Стальные вертикальные резервуары низкого давления
для нефти и нефтепродуктов

конструкция, проектирование, эксплуатация и ремонт

1.3.5.2. Расчет свайных оснований методом определения напряжений на грунт

Этим методом рассчитываются основания, на которые действуют большие сосредоточенные нагрузки, требующие большого числа свай, расположенных в кусте. В этом случае трудно конструктивно осуществить первое условие, — чтобы расстояние между осями свай было равно l/4. Если соблюдать первое условие, то, примерно, при длине сваи l = 12,0 м. наименьшее расстоянии между осями свай было бы 3,0 м. При таких расстояниях размеры фундаментов и ростверков, распределяющих давление по сваям, получаются в плане чрезмерно большими (больших габаритов), во многих случаях конструктивно невыполнимыми и экономически невыгодными.

Поэтому на практике расстояния между осями свай обычно принимаются в пределах (2,5¸4)d. При этих расстояниях сопротивление сжатию свайного куста меньше суммарного сопротивления входящих в основание одиночно стоящих свай, а осадка куста больше осадки одиночной сваи при прочих равных условиях. Объясняется это тем, что среднее удельное давление на грунт в плоскости острия при одиночной свае (рис. 35, а) меньше среднего удельного давления в свайном основании, так как эпюры давления (при расстояниях между сваями, меньших l/4) накладываются одна на другую (рис. 35, б) и увеличивают ординаты s. Поэтому в случаях, когда в кусте расстояние между осями свай меньше l/4, свайные основания рассчитываются методом определения напряжений на грунт в плоскости острия свай и на деформации — осадки.

Рис. 35. Сопротивление свайного основания:

а – из одиночно стоящей сваи; б – из куста свай. 

Метод определения напряжений на грунт заключается в следующем.

Грунтовой массив (рис. 36), ограниченный вверху ростверком и внизу плоскостью на уровне острия свай, вместе с заключенными в нем сваями рассматривается как одно. практически недеформирующееся тело, — грунтовый фундамент, опирающийся на грунт в плоскости острия свай и имеющий размеры в плане, равные размерам ростверка. Под влия­нием нормативной нагрузки от веса вышележащих конструкций и собственного веса грунтового фундамента по подошве последнего возникают нормальные напряжения, а по вертикальным граням грунтового фундамента — сопротивление трению грунта. Задача заклю­чается в определении величины напряжений на грунты обжимаемой толщи, залегающей ниже острия свай (рис. 36, б), и осадок этих грунтов. Причем указанные напряжения не должны превышать расчетных сопротивлений R_h на глубине h от дневной поверхности, определяемых по формуле (12), а осадки — величин осадок, приведенных в табл. 5.

Напряжения на грунт в плоскости острия свай определяются по формуле: 

 где

s_h – напряжение на грунт в плоскости острия свай, кг/см²; 

Q – нормативная нагрузка на свайное основание, Т;

G – вес грунтового массива вместе с заключенными в нем сваями, ограниченного периметром подошвы ростверка и глубиной свай, Т;

 f – удельное сопротивление грунта на боковой поверхности грунтового массива, Т/м²;

 и – периметр грунтового массива, м;

 l – длина забивки свай, м;

 F – площадь подошвы ростверка, м²;

 R_h – расчетное сопротивление грунта в плоскости острия свай, кг/см². 

Расчет сооружений на основаниях из висячих свай на осадки производится аналогично расчету сооружений на естественных основаниях. Такой расчет, как и в естественных основаниях, требуется лишь в тех случаях, когда грунты сжимаемой толщи, залегающей ниже плоскости острия свай, обладают малыми модулями деформаций или неоднородны и имеют большую изменчивость сжимаемости, при которых возможны перекосы сооружения. В большинстве же случаев осадки свайных оснований, по сравнению с осадками на естественных основаниях, будут значительно меньшими, так как верхние, менее плотные грунты благодаря сваям не сжимаются, а передают давление от ростверка более плотным грунтам, расположенным на большой глубине (рис. 36, б), обладающим большими модулями деформаций Е.

Рис. 36. Основание в виде куста с большим числом свай:

а – разрез с эпюрой s на уровне острия свай; б – разрез с эпюрой s в обжимаемой толще.

Глубина забивки свай в этом случае и высота грунтового фундамента принимаются из условия прочности грунтов, залегающих ниже острия свай. Поэтому не требуется забивки пробных свай, определения отказа и длины свай. Сечения сваи и марки бетона могут быть приняты по табл. 21 в зависимости от длины свай и плотности грунтов фундаментного массива.