4. Расчет свайных фундаментов по деформациям пучения грунта
4.1. Расчет свайных фундаментов по деформациям пучения производится исходя из следующих условий:
h Sи; (4.1)
Sотh; (4.2)
(4.3)
где h - подъем наименее нагруженной сваи, вызванный пучением грунта;
Sот - осадка сваи после оттаивания грунта;
- относительная деформация фундамента;
Sи, - соответственно предельные абсолютные и относительные деформации пучения фундамента которые допускается принимать по таблице.
Таблица
Предельные деформации фундаментов
Конструктивные особенности зданий | Предельные деформации пучения Sи, см | Предельные относительные деформации пучения м | |
|
| относительный прогиб или выгиб | относительная разность деформаций пучения |
Бескаркасные здания с несущими стенами из: |
|
|
|
панелей | 2,5 | 0,00035 |
|
блоков и кирпичной кладки без армирования | 2,5 | 0,00050 |
|
блоков и кирпичной кладки с армированием | 3,5 | 0,00060 |
|
здания с деревянными конструкциями | 5 | - | 0,006 |
Здания стоечно-балочной конструкции | 4 | - | 0,005 |
Примечание. На основании расчета системы фундаментная балка-стена на прочность допускается уточнять значения и Sи.
4.2. Подъем буронабивной сваи определяется по формуле
(4.4)
где hа - деформация пучения (подъем) ненагруженного грунта в уровне верхнего сечения сваи, находящегося на глубине а от поверхности грунта;
hа - деформация пучения поверхности грунта;
df - расчетная глубина промерзания грунта, м;
- коэффициент, зависящий от диаметра сваи d; при d=0,2 м =0,4 м-1/2, при d=0,35 м =0,50 м-1/2, при d=0,5 м =0,30 м-1/2, при d=0,8 м =0,2 м-1/2; при промежуточных значениях d коэффициент определяется по интерполяции;
l - длина сваи, м;
N - нагрузка на сваю, кН;
N0 - обобщенная сила, кН, равная
,
где G - собственный вес сваи, кН
f - сопротивление грунта на боковой поверхности сваи, кН/м2, принимается равным рсtg+c1 упрочненного грунта (см. п. 3.2);
- нормативные удельные касательные силы пучения, кН/м2; для слабопучинистых грунтов =70 кН/м2, среднепучинистых - 90 кН/м2.
4.3. Подъем пирамидальных свай определяется по формуле
(4.5)
где - коэффициент, характеризующий отношение подъема ненагруженной сваи к подъему ненагруженного грунта в уровне верхнего сечения сваи, принимается численно равным
,
где - параметр, характеризующий удельные нормальные силы пучения, кН/м2; принимается равным: 200, 400, соответственно для слабо-, среднепучинистых грунтов;
- угол наклона боковых граней сваи к вертикали, град.
Nа - сила сопротивления талого грунта выдергиванию сваи;
;
су - расчетное сцепление уплотненного грунта, МПа, принимается в соответствии с ВСН 26-84.
Остальные обозначения те же, что в п. 4.2.
4.4. Для выполнения требования (4.2) необходимо соблюдать условие
N > Pб.от., (4.6)
где Рб.от. - несущая способность боковой поверхности сваи после оттаивания грунта при осадке S, равной подъему сваи. Для буронабивной сваи условие (4.6) выполняется, если
(4.7)
где - коэффициент условий работы, учитывающий увеличение сопротивления грунта на боковой поверхности сваи ниже зоны промерзания за счет частичного его обезвоживания,
К0, S0, Рб.пр, - те же значения, что в п. 3.2.
Для пирамидальных свай условие (4.6) удовлетворяется, если
, (4.8)
где ha, df, Fd - те же значения, что в п. 3.1, 4.2.
4.5. Относительная разность деформаций пучения свай зданий стоечно-балочной конструкции, зданий с деревянными конструкциями определяется по формуле
, (4.9)
где - максимальная разность подъемов двух соседних свай, м;
х - расстояние между осями свай, м.
При определении попарно рассматриваются соседние сваи. При этом подъем ненагруженной поверхности грунта принимается изменяющимся по длине (ширине Æ) здания в соответствии с зависимостью
, (4.10)
где hfmax, hfmin - подъемы ненагруженной поверхности грунта, м, соответствующие экстремальным значениям расчетной предзимней влажности грунта на площадке строительства, определяемые в соответствии с ВСН 29-85;
xi - расстояние между осями рассматриваемой сваи и крайней левой в фундаменте стены здания или его отсека;
L - расстояние между осями крайних свай в фундаменте стены здания (отсека здания), м.
4.6. Относительная деформация свай зданий с несущими стенами из кирпича, блоков, панелей (относительный прогиб, выгиб) определяется по формуле
, (4.11)
где hл, hср - подъемы соответственно крайней левой и средней свай, м; определяются в соответствии с п.п. 4.2, 4.3.
Примечание. В том случае, когда непосредственно под серединой стены здания (отсека здания) свая отсутствует, за hср следует принимать подъем стены в сечении, отстоящем на расстоянии L/2 от крайней левой сваи.
4.8. Дополнительные нагрузки на сваи определяются из совместного решения уравнений
(4.14)
; (4.15)
; (4.16)
где hл, hi - подъемы крайней левой и i-й сваи с учетом дополнительной нагрузки, м; определяются по одной из формул (4.12...4.I3) в зависимости от типа сваи;
q - угол склона оси условной балки к горизонтали на крайней левой опоре (сваи), рад;
EJ - приведенная жесткость на изгиб условной балки (надфундаментных конструкций); определяется согласно ВСН 29-85;
pi - нагрузка на сваю, находящуюся на расстоянии xi от крайней левой сваи. Остальные обозначения прежние.
Примечания: 1. Уравнения типа (4.14) составляют для всех свай, исключая крайнюю левую.
2. При симметричной относительно оси стены системе уравнения (4.15) тождественно равны уравнениям (4.14). В этом случае недостающие уравнения составляют на основе равенства перемещений стены и свай, расположенных справа от оси симметрии.
3. При составлении уравнений (4.14...4.16) все дополнительные силы принимаются положительными, действующими сверху вниз на сваи и снизу вверх на условную балку.
Направление дополнительных сил и их значения определяют в результате решения системы уравнений. Зная значения и знак дополнительных сил, по формулам (4.12, 4.13) можно определить подъемы свай, а по формуле (4.11) - относительную деформацию системы в целом,