,064
0,019
0,024
0,045
0,106
0,015
0,032
0,064
0,095
19
20
21
22
2
1
3
3
2
2
3
2
2
1
1
3
1
2
1
1
3
3
0,6
3,2
1,4
4,2
3,4
2,7
3,2
1,0
2,8
4,4
1,3
3,6
2,8
4,2
1,1
3,2
2,4
4,0
6,8
19,0
0,8
2,4
12,3
16,7
4,2
7,8
5,6
16,5
1,6
2,9
8,9
13,5
8,7
5,4
7,3
11,2
0,032
0,082
0,011
0,029
0,065
0,085
0,025
0,038
0,044
0,091
0,026
0,036
0,058
0,039
0,055
0,041
0,044
0,087
Таблица 6.6 – Исходные данные к заданию 6.2 (продолжение)
№ задания
23
24
25
26
Вид
грунта
Толщина
слоя
qs,
МПа
Вид
грунта
Толщина
слоя
qs,
МПа
fs, МПа
1
2,3
4,1
0,025
1
1,4
2,9
0,019
3
3,6
16,7
0,065
0,114
2
2,9
22,4
0,098
0,032
0,041
0,074
1
1
1
2,1
2,6
3,9
3,8
4,9
6,8
0,035
0,051
0,057
0,85
3
3,1
13,8
0,078
0,021
0,031
0,037
1
2
2
2,3
1,7
2,7
3,2
2,7
6,8
0,039
0,031
0,058
0,062
1
4,1
11,6
0,069
0,016
1
0,9
6,2
0,045
1
2,7
3,1
0,028
2
4,1
6,8
0,042
3
3,2
14,5
0,081
fs,
МПа
1
3,1
3
4,3
1
2
2
2,4
2,1
3,4
1
3,7
1
3
2
2,5
3,4
3,7
2
2,6
1
1,3
10,
2
4,8
11,
5
17,
8
3,2
5,9
9,8
12,
5
3,1
6,2
7,8
13,
4
1,2
3
2,7
4,9
0,029
2
2,3
5,8
0,044
2
4,1
9,4
0,062
1
0,6
1
2,2
№
задания
0,054
0,027
27
0,065
28
29
30
33
7. РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Расчет свайных фундаментов по несущей способности грунтов основания в общем случае сводится к проверке условия N  P , где
N - фактическая расчетная нагрузка на сваю; P - расчетная нагрузка,
допускаемая на сваю.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетная нагрузка на
сваю N, кН определяется по формуле:
My
N
Mx
N d 

y

x,
2
2
n
y
x
 i
 i
где Pd , M x , M y - соответственно, расчетная сжимающая сила, кН, и расчетные моменты, кН·м, действующие на свайный ростверк;
n - число свай в фундаменте;
x i , y i - расстояние от осей ростверка до оси каждой сваи, м;
x , y - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.
Пример 7.
Определить необходимое количество n свай, фактическую расчетную нагрузку на сваю P. Свая сечением 300×300мм, длиной 6м. Расчетная
нагрузка, допускаемая на сваю P=400кН. Расчетные нагрузки на свайный
фундамент:
N d =1600кН,
M x =390кН·м,
M y =60кН·м.
Решение.
Принимаем 6 свай с шагом 3d=0,9м.
Рисунок 7 – Схема расположения свай
Максимальная расчетная нагрузка на сваю при
y i =0,9 м; x =0,45 м;
n =6; y =0,9 м;
34
x i =0,45 м
P
1600 390  0,9 60  0,45


 266,67  108,33  22,22  397,22 кН
6
4  0,9 2 6  0,452
Задание 7. Выполнить расчет свайного фундамента. Определить количество свай и максимальную нагрузку на сваю марки СП60.30-5.
Исходные данные. Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю
P=400кН.Остальные данные приведены в таблице 7.
Таблица 7 – Исходные данные для задания 7
№№
№№
Pd ,
Mx ,
My ,
вариантов
кН
кН·м кН·м вариантов
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1400
1250
1000
1800
1700
1240
1700
1300
1100
1760
1580
1040
1770
1320
1200
450
200
140
250
80
85
350
160
100
290
110
130
320
180
95
100
180
130
50
70
75
50
180
110
60
100
120
40
170
80
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Pd ,
кН
1780
1630
1080
1840
1470
1080
1700
1360
1220
1830
1430
900
1470
1500
860
Mx ,
кН·м
300
100
110
280
140
120
340
170
90
300
150
150
440
120
160
My ,
кН·м
50
90
120
40
130
110
60
160
80
30
140
160
80
130
170
8.
9. РАСЧЕТ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
Свайный фундамент может достигнуть предельного состояния по
условию деформируемости основания. Поэтому, чтобы обеспечить
эксплуатационную надежность сооружения, необходимо произвести
расчет свайного фундамента по второй группе предельного состояния.
Этот расчет представляет собой сравнение расчетной величины осадки ( S )
с предельной ( S U ) для данного сооружения, устанавливаемой нормами
проектирования оснований или расчетом, т.е.
S  SU
(8.1)
Расчет осадки свайного фундамента из свай защемленных в грунте
ведут как для условного фундамента на естественном основании методами,
изложенными ранее (§ 5).
Размеры условного фундамента (рисунок 8.1) определяются:
35
снизу – горизонтальной плоскостью АБ, проходящей через нижние
концы свай и служащей подошвой условного фундамента;
с боков – вертикальными плоскостями АБ и БГ, отстоящими от
наружных граней рядов вертикальных свай на расстоянии a  l  tg( IIcp / 4) (в
предположении передачи сил трения под углом  ср / 4 от боковой
поверхности крайних свай). Прямые с этим углом наклона проводят от
верха крайней сваи или от поверхности первого более прочного слоя
грунта, силы трения которого учитываются в расчете.
В пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести IL0,6 значение (а) не должно быть больше 2d, где (d) диаметр или меньшая сторона
поперечного сечения сваи.
При слоистом наплостовании в пределах расчетной длины сваи l 0
угол  IIcp принимается средневзвешенным:
 IIcp 
 II 1h1   II 2 h2  ...   IIn hn
,
(8.2)
h1  h2  ...hn
где II1 ,II 2 ,...IIn - расчетные значения углов внутреннего трения
грунтов соответствующих участков сваи h1 , h2 ,...hn . Таким образом, длина l y
подошвы условного фундамента определяется из выражения
l y  m  2l0 tg ( IIcp / 4) ,
(8.3)
где m - расстояние между внешними плоскостями свай, м;
l 0 - расчетная длина свай, м.
Аналогично определяется и ширина b y подошвы условного
фундамента.
Для расчета осадок в линейной фазе деформации грунтов
необходимо проверить условия
pR,
pmax  1,2R .
(8.4)
Для центрального нагруженных фундаментов давление p под
подошвой условного фундамента определяется с учетом веса условного
фундамента, т.е.
N 0II  N pII  N sII  N II N II
P

,
(8.5)
l y  by
A
В случае внецентренного загружения фундамента
Pmax 
N 0 II  N pII  N sII  N II
l y  by
36

M 0 xII M 0 yII

Wx
Wy
(8.6)
где
N 0 II - нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка;
N pII - вес ростверка;
- вес свай;
N II - вес грунта в объеме выделенного условного фундамента;
- момент от расчетных нагрузок относительно оси,
M oII
проходящей через центр тяжести подошвы ростверка, кН·м.
Wy - момент сопротивления площади A  l y  by относительно оси,
параллельной оси, принятой при подсчете момента M oyII .
Wx - тоже, принятой при подсчете момента M oxII
Расчетное сопротивление R основания условного свайного
фундамента будет представлено в следующей форме:
 
R  cI c 2 ( M  k z b y  II  M q d y  II  ( M q  1)d b  II  M c c II ) , кПа.
k
N sII
Пояснения к этой формуле приведены в разделе расчета
фундаментов на естественном основании (§ 4).
Дальнейший расчет осадки свайного фундамента из висячих свай
производится так же, как и фундамента мелкого заложения, по методу
послойного суммирования (§ 5).
Пример 8.1. Определить осадку свайного фундамента под
центрально нагруженную колонну производственного здания с
железобетонным каркасом (при L/H=4). Геологические условия и
характеристики грунтов в околосвайном пространстве приведены на
рисунке 8.1. Исходные данные по нагрузкам:
N 0II =2850кН; M x =560кН·м, M y =140кН·м; N sII =147кН; N pII =260кН;
N II =1576кН
Расчет осадки свайного фундамента из висячих свай ведется как для
условного фундамента на естественном основании.
Определим размеры условного фундамента
 IIc 30,40
33  4,5  20  1,1
0
 IIc 
 30,4 ;

 7,6 0
4,5  1,1
4
4
Размеры подошвы условного фундамента
l y  n  2l0tg
by  m  2l0tg
 IIc
4
 2,1  2  5,6  0,133  3,6 м
 IIc
 1,2  2  5,6  0,133  2,7 м.
4
Площадь подошвы A  l y  by =3,6·2,7=9,72м2
Вес условного фундамента (рисунок 8.1)
N II  N 0 II  N pII  N sII  NII  2850  58  72  1880  4860 кН
37
а)
б)
а – схема определения размеров условного фундамента; б – эпюры напряжений
Рисунок 8.1 – Расчетная схема для определения осадки
свайного фундамента
Определим давления по подошве условного фундамента
M 0 y 4860 560 140
M
N



 628 кПа
Максимальное: pmax  II  0 x 
A
Wx
Wy
9,72 5,83 4,37
N II M 0 x M 0 y 4860 560 140





 372 кПа
A
Wx
Wy
9,72 5,83 4,37
P  Pmin 628  372

 500 кПа
Среднее: p  max
2
2
Найдем расчетное сопротивление R на отметке подошвы условного
фундамента по формуле (4.1)
1,2  1,0
R
[0,51  1  2,7  20,2  3,06  10,0  19,3  5,66  25]  912 кПа
1,0
Условие (8.4) выполняется.
Осадка условного фундамента определяется по формуле
Минимальное: pmin 
n
S  0,8  zpi  hi / Ei .
i 1
38
Толщина i -го слоя грунта hi =0,2· b y =0,2·2,7=0,54м.
Природное давление на отметке подошвы условного фундамента
 zgp =193,3 кПа
Величина дополнительного давления P0 на отметке подошвы
условного фундамента равна P0  p   zg,0 =500-193,3=306,5 кПа.
Дополнительные  zp    p0 и природные  zg ,0 вертикальные
напряжения на границах слоев h1 приведены в табл.8.1.
Нижняя граница сжимаемой зоны определена на рисунке 8.1.
графически как точка пересечения эпюры 0,2  zg ,0 и  zp .
В запас учитываем сжимаемость последнего элементарного слоя, по
которому проходит нижняя граница сжимаемое толщи.
ly
  =1,33
by
Расчет осадки выполняется в табличной форме (таблица 8.1).
Таблица 8.1 – Расчет осадки свайного фундамента
 zp,i , кПа  ñð
, кПа
 =z/b
 z, м

zp,i
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,0
0,54
1,08
1,64
2,16
2,7
3,24
3,78
4,32
4,86
5,4
1,000
0,970
0,840
0,669
0,517
0,400
0,313
0,250
0,211
0,165
0,139
306,5
297,3
257,5
205,0
158,4
122,6
95,9
76,6
64,7
50,6
42,6
301,9
277,4
231,2
181,7
140,5
109,2
86,05
70,6
57,6
46,6
Ei, МПа
Si, мм
22
22
32
32
32
32
32
32
32
32
6,15
5,65
3,24
2,54
1,67
1,53
1,2
0,99
0,81
—
S   Si =23,78мм
По приложению Б (табл. Б1) СНБ 5.01.01-99 находим величину
предельной осадки для производственного здания с железобетонным
каркасом с заполнением SU =8 см.
S  23,78 мм < SU =80мм
Условие (8.1) второй группы предельных состояний выполняется.
Задание 8. Определить осадку свайного фундамента. Схему
расположения свай и инженерно-геологические условия принять в
соответствии с рисунком 8.1. Величины нагрузок для расчетов по второй
группе предельных состояний? длины свай (L) и отметки уровней грунтовых вод (WL) относительно уровня планировки приведены в таблице 8.2.
39
Таблица 8.2 – Исходные данные для задания 8
№
зада
ния
Nd ,
кН
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
2088
1958
1740
2436
2349
1949
2349
2000
1827
2400
2246
1775
2410
2018
1914
Mx,
кН·
м
565
348
470
565
330
420
565
400
435
340
444
287
452
505
431
My,
кН·
м
87
157
113
131
148
152
131
157
96
140
87
104
122
148
157
L, м
WL,
м
№
зада
ния
Nd ,
кН
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
-1,4
-1,6
-1,8
-2,0
-2,2
-2,6
-2,8
-3,0
-3,2
-3,4
-3,6
-3,8
-4,0
-4,2
-4,4
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
2420
2290
1810
2470
2150
1810
2350
2050
1930
2070
2115
1653
2150
2175
1620
Mx,
кН·
м
435
348
270
592
383
278
383
496
513
435
392
392
296
365
400
My,
кН·
м
218
252
191
122
113
96
139
139
157
113
122
139
157
113
148
L, м
WL,
м
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
-1,4
-1,6
-1,8
-2,0
-2,2
-2,6
-2,8
-3,0
-3,2
-3,4
-3,6
-3,8
-4,0
-4,2
-4,4
9. ДАВЛЕНИЕ ГРУНТА НА ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ
На боковые поверхности подпорных стен и другие ограждающие
конструкции со стороны грунта передаются следующие виды
горизонтального давления  r :
активное (минимальное)   , возникающее при напоре грунта на
отходящую от него стенку;
в состоянии покоя  0 , когда стенка неподвижна;
пассивное (максимальное)  p , действующее как отпор со стороны
грунта на перемещаемую навстречу ему стенку. Величины этих давлений
нарастают пропорционально глубине h и зависят от удельного веса грунта
 , его сцепления c , а также углов: внутреннего трения грунта  , трения на
контакте со стеной  , отклонения боковой поверхности от вертикали  ,
наклона поверхности грунта за стеной к горизонту  (рис унок 9.1а).
Горизонтальное давление на 1 погонный метр стены от собственного
веса грунта (рис.9.1 б) составляет
(9.1)
 h    h  K ,
где K – коэффициент бокового давления грунта, зависящий от вида горизонтального давления.
Равномерно распределенная нагрузка q на поверхности грунта увеличивает горизонтальное давление по всей высоте стенки (рис.9.1.в) на величину
 q  qK
(9.2)
40
Рисунок 9.1 – Схема к определению давления грунта на
подпорную стенку
У связных грунтов за счет сцепления ñ активное горизонтальное
давление и давление в состоянии покоя уменьшается, а пассивное увеличивается по всей высоте стенки (рис.9.1.г) на значение
(9.3)
 ñ  2ñ K
При       0 выражение для коэффициентов бокового давления
K грунта наиболее просты:
для активного давления
(9.4)
K  tg 2 (45 º-  / 2 ) ,
для пассивного давления
(9.5)
K p  tg 2 (45 º+  / 2 ) ,
для давления в состоянии покоя
(9.6)
K 0  1  sin  .
Значения этих коэффициентов табулированы в зависимости от 
(таблица 5.4 пособия П17-02 к СНБ 5.01.01-99).
Горизонтальное давление  h для связных грунтов (обладающих
сцеплением):
– для активного состояния:
   (h  q) K  2c K ,
(9.7)
– для состояния покоя
 0  (h  q) K 0  2c K 0 ,
(9.8)
– для пассивного состояния
 p  (h  q) K p  2c K p .
(9.9)
Отсюда легко определить значения равнодействующих горизонтального давления грунта Fh на погонный метр стенки.
Расчет ординат эпюр и действующих сил горизонтального давления
грунта по глубине подпорной стенки удобно вести в табличной форме.
41
Задание 9. Для представленной на рисунке 9.2, защемленной в грунте тонкой стенки определить давление давлений  h и равнодействующие
усилий F и Fh через каждый метр по ее глубине. Варианты заданий принимаются по списку в такой последовательности: 10, 11, 12, …, 19, 20, 21,
…, 29, 30, 31, …, 39, 40… Первая цифра здесь соответствует варианту параметров стенки, вторая – грунтовых условий (таблица 9.1).
Рисунок 9.2 – Схема защемления в грунте тонкой стенки
Пример выполнения соответствующих расчетов для варианта №9
приведен в таблице 9.2. Размеры стенки и нагрузки на поверхности взяты
по варианту 0, а грунтовые условия по варианту 9. Вычисления сводим в
таблицу 9.2. В масштабе вычерчиваются эпюры активных   и пассивных
 p давлений на стенку и равнодействующие этих давлений Fa и Fp.
Таблица 9.1 – Исходные данные для задания 9
Параметры
0
1
12
5
12
5
Значения параметров по вариантам
2
3
4
5
6
7
а. подпорных стенок
12
12
12
12
12
12
5
5
4
4
6
6
10
15
20
K (   )
0,21
0,20
0,31
0,42
0,23
0,28
0,48
0,19
0,87
0,26
Kp
3,54
3,69
2,56
1,96
3,25
2,77
1,76
3,85
2,20
3,00
K0
0,44
0,43
0,56
0,67
0,47
0,53
0,72
0,41
0,62
0,50
h,м
h1 , м
q , кН/м2
 , кН/м3
ñ , кПа
º
E , кПа

K (  0)
8
9
12
5
12
4
25
30
20
25
10
15
30
б. грунтовых условий
17,5
18,0
21,0
22,0
17,0
20,0
19,0
18,5
22,0
18,0
32
21
43
29
30
34
35
26
19
32
28
16
36
22
30
28000 30000 33000 18000 28000 40000 18000 38000 25000 18000
0,25
0,25
0,37
0,37
0,37
0,25
0,37
0,37
0,37
0,25
0,28
0,27
0,39
0,51
0,31
0,36
0,57
0,26
0,46
0,33
42
Таблица 9.2 – Пример выполнения расчетов по заданию 9
Параметры
h, м
q, кН/м2
 , кН/м3
º
ñ , кПа
K
h , кПа
Значения параметров
6
7
30
30
18
18
30
30
0
0
0,33
0,33
108
126
1
30
18
30
0
0,33
18
2
30
18
30
0
0,33
36
3
30
18
30
0
0,33
54
4
30
18
30
0
0,33
72
5
30
18
30
0
0,33
90
8
30
18
30
0
0,33
144
9
30
18
30
0
0,33
162
10
30
18
30
0
0,33
180
11
30
18
30
0
0,33
198
12
30
18
30
0
0,33
216
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
0,58
   hK , кПа
5,94
11,88
17,82
23,76
29,7
35,64
41,58
47,52
53,46
59,4
65,34
71,28
 q  qK , кПа
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
9,9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
p
t , кПа
15,84
-
21,78
-
27,72
-
33,66
-
39,6
1
3,0
18
45,54
2
3,0
36
51,48
3
3,0
54
57,42
4
3,0
72
63,36
5
3,0
90
69,3
6
3,0
108
75,24
7
3,0
126
81,18
8
3,0
144
p
-
-
-
-
1,73
1,73
1,73
1,73
1,73
1,73
1,73
1,73
 p  t p , кПа
-
-
-
-
54
108
162
216
270
324
378
432
 cp  2c  p , кПа
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
 p   p   cp , кПа
-
-
-
-
54
108
162
216
270
324
378
432
 h      p , кПа
15,84
21,78
27,72
33,66
-14,4
-62,46
Fq  h 1ì   q , кН
9,9
19,8
29,7
39,6
43,5
59,4
69,3
79,2
89,1
99,0
109
119
F  h / 2 1ì    , кН
2,97
11,88
26,73
47,52
74,25
106,92
145,53
190,08
240,57
297,0
359,37
427,68
F  Fq  F , кН
13,8
29,6
43,4
33,2
166
235
309
392
486
589
701
824
-
-
-
-
28
108
243
432
675
972
1323
1728
K
 ñ  2ñ K , кПа
       q   c , кПа
t,м
Fp  Fp  t / 2 1ì   ç , кН
-110,52 -158,58 -206,64
-254,7
-302,76 -350,82
10. РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ СТЕН КОТЛОВАНОВ
При разработке глубоких строительных котлованов используются
ограждения из тонких траншейных и свайных стен или шпунта. При отсутствии подземных вод стены предназначаются для восприятия бокового
давления грунта, располагаемого выше дна котлована, а в водонасыщенных грунтах и на территории, покрытой водой, - для крепления котлована
и защиты его от затопления водой.
Глубины погружения ограждающих стен и шпунтов определяются
грунтовыми условиями. При неглубоком залегании водоупора стены погружают в этот слой, чтобы обеспечить защиту котлована от притока воды
через его дно. При глубоком залегании водоупора величину погружения
стен ниже дна котлована t , при которой песчаный грунт не будет выноситься в котлован при осушении; определяют по формуле:
H 
(10.1)
t w w ,
m     sb
где Н b - напор на дне котлована, м;
 sb - удельный вес взвешенного грунта, кН/м3;
т - коэффициент, равный для гравелистых и крупных песков и супесей
- 0,7, для песков средней крупности и мелких - 0,5, для пылеватых 0,4;
- удельный вес воды, равный 10 кН/м3.
w
В пылеватых и мелких песках, текучих и текучепластичных глинистых грунтах для предупреждения выпора грунта в котлован стену погружают ниже дна котлована на глубину:
1,5(h1  q)
,
(10.2)
t
 (2 K2  1)
где h 1 - глубина котлована, м;
,   - удельный вес выше и ниже дна котлована, кН/м3.
Пригрузка q принимается не менее 10 кН/м2.
Ограждающие стены рассчитываются на прочность и устойчивость
положения, т.е. по первой группе предельных состояний. На стены действует боковое давление от собственного веса грунта и пригрузке на его
поверхности, а также гидростатическое давление воды при ее откачке из
котлована.
При разнородных напластованиях и отличии значений  ,  и с
грунтов не более чем на 20% допускается принимать основание однородным со средневзвешенными характеристиками по глубине стенки. Если
это условие не выполняется, то давление на ограждение определяется от
каждого слоя грунта отдельно, принимая выше расположенные слои как
вертикальную нагрузку.
Устойчивость положения ограждающих и шпунтовых свободностоящих и заанкеренных стенок проверяется из условия:
c
(10.3)
 M sr ,
n
где M s - опрокидывающий момент, кН·м;
- удерживающий момент, кН·м;
M sr
 с - коэффициент условий работы;
 n - коэффициент надежности.
Прочность конструкций ограждения рассчитывают по общим правилам сопротивления материалов, рассматривая их как временные сооружения. Момент сопротивления поперечных сечений шпунта принимают с коэффициентом 0,7 при отсутствии крепления обвязочных поясов к шпунту и
0,8, если они взаимно скреплены.
При составлении расчетной схемы ограждающей стенки учитывают
следующее: без анкерного крепления стальным шпунтом ограждают котлованы глубиной до 5м, при одноанкерном креплении - до 6-8м. Длина
шпунта не должна превышать 22м. Обычно забивку свободностоящего
шпунта производят ниже дна котлована на его глубину t  h 1 , а при одноанкерном креплении на 0,5 h 1 . Анкеры целесообразно располагать от верха стенки на 0,3-0,4  h 1 , что позволит получить наименьшее значение изгибающего момента (рисунок 10).
Расчет ограждающих cтенок ведут в следующей последовательности.
Вначале составляют расчетную схему стенки, на которую наносят проектные отметки дна котлована, низа стенки, действующие временные нагрузки, показывают напластования грунтов и их характеристики, уровень подземной воды. Затем вычисляют строят эпюры давлений грунта, воды и
временных нагрузок. Из-за сложности точного аналитического расчета
ограждающих стенок при их проектировании используют различные приближенные способы.
Стенка без креплений (рисунок 10.а) под действием сил стремится
повернуться вокруг точки 0, расположенной на глубине t 0 от дна котлована. От опрокидывания удерживается пассивным сопротивлением грунта.
Величину t 0 определяют из уравнения устойчивости на опрокидывание
относительно точки 0. При этом в расчете условно учитывают только силы
выше точки 0. Приближенно принимают t =0,15-0,20 t 0 , тогда полная
глубина t  t0  t . Величину t 0 определяют методом последовательных
приближений из уравнения устойчивости на опрокидывание.
В случае стенки с одним ярусом креплений (рисунок 10.б) принимается условие несмещаемости анкерного пояса в горизонтальном направлении и возможность поворота стенки на этом уровне. Для нахождения требуемой глубины заделки стенки ниже дна котлована t и анкерного усилия
на ее погонный метр Fb к условию (10.3) добавляется дополнительное:
Fsr  Fs  Fb  0
(10.4)
где Fsr - сумма удерживающих сил, кН;
M sa 
45
Fs - сумма опрокидывающих сил, кН
а – свободностоящей, б – заанкеренной в одном уровне
Рисунок 10 – Расчетные схемы ограждающих тонких стенок
З а д а н и е 10. Для принятой в задании 9 защемленной в грунте
стенки определить необходимую ее заделку t ниже дна котлована при отсутствии анкерного крепления, а также требуемую заделку t и анкерную
реакцию Fb при наличии одного яруса крепления. Анкерный пояс принять
на глубине h  =1,0 м от верха уровня поверхности грунта за стеной.
Пример расчета приведен в таблице 10.1. Исходные данные принять
по таблице 9.2. Путем последовательного увеличения через 1м глубин h и
t добиваемся соблюдения условий (10.3) и (10.4). В случае свободностоящей стенки для удобства вычислений значения t о соответствуют величинам t у заанкеренных стенок.
Таблица 10.1 – Пример расчета тонкой подпорной стенки
Параметры
1
h,м
Fq , кН
6
59,4
Значения параметров
2
7
8
9
10
69,3
79,2
89,1
99,0
F , кН
Fh , кН
t, м
Fhp  Fp , кН
106,9
145,5
190,1
240,6
297,0
359,4
166,3
214,8
269,3
329,7
396
468,4
2
108
3
243
4
432
5
675
6
972
7
1323
t0 , м
M1  Fq  h / 2 , кН·м
M 2  F  h / 3 , кН·м
M s  M1  M 2 , кН·м
M sr  0,95  Fhp  t 0 / 3 , м
2
а) свободностоящая стенка
3
4
5
6
11
109
7
178,2
242,6
316,8
401
495
600
213,8
339,5
506,9
721,8
990
1318
392
582,1
823,7
1123
1485
1918
68
230
547
1069
1847
2933
46
Продолжение табл.11.1
1
2
б) заанкеренная стенка
M1  Fq ( h / 2  h  ) , кН·м
119
173
M 2  F ( 2h / 3  h  ) , кН·м
M s  M1  M 2 , кН·м
h  h   t / 3, м
Msr  0,95Fhp (h  h0  t / 3) , кН·м
321
534
440
707
4,33
5,0
444
1154
58,3
-28,2
Fb  Fh  Fhp , кН
Таким образом, для свободностоящей стенки требуется t  1,2  t 0  7
м. У заанкеренной стенки t  2,0 м, F =58 кН на погонный метр.
11. ИНЪЕКЦИОННЫЕ АНКЕРЫ И ИХ РАСЧЕТ
Для обеспечения устойчивости опрокидываемых или отрываемых от
грунта сооружений при воздействии моментных, вырывающих, взешивающих и подъемных сил используются анкерные крепления. Наиболее
эффективными из них являются инъекционные анкеры.
Инъекционный анкер (рисунок 11.1) - напрягаемая конструкция, состоящая из корня, тяги и головы, обеспечивающая связь между сооружением и грунтом. При этом тяга анкера работает на растяжение, его корень на вырывание из массива грунта за счет сил сопротивления сдвигу по его
боковой и вдавливанию по лобовой поверхностям, а оголовок фиксирует
преднапряжение тяги и закрепляет анкер на сооружении с передачей последнему прижимного усилия.
У инъекционного анкера различают длины – общую l, свободной части las, корня lak; диаметры - скважины d , корня D ; толщину слоя грунта
над серединой корня h k , угол наклона к горизонту w.
При креплении подпорных стен корень должен располагаться на расстоянии 1,5-2,0м за пределами потенциальной призмы обрушения, а в случае анкерования других конструкций относительная глубина заделки корня
las/D должна быть больше 10. Различают временные и постоянные анкеры.
Первые имеют срок службы 2-3 года, вторые - 50 и более лет.
Несущая способность инъекционного анкера по грунту Fbh, кН определяется в соответствии с пособием П18-04 к СНБ 5.01.01-99 по формуле
Fbh = 3,14DilakiRficfi + 0,785Rci(Di2 – d2)cRi
где
Di – диаметр заделки анкера в зоне нагнетания смеси, м;
d – диаметр скважины, м;
47
(11.1)
Рисунок 11.1 – Схема инъекционного анкера
Rfi – контактное сопротивление сдвигу грунта по боковой поверхности корня анкера, кПа, определяется по эмпирическим зависимостям или по таблицам 11.1, 11.2;
Rci – расчетное сопротивление грунта сжатию по лобовой поверхности корня, кПа;
laki – длина цилиндрической части корня анкера, м;
cRi – коэффициенты условий работы грунта перед корнем или его
уширениями, принимаемые равными cRi = 1 (кроме случая
устройства корня или ствола сваи без опрессовки в глинистом
грунте при показателе текучести IL  0,5, когда cRi = 0,8) и при
отсутствии динамических воздействий на грунт.
cfi — коэффициенты условий работы грунта на боковой поверхности анкерных корней, зависящие от способа определения значений и принимаемые cfi = 1 при отсутствии динамических воздействий на грунт.
Для песчаных и глинистых грунтов Беларуси значения Rfi могут определяться по эмпирическим зависимостям:
– для маловлажных песков средней крупности (при коэффициенте пористости грунта е = 0,6—0,85) Rfi =283-269e;
– для маловлажных крупных песков (при е = 0,6–0,85) Rfi =291-269e;
– для маловлажных гравелистых песков (при е = 0,6–0,85)
Rfi =371-386e;
– для пылеватых супесей твердой консистенции (при е = 0,5–0,8)
Rfi =114-113e;
Для пластичных пылеватых супесей значения, определенные по корреляционным зависимостям, следует уменьшить в 1,8 раза при показателе
текучести IL от 0,25 до 0,5 и в 3,3 раза — при IL от 0,75 до 0,9;
48
– для суглинков моренных (при е = 0,3–0,35, при влажности грунта
W=5—18 %) Rfi =126-3,6W;
Расчетное допускаемое усилие на анкер Fd с учетом коэффициента
надежности по грунту:
N
Fbh
n
где n принимается равным 1,5 для постоянного анкера и 1,2 для временного.
Таблица 11.1– Значения Rfi для песчаных грунтов
Расстояние
Расчетное сопротивление Rfi, кПа, грунтов
от расчетпесчаных средней прочности
ной
средповерхнограве- круп- ней
пылести грунта
мелких
— — — —
листых ных крупватых
до середины
ности
рассматрипылевато-глинистых с показателем текучести IL
ваемого
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 0,6 0,7 0,8
слоя, м
—
—
0,9
1,0
0,5
50,0
40,0
47,0
35,0
40,0
31,0
35,0
20,0
25,0
12,0
9
6
4
3
2
1
1,0
60,0
45,0
55,0
38,0
45,0
35,0
40,0
25,0
30,0
15,0
12
9
6
5
4
3
1,5
65,0
50,0
57,0
40,0
50,0
38,0
45,0
28,0
35,0
18,0
15
11
9
7
5
4
2,0
70,0
55,0
60,0
45,0
55,0
42,0
50,0
32,0
40,0
22,0
17
13
11
9
7
5
2,5
75,0
57,0
62,0
50,0
57,0
45,0
54,0
35,0
43,0
25,0
19
15
13
11
8
6
3,0
80,0
60,0
65,0
52,0
60,0
48,0
56,0
38,0
46,0
28,0
21
17
15
13
9
7
4,0
85,0
65,0
70,0
55,0
63,0
53,0
58,0
40,0
49,0
32,0
24
19
17
15
11
9
5,0
90,0
70,0
75,0
60,0
68,0
56,0
62,0
43,0
52,0
36,0
26
21
19
17
13
11
6,0
95,0
72,0
80,0
65,0
72,0
60,0
65,0
45,0
55,0
38,0
29
23
21
19
14
12
7,0
100,0
75,0
85,0
70,0
75,0
63,0
68,0
48,0
58,0
40,0
32
25
22
20
15
13
1 Значения Rfi, указанные в числителе, относятся к песчаным грунтам, в знаменателе — к глинистым.
2 Для прочных песчаных и моренных грунтов с коэффициентом пористости е 
0,45 значения Rfi увеличиваются на 30 %, для намывных грунтов ненарушенной
структуры в возрасте 2 и более лет, а также насыпных (планомерно возведенных)
песчаных грунтов с коэффициентом уплотнения Kcom  0,92 — принимаются как
для песков средней прочности. Для малопрочных песков Rfi принимается на 20 %
меньше.
49
Таблица 11.2– Значения Rfi для насыпных и пылевато-глинистых грунтов
Расстояние
от расчетной поверхности грунта до середины
рассматриваемого слоя, м
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Расчетное сопротивление Rfi, кПа, грунтов
насыпных песчаных
пылевато-глинистых
с коэффициентом уплотнес показателем текучести IL
ния Кcom
0,92
0,95
0,98
0
0,2
0,4
0,6
0,8
18
24
27
30
32
33
35
38
39
40
28
32
35
38
40
42
43
46
49
52
38
44
49
55
58
61
63
67
71
73
36
40
44
46
50
55
58
60
63
65
25
28
31
34
36
38
41
45
48
50
9
12
14
17
20
22
25
28
30
32
4
7
9
10
12
14
15
17
19
20
2
4
5
7
9
11
12
13
15
16
Таблица 11.3– Значения Rci для насыпных и пылевато-глинистых грунтов
Расчетная
глубина
расположения
нижнего
конца сваи
(фундамента), м
0,5
1,0
Коэффициент
пористости
грунта
е
Расчетные сопротивления R и Ri, МПа, грунтов
гравелистых
0
0,5
3,00
2,00
0,65
2,00
1,50
0,8
1,60
1,15
0,5
4,80
3,25
0,65
3,00
2,50
0,8
2,10
1,75
0,5
7,20
4,90
0,65
4,50
3,80
1,5
песчаных
средкруп
ней
мел- пыле—
—
—
ных
крупких
ватых
ности
пылевато-глинистых с показателем текучести IL
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
2,50
1,60
—
—
0,8
0,9
1,30
2,40
1,20
2,20
1,05
1,75
0,90
0,80
0,65
0,4
0
0,2
5
1,00
1,50
0,90
1,40
0,80
1,10
0,70
0,60
0,50
0,3
0
0,2
0
1,10
0,80
0,70
1,05
0,60
1,00
0,55
0,80
0,50
0,40
0,35
0,2
0
0,1
5
4,20
2,10
1,80
3,20
1,30
2,40
1,20
1,85
1,05
0,90
0,75
0,5
0
0,4
0
2,80
1,60
1,40
2,00
1,00
1,50
0,90
1,15
0,80
0,70
0,60
0,4
0
0,3
0
2,00
1,10
1,00
1,40
0,70
1,05
0,60
0,82
0,55
0,50
0,40
0,3
0
0,2
0
6,40
3,40
2,20
4,10
1,70
2,55
1,30
1,90
1,20
1,00
0,90
0,6
5
0,4
5
1,70
2,60
1,30
1,60
1,00
1,17
0,90
0,80
0,70
0,5
0
0,3
5
1,60
1,20
4,00
2,60
50
2,0
0,8
3,15
2,60
0,5
10,00
7,10
0,65
6,80
5,00
0,8
4,80
3,80
2,80
1,80
1,20
1,80
0,90
1,10
0,70
0,85
0,60
0,55
0,50
0,3
5
0,2
5
9,60
4,20
3,25
5,40
2,30
2,90
1,70
1,95
1,30
1,10
1,00
0,7
5
0,5
0
6,00
3,20
2,50
3,40
1,80
1,80
1,30
1,20
1,00
0,90
0,80
0,6
0
0,4
0
4,20
2,20
1,75
2,40
1,30
1,25
0,90
0,90
0,70
0,65
0,55
0,4
0
0,3
0
Окончание таблицы 11.4
Расчетная
глубина
расположения
нижнего конца сваи (фундамента), м
Коэффициент
пористости
грун
та е
5,0
0
сред
ней
пыкруп
мел—
круп
лева—
—
—
ных
ких
нотых
сти
пылевато-глинистых с показателем текучести IL
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,65
7,10
6,00
0,8
—
0,9
3,90
5,70
2,60
3,05
1,95
2,00
1,60
1,15
1,05
0,80
0,55
6,30
3,50
3,00
3,60
2,00
1,90
1,50
1,25
1,10
0,95
0,85
0,65
0,45
5,00
4,20
4,40
2,50
2,10
2,50
1,40
1,30
1,05
0,85
0,75
0,65
0,50
0,45
0,35
12,00
8,50
10,50
5,70
4,50
6,10
2,80
3,35
2,10
2,10
1,65
1,30
1,15
0,90
0,65
0,65
7,50
6,50
6,60
4,00
3,50
3,80
2,20
2,10
1,60
1,30
1,20
1,00
0,90
0,70
0,50
0,8
5,25
4,50
4,60
2,80
2,50
2,70
1,95
1,50
1,10
0,90
0,85
0,70
0,60
0,50
0,40
13,20
9,10
10,80
6,70
5,20
7,00
3,40
3,70
2,20
2,15
1,70
1,35
1,30
0,92
0,70
0,65
8,30
7,00
6,80
5,20
4,00
4,40
2,60
2,30
1,70
1,35
1,30
1,10
1,00
0,75
0,55
0,8
5,80
4,90
4,80
3,70
2,80
3,10
1,80
1,60
1,20
0,95
0,90
0,75
0,65
0,52
0,42
14,10
9,70
11,20
8,10
5,70
7,40
3,60
3,85
2,60
2,25
1,75
1,40
1,35
1,00
0,75
0,5
4,0
гравелистых
10,00
4,50
0,5
3,0
песчаных
11,30
7,80
0,5
2,5
Расчетные сопротивления R и Ri, МПа, грунтов
0,5
51
0,65
8,80
7,50
7,00
6,20
4,40
4,60
2,80
2,40
2,00
1,40
1,35
1,15
1,05
0,80
0,60
0,8
6,20
5,20
4,90
4,30
3,10
3,20
2,00
1,70
1,40
1,00
0,95
0,80
0,70
0,60
0,45
15,00
10,00
11,60
8,90
6,20
7,70
4,30
4,00
2,80
2,40
1,80
1,50
1,40
1,15
0,90
0,65
9,70
8,50
7,30
6,90
4,80
4,85
3,30
2,50
2,20
1,50
1,40
1,20
1,10
0,90
0,70
0,8
6,80
6,00
5,10
4,90
3,40
3,40
2,30
1,75
1,60
1,05
1,00
0,85
0,80
0,65
0,50
0,5
7,0
Примечания
1 При назначении расчетных сопротивлений R и Ri следует учитывать требования примечаний 1, 2
и 5 к таблице 5.3.
2 Для моренных грунтов с коэффициентом пористости е  0,45 значения R и Ri следует принимать
на 100 % больше соответствующего значения при е = 0,5. Для намывных грунтов ненарушенной
структуры в возрасте 2 и более лет, а также для насыпных песчаных грунтов в планомерно возведенных насыпях с коэффициентом уплотнения Kcom  0,92 — как для песчаных грунтов средней
прочности.
3 В случае, если по данным гидрогеологических изысканий предполагается затопление основания
сваи (фундамента) в процессе ее (его) эксплуатации в результате подъема уровня грунтовых вод
или по другим причинам, значения R и Ri следует принимать на 20 % меньше.
Решение
Находим толщину слоя грунта над серединой корня hk по уголу
наклона анкера к горизонту w. hk =4,1м.
Находим глубину заложения лобовой поверхности корня. hл =3,6м.
Определяем несущую способность анкера по грунту по формуле
11.1.
Fbh = 3,14·0,4·5·63,5·1 + 0,785·4160·(0,42 – 0,152)·1 =399+449=848кН
Расчетное допускаемое усилие на анкер Fd с учетом коэффициента
надежности по грунту:
N=848/1,5=565кН
Задание 11. Определить несущую способность основания буроинъекционного анкера и допускаемую на него расчетную нагрузку.
Длина анкера, длина корня, диаметры скважины и корня, угол наклона
анкера к горизонту, глубина расположения упорного пояса от планировки
и грунтовые условия приведены в таблице 11.4. Скважина для анкера бурится под защитой обсадной трубы, через которую закачивается цементный раствор, в зону формирования корня под избыточным давлением и
посредством свободной заливки по свободной длине.
52
№
Длина анкера, L, м
Диаметр скважины d,
см
Длина корня, lak, м
Диаметр корня D, см
Глубина расположении упорного пояса У,
м
Угол наклона анкера к
горизонту λ
Таблица 11.4 – Исходные данные к заданию 11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
37
28
29
30
8
9
10
11
12
13
14
15
8
9
10
11
12
13
14
15
8
9
10
11
12
13
14
15
8
9
10
11
12
13
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
15,0
20,0
8,9
11,4
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
25,0
30,0
35,0
40,0
50,0
25,0
30,0
35,0
40,0
50,0
25,0
30,0
35,0
40,0
50,0
25,0
30,0
35,0
40,0
50,0
25,0
30,0
35,0
40,0
50,0
25,0
30,0
35,0
40,0
50,0
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3,0
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3,0
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3,0
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3,0
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3,0
5
8
11
14
17
20
23
5
8
11
14
17
20
23
5
8
11
14
17
20
23
5
8
11
14
17
20
23
5
8
Грунтовые условия
Песок средней крупности е=0,6
Суглинок моренный е=0,5, IL=0,2
Песок крупный е=0,45
Супесь е=0,6, IL=0,3
Супесь моренная е=0,4, IL=0,1
Песок мелкий е=0,45
Суглинок моренный е=0,4, IL=0
Песок гравелистый е=0,65
Суглинок е=0,55, IL=0,4
Песок пылеватый е=0,8
Песок средней крупности е=0,6
Суглинок моренный е=0,5, IL=0,2
Песок крупный е=0,45
Супесь е=0,6, IL=0,3
Супесь моренная е=0,4, IL=0,1
Песок мелкий е=0,45
Суглинок моренный е=0,4, IL=0
Песок гравелистый е=0,65
Суглинок е=0,55, IL=0,4
Песок пылеватый е=0,8
Песок средней крупности е=0,6
Суглинок моренный е=0,5, IL=0,2
Песок крупный е=0,45
Супесь е=0,6, IL=0,3
Супесь моренная е=0,4, IL=0,1
Песок мелкий е=0,45
Суглинок моренный е=0,4, IL=0
Песок гравелистый е=0,65
Суглинок е=0,55, IL=0,4
Песок пылеватый е=0,8
53
Список использованных источников
1. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Строительные нормы Республики Беларусь. Основания и
фундаменты зданий и сооружений: СНБ 5.01.01-99. – Введ. 21.01.99. –
Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 1999. – 36 с.
2. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование забивных свай : П4-2000 к СНБ 5.01.01-99. – Введ.
08.11.2000. – Минск : Минстройархитектуры Республики Беларусь,
2001. – 40 с.
3. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование забивных и набивных свай по результатам зондирования
грунтов : П2-2000 к СНБ 5.01.01-99. – Введ. 25.07.2000. – Минск :
Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2001. – 26 с.
4. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование и устройство подпорных стен и креплений котлованов:
П17-02 к СНБ 5.01.01-99. – Введ. 31.12.02. – Минск : Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2003. – 95 с.
5. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование и устройство буроинъекционных анкеров и свай : П18-04 к
СНБ 5.01.01-99. – Введ. 08.12.04. – Минск : Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2005. – 83 с.
6. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием: П19-04 к СНБ 5.01.01-99. – Введ. 20.09.04. – Минск :
Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2006. – 92 с.
7. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Строительные нормы Республики Беларусь. Бетонные и железобетонные конструкции: СНБ 5.03.01-02. – Введ. 20.06.02. – Минск:
Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2003. – 135 с.
8. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные
сооружения; под общ. ред. Е.А. Сорочана, Ю.Г. Трофименкова. – М. :
Стройиздат, 1985. – 480 с.
54