Вопрос №21 Расчеты свайного фундамента по первой группе предельных состояний

Р асчеты по первой группе предельных состояний предусматривают проектирование такой конструкции фундамента, при которой не должны происходить разрушения отдельных его элементов. Проверки несущей способности свай на вдавливание в грунт и выдергивание из грунта Несущая способность грунтов в основании сваи рассчитывается исходя из условия:

,

При расчете свай как на вдавливание, так и на выдергивание продольное усилие N_i, возникающее в свае от расчетной нагрузки, определяется с учетом собственного веса сваи, принимаемого с коэффициентом надежности по нагрузке _f=1,1(вес сваи определяется по массе, умножением ее на ускорение свободного падения).

,

Проверка прочности ствола сваи

Прочность ствола сваи проверяется на сжатие с изгибом и на растяжение. Первая проверка производится в сечении, где действует наибольший (по абсолютной величине) момент М_i. Для того чтобы определить такое сечение, строится эпюра изгибающих моментов по длине сваи. В случае высокого ростверка построение эпюры выполняется:

1) На участке свободной длины сваи (от подошвы ростверка до расчетной поверхности грунта) по формуле: M_zi = M_i + H_i(l₀ + z), -l₀ z  0,

2) Ниже расчетной поверхности основания по формуле (z > 0):

M_zi = _ε²EIu_oiA₃ – _εEIω_0iB₃ + (M_i + H_il₀)C₃ + D₃H_i/_ε,

Где ;(3.24)

.

z – расстояние по вертикали, отсчитываемое от расчетной поверхности основания (положительное направление отсчета вниз); – коэффициенты, зависящие от приведенной величины координаты z: . Условия прочности i-й сваи на сжатие с изгибом удовлетворяются, если точка с координатами N =N_i, М = mах М_i располагается ниже соответствующей кривой прочности сваи.

Проверка устойчивости грунта, окружающего сваю

При поперечных перемещениях свай может произойти потеря устойчивости грунта в виде его пластического выпора, что приведет к ухудшению работы свай. Соответствующий расчет сводится к проверке неравенства:

(3.25)

где ₁,₂ – коэффициенты принимаемые ₁=₂=1, , c – расчетные значения удельного сцепления, кПа, и угла внутреннего трения грунта, – расчетный удельный вес грунта, определяемый в водонасыщенных грунтах с учетом взвешивания в воде, – коэффициент, принимаемый для забивных свай равным 0,6. Расчетное давление на грунт _zi,кПа, боковой поверхности сваи, определяемое на глубине z = 0,85/α_ε ,рассчитывается по формуле:

Проверка прочности опорного и подстилающего слоев основания Эти проверки выполняются по схеме условно массивного фундамента. Условный фундамент принимается в форме прямоугольного параллелепипеда. Определение его размеров для фундамента с низким ростверком показано на рисунке 3.3, а, а для фундамента с высоким ростверком – на рисунке 3.3, б. Р исунок 3.3 –К расчету свайного фундамента с низким –а и высоким –б ростверками как условно массивного фундамента На этих рисунках а – угол наклона крайних свай, а φ_m– средневзвешенное значение угла внутреннего трения для пройденных сваей грунтов где φ_i – угол внутреннего трения i-го слоя грунта, расположенного в пределах глубины заложения свай, с учетом размыва дна,

h_i– толщина i- го слоя грунта в пределах глубины d.

Несущая способность основания условного фундамента проверяется, как и фундамента мелкого заложения, по среднему р и максимальному р_max давлению по его подошве:

г деN_c – нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, кН, определяется с учетом веса грунтового массива 1–2–3–4 вместе с заключенными в нем сваями, l₁ – расстояние от подошвы ростверка до поверхности грунта с учетом размыва, м, d– глубина заложения условного фундамента по отношению к расчетной поверхности грунта, м, a_cb_c– размеры в плане условного фундамента в направлении, параллельном плоскости действия нагрузки и перпендикулярном ей, м, C_b– коэффициент постели в уровне подошвы условного фундамента, кН/м³, определяемыйпри d<10 м по формуле С_b = 10К/3, R – расчетное сопротивление грунта несущего слоя основания условного фундамента, определяемое по формуле (2.6) с учетом его размеров.

,