3.3. Предельное сопротивление основания, усиленного микросваями

Выполненные микросваи (рис. 3.4) с целью усиления (увеличения силы предельного сопротивления) основания вдоль существующих фундаментов, прежде всего, создают препятствие для развития горизонтальных деформаций (зон сдвигов). В результате на часть длины микросваи будет действовать горизонтальный распор, создавая усилие в виде активного давления грунта Е_а. Величина данного распора переменна в зависимости от условий нагружения фундамента и достигает максимального значения в момент нарушения равновесия жёсткой сваи (поворот относительно шарнирного закрепления).

Противодействовать силе активного давления грунта будет пассивный отпор Е_пас1св, развитие которого может быть в первом приближении определено исходя из условия возможности перемещений микросваи относительно шарнира (до момента предельного равновесия Е_а =Е_пас1св).

В этом случае в качестве допущения можно принять, что пассивный отпор будет развивается практически линейно по всей длине ℓ микросваи (рис. 3.4).

Для определения Е_пас1св вычислим вначале пассивное давление σ_2пас в грунте, действующее на сваю из условия предельного состояния:

; (3.1)

Тогда пассивный отпор может быть определён выражением:

; (3.2)

где γ_уп. – удельный вес грунта вокруг сваи, с учётом его уплотнения в процессе изготовления микросваи, в первом приближении допускается, что γ_уп=1,11g [6];

• ℓ – длина микросваи;
• φ – угол внутреннего трения грунта основания;
• –площадь половины периметра микросваи, по которой возникает пассивный отпор;
• r_св – радиус изготовленной микросваи.

Подставляя введённые обозначения в выражение 3.2, получим:

; (3.3)

Определив величину пассивного отпора для микросваи в момент её предельного равновесия (возникновение поворота относительно шарнира), представляется возможным вычислить дополнительную составляющую для силы предельного сопротивления основания, усиливаемого микросваями:

; (3.4)

где n – количество микросвай усиления на единицу расчётной длины фундамента; α– угол наклона микросваи к вертикали.

Тогда для основания, усиленного микросваями, сила предельного сопротивления (из условия равновесия свай) составит:

; (3.5)

где N_u – сила предельного сопротивления основания, без учёта свай, определяемая по СНиП 2.02.01-83* [4]; N_u1св – составляющая силы предельного сопротивления основания, учитывающая работу микросвай (предельное состояние микросвай относительно точки поворота).