Введение

При усилении оснований реконструируемых зданий в ряде случаев используют микросваи http://www.buildcalc.ru/Books/2009062801/Default.aspx [1]. Такой конструктивный способ усиления требует выполнения вдоль подошвы фундамента ряда свай, что создаёт повышенную несущую способность усиленного основания.

Найденное необходимое число микросвай усиления основания [1, 2] в зависимости от технологических параметров изготавливаемой сваи позволяет восполнить дефицит несущей способности основания, возникающий в результате реконструкции и, таким образом, обеспечить условия расчёта основания по первому предельному состоянию.

Выполненный таким образом ряд свай усиления основания будет воспринимать распор в виде горизонтального давления от подошвы реконструируемого ленточного фундамента и передавать его на окружающий грунт. Поскольку сваи устраиваются в ряд с определённым шагом, то ставиться задача определения оптимального шага свай, при котором выполненный ряд свай усиления основания начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка.

Условия работы свай усиления основания рассматриваются исходя их следующих основных допущений (рис. 1):

1. Сваи воспринимают горизонтальное давление от бокового отпора грунта (4) из-под подошвы нагруженного фундамента (направление главного напряжения).
2. Максимальное давление (активное) грунта на ствол сваи возникает в момент предельного состояния.
3. Исходя из условия равновесия в момент предельного состояния, активному давлению грунта будет противодействовать пассивный отпор (σ_пас), приложенный на ствол сваи со стороны грунта.
4. Согласно теории предельного равновесия связно-сыпучей среды сдвиговые деформации в области предельно напряжённой среды всегда происходят по двум семействам поверхностей скольжения (3), располагающихся симметрично относительно направления главного напряжения.
5. Пассивный отпор (σ_пас), рассеиваясь в призме грунта, ограниченной поверхностями скольжения, будет передавать дополнительное уплотняющие давление (σ_упл) от одной сваи по площади, числено равной отрезку L – шагу свай.

Рис. 1. Схема работы свай усиления основания на горизонтальную нагрузку в момент предельного состояния.

1 - свая; 2 - грань подошвы ленточного фундамента; 3 – поверхности скольжения; 4 - горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы нагруженного фундамента, действующие на одну сваю (направление главного напряжения); σ_пас - пассивный отпор, приложенный на ствол сваи со стороны грунта; σ_упл - дополнительное уплотняющие давление от одной сваи, действующие по площади, числено равной отрезку L – шагу свай; σ_к(г) – краевое горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы нагруженного фундамента, действующее в межсвайном пространстве по длине, числено равной отрезку L – шагу свай.

Исходя из принятых допущений, у каждой сваи усиления основания в момент предельного состояния со стороны грунта возникает пассивный отпор. Данный пассивный отпор (σ_пас), рассеиваясь в призме грунта (АВС), ограниченной поверхностями скольжения, будет передавать дополнительное уплотняющие давление (σ_упл) по площади (ВС), числено равной отрезку L – шагу свай. Тогда, исходя из принятого линейного закона распределения давлений, можно записать:

где σ_ср – средняя величина горизонтальных давлений в массиве грунта от одной сваи. Данная величина будет противодействовать краевому горизонтальному давлению (σ_к(г)), возникающему под подошвой фундамента или боковому отпору грунта Е_а = σ_к(г)∙(L-d), действующему на отрезке (L-d), где d – диаметр сваи.