
- •Предисловие
- •1. Общие положения
- •2. Виды свай
- •3. Требования к изысканиям
- •4. Основные указания по расчету
- •5. Расчет свай, свай-оболочек и свай-столбов по несущей способности общие указания
- •Сваи-стойки
- •Висячие забивные сваи всех видов
- •Висячие набивные сваи, сваи-оболочки и сваи-столбы
- •Винтовые сваи
- •Учет негативного (отрицательного) трения грунта на боковой поверхности висячих свай
- •6. Определение несущей способности свай и свай-оболочек по результатам полевых исследований
- •Pиc. 18. График статического зондирования
- •7. Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям
- •8. Проектирование свайных фундаментов
- •9. Особенности проектирования свайных фундаментов в просадочных грунтах
- •Примеры расчетов
- •10. Особенности проектирования и расчета свайных фундаментов в набухающих грунтах
- •11. Особенности проектирования свайных фундаментов на подрабатываемых территориях
- •Примеры расчета
- •12. Особенности проектирования свайных фундаментов в сейсмических районах
- •13. Особенности проектирования свайных фундаментов опор воздушных линий электропередачи
- •14. Особенности проектирования свайных фундаментов малоэтажных сельскохозяйственных зданий
- •Приложение 1 методические принципы технико-экономической оценки проектных решений свайных фундаментов
- •Приложение 2 определение модуля деформации грунтовепо результатам компрессионных испытаний
- •Приложение 3 определение состава и объема инженерных изысканий для проектирования фундаментов из висячих свай
- •Приложение 4 расчет несущей способности сваи-оболочки с грунтовым ядром с учетом сопротивления грунта на ее внутренней поверхности
- •Схем грунтовых условий
- •Приложение 5
- •Приложение 6 расчет осадок свайных фундаментов опор мостов
- •Дополнительная осадка сваи и сваи-оболочки, возникающая за счет обжатия грунтового ядра я, см
- •Приложение 7 расчет одиночных свай и свайных групп по деформациям
- •Приложение 8 определение стабилизированных осадок свай по результатам их статических испытаний
- •Приложение 9 расчет железобетонных ленточных ростверков свайных фундаментов под кирпичные и крупноблочные стены
- •Приложение 10 расчет железобетонных ленточных (балочных) ростверков свайных фундаментов под крупнопанельные стены
- •Приложение 11 расчет железобетонных плитных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений
- •Приложение 12 особенности проектирования безростверковых свайных фундаментов крупнопанельных жилых домов
- •Приложение 13 расчет и проектирование фундаментов из коротких козловых свай
- •Приложение 14 расчет свайных фундаментов мостов против глубокого сдвига
- •Приложение 15 расчет свайных фундаментов опор мостов
- •Содержание
Приложение 7 расчет одиночных свай и свайных групп по деформациям
1. Осадки свай, как и осадки фундаментов на естественном основании, согласно СНиП II-15-74, определяются при помощи расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства.
2. Рассматриваются сваи длиной l и диаметром d, расположенные в двухслойном основании. Верхний слой толщины l, который сваи прорезают, имеет модуль сдвига G1 и коэффициент Пуассона 1, а нижний, на который опираются сваи, представляет собой однородное линейно-деформируемое полупространство с характеристиками G2 и 2. Здесь Gi = Eoi/2(1 + i), где Еoi - модуль общей деформации i-го слоя. Осадка головы сваи под действием приложенной к ней вертикальной нагрузки Р равна:
.
(1)
Безразмерный коэффициент определяется по формуле
0355S10-07573
,
(2)
где * = 0,171 ln (k G1 l/G2d) - коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (EF = );
* = 0,171 ln (k1 l/d) - тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G1 и 1;
1 = EF/G1l2 - относительная жесткость сваи;
EF - жесткость ствола сваи на сжатие;
1 - определяется по графику на рис. 1 при = 1;
k - определяется по формуле (3) при = (1 + 2)/2;
k1 - определяется по формуле (3) при = 1.
3. Коэффициент k, входящий в формулы для определения коэффициентов * и *, вычисляется по формуле
k = 2,82 - 3,78 + 2,182. (3)
Показатель , определяющий увеличение осадки за счет сжатия ствола, берется по графику на рис. 1.
0355S10-07573
Рис. 1. График зависимости (х)
4. Формулами (1), (2) можно пользоваться при нагрузках, не превосходящих предела пропорциональности, и при условии l/d > 5, G1l/G2d > 1. В качестве предела пропорциональности можно в первом приближении принять несущую способность свай, определенную по формуле (7) СНиП II-17-77, с учетом коэффициента надежности. Для случая G1l/G2d < 1, когда свая работает как свая-стойка, а также для свай со значительным уширением пяты, передающих нагрузку в основном через пяту, осадку головы можно приближенно подсчитать по формуле
(4)
Здесь первый член дает осадку пяты сваи как полусферического штампа диаметром dп на однородном полупространстве (коэффициент 0,22 соответствует значению коэффициента Пуассона 2 = 0,33), а второй определяет сжатие ствола сваи.
5. При подсчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимовлияние. Дополнительная осадка сваи, находящейся на расстоянии w (расстояние измеряется между осями свай) от сваи, к которой приложена нагрузка Р, равна:
(5)
где
0355S10-07573
(6)
k - определяется по формуле (3) при = (1 + 2)/2.
6. В отличие от формул (1), (2), которые справедливы только при нагрузках, не превышающих предел пропорциональности, формулы (5), (6) работают при любых нагрузках.
7. Для того чтобы от основания общего вида перейти к двухслойному, описанному в п. 2, нужно осреднить по глубине деформативные характеристики грунта вокруг сваи и под ней. При этом G1 и 1 определяются осреднением соответствующих характеристик грунтов, залегающих до глубины l, равной длине сваи, а для определения G2 и 2 осредняют характеристики грунтов, залегающих на глубину l до 1,5l, т.е. на глубину 0,5l ниже острия сваи. Осреднение проводится по формуле
0355S10-07573
,
где Х - рассматриваемая характеристика;
hi - толщина i-го слоя грунта, в пределах которого изменением характеристики Х можно пренебречь.
8. Таким образом, расчет осадки каждой сваи в группе при заданном распределении нагрузок между сваями включает:
а) определение деформативных характеристик основания G1, 1, G2, 2;
б) определение осадки сваи под действием приложенной к ней нагрузки;
в) определение дополнительных осадок от действия нагрузок, приложенных к сваям, находящимся от данной на расстоянии, не превышающем kG1l/2G2;
г) суммирование осадок, определенных в пп. «б» и «в».
9. В случае, когда распределение нагрузок между сваями в группе неизвестно, формулы (1), (4) и (5) могут использоваться для расчета взаимодействия свайного фундамента с надфундаментной конструкцией. При этом для определения нагрузок на сваи удобно использовать метод сил строительной механики.
Пример расчета. Рассмотрим куст, состоящий из трех буронабивных свай диаметром 0,6 м и длиной 16 м. Расстояние между осями свай w = 2 м (рис. 2, 3). Грунт от поверхности до глубины 8,5 м представляет собой суглинок с модулем деформации Ео = 1000 тс/м2 и коэффициентом Пуассона = 0,36. Ниже залегает супесь с параметрами деформируемости Ео = 2300 тс/м2 и = 0,33.
0355S10-07573
Рис. 2. Свая и деформативные параметры основания
0355S10-07573
Рис. 3. План свайного куста
Определим деформационные характеристики приведенного двухслойного основания по п. 7:
0355S10-07573
0355S10-07573
0355S10-07573
0355S10-07573
0355S10-07573
Подсчитаем все необходимые для расчета коэффициенты и параметры:
k1 = 2,82 - 3,780,35 + 2,180,352 = 1,77;
0355S10-07573
k = 2,82 - 3,780,34 + 2,180,342 = 1,79;
0355S10-07573
0355S10-07573
0355S10-07573
Модуль Юнга материала ствола сваи
Е = 2106 тс/м2,
поэтому жесткость ствола на сжатие
0355S10-07573
Относительная жесткость сваи
0355S10-07573
По графику (см. рис. 1) находим 1 = 0,85;
0355S10-07573
таким образом полная осадка каждой сваи, если все сваи загружены одинаковой нагрузкой Р, равна (с учетом взаимовлияния):
0355S10-07573
При P = 300 тс
S = 1,3210-4300 = 3,9610-2 4 см.
10. Расчет винтовой сваи, работающей на вдавливающую или выдергивающую нагрузку, по деформациям сводится к ограничению расчетной осевой нагрузки N, тс, действующей на сваю от сооружения (при коэффициенте перегрузки, равном единице):
N rФ, (7)
где r - коэффициент, зависящий от соотношения S/D и определяемый по графику рис. 4 (S - допустимое осевое перемещение, м; D - диаметр лопасти винтовой сваи, м);
Ф - величина несущей способности винтовой сваи, тс, определяемая по формуле [18 (14)] или по результатам испытаний сваи осевой вдавливающей или выдергивающей нагрузкой.
0355S10-07573
Рис. 4. График зависимости r от S/D
Пример 2. Требуется проверить винтовую сваю по деформациям, используя данные примера 17 раздела 5 настоящего Руководства, приняв допустимое перемещение S = 0,01 м и расчетную нагрузку N = 60 тс.
Находим
По графику рис. 3 определяем r = 0,62;
rФ = 0,6285,4 = 52,9 тс.
Условие (7) не удовлетворяется, так как 60 тс > 52,9 тс. В соответствии с приведенным расчетом по деформациям следует расчетную нагрузку на сваю N принять не более 52,9 тс, увеличив для этого число свай.
Пример 3. Требуется проверить сваю по деформациям, используя данные примера 17 и приняв допустимое перемещение S = 0,02 м и расчетную нагрузку N = 60 тc.
Находим
По графику рис. 3 определяем r = 0,78;
rФ = 0,7885,4 = 66,6 тс.
Условие (7) удовлетворяется, так как 60 тс < 66,6 тс.