Vp = A, Lp = A (hi + )). Величина = а = 300 мм. Цей результат заносимо до стовп.14.

За даними табл. 45 будуємо епюри зміни R, f, FdR, Fd, Fd.g, FdR,Fd, Fd.gI (див. рис.33). Після цього таким же чином розглядаємо зміну цих показників з глибиною для забивної палі перерізом 350х350 мм. Величини, що записані в стовпчиках 1…6 і 8 табл. 45 залишаються постійними. Інші величини розраховуємо з урахуванням геометричних розмірів палі і заносимо до табл. 46.

За приведеними даними будуємо на геологічному перерізі для вибраної раніше точки (ділянки) графіки зміни R, f, FdR, Fdf, Fd, Fd.g = Np, %FdR, Fd.gI з глибиною (див. рис. 34).

Таблиця 45. Розрахунок несучої здатності забивної палі перерізом 300х300 мм з глибиною за спрощеною схемою

Номер розрахункової точки	Номер ІГЕ	Глибина до розрахункової точки від поверхні, м	Товщина розрахункового шару (ІГЕ), м	Розрахунковий опір ґрунту, кПа	Несуча здатність палі по нижньому кінцю палі, FdR, кН	Середня величина fі, КПа, у межах розрахункового шару	Несуча здатність по бічній поверхні палі, Fdf, кН	Несуча здатність палі, Fd, кН	Допустиме розрахункове навантаження на палю, Fd.g, кН	Частка несучої здатності, %, що приходиться на нижній кінець палі	Розрахункове навантаження, що приходиться на 1 м3 палі, Fd.gI, кН/м3
				під нижнім кінцем палі, R	по бічній поверхні палі, fi			у межах розрахункового шару	на повну довжину палі
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	1	0.8	0.2	0	0	0	0	0	0	0	0	-	-
2	1	1.0		0	0	0			0	0	0	-	-
3	2	1.0	2.4	400	15	36.0	20.2	58.18	0	36.0	25.71	100.0	571.33
4	2	3.4		1360	25.4	122.4			58.18	180.58	128.99	67.78	494.21
5	3	3.4	3.4	2040	36.2	183.6	39.5	161.16	58.18	241.78	172.70	75.94	661.69
6	3	6.8		2380	42.8	214.2			219.34	433.54	309.67	49.41	546.16
7	4	6.8	8.2	3250	42.8	292.5	46.9	461.50	219.34	511.84	365.60	57.15	644.80
8	4	15.0		4000	51.0	360.0			680.84	1040.84	743.46	34.59	569.70

Примітка: точність розрахунку в стовп. 7…14 може бути прийнята 0.1

Таблиця 46. Розрахунок несучої здатності забивної палі перерізом 350х350 мм з глибиною за спрощеною схемою

Номер розрахункової точки	Номер ІГЕ	Глибина до розрахункової точки від поверхні, м	Товщина розрахункового шару (ІГЕ), м	Розрахунковий опір ґрунту, кПа	Несуча здатність палі по нижньому кінцю палі, FdR, кН	Середня величина fі, кПа, у межах розрахункового шару	Несуча здатність по бічній поверхні палі, Fdf, кН	Несуча здатність палі, Fd, кН	Допустиме розрахункове навантаження на палю, Fd.g, кН	Частка несучої здатності, %, що приходиться на нижній кінець палі	Розрахункове навантаження, що приходиться на 1 м3 палі, Fd.gI, кН/м3
				під нижнім кінцем палі, R	по бічній поверхні палі, fi			у межахрозрахункового шару	на повну довжину палі
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	1	0.8	0.2	0	0	0	0	0	0	0	0	-	-
2	1	1.0		0	0	0			0	0	0	-	-
3	2	1.0	2.4	400	15	49.0	20.2	67.87	0	49.0	35.0	100.0	571.43
4	2	3.4		1360	25.4	166.6			67.87	234.47	167.48	71.05	471.44
5	3	3.4	3.4	2040	36.2	249.90	39.5	188.02	67.87	317.77	226.98	78.64	638.93
6	3	6.8		2380	42.8	291.65			255.89	547.44	391.03	53.26	506.68
7	4	6.8	8.2	3250	42.8	398.13	46.9	538.41	255.89	654.02	467.16	60.87	605.33
8	4	15.0		4000	51.0	490.0			794.30	1284.3	917.79	38.15	516.70

Примітка: див. примітку до табл. 45.

За такою ж схемою виконується дослідження несучої здатності і для вдавлюваних, буронабивних чи буроін'єкційних паль.



Висновки та рекомендації по вибору раціональних параметрів паль

За отриманими даними складаються висновки за результатами дослідження несучої здатності паль та рекомендації по вибору раціональних параметрів паль для будівлі, пальові фундаменти якої розраховуються.

Тут повинні бути підкреслені особливості зміни та залежності, що витікають з аналізу. Рекомендації можуть носити як загальний, так і конкретний характер, що враховує конструкцію будівлі та величини навантажень на фундаменти. Покажемо це на прикладі, який розглянуто вище.

Для даного майданчика опір ґрунтів R під нижнім кінцем та по бічній поверхні f з глибиною зростає. Це відноситься, як для окремих ІГЕ, так і для всієї товщі.

Примітка: якщо для всіх видів ґрунту при витриманому їх стані за глибиною в межах ІГЕ R i f наростають, то для товщі в цілому ця зміна може бути різною.

Величина R з глибиною наростає (збільшується в 10 разів) більш інтенсивно, ніж значення f (збільшується в 3.4 рази). За величиною співвідношення f/R знаходяться в діапазоні 0.013…0.018, збільшуючись біля покрівлі ІГЕ-2 до 0.037. Зміна f стрибкоподібно спостерігається, як і для R на контакті окремих ІГЕ. Виняток складає перехід між пісками ІГЕ-3 та суглинками ІГЕ-4, де величина f залишається постійною. Все це підтверджує, що в межах шарів R i f змінюються по-різному, хоча загальна залежність між R та f існує.

Зростання величини FdR з глибиною відповідає зміні R та f, хоча ця залежність не є прямою.

Якщо FdR змінюється стрибкоподібно, то Fdf наростає плавно, починаючи з нуля. Останнє відповідає реалізації сил тертя ґрунту по бічній поверхні. Все це приводить до того, що роль бічної поверхні палі в загальній несучій здатності палі з глибиною зростає (див. стовп. 13) від 0 до 62…66%. Відповідно в даних ґрунтових умовах зменшується несуча здатність палі по нижньому кінцю.

Питома величина несучої здатності на 1 м3 палі підтверджує, що в даних ґрунтових умовах:

економними за вартістю за умов використання паль однакової довжини будуть палі перерізом 300300 мм;

доцільно використовувати палі, що заглиблюються в несучий шар на глибину 1…1.5 м. В якості несучого шару можна використовувати дрібний пісок ІГЕ-3 (тоді будуть застосовані короткі палі довжиною 5 м) або суглинки тугопластичні ІГЕ-4 (палі довжиною 8…9 м).

Допустиме розрахункове навантаження на одиночну палю довжиною 5 м складе 210…290 кН. Очевидно, що такі палі придатні для незначно завантажених будівель. Допустиме розрахункове навантаження на одиночну палю довжиною 9 м складає 420…530 кН. Такі палі мають задовільну несучу здатність і їх можна використовувати в будівництві. При необхідності збільшення величини Fd.g = Np палі потрібно додатково заглибити в суглинки ІГЕ-4, ніж це прийнято при обговоренні.

Параметри паль уточнюють з урахуванням параметрів несучих конструкцій стін, колон чи стовпів та навантажень, що на них діють.

6.5 Розрахунок стрічкових пальових фундаментів

Розрахунок стрічкових пальових фундаментів під стіни включає призначення попередньої конструкції ростверку, як це приведено в
п.п. 6.1…6.3, визначення несучої здатності одиночної палі прийнятих розмірів за ґрунтом основи, перевірку достатності міцності палі за матеріалом при прийнятій несучій здатності за ґрунтом, визначення необхідної кількості паль та їх рядності в ростверку, розрахунок та конструювання самого ростверку. Розглянемо ці етапи проектування стрічкових пальових фундаментів послідовно.

6.5.1 Розрахунок несучої здатності палі за ґрунтом та матеріалом

Відповідно до прийнятого типу паль та проведених досліджень уточнюємо раціональні розміри паль з урахуванням діючих навантажень. При цьому потрібно мати на увазі, що для однієї будівлі бажано використовувати одинакові палі за перерізом та довжиною. Тільки у випадку значної зміни залягання несучого шару або при великій різниці в навантаженнях на окремих ділянках будівлі можуть прийматись палі різних типорозмірів (в курсовому проекті таке ускладнення робити недоцільно).

Пояснимо це на прикладі.

А) Розрахунок несучої здатності палі за ґрунтом

Нехай навантаження на окремі перерізи фундаментів для будівлі, що проектується, складають: для зовнішньої поздовжньої стіни - NI1 = 1.2Nn1 = = 1.2238 = 285.6 кН/м, для внутрішньої поздовжньої - NI2 = 1.2Nn2 = 1.2324 = 388.8 кН/м, для внутрішньої поперечної - NI3 = 1.2Nn3 = 1.2192 = 230.4 кН/м. Приймемо ґрунтові умови, за яких було виконано дослідження несучої здатності забивних паль в п. 6.4. Відповідно до побудованих графіків зміни допустимого розрахункового навантаження на палі з глибиною та максимального навантаження на верхньому обрізі фундаментів при однорядному розташуванні паль (найпростіша конструкція ростверку) потрібно буде використати такі палі, щоб отримати несучу здатність:

а) для палі перерізом 300300 мм:

NIk1 = NI(1.05…1.15)3d = 388.81.0530.30 = 367.4 кН

тут k1 - коефіцієнт, що враховує збільшення навантаження на рівні підошви за рахунок ваги ростверку та ґрунту на його обрізах. Для безпідвальних будинків можна прийняти k1 = 1.05;

- мінімальний крок забивних паль. Для ґрунтів середньої щільності = 3d (d - діаметр, або сторона перерізу палі, м). Для бурових, буронабивних та буроін'єкційних паль - (1.0+d) м;

Для будинку максимальне навантаження на ростверк складає NІ2 = 388.8 кН/м.

б) для палі перерізом 350350 мм:

NIk1 = 388.81.0530.35 = 428.7 кН.

Виходячи з цього, приймаємо палю перерізом 300300 мм при її заглибленні в суглинки ІГЕ-4 на 1 м (орієнтовне допустиме розрахункове навантаження за графіком близько 410 кН, що незначно перебільшує 367.4 кН).

Одночасно уточнюємо переріз ростверку та глибину котловану. Приймаємо позначку 0.000 м та верхнього обрізу фундаменту (він вище поверхні ґрунту на 0.3 м). Тоді конструкція пальового фундаменту: один ряд стінових блоків висотою 0.6 м та ростверк висотою d + 0.05 = 0.30 + 0.05 = 0.35 м. Приймаємо hr = 400 мм. Підошва ростверку буде заглиблена на 0.3 + 0.4 = 0.7 м. Це відповідає глибині котловану.

Складаємо розрахункову схему для визначення несучої здатності одиночної палі (рис. 35).



Тепер розрахункова довжина палі з умови заглиблення в суглинки ІГЕ-4 на 1 м:

Lp = hi + h = 0.3+2.4+3.4+1.0+0.3 = 7.4 м,

де hi - товщина окремих шарів ґрунту, що прорізаються палею;

hi - висота палі над рівнем котловану після її забивання: h = d = 0.3 м.

Приймаємо палю довжиною 8.0 м. Це відповідає типорозміру С80.30.

Така паля буде заглиблюватись в суглинки на 1.6 м, що враховуємо на розрахунковій схемі. Згідно з вимогами норм [5] приймаємо товщину розрахункових шарів hi 2.0 м. Для цього робимо додаткову розбивку окремих ІГЕ так, щоб зручно було виконувати наступні розрахунки (див. схему палі на рис. 35.

Визначення Fd робимо за вказівками п.6.4.4 посібника. При заглибленні палі трубчатим молотом коефіцієнти в формулі для визначення Fd: c = 1.0; cR = 1.0; cf = 1.0 (див. табл. 38).

Для суглинку з IL = 0.30 на глибині 8.4 м від поверхні за табл. 39 по інтерполяції:

= 3393.3 кПа.

За табл. 40 визначаємо величини f для відповідних розрахункових шарів (див. схему на рис. 35):

1) для рослинного ґрунту ІГЕ-1: h1 = 0.3 м; f1 = 0;

2) для розрахункових шарів супіску ІГЕ-2 з IL = 0.40 на глибині Ні:

а) h2 = 1.2 м

Н1 = 1.0 м; f1 = 15.0 кПа;

Н2 = 2.2 м; f2 = 21.0 + = 21.8 кПа;

б) h3 = 1.2 м

Н2 = 2.2 м; f2І = 21.8 кПа;

Н3 = 3.4 м; f3 = 25.4 кПа (див. п. 6.4.5);

3) для дрібного піску ІГЕ-3:

а) h4 = 1.6 м

Н3 = 3.4 м; f3І = 36.2 кПа (див. п.6.4.5);

Н4 = 5.0 м; f4 = 40.0 кПа;

б) h5 = 1.8 м

Н4 = 5.0 м; f4І = 40.0 кПа;

Н5 = 6.8 м; f5 = 42.8 кПа (див. п. 6.4.5);

4) для суглинку ІГЕ-4 з IL = 0.30:

h6 = 1.6 м

Н5 = 6.8 м; f5І = 42.8 кПа (див. п.6.4.5);

Н6 = 8.4 м; f6 = 44 + = 44.4 кПа.

Тоді несуча здатність палі С 80.30:

Fd = 1.0 [1.03393.30.09 + 1.21.0(0.30 + 1.2 + 1.2 + +1.6 + 1.8 + 1.6 = 305.4 + 306.8 = 612.2 кН.

Допустиме розрахункове навантаження на палю С 80.30:

Np = Fd.g = = 437.3 кН.

Порівнюючи несучу здатність з табличною величиною несучої здатності залізобетонної палі за матеріалом (табл. 36), бачимо, що умова

Np < Np.m (Np = 437.3 кН < Np.m = 1000 кН) виконується.

Але в окремих випадках виникає необхідність перевірки несучої здатності палі за матеріалом. Тоді потрібно виконати такий розрахунок.

Б) Розрахунок несучої здатності забивної палі за матеріалом

Розглянемо забивну палю з ненапруженою арматурою (див. табл. 36 та додаток 4). Поздовжня арматура класу А400С, А500С. Поперечна арматура з проволоки класу В-І. Її можна приймати близько ? поздовжньої арматури. Необхідно мати на увазі, що поздовжня арматура приймається: мінімально 12, а поперечна 3. Бетон мінімально класу В 15, максимально В 25 для звичайних паль та умов, а при щільних піщаних ґрунтах може підвищуватися до В 30 … В 35. Як виняток для коротких паль перерізом 20?20 см та 25?25 см дозволяється використовувати арматуру 10, до того ж, класу А240С. Використовують 4 або 8 арматури (останнє для паль 40?40 см), який змінюється від 10 до 20 мм. Петлі 6…8 А240С.

Тіло палі розраховують на монтажні навантаження з урахуванням коефіцієнту динамічності (на згин) та на стиск за умови експлуатації. Виконаємо останній розрахунок, враховуючи випадковий ексцентриситет, який призначають, виходячи з таких умов (п.3.50 посібника [35]):

а) еа = 1/600 L;

б) еа = 1/30 а; - приймаємо більшу величину.

в) еа = 10 мм

Враховуємо, також, що розрахунковий ексцентриситет е0 = 0.

За заданим класом арматури та бетону знаходимо за СНиП [7] або посібнику до нього [35] характеристики для розрахунку на стиск, враховуючи, що палі виготовляються з важкого бетону (табл. 32).

Для стиснутої арматури розрахунковий опір в розрахунках паль приймаємо з врахуванням вимог ДСТУ [14] і нормативних рекомендацій [41]. Ці величини наведено в табл. 33.

Палі розраховують таким чином як позацентрово навантажені.

Розрахункова довжина палі за СНиП [5] визначається за формулою:

= + 2 /

де - довжина ділянки палі від підошви високого ростверку до рівня планування ґрунту, м. Для курсового проекту палі розглядаються в фундаменті з низьким ростверком, тобто = 0;

- коефіцієнт деформації, 1/м, що визначається за формулою:

де k - коефіцієнт пропорційності, кН/м4, що приймається в залежності від виду ґрунту за табл.1 додатку 1 норм [5] (див. табл. 47).

Таблиця 47. Коефіцієнт пропорційності для розрахунку паль

Характеристика ґрунтів, що оточують палю	Коефіцієнт пропорційності, k, кН/м3
Піски крупні (0.55 е 0.7), глини та суглинки тверді (ІL 0)	18000…30000
Піски дрібні (0.6 е 0.75), середньої крупності (0.55 е 0.7); супіски тверді (ІL 0); глини і суглинки тугопластичні та напівтверді (0 ІL 0.5)	12000…18000
Піски пилуваті (0.6 е 0.8); супіски пластичні (0 ІL 1); глини і суглинки м'якопластичні та (0.5 ІL 0.75)	7000…12000
Глини та суглинки текучопластичні (0.75 ІL 1)	4000…7000
Піски гравелисті (0.55 е 0.7), крупноуламкові з піщаним заповненням	50000…100000

Для щільних пісків k приймають на 30 % більшим, ніж приведені в табл. 47.

Призначаючи k, необхідно, перш за все, оцінювати верхню частину товщі, яку проходить паля.

Для прикладу визначимо величину k для палі С80.30 та ґрунтових умов майданчика, що розглянуті вище. Так, як з поверхні біля палі залягають супіски з ІL = 0.40, то за табл. 47 приймаємо k = 10000 кН/м3 (відповідно до значення ІL) хоча ця вимога не є обов'язковою.

З урахуванням табл. 36 і додатку 4 приймаємо, що паля С80.30 виготовляється з важкого бетону класу В20, а її стовбур армується стержнями 4 12 А400С.

Для палі 30?30, маємо bр =1.5?0.30 + 0.5 = 0.95 м.

bр - умовна ширина палі, що приймається при d < 0.8 м як bр = 1.5d + 0.5 м.

с - коефіцієнт умов роботи для куща або плитного фундаменту, с=1.0;

Е - модуль пружності бетону: Еb, для В 20 - 27103 МПа (див. табл. 32);

І - момент інерції поперечного перерізу палі, м4. Для палі 30?30 см:

І = = .

Тоді для палі С 80.30 при В20:

, 1/м.

Звідси: = , м.

Величина гнучкості = / h = 0.572 / 0.3 = 1.91 < 4, тобто розрахунок на стиск можна проводити без урахування гнучкості стовбура палі.

Так, як = 0.598 < 20, h = 20?0.3 = 6.0 м, при армуванні стержнями 416 А400 С розрахунок ведемо як центральностиснутого елемента, але з урахуванням випадкового ексцентриситету, що дорівнює:

а) еа1 = 0.598 / 600 = 0.001 м;

б) еа2 = 0.30 / 30 = 0.01 м;

в) еа3 = 0.01 м.

Тобто, еа = 10 мм.

Для центральностиснутого елемента використаємо наступну формулу:

,

де . При симетричному завантаженні, як це і має місце в забивних палях квадратного перерізу, відповідно до п. 3.64 посібника [35], величину ? спрощено можна приймати за табл. 48:

Таблиця 48. Величини коефіцієнта ?

/ h	6	8	10	12	14	16	18	20
?	0.92	0.91	0.90	0.89	0.87	0.84	0.79	0.74

12

As = 4113 = 452 мм2 = 4.52 см2 - поздовжня арматура в стиснутій та розтягнутій зоні.

А - площа поперечного перерізу по бетону (30?30 = 900 см2).

Так, як, Аs.tot / А = 4.52 / 900 = 0.005 (0.50 %), що менше 2 %, то А = 0.09 м2.

Тоді, несуча здатність палі за матеріалом буде (при =11.5 МПа за табл. 32 і МПа за табл. 33):

N = 0.92(11500 0.09 + 375000 0.000452) = 1108 кН.

Зазвичай ця величина стиснутого навантаження досить велика, але потрібно враховувати, що арматура в забивній палі підбирається за умови її роботи на згин при транспортуванні.

Примітка. Отримане значення N узгоджується з табличною оцінкою (табл.36, N=1000 кН).

Розглянемо також, як приклад, визначення несучої здатності бетонної буроін'єкційної палі (така ситуація часто виникає, коли нижня частина палі не армується).

Розрахункове навантаження, допустиме на буроін'єкційну палю діаметром 620 мм, за міцністю матеріалу стовбура становить (за посібником [39]):

2.6046 кгс = 2604.6 кН,

де А - площа поперечного перерізу стовбура палі:

Rb = 145 МПа, відповідно табл.32 посібника;

b2 = 1.0 - коефіцієнт, що враховує тривалість дії навантаження у водонасичених ґрунтах - за табл.15, п.2а норм [7];

b3 = 0.85 - коефіцієнт, що враховує бетонування у вертикальному положенні при висоті шару більше 1.5 м - за табл.15 норм [7];

сb = 0.70 - коефіцієнт умов роботи - відповідно п.3.8 СНиП [5] та зміни №1 до цих норм.

У цьому розрахунку коефіцієнт поздовжнього згину = 1.0 (табл. 1 посібника [39]).

З часом величина N буде значно підвищуватись за рахунок додаткового твердіння бетону проти прийнятих у розрахунку 28 діб. За цих умов таке збільшення може складати до 30...50% [39]. У випадку застосування залізобетонної буронабивної чи буроін'єкційної палі, їх несуча здатність визначається за формулою, як і для забивних паль (див. вище), з урахуванням зменшення Rb.

6.5.2. Визначення необхідної кількості паль у пальовому фундаменті

Звичайно, необхідна кількість паль, як в стрічкових, так і в стовпчастих пальових фундаментах, визначається за формулою:

де NІ - вертикальне навантаження для першого граничного стану на верхньому обрізі фундаменту, кН. Воно приймається: для стрічкових фундаментів на 1 пог. м, а для стовпчастих - це загальна величина навантаження, що передається на весь фундамент;

k1 - коефіцієнт, що враховує вагу пальового фундаменту (ростверку) для першого граничного стану. Він призначається в межах k1 = 1.05...1.15. Якщо конструкція фундаменту відома, то k1 = 1.0, а навантаження, що передається на палі, враховується з вагою фундаменту (ростверку) і ґрунту на його обрізах. Загальне навантаження буде:

де і - відповідно вага фундаменту (ростверку) та ґрунту на його обрізах. Їх визначають при коефіцієнті надійності за навантаженням f = 1.1:

,

.

Як і для фундаментів неглибокого закладання, враховують питому вагу матеріалу: залізобетону - = 25 кН/м3, бетону - = 24 кН/м3. Ґрунт, що знаходиться на уступах фундаменту (ростверку), теж приймають як для зворотної засипки в межах - = 16.5...18.5 кН/м3 (менше значення для піску природної вологості). Часто та врахувати можна лише наближено, а тому можна приймати проміжне рішення: частково враховуючи і і приймаючи k1 > 1;

ke - коефіцієнт, що враховує дію моменту. Наближено його можна визначати як і для фундаментів неглибокого закладання, задаючись умовною величиною b (див. п. 5.2).

Np - допустиме розрахункове навантаження на одиночну палю, кН (визначено вище, див. п.6.4.5 та п. 6.5).

Для стрічкових фундаментів визначають кількість рядів паль та розрахунковий крок паль . Це роблять за формулою:

Якщо ( див. п. 6.5.1), то палі розташовують в один ряд. При потрібно переходити на два, а інколи і на три ряди паль. Так, для двох рядів:

а для трьох рядів паль

Більше 3 рядів паль в стрічковому фундаменті на практиці не влаштовують, а перетворюють його на плитний, що має значну ширину ростверку. Таке рішення вимагає збільшення товщини ростверку та його посилене армування.

Розрахунковий крок паль зменшують до першої величини, кратної 0.05 (0.10) м. Цей крок є проектним - його приводять на кресленнях пальових фундаментів.

Після цього палі розміщують в плані стрічкового фундаменту так, щоб в місці перетину стрічок обов'язково була розміщена паля. В проміжку (по довжині стрічки в осях) розташовують палі з проектним кроком (він є основним). Там, де залишається інша відстань, що менше , вносять коректуру кроку: при її залишають такою, а при - збільшують та корегують проектний крок паль на цій ділянці. В тих випадках, коли тут примикає поперечна стіна або існує торцева стіна, останній від кута крок паль може бути > , якщо „зайве” навантаження може бути передано на ділянки поперечної стіни (це роблять шляхом зменшення проектного кроку на цій ділянці). В цілому необхідно, щоб проектний крок забивних чи вдавлюваних паль знаходився в межах 3d < < 6d.

При стовпчастих фундаментах палі розташовують з кроком, який є мінімально допустимим , щоб ростверк у плані мав теж мінімальні розміри. Тільки з метою покращення роботи пальового фундаменту на дію моменту, палі встановлюють з більшим кроком (збільшується момент опору пальового фундаменту в цілому).

Мінімально допустима відстань між палями приймається в осях: =3 d (для забивних і вдавлюваних паль) та = d + 1000 мм для буронабивних паль (за наявністю паль з підширенням діаметром Dp мають відповідно = Dp + 500 мм). У цих випадках палі працюють як одиночні. Зменшення відстані між забивними палями приводить до неможливості їх заглиблення на проектну глибину та відхилення в сторону неущільненого палями ґрунтового масиву. При застосуванні буронабивних та буроін'єкційних паль відстань між палями можна зменшувати, наприклад, для влаштування стінок огородження (тут зменшення величини вертикального допустимого розрахункового навантаження на палю не є вирішальним - палі сприймають горизонтальне навантаження).

Кількість паль у стовпчастому фундаменті може бути різною (бажано, щоб вона не виходила за межі 4...9 паль). Проте в окремих випадках кількість паль може зменшуватись до 2...3 штук (зі зміною форми плану ростверку) і навіть до однієї (конструкція „паля-колона”, може використовуватись при невеликих вертикальних і незначних горизонтальних навантаженнях, що діють на фундамент). При слабких ґрунтах кількість паль може значно зростати - до 16...25 паль, але такі випадки на практиці поодинокі.

Після уточнення геометричних розмірів фундаментів (їх ступені влаштовують так як і для стрічкових фундаментів в залежності від ширини ростверку та ширини стіни чи підколонника) збирають навантаження, що діють на підошві ростверку. Окрім вертикального навантаження NI визначають в разі необхідності (див. пояснення для стовпчастих фундаментів неглибокого закладання):

,

При центральному навантаженні роблять перевірку середнього розрахункового навантаження, що передається на кожну палю:

Для стрічкових фундаментів ця формула може бути записана як:

Ці умови повинні виконуватись і при позацентровому навантаженні фундаменту.

Навантаження на палі крайнього ряду в багаторядному стрічковому ростверку та для стовпчастих фундаментів визначаються за формулою:

При дії моменту в одному напрямку формула спрощується (це зустрічається в курсовому проектуванні):

де xmax, ymax - відстань до крайньої палі від осі фундаменту, м;

xі, yі - відстань до кожної палі від осі фундаменту, м;

np - кількість паль в фундаменті.

При цьому повинна виконуватись умова:

при постійних навантаженнях: , або

- при тимчасових навантаженнях, що створюють момент (вітер, кранове навантаження та ін.).

З іншого боку потрібно, щоб , тобто палі не працювали на висмикування.

Розглянемо, як приклад, розрахунок стрічкового пальового фундаменту. Несуча здатність забивної палі С 80.30 - Np = 437.2 кН визначена вище. Розглянемо переріз 1-1 для фундаменту під зовнішню стіну (як в прикладі для стрічкового фундаменту із збірних блоків). Навантаження - NI = 285.6 кН/м.

Кількість паль, що потрібна на 1 м погонний фундаменту:

Тут k1 = 1.05, так як фундамент має обмежені розміри, а k1 = 1.0 при центральному завантаженні

Розрахунковий крок паль:

м.

Так як = 1.45 м > 3d = 3?0.30 = 0.90 м, то ростверк однорядний. Приймаємо проектний крок =1.45 м. Ескіз поперечного пере-різу фундаменту при товщині цегля-ної стіни bc = 510 мм та стіновому блоку bcf = 500 мм (ФБС-24.5.6-Т) приведений на рис. 36.

Навантаження для І-го граничного стану на 1 пог. м фундаменту по підошві ростверку приведено нижче в табл. 49:

Таблиця 49. Збір навантажень на 1 пог. м стрічкового фундаменту

Номер п/п	Вид навантажень	Формули визначення і розрахункові величини для визначення навантаження на 1 м погонний	NI, кН/м
1	Навантаження на верхньому обрізі фундаменту NI, кН/м	2381.2 =	285.6
2	Стінові фундаментні блоки (1 ряд)		7.53
3	Ростверк	hгbгm = 0.40.425.01.1 =	4.4
Всього ?NI =	297.5

Перевіряємо допустимість навантаження на одну палю:

N = 297.51.40 = 431.4 кН < Np = 437.2 кН. Умова виконується.

Розташуємо, як приклад, палі в плані ростверку на ділянці між торцевою та поперечною стінами за осями „1” і „2”, відстань між якими 8.30 м (рис. 37).



Рис. 37. Розташування паль в плані по осі „А” (фрагмент ростверку)

Безумовно, що розміщення паль навіть на ділянці в осях „1”…„2” може бути індивідуальним, але потрібно робити так, щоб крок для всієї стіни був постійним в максимальній кількості і близьким до .

При дворядному ростверку використовують розташування паль „одна навпроти одної”, або у шаховому порядку. Останнє дає змогу мати оптимальні розміри стрічкового ростверку. Відстань між рядами паль, що розташовані у шаховому порядку, визначають, виходячи з проектного кроку паль. На основі цього визначається і ширина ростверку br:

br = + d + 2c

де - розрахункова відстань між рядами паль:

Ця величина приймається з округленням в більшу сторону, кратною 0.05 м.

Схема розташування паль при дворядному стрічковому ростверку наведена на рис. 38.



Рис. 38. Схема розташування паль в дворядному ростверку

При перенесенні конструктивного рішення на робоче креслення прийнятий крок паль може коригуватись, як це робиться при однорядному ростверку.

Стрічкові ростверки виконують із важкого бетону класу В 12.5...В 25. Їх розрахунок за матеріалом для цегляних та крупнопанельних стін будівлі виконують, як для фундаментної монолітної нерозрізної балки, що спирається на окремі опори в місцях розміщення паль [17]. За цим розрахунком визначають поздовжнє та поперечне армування ростверку. Як виняток такий розрахунок студенти при курсовому проектуванні з основ і фундаментів виконують за індивідуальним завданням керівника (викладача).

В пояснювальній записці або на кресленні листа показують розташування всіх паль, дають їх прив'язку до осей та проставляють нумерацію.

6.6 Розрахунок стовпчастих пальових фундаментів

Особливості розрахунку стовпчастих пальових фундаментів розглянемо на спрощеному прикладі.

Потрібно розрахувати необхідну кількість паль та законструювати ростверк під збірну залізобетонну колону перерізом 400400 мм, що передає такі навантаження в рівні верхнього обрізу фундаменту: NI = 2135 кН, МI = 192 кНм, QI = 121 кН.

Положення підошви ростверку (фундаменту) на геологічному перерізі визначають так само, як і для стовпчастого (під колону) фундаменту неглибокого закладання (див. п. 3.3): верхній обріз ростверку приймають на позначці -0.150 м. Висоту ростверку призначають з урахуванням конструкції підколонника та конструкції плитної частини ростверку, для якої повинні виконуватись наступні умови:

а) товщина плити під стаканом повинна бути більшою за 200 мм;

б) товщина консольних виступів, як і для стрічкових ростверків, повинна бути більшою за d + 50 мм.

При глибині стакана 900 мм (вимога по заведенню колони в фундамент за типовим рішенням) та необхідності заведення випусків арматури з палі в тіло ростверку, загальну висоту фундаменту (ростверку) можна прийняти:

h2 = 0.15+0.90 + 0.45 = 1.50 м.

При цьому можна використовувати забивні палі перерізом 300300 мм або 350350 мм.

Наносимо переріз фундаменту на геологічний переріз з урахуванням висотної „прив'язки” будівлі (див., як приклад, рис.32).

Приймаємо тип та геометричні розміри паль, будуємо розрахункову схему та визначаємо несучу здатність одиночної палі, як це показано в розрахунках для стрічкового фундаменту. Як приклад, приймемо, що використані палі С 80.30 з несучою здатністю Fd = 732 кН (в розрахунках використовуються табличні значення R і f). Тоді допустиме стискуюче навантаження на палю (гарантована несуча здатність палі) становить:

522.9 кН.

Визначимо необхідну кількість паль в фундаменті, приймаючи відповідні коефіцієнти k1 = 1.05, ke = 1.0:

4.29 шт.

Приймаємо до подальшого розрахунку 5 паль та розміщуємо їх в плані так, щоб мінімальна відстань між центрально розміщеною палею та палями по кутах ростверку не була меншою за = 3d = 30.3 = 0.90 м. З урахуванням цього визначаємо розміри квадратного ростверку в плані:

br = r = + d + 2c = 1.30 + 0.30 + 20.10 = 1.80 м.

Будуємо ескізне рішення (рис. 39):

Рис. 39. Схема розміщення паль в плані ростверку

Приймаємо переріз підколонника 10001000 мм. Консольні частини плити ростверку мають виліт: (1800-1000) / 2 = 400 мм. Товщина плити ростверку - 450 мм.

Зберемо навантаження на рівні підошви ростверку (див. табл. 50):

Таблиця 50. Збір навантажень на рівні підошви ростверку

Номер п/п	Вид навантажень	Формула визначення і розрахункові величини для визначення навантаження на 1 м погонний	Ni I , кН/м
1.	Навантаження на верх-ньому обрізі фундаменту	NI	(по завданню)	2135.0
2.	Від підколонника	NпідІ	Aпід hпід ?b ?f = 1.01.00.9251.1 =	24.75
3.	Від плитної частини ростверку	NпІ	Aп hп ?b ?f = (1.81.80.45)251.1 =	40.10
4.	Від ґрунту засипки на уступах ростверку	Nз.І	(Aп -Aпід )(hпід+0.15) ?s ?f = [(1.81.8)- -(1.01.0)](0.90+0.15)17.01.1 =	44.00
Всього:	NI	2135.0 + 24.75 + 40.1 + 44.0 =	2243.85

На рівні підошви фундаменту також діють:

а) момент:

МІ = МІ +QІ hf = 192 + 121(0.9+0.45) = 355.35 кНм;

б) поперечна сила:

QІ = QІ = 121 кН.

Середнє навантаження, що передається на одну палю:

448.77 кН < Np = 522.9 кН.

Навантаження на крайні палі в фундаменті:

кН.

Перевіряємо допустимість передачі максимального навантаження на крайню палю: Nmax = 448.77 + 136.67 = 585.44 кН < 1.2522.9 = 627.48 кН. Умова Nmax < 1.2Np виконується.

Оцінюємо величину найменшого навантаження на палю крайнього ряду:

Nmin = 448.77 - 136.67 = 312.10 кН > 0. Умова Nmin > 0 виконується. В пальовому фундаменті відсутні палі, що працюють на висмикування.

Примітки:

1. При виконанні умови Nmt < Np, але невиконанні умови Nmах < 1.2Np, потрібно внести зміну в планове положення паль. Для цього рекомендується збільшити відстань від паль до осі фундаменту в напрямку дії моменту. Якщо ж така дія не приводить до потрібного результату, то кількість паль необхідно збільшити.

2. Оцінку необхідності зменшення кількості паль в стовпчастому фундаменті звичайно робимо наближено, без повторних розрахунків. Для розглянутого прикладу: при np = 4 маємо наближене середнє навантаження Nmt = 2243.85 / 4 = 560.96 кН > 522.9 кН. Тому зменшувати кількість паль не можна.

3. Якщо ж буде встановлено, що кількість паль у фундаменті проти розрахунку можна зменшити на одну, то на практиці враховують допустимість симетричного розміщення паль в плані при зменшенні їх кількості (при цьому втрати бетону на влаштування ростверку можуть бути не оптимальними або в умовах перемінної дії моменту таке рішення не буде раціональним).

Остаточно складаємо ескіз стовпчастого пальового фундаменту (рис. 40). Розріз 1-1



Рис. 40. Креслення прийнятого варіанту фундаменту

Розрахунок за міцністю матеріалу ростверку виконують як і для стовпчастого фундаменту (див. п.5 посібника). При цьому необхідно враховувати, що при розрахунку на продавлювання колоною, призма продавлювання в разі попадання паль до її пограничної частини в основі може проводитись до рівня бічної поверхні паль під кутом, більшим ніж 450 так, щоб ці палі були за межами призми продавлювання. Продавлююче зусилля визначається з урахуванням навантаження на палі, що розташовані за межами призми продавлювання. Окрім того, плитна частина ростверку перевіряється на продавлювання кутовою палею. Це дає змогу уточнити прийняту конструктивну товщину плитної частини ростверку.

Розрахунок армування плитної частини ростверку виконується з урахуванням завантаження консольних частин зосередженим навантаженням її від паль. Підколонник фундаменту конструюють та армують як і для стовпчастого фундаменту неглибокого закладання.

В цілому, при необхідності розрахунку стовпчастих фундаментів за матеріалом, рекомендується скористатись довідковою літературою [32, 37].

Розділ 7. Розрахунок осідання основи

7.1 Загальні умови розрахунку осідання основи
методом пошарового підсумовування

Цей розрахунок є завершальним в розрахунку фундаментів неглибокого закладання. Попередній підбір розмірів фундаменту ставив за мету визначення такої площі підошви фундаменту, при якій тиск, що передається на несучий шар основи, не перевищує розрахункового опору несучого шару основи, тобто при центральному завантаженні виконується умова р = mt R або при позацентровому - pmax = max 1.2 R. Цим гарантується, що ґрунт основи працює як лінійно-деформоване середовище, а значить, розраховувати осідання можна за формулами, що враховують деформації на прямолінійній частині графіку S = f (p).

Визначаючи осідання, основи потрібно мати на увазі те, що його величина буде такою ж, як і величина осідання фундаменту. При цьому повинна виконуватися умова п.7.6.4 норм [2]:

S = Sf Su

де S - осідання основи, або Sf - осідання фундаменту, величина якого встановлюється за розрахунком;

Su - величина граничної деформації, яка для окремих типів будівель і споруд визначена з досвіду і приведена в табл.Н.1 додатку Н норм [2] (див. таблицю в додатку 6 посібника).

При можливості проявлення нерівномірних деформацій основи, що приводить до прогину, вигину, перекосу чи крену будівель і споруд додатково повинна виконуватися умова:

 або і іu

де - розрахункова величина: перекосу = ; прогину (вигину) = = на ділянці будівлі або споруди, де крайні фундаменти, для яких визначалось осідання S1 і S2 (при прогині) чи величині S1 і S3, розташовані на відстані L;

і - розрахункова величина крену жорстких будівель і споруд, що визначається за формулою (Д.12) додатку Д норм [2]:

де Е і - відповідно модуль деформації і коефіцієнт поперечної деформації ґрунту основи;

- коефіцієнт, що враховує форму фундаменту та напрям дії моменту (змінюється в межах = 0.07...2.00). Його визначення приведено в додатку Д норм [2];

N = NII- вертикальне навантаження на підошві фундаменту;

- ексцентриситет;

а - діаметр круглого або сторона фундаменту в напрямку дії моменту.

, іu - гранична величина відповідно нерівномірної деформації (осідання за звичайних ґрунтових умов) та крену, що приймаються за тією же таблицею додатку 5 посібника.

Для більшості випадків при фундаментах неглибокого закладання (стрічкових, стовпчастих, плитних для розрахунку осідання основи можна використовувати розрахункову схему у вигляді лінійно-деформованого напівпростору з умовним обмеженням глибини стисливої зони Нс. Цей метод розрахунку S звичайно називають методом пошарового підсумовування. Величина осідання основи при цьому, за класичною схемою, визначається як сума осідань розрахункових шарів, в яких тиск ґрунту відбувається під дією додаткового тиску без можливості бічних деформацій:

де - коефіцієнт, що враховує наближеність розрахункової схеми і приймається для всіх видів ґрунтів постійним і рівним = 0.8;

n - кількість розрахункових шарів у межах товщини стисливої зони Нс, товщиною hi ?b (де b -- ширина підошви фундаменту), яка приходиться на однорідний шар ґрунту (ІГЕ) з модулем деформації Еі. Верхня границя Нс співпадає з підошвою фундаменту, а нижня визначається за виконанням умови: zp = kzg, де k - для фундаментів шириною b 5 м приймається 0.20;

zp.i - середнє додаткове напруження в межах і-го розрахункового шару ґрунту, що визначається як:

,

де і - додаткове напруження відповідно: на покрівлі (на глибині zi-1) та на підошві (на глибині zi) цього розрахункового шару.

Додаткове напруження на рівні підошви фундаменту zp.0 визначається за формулою:

,

де mt - середнє напруження на підошві фундаменту:

(його величина в курсовому проекті визначена при перевірці напружень на підошві фундаменту - тиску на ґрунт основи - для кожного з розрахункових перерізів фундаментів);

zg.0 - напруження на рівні підошви фундаменту від власної ваги ґрунту (природний тиск), що визначається за формулою:

де n - кількість шарів ґрунту (відповідно до інженерно-геологічних вишукувань), що залягають від поверхні до глибини закладання підошви фундаменту d (для перерізу фундаменту, осідання якого розраховується). При цьому потрібно враховувати, що . Величини питомої ваги ґрунту ІІ.і приймаються з таблиці розрахункових показників відповідних шарів ґрунту.

Для межі кожного розрахункового шару за глибиною zi, починаючи від підошви фундаменту (), визначають zp.i з врахуванням величини коефіцієнта розсіювання (затухань) додаткових напружень з глибиною і:



Величини і приймають (за необхідністю з інтерполяцією) за табл. Д.1 додатку Д норм [2] (див. також таблицю додатку 5 посібника) з урахуванням форми підошви фундаменту ( - довжина, - ширина підошви фундаменту) та відносного заглиблення від підошви фундаменту точки (розрахункового шару), що розглядається - . Як правило, для стрічкових фундаментів, незалежно від довжини їх у межах розрахункового перерізу, приймають , тоді як для стовпчастих фундаментів величину розраховують за фактичними розмірами підошви фундаменту.

Для зручності проведення розрахунків рекомендується приймати . Тоді величини будуть рівними табличним, а це означає, що інтерполяцію для і за величиною виконувати не прийдеться.

Розбиваючи основу на розрахункові шари, необхідно контролювати, щоб у межах кожного шару знаходився один вид ґрунту. Якщо ж тут будуть ґрунти двох ІГЕ, цей розрахунковий шар необхідно додатково поділити на два (рис. 41).

Величину напруження від власної ваги ґрунту визначають за формулою:

Для загальної оцінки наростання природного тиску з глибиною рекомендується спочатку визначити zg.i для окремих ІГЕ. Оскільки значення zg.i використовуються тільки для пошуку нижньої границі стисливої зони, дозволяєтьcя розрахунок цього напруження вести не для всіх розрахункових шарів, а забезпечити їх визначення в зоні, яка визначає умову 0.2zg.i = zp.i .

Також потрібно мати на увазі, що для водопроникливих ґрунтів (пісків, супісків і в окремих випадках суглинків - лесовидних, алювіальних і сильно пористих) нижче рівня ґрунтових вод величину zg.i необхідно визначати з урахуванням їх виважуючого стану, тобто вводити в розрахунок ІІІі.

І, навпаки, на рівні покрівлі водонепроникливого шару ґрунту (глина, суглинок, за винятком тих, що вважаються водопроникливими - див. вище), необхідно додати тиск від шару води:

В межах водоупорного шару величина ІІ.і враховується без впливу виважування.

Розрахункова схема, позначення та пояснення до методу пошарового розрахунку осідання основи приведені нижче в прикладі.

Розрахунок осідання є обов'язковим для кожного розрахункового перерізу фундаментів. Проте, у випадку близьких розмірів фундаментів, тиску на підошві фундаментів та витриманій геологічній будові і близьких характеристиках ІГЕ, можна обійтись виконанням контрольних розрахунків S для окремих характерних перерізів фундаментів (якщо величина S гарантовано менше Su). На практиці часто не виконують розрахунок осідань, якщо виконується умова mt R, а в основі залягають горизонтальні шари пісків та супісків з коефіцієнтом пористості е 0.65 або щільні суглинки та глини, що не мають ознак особливих. Такі ж розрахунки не виконують і при використанні типових проектів будівель і споруд, якщо ґрунтові умови майданчика задовольняють вимогам до основи, що оговорені типовим проектом.

Сьогодні на практиці в розрахунок величини S за методом пошарового підсумовування внесені зміни (див. зауваження в п.7.3) нижче.

7.2 Порядок розрахунку осідання основи методом пошарового підсумовування

В курсовому проекті для зменшення об'єму механічних розрахунків потрібно виконати тільки один розрахунок осідання для перерізу фундаменту, що вказаний у завданні.

Рекомендується при цьому дотримуватись такого порядку розрахунку:

Скласти основу розрахункової схеми, для чого на спрощений інженерно-геологічний переріз у масштабі показати нашарування з поверхні ґрунтів - ІГЕ на ділянці розрахункового перерізу фундаменту, вказавши їх товщину (потужність) та показники (ІІ.і, Еі, ІІІ.i). Нанести на цю схему переріз фундаменту (вказавши розміри b, d).

Визначити напруження mt, zg.0, zp.0.

Побудувати епюру природного тиску zg, для чого визначити величини zg.і на підошві кожного ІГЕ, що залягає нижче підошви фундаменту. Доцільно визначати zg.і до глибини (3…4)b від підошви фундаменту, де b - ширина підошви фундаменту. Перенести отримані дані на розрахункову схему.

Призначити товщину розрахункових шарів hi = 1/5 b. Нанести їх на розрахункову схему.

Побудувати епюру додаткового тиску zр, для чого визначити додатковий тиск на покрівлі та підошві кожного розрахункового шару. Нанести ці дані на розрахункову схему.

Визначити положення нижньої границі стисливої зони по співвідношенню 0.2zg.i = zp.i. Умова вважається виконаною, якщо різниця між правою та лівою частиною рівності не буде перевищувати 1 кПа. Визначити величину стисливої зони Нс. Нанести її на розрахункову схему.

Розрахувати осідання кожного розрахункового шару, що знаходиться в межах стисливої зони. Для цього необхідно визначити середнє значення zр.і і величину Si ( при цьому приймається = 0.8). Сума всіх значень Si дає розрахункове значення осідання S. На практиці вручну цей розрахунок виконують в табличній формі або у вигляді аналітичного ряду.

Перевірити виконання умови S Su. Якщо умова не виконується, приймається рішення про зміну розмірів фундаменту, щоб в новому розрахунку осідання ця умова виконувалась. Тут також можливий варіант покращення властивостей ґрунту основи за рахунок ущільнення, закріплення або заміни слабкого ґрунту на надійний (влаштуванням ґрунтової подушки).

7.3 Розрахунок осідання основи стрічкового фундаменту

Розглянемо приклад розрахунку осідання основи стрічкового фундаменту з урахуванням розрахунків, що приведені вище.

Вихідні дані. Інженерно-геологічні умови ґрунтів основи характеризуються показниками, що приведені в табл. 51 розрахункових показників - наведені лише окремо вибрані дані, потрібні для розрахунку.

Таблиця 51. Характеристики ґрунтів майданчика

Номер ІГЕ	Назва ґрунту	Глибина підошви шару від поверхні, м	Товщина шару, м	Рівень ґрунтових вод на глибині, м	Питома вага, ІІ, кН/м3	Модуль деформації, Е, МПа
1	Рослинний	0.7	0.7	-	14.8	-
2	Супісок пилуватий твердий	2.9	2.2	-	16.6 19.4	11 8
3	Пісок дрібний середньої щільності малого ступеня водонасичення	4.7	1.8	-	17.1	20
3а	Пісок дрібний середньої щільності насичений водою	6.7	2.0	4.7	19.6	17
4	Глина напівтверда	20.0	13.3	-	19.4	24

Примітка: для супіску ІГЕ-2 приведені значення: в чисельнику - природної вологості, в знаменнику - при можливому водонасиченні

Стрічковий фундамент із збірних блоків для розрахункового перерізу має такі характеристики: а) геометричні розміри: d = 1.2 м, b = 2.4 м; середній тиск на підошві фундаменту mt = 221.4 кПа (умова mt = 221.4 кПа < R = 224.6 кПа виконується).

Розрахункову схему складаємо з поступовим нарощуванням її при наступних розрахунках (див. рис. 42).

Тиск від власної ваги ґрунту на рівні підошви фундаменту:

кПа (з точністю до 0.01 кПа);

Додаткове напруження на підошві фундаменту по його осі:

кПа.

Напруження від власної ваги ґрунту:

а) на підошві ІГЕ-2 (з урахуванням заглиблення фундаменту в шар ІГЕ-2 на 0.5 м):

кПа;

б) на рівні ґрунтових вод WL: кПа;

в) біля підошви піску ІГЕ-3а - у водонасиченому стані з урахуванням виважування:

кПа;

д) на покрівлі глин ІГЕ-4 - з урахуванням тиску стовпа ґрунтової води висотою 6.7 - 4.7=2.0 м:

кПа;

е) на рівні підошви (розвіданої глибини) глини ІГЕ-4: кПа.

Очевидно, що визначення zg.4 на глибині, яка перевищує (3…4)2.0 + 1.2 = 7.2…9.2 м, можна було б не робити.

Отримані значення zg.і переносимо в масштабі на розрахункову схему зліва від осі фундаменту та будуємо епюру природного тиску, з'єднуючи відкладені величини zg.і.

Визначаємо товщину розрахункових шарів: м.

У межах ІГЕ-2 під підошвою фундаменту буде таких розрахункових шарів:

(2.9-1.2)/0.48 = 1.70/0.48 = 3.542. Так, як товща не розбивається на одинакові розрахункові шари без остачі, то виділяємо 3 повних по висоті розрахункових шарів hі = 0.48 м і один шар висотою (товщиною) 0.542hі = 0.5420.48 = 0.26 м.

У межах ІГЕ-3 (потужність шару 1.8 м):

спочатку виділяємо шар товщиною: hі - 0.542hі = 0.458hі = 0.4580.48 = 0.22 м. Нижче: , тобто 3 повних за висотою розрахункових шарів і останній за глибиною один шар висотою (товщиною) 0.292hі=0.2920.48=0.14м.

У межах ІГЕ-3а (потужність шару 2.0 м):

спочатку виділяємо шар товщиною hі - 0.292hі = 0.708hі = 0.7080.48 = 0.34 м. Нижче: (2.0 - 0.34)/0.48 = 1.66/0.48 = 3.458, тобто 3 повних за висотою розрахункових шарів і останній за глибиною один шар висотою 0.458hі = 0.4580.48 = 0.22 м.

У межах ІГЕ-4 (розвідана потужність шару 13.3 м):

спочатку виділяємо шар товщиною hі - 0.458hі = 0.542hі = 0.5420.48 = 0.26 м, а нижче будемо відкладати потрібну кількість розрахункових шарів товщиною по 0.48 м.

Щоб не будувати зайвих розрахункових шарів на розрахунковій схемі в основі під фундаментом, визначимо спочатку величини додаткового напруження zp.i на підошві кожного розрахункового шару. Коефіцієнт і беремо як для стрічкового фундаменту з таблиці додатку 5 при кроці коефіцієнта , що дорівнює

У випадку, коли розрахункові точки лежать між значеннями, кратними 0.4n (на границі шарів ІГЕ-2-ІГЕ-3, ІГЕ-3 - ІГЕ-3а, ІГЕ-3а-ІГЕ-4), необхідно визначити відносне заглиблення за інтерполяцією.

Далі розрахунки ведемо в табличній формі (див. табл. 52).

Визначаючи zp.mt.i, як середню величину між двома сусідніми значеннями zp.i, записуємо її між розрахунковими точками так, щоб це відповідало розрахунковому шару, номер якого записуємо в передостанньому стовпчику цієї таблиці.

Величину модуля деформації ґрунту записуємо в кПа (в табл.51 розрахункові значення модулів деформації приведено в МПа).

Після заповнення таблиці добудовуємо розрахункову схему та проставляємо позначки поверхні NL, підошви фундаменту FL та нижньої границі стисливої зони ВС, а також показуємо потужність стисливої товщі Нс.

Після того, як встановлена нижня границя стисливої зони - вона знаходиться на глибині 8.64 м від підошви фундаменту:

0.2177.78 = 35.6 кПа 35.48 кПа - різниця 0.12 кПа < 1 кПа. Тому розрахунок за глибиною після точки № 18 припиняємо, так як тут різниця за даних умов знову наростає.

Розрахункова величина осідання основи не перевищує граничного осідання для багатоповерхового безкаркасного цегляного будинку S = 4.07 см < Su = 10 см (див. таблицю додатку 6). Тому прийняті розміри фундаментів залишаються без змін.

Таблиця 52. Розрахунок осідання основи фундаменту

Номер розрахункової точки	Глибина точки від підошви фундаменту, zi, м	Відносне заглиблення,	Коефіцієнт і	Напруження в ґрунті, кПа	Товщина розрахункового шару, hi, см	Модуль деформації, Еі, кПа	Осідання розрахункового шару, Si, см	Номер розрахункового шару	Заглиблення від поверхні, м
				zg.i	zp.i	zp.mt.i
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ІГЕ-2
0	0.00	0.00	1.000	18.66	202.74						1.20
						200.41	48	11000	0.700	1
1	0.48	0.40	0.977	26.63	198.08						1.68
						188.35	48	11000	0.657	2
2	0.96	0.80	0.881	34.60	178.61						2.16
						165.84	48	11000	0.579	3
3	1.44	1.20	0.755	42.56	153.07						2.64
						146.86	26	11000	0.278	3a
3a	1.70	1.42	0.694	46.88	140.66						2.90
ІГЕ-3
3a	1.70	1.42	0.694	46.88	140.66						2.90
						135.41	22	20000	0.119	4
4	1.92	1.60	0.642	50.64	130.16						3.12
						120.83	48	20000	0.232	5
5	2.40	2.00	0.550	58.85	111.51						3.60
						104.11	48	20000	0.200	6
6	2.88	2.40	0.477	67.06	96.71						4.08
						90.93	48	20000	0.175	7
7	3.36	2.80	0.420	75.27	85.15						4.56
						83.79	14	20000	0.047	7a
7a	3.50	2.92	0.407	77.66	82.43						4.70
ІГЕ-3а
7a	3.50	2.92	0.407	77.66	82.43						4.70
						79.13	34	17000	0.127	8
8	3.84	3.20	0.374	80.99	75.82						5.04
						72.07	48	17000	0.163	9
9	4.32	3.60	0.337	85.69	68.32						5.52
						65.18	48	17000	0.147	10
10	4.80	4.00	0.306	90.39	62.04						6.00
						59.40	48	17000	0.134	11
11	5.28	4.40	0.280	95.09	56.77						6.48
						55.75	22	17000	0.058	11a
11a	5.50	4.58	0.270	97.24	54.72						6.70
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ІГЕ-4
11a	5.50	4.58	0.270	116.86	54.72						6.70
						53.51	26	24000	0.046	12
12	5.76	4.80	0.258	121.90	52.31						6.96
						50.38	48	24000	0.081	13
13	6.24	5.20	0.239	131.22	48.45						7.44
						46.83	48	24000	0.075	14
14	6.72	5.60	0.223	140.53	45.21						7.92
						43.69	48	24000	0.070	15
15	7.20	6.00	0.208	149.84	42.17						8.40
						40.95	48	24000	0.066	16
16	7.68	6.40	0.196	159.15	39.74						8.88
						38.62	48	24000	0.062	17
17	8.16	6.80	0.185	168.46	37.51						9.36
						36.49	48	24000	0.058	18
18	8.64	7.20	0.175	177.78	35.48						9.84
Сумарне осідання основи S = Si =	4.072	см



Зауваження.

Останнім часом глибина котлованів значно збільшилась, досягаючи
15 м і навіть більше. Це змінило відношення не тільки до класифікації фундаментів неглибокого закладання, але й до визначення розрахункового осідання основи. Тому норми при глибині котловану більше 5 м (див. п. Д4 додатку Д норм [2]) вимагають враховувати додатково і деформації, що проявляються за рахунок ущільнення розущільненого при влаштуванні котловану ґрунту (при знятті тиску, що дорівнює природному zg в рівні дна котловану).

Якщо враховувати можливість додаткових деформацій в глибоких котлованах, то тоді осідання основи (формула Д.1 норм [2]) складе:

де - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0.8;

- вертикальне напруження, що формується як додаткове від величини тиску по підошві фундаменту р = ;

- вертикальне напруження від тиску вийнятого з котловану ґрунту (з урахуванням зміни рельєфу);

hi - товщина і-того розрахункового шару ґрунту, як і в класичному методі пошарового підсумування. Тут товщина розрахункових шарів hi приведена в см,

Еі і Ее.і - модулі деформації ґрунту природного стану та ґрунту, що зазнав впливу розвантаження. Допускається приймати Ее.і = 5 Еі. Напруження як і в класичному випадку (див. вище), визначаються з урахуванням коефіцієнтів розсіювання і (для = і) і k (для = k). При цьому k визначається з врахуванням впливу ширини котловану Bk (приймають співвідношення =2z/Bk для визначення k). Коефіцієнти і k визначають за таблицею додатку 5.

Величину стисливої зони Нс визначають за положенням її нижньої границі (позначають ВС). Вона визначається за умовою = k, де коефіцієнт k приймають в залежності від ширини фундаменту b: при b 5 м - k = 0.2; при b > 20 м - k = 0.5; при 5 м < b < 20 м - k визначають за інтерполяцією. Для ґрунтів з Е < 5 МПа (якщо такий шар ґрунту знаходиться в межах до границі ВС) приймають k = 0.1.

При глибинах котловану менше 5 м дозволяється використовувати при визначенні S тільки першу складову. Порівнюючи цю складову з класичною формулою визначення деформації осідання грунту (вона використана в прикладах розрахунку осідань основи вище) приходимо до висновку, що формула норм [2] відповідає класичній за умови, що b = Вk.