Так как под песком средней крупности  залегает суглинок с меньшим модулем  деформации E, чем у песка, то необходимо произвести проверку несущей способности подстилающего слоя.

    Проверку  несущей способности подстилающего  слоя грунта производим по формуле:

g×(d + z_i) +  a×(P - g×d_f) = 17,248 кН/м³×(4 м + 2,5 м) + 0,5218×(372,4 кПа - 69 кПа) = 270,43 кПа < 456,7 кПа/1,4 = 326,2 кПа - условие выполняется.

При вычислении расчетного сопротивления грунта R принимается b = 6 м.

    Расчет  осадки фундамента мелкого заложения  выполняется по формуле:

_n

        S = b×å(s_zp,i×h_i)/E_i,

ⁱ⁼¹

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8; s_zp = a×P_o; s_zg,o = g×d_f  = 17,248 кН/м³×4,0 м = 69 кПа; P_o = P - s_zg,o = 372,4 кПа - 69 кПа = 303,4 кПа;  P = 372,4 кПа - среднее давление по подошве фундамента, определенное от действия нормативных нагрузок. 

    Результаты  расчета сведены в табл. 4.

Таблица 4

Расчет  осадки фундамента мелкого заложения

å 105,66×10^-3 м 

    Итак, осадка фундамента  S = 0,8×105,66×10^-3 м = 8,85×10^-2 м = 8,85 см, что меньше предельно допустимой осадки S_max = 12 см. 
 

    Рис. 4. Эпюра осадки фундамента мелкого  заложения.

    5. Расчет фундамента из забивных  свай трения  
по предельным состояниям

    5.1. Расчет и конструирование фундамента  из забивных свай трения по первой группе предельных состояний

 

    Необходимо  запроектировать свайный фундамент  из висячих забивных свай. Все ранее  собранные нагрузки остаются без  изменения. Назначаем глубину заложения подошвы ростверка свайного фундамента d_р = 2,1 м, высоту ростверка h_р = 1,5 м. Свая железобетонная размерами 40×40 см, длиной l_св=18 м. Для фундаментов опор мостов сваю заделывают в ростверк не менее, чем на две  стороны сваи,  т.е. в данном случае на 0,8 м. Допускается также заделывать сваю в ростверк с помощью выпусков арматуры, длиной, определяемой расчетом, но не менее 30×Æ продольной арматуры периодического профиля (диаметр арматуры 18 - 24 мм) плюс тело сваи должно быть заделано в ростверк не менее чем на 10 см.  Высота ростверка, считая от верхних концов свай или арматурных выпусков, должна быть не менее 0,5 м для расположения не менее двух арматурных сеток, расположенных над головами свай. Тогда конструктивная высота ростверка по первому варианту h_р,min = 2×0,4 м + 0,5 м = 1,3 м, - по второму варианту h_р,min = 30×Æ м + 0,1 м + 0,5 м = 30×0,02 м + 0,1м + 0,5 м = 1,2 м. Назначенная толщина ростверка h_р = 1,5 м достаточна по конструктивным соображениям. Вычерчиваем геологический разрез, наносим сваю с частью ростверка и  необходимыми привязками (рис. 5).

    Несущую способность сваи определяем по формуле:

F_d = g_c×(g_cR×R×A + u×åg_cf×f_i×h_i), 

где g_c = 1; R = 5054,43 кПа - определяем по интерполяции согласно [16, табл.1]; A = b² = (0,4 м)² = 0,16 м²; u = 4×0,4 м = 1,6 м; f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на  боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое согласно [16, табл. 2], рассчитанное по интерполяции и приведенное в табл.5; h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м, приведено в табл. 5 и на рис.12; g_cR= 1, g_cf = 1.

 

    Рис. 5. Привязка сваи к геологическому разрезу 

Таблица 5

 

F_d = g_c×(g_cR×R×A + u×åg_cf×f_i×h_i) = 1×{1×5054,43кПа×0,16 м² + 1,6 м×[1×(46,8 кПа×1,4 м + 53,75 кПа×1,5 м + 57,5 кПа×1,5 м +  42,312 кПа×2,0 м +  44,231 кПа×2,0 м + 53,9775кПа×1,5 м + 55,969 кПа×2,0 м + 58,245 кПа×2,0 м + 60,521 кПа×2,0 м + 62,3987 кПа×1,3 м)]} = 2276 кН.

    Число   свай в  фундаменте  определяем  по формуле:

n = g_k×åN_o,I/(F_d - g_f×a²×d_f×g_m) =

= (1,4×37103,28 кН)/[2276 кН - 1,2×(1,2 м)²×2,1 м×20 кН/м³] = 23,57 » 24 шт.

Расстояние  между сваями а = 3×b = 1,2 м.

    Так как фундамент является внецентренно нагруженным, то полученное расчетом количество свай увеличиваем на 30 %  и принимаем 32 сваи, а с учетом расположения свай в ростверке (см. рис. 5) принимаем 33 сваи. Свесы ростверка принимаем равными 0,25 м, считая от наружных граней крайних рядов свай.

    Определяем  площадь ростверка свайного фундамента по формуле:

A_р = b_р×l_р = (1,4 м×2 + 0,4 м + 2×0,25 м)×(1,2 м×10 + 0,4 м + 2×0,25 м) =

3,7 м×12,9 м = 47,73 м².

    Определяем  вес   ростверка   свайного фундамента по  формуле:

N_P,I = g_f×N_P,II = g_f×A_р×h_р×g_б = 1,2×47,73 м²×1,5 м×25 кН/м³ = 2147,85 кН.