Несущая способность сваи по прочности материала.

Для указанных характеристик сваи получаем следующее выражение для определения моментов в сечениях свай на разных глубинах от подошвы ростверка:

где, модуль упругости материала сваи, кПа;

момент инерции поперечного сечения сваи, ;

коэффициент деформации,

расчетное значение горизонтального перемещения головы сваи, м;

угол поворота сваи, рад.

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

Результаты дальнейших вычислений, имеющих цель определению , сводим в таблицу, причем при значении Z используем соотношение

, м
0.00	0.0	0.00	0.00	0.00	0
0.41	0.4	-0.011	-0.002	0.40	6,025
0.82	0.8	-0.085	-0.034	0.799	10,387
1,22	1.2	-0.287	-0.173	1.183	12,406
1.63	1.6	-0.676	-0.543	1.507	12,409
2,04	2.0	-1.295	-1.314	1.646	11,309
2,45	2.4	-2.141	-2.663	1.352	10,034
2.86	2.8	-3.103	-4.718	0.197	9,521

Как видно из таблицы, действует на глубине 1,63 м.

Эксцентриситеты продольной силы для наиболее и наименее нагруженных свай составляют соответственно:

Определяем значение случайных эксцентриситетов по формуле:

где, расчетная длина, м, которую находим по формуле:

поперечный размер сваи, см.

Т.к. полученные значения эксцентриситетов и больше и , тогда оставляем эти значения для дальнейшего расчета свай.

Находим расстояние от точек приложения продольных сил и до равнодействующей усилий в арматуре S:

где, расстояние от осей растянутых и сжатых стержней арматуры до ближайшей грани сечения, см;

рабочая высота поперечного сечения сваи, см.

Проверим прочность сечения сваи исходя из условия (п. 3.20 СНиП 2.03.01-94*):

где, расчетное сопротивление бетона для предельных состояний первой группы, Мпа;

сторона квадратного сечения сваи, м;

высота сжатой зоны бетона, м;

расчетное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группы соответственно сжатию и растяжению продольной арматуры, МПа;

половина площади сечения всех продольных арматурных стержней в поперечном сечении сваи, ;

рабочая высота сечения, м;

расстояние от точек приложения продольных сил до равнодействующей усилий в арматуре, м;

расстояние от осей растянутых и сжатых стержней арматуры до ближайшей грани сечения, см.

Определим составляющие формулы:

• По таблицы 13 СНиП 2.03.01-84* при классе бетона В20 и тяжелом бетоне расчетное сопротивление ;

• По таблицы 22 СНиП 2.03.01-84* при классе арматуры 14 A-III расчетное сопротивление для предельных состояний первой группы соответственно сжатию и растяжению продольной арматуры ;

• Сторона квадратного сечения сваи ;

• Половину площади сечения всех продольных арматурных стержней в поперечном сечении сваи определим по формуле:

• Рабочая высота сечения определяем по формуле:

• Высоту сжатой зоны определяем по формуле:

Граничное значение относительно высоты сжатой зоны, при классе растянутой арматуре A-III и классе бетона B20

Модули упругости бетона и арматуры Eb = 24 000 МПа ,Es = 20 000 МПа

= 0.7/(1+(0.0018/0.0056))=0.538

Принимаем и

Подставим значения в неравенство:

Несущая способность свай по прочности материала в наиболее нагруженных сечениях обеспечена.

Расчет осадки свайного фундамента определим по формуле (п. 7.4.5 СП 24.13330.2011):

где, осадка одиночной сваи, мм;

коэффициент, зависящий от расстояний между сваями;

нагрузка на -ю сваю, кН

модуль сдвига, МПа.

Определим составляющие формулы:

• Проверим условия перед расчётом осадки одиночной сваи:

где, длина сваи, м;

наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м;

модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

модуль сдвига слоя грунта, на который опирается свая, кПа.

Определим составляющие формулы:

• Длина сваи ;

• наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи определяем по формуле:

где, площадь поперечного сечения сваи, .

• Модуль сдвига слоев грунта прорезаемых сваей определяем по формуле:

где, модуль общей деформации, кПа;

коэффициент Пуассона.

Примечание. Характеристики и принимаются осреднёнными для всех грунтов в пределах глубины погружения сваи.

Определим составляющие формулы:

• Модуль общей деформации определяем по формуле:

где, модуль деформации i-го слоя, кПа;

толщина i-го слоя прорезаемого сваей, м.

• Коэффициент Пуассона определим как среднее значение:

Примечание. Коэффициент поперечной деформации определяем по таблицы 5.10 СП 22.13330.2011 для каждого слоя в зависимости от показателей текучести.

• Модуль сдвига слоя грунта, на который опирается свая определяем по формуле:

где, модуль деформации слоя, на который опирается свая, кПа;

коэффициент Пуассона слоя, на который опирается свая.

Условие выполняется, значит, расчет допускается производить по формуле для одиночной висячей сваи без уширения по формуле (п. 7.42 СП 24.13330.2011):

где, вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

длина сваи, м;

коэффициент.

Определим составляющие формулы:

• Вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю определим по формуле:

• Длина сваи ;

• Модуль сдвига определяем по формуле:

где, модуль общей деформации, кПа;

коэффициент Пуассона.

Примечание. Характеристики и принимаются осреднёнными для всех грунтов в пределах глубины погружения сваи.

• Коэффициент определяется по формуле:

где, коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (

коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае ( для случая однородного основания с характеристиками и ;

параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола;

относительная жесткость сваи.

Определим составляющие формулы:

• Коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае ( определим по формуле:

где, модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

модуль сдвига слоя грунта, на который опирается свая, кПа

длина сваи, м;

наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м;

коэффициент, определяемый по формуле:

где,

• коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае ( для случая однородного основания с характеристиками и определим по формуле:

где,

наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м;

коэффициент, определяемый по формуле:

где,

• относительная жесткость сваи определяем по формуле:

где, жесткость ствола на сжатие, кН;

модуль сдвига слоев грунта, прорезаемых сваей, кПа;

длина сваи, м.

• параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола определяем по формуле:

где, относительная жесткость сваи.

• Определим коэффициент для каждой сваи, зависящий от расстояний между сваями, по формуле:

• Найдем силы, приходящиеся на каждую сваю, по формуле

.

Подставим значения в формулу для нахождения осадки свайного куста:

)=

условие выполняется

где, осадка свайного фундамента (совместная деформация основания и сооружения);

предельное значение осадки свайного фундамента (совместной деформации основания и сооружения) (таб. Д.1 СП 22.13330.2011).