Исходя из выше изложенного, можно рассмотреть два условия:
Еа > σупл·L, (2.1)
Еа ≤ σупл·L, (2.2)
В первом случае, выражение (2.1) соответствует условию, когда краевое горизонтальное
давление от бокового отпора грунта из-под подошвы фундамента превышает среднюю
величину горизонтальных давлений (сопротивлений) в массиве грунта, создаваемых шпунтинами.
В момент предельного состояния, грунт в межшпунтовом пространстве, как бы «оптикает»
отдельные шпунтины, или разряженные шпунтины работают отдельно (не зависимо) друг
от друга.
Во втором случае, выражение (2.2) 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
шпунтинами. Тогда, в момент предельного состояния, в грунте - в межшпунтовом пространстве
создаётся своего рода «арочный» эффект и разряженные или отдельные шпунтины начинают
работать как единая конструктивная шпунтовая стенка.
Рассматривая условие равновесия в выражении 2.2, представляется возможным определить
оптимальный шаг погружённого разряженного шпунта, при котором выполненные разряженные
или отдельные шпунтины усиления основания начинают работать как единая конструктивная
шпунтовая стенка.
Введя дополнительные обозначения F – площадь полки шпунтины (швеллера), по которой
возникает пассивный отпор, числено равная h – ширине полки шпунта (на единицу длины);
F1- площадь участка (ВС), воспринимающие дополнительное уплотняющие давление
(σупл), числено равная отрезку L – шагу погружённого разряженного
шпунта (на единицу длины), можно (см. рис.2.1) записать:
σпас∙F= σупл∙F1; (2.3)
Тогда:
σупл=( σпас∙F)/ F1=( σпас∙
h)/L, (2.4)
В первом приближении пассивное давление σпас в грунте, действующее
на отдельную (не раскреплённую) шпунтину при возможном повороте её относительно
точки О, из условия предельного состояния, может быть определено из следующего выражения
(рис. 2.2):
, (2.5)
где Н – величина возможного понижения пола подвала ниже верхней отметки шпунта;
ℓ- длина шпунтины; γ- удельный вес грунта; φ - угол внутреннего
трения грунта.
Рис. 2.2. Расчётная схема формирования предельного состояния от ленточного фундамента
для основания усиленного конструктивным разряженным шпунтом.
;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).
1 – плоскость существующего пола подвала (до реконструкции); 2 – плоскость проектируемого
подвала после его углубления; 3 – отдельные шпунтины (разряженный шпунт с шагом
L; 4 – укороченная забирка между шпунтинами для восприятия бокового давления грунта;
Еакт – боковой распор грунта в момент его предельного состояния. Н – величина возможного
понижения пола подвала ниже верхней отметки шпунта; ℓ- длина шпунтины.
Исходя из максимальных величин вертикальных уплотняющих давлений под подошвой фундамента
(σ0), можно определить краевое горизонтальное давление (σк(г)),
возникающее под подошвой фундамента, в следующем виде:
σк(г)=ξ∙σ0 , (2.6)
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 [8].