Проверка нагрузок на крайние сваи

Расчетную нагрузку на сваю , кН, определяем, рассматривая фундамент как группу свай, объединённую жестким ростверком, воспринимающим вертикальные нагрузки и изгибающие моменты, по формуле (п. 7.1.12 СП 24.13330.2011):

расчетная сжимающая сила, передаваемая на свайный ростверк в уровне его подошвы, кН;

передаваемый на свайный ростверк в плоскости подошвы расчетные изгибающие моменты, кНм;

число свай в фундаменте;

максимальное расстояние от главных осей до оси сваи, м;

расстояние от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляют расчетную нагрузку, м.

Проверяем выполнения условий:

=1,2

=

Условия выполняются.

Предварительная проверка всех сваи по прочности материала

Определим коэффициент деформации по формуле (п. В.4 СП 24.13330.2011):

модуль упругости материала сваи, кПа; начальный модуль упругости бетона сваи класса В20, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении составляет (согласно таб. 18 СНиП 2.03.01-84*)

коэффициент пропорциональности для суглинка с показателем текучести по таблице В.1 СП 24.13330.2011 определяем, что коэффициент пропорциональности

условная ширина сваи, м;Т.к. диаметр сваи меньше 0,8 м, то условную ширину сваи находим по формуле:

момент инерции поперечного сечения сваи, ;момент инерции поперечного сечения сваи находим по формуле:

коэффициент условий работы;

Определим глубину расположения условной заделки сваи от подошвы ростверка по формуле (п. 7.1.8 СП 24.13330.2011):

где, длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м;

коэффициент деформации,

Определим возникшие реакции в условной заделки:

Точка, соответствующая значениям указанных усилий, лежит на графике ниже кривой принятой сваи, следовательно, предварительная проверка показывает, что прочность сваи по материалу обеспечена.

Расчет свайного фундамента по деформациям

Выполним расчет свайного фундамента по деформациям на совместное действие вертикальной и горизонтальной нагрузок и момента исходя из условия:

где, горизонтальная нагрузка на голову сваи, кН;

значение горизонтальной силы, соответствующей границе упругой работы системы свая-грунт.

Определяем составляющие формулы:

Находим значение горизонтальной силы, соответствующей границе упругой работы системы свая-грунт по формуле:

где, прочностной коэффициент пропорциональности, ;

условная ширина сечения сваи (см. проверку сваи по прочности), м;

коэффициент деформации (см. проверку сваи по прочности);

приведенное значение продольной силы для приведенной глубины погружения сваи в грунт при и

Определяем горизонтальную нагрузку на голову сваи по формуле:

Подставляем значения в неравенство:

Т.к. условие выполняется, то расчет ведем по первой (упругой) стадии работы системы свая-грунт.

Для дальнейшего расчета сваи по деформациям, требуется соблюсти условие:

где, расчетное значение горизонтального перемещения головы сваи, м;

предельное допустимое значение горизонтального перемещения головы сваи, м.

Горизонтальное перемещение , м, определяем по формуле:

где, расчетное значение поперечной силы, кН, и изгибающего момента, кНм;

горизонтальное перемещение сечения, , от действия силы , приложенной в уровне поверхности грунта;

горизонтальное перемещение сечения, , от действия силы , приложенной в уровне поверхности грунта;

Определим составляющие формулы:

При шарнирном опирании низкого ростверка на сваи, расчетное значение изгибающего момента и ;

расчетное значение поперечной силы , кН, определяем по формуле:

горизонтальное перемещение сечения , , от действия силы , приложенной в уровне поверхности грунта, определим по формуле:

где, модуль упругости материала сваи, кПа;

момент инерции поперечного сечения сваи, ;

коэффициент деформации (см. проверку сваи по прочности);

безразмерный коэффициент, при .

горизонтальное перемещение сечения , , от действия силы , приложенной в уровне поверхности грунта, определяем по формуле:

где, модуль упругости материала сваи, кПа;

момент инерции поперечного сечения сваи, ;

коэффициент деформации (см. проверку сваи по прочности);

безразмерный коэффициент, при .

Подставляем значения в неравенство:

Расчет устойчивости основания, окружающего сваю, выполним исходя из условия:

где, расчетное давление на грунт, кПа, боковой поверхности сваи на глубине z, м, отсчитываемой при низком ростверке от его подошвы;

коэффициент;

коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке;

расчетное значение соответственно угла внутреннего трения грунта, град, и удельного сцепления грунта, кПа;

расчетный удельный (объемный) вес грунта ненарушенной структуры, с учетом взвешивающего действия воды, ;

коэффициент.

Определим составляющие формулы:

• расчетное давление на грунт , кПа, боковой поверхности сваи на глубине z, м, определяем по формуле:

где, модуль упругости материала сваи, кПа;

момент инерции поперечного сечения сваи, ;

коэффициент деформации (см. проверку сваи по прочности);

коэффициент пропорциональности, ;

приведенная глубина, м;

расчетное значение горизонтального перемещения головы сваи, м;

коэффициенты;

угол поворота сваи, рад.

расчетное значение поперечной силы, кН, и изгибающего момента, кНм.

Определим составляющие формулы:

• начальный модуль упругости бетона сваи класса В20, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении составляет момент инерции поперечного сечения сваи находим по формуле:

• Коэффициент деформации ;

• приведенную глубину т.к. , то определяем по формуле:

• расчетное значение горизонтального перемещения головы сваи (см. расчет свайного фундамента по деформациям);

• При принимаем , , , ;

• Угол поворота сваи , рад, определяем по формуле:

где, расчетное значение поперечной силы, кН, и изгибающего момента, кНм;

угол поворота сечения, , от силы ;

угол поворота сечения, , от силы ;

Определим составляющие формулы:

• При шарнирном опирании низкого ростверка на сваи, расчетное значение изгибающего момента и ;

• угол поворота сечения , от силы , определяем по формуле:

где, модуль упругости материала сваи, кПа;

момент инерции поперечного сечения сваи, ;

коэффициент деформации (см. проверку сваи по прочности);

безразмерный коэффициент, при .

• угол поворота сечения , от момента , определяем по формуле:

где, модуль упругости материала сваи, кПа;

момент инерции поперечного сечения сваи, ;

коэффициент деформации (см. проверку сваи по прочности);

безразмерный коэффициент, при .

• расчетное значение поперечной силы , кН, определяем по формуле:

• Коэффициент , т.к. не распорное сооружение;

• Коэффициент определим по формуле:

где, момент от внешних постоянных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов сваи, кНм;

момент от внешних временных расчетных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов сваи, кНм;

коэффициент.

Определим составляющие формулы:

• Момент от внешних постоянных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов сваи, определяем по формуле:

• Момент от внешних временных расчётных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов сваи, определяем по формуле:

• Коэффициент

• Угол внутреннего трения для второго слоя ;

• Удельное сцепление грунта для второго слоя ;

• расчетный удельный (объемный) вес грунта ненарушенной структуры, с учетом взвешивающего действия воды для второго слоя ;

• т.к. применяются забивные сваи.

Подставим значения в неравенство:

Условие выполняется, а значит устойчивость грунта, окружающего сваю, обеспечена.