Основные условия расчёта. Расчётная схема

Исходя из вышеизложенного, можно рассмотреть два условия:

Е_а > 2σ_ср; (3.9)

Е_а ≤ 2σ_ср; (3.10)

В первом случае, выражение (3.9) соответствует условию, когда краевое горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы фундамента превышает среднюю величину горизонтальных давлений (сопротивлений) в массиве грунта, создаваемых сваями. В момент предельного состояния, грунт в межсвайном пространстве, как бы «обтекает» сваи, или сваи работают отдельно друг от друга.

Во втором случае, выражение (3.10) соответствует условию, когда краевое горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы фундамента меньше или равно средней величине горизонтальных давлений (сопротивлений) в массиве грунта, создаваемых сваями. В момент предельного состояния, в грунте в межсвайном пространстве создаётся своего рода «арочный» эффект и сваи начинают работать как конструктивная шпунтовая стенка.

Рассматривая условие равновесия в выражении 3.10, представляется возможным определить оптимальный шаг свайного ряда, при котором выполненный ряд свай усиления основания начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка.

Введя дополнительные обозначения: F=π∙r_св – площадь половины периметра микросваи, по которой возникает пассивный отпор; r_св – радиус сваи; F₁- площадь участка (ВС), воспринимающие дополнительное уплотняющие давление (σ_упл), числено равная отрезку L – шагу свай, можно (см. рис. 3.6) записать:

σ_пас∙F = σ_упл∙F₁; (3.11)

Тогда:

σ_упл = (σ_пас∙F) / F₁ = (σ_пас∙ π∙r_св) / L; (3.12)

Пассивное давление σ_пас в грунте, действующее на сваю из условия предельного состояния может быть определено из следующего выражения (рис. 3.7):

; (3.13)

где Н – величина возможного понижения пола подвала ниже головы сваи (до подошвы фундамента); ℓ - длина микросваи; γ_уп. – удельный вес грунта вокруг сваи, с учётом его уплотнения в процессе изготовления микросваи, в первом приближении принято γ _уп=1,1∙ γ; γ - удельный вес грунта; φ - угол внутреннего трения грунта.

Из условий принятых обозначений, выражение (3.8) может быть записано в следующем виде:

; (3.14)

Рис. 3.7. Расчётная схема формирования предельного состояния от ленточного фундамента для основания усиленного выштампованными микросваями.

I – зона переуплотнённого грунта в виде клина; II – зона развития пластических деформаций (сдвигов в условиях предельного состояния); III – зона с непрерывными поверхностями скольжения (формирование выпора).

Еакт – боковой распор грунта в момент его предельного состояния. Н – величина возможного понижения пола подвала ниже головы сваи (до подошвы фундамента); ℓ - длина микросваи.

Исходя из максимальных величин вертикальных уплотняющих давлений под подошвой фундамента (σ₀), можно определить краевое горизонтальное давление (σ_к(г)), возникающее под подошвой фундамента, в следующем виде:

σ_к(г) = ξ∙σ₀; (3.15)

где ξ – коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя, принимаемый для песков ξ = 0,25…0,37, для глинистых грунтов в зависимости от консистенции ξ = 0,11…0,82 [6].