2. Проверка несущей способности многорядного свайного фундамента как условного массивного фундамента

Для построения условного фундамента определяем величину :

где и – соответственно углы внутреннего трения и мощности пройденных сваями слоев грунта.

Определяем размеры подошвы условного массива:

• ширина м;

• длина м;

• площадь подошвы м².

Последовательно определяем:

• момент сопротивления

• объем массива

м³;

• объем железобетона, входящего в условный массив:

• сваи

93.27 м³;

• объем грунта в условном массиве

м³;

• среднее значение удельного веса грунта в пределах условного массива:

кН/м³;

• вес грунта в пределах условного массива

кН;

• сумма вертикальных расчетных нагрузок

кН;

Проводим проверку по формуле:

,

где – суммарная вертикальная нагрузка, приложенная в уровне подошвы условного массива, определяемая с учетом веса грунта, ростверка и свай в пределах его контура;

, – соответственно горизонтальная нагрузка и момент в уровне расчетной поверхности грунта;

– глубина заложения условного фундамента по отношению к расчетной поверхности грунта;

, – размеры в плане условного массива в направлении, параллельном плоскости действия нагрузки и перпендикулярном ей;

– коэффициент пропорциональности грунта, залегающего в пределах глубины ;

С_в – коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного массива, определяемый по формулам:

• при d >10 м

кН/м³;

кН/м⁴

кН·м;

=1300кН;

кПа;

Определяем величину :

,

где – удельный вес грунта в пределах d_с;

– условное сопротивление грунта под подошвой условного массива, определяемое по таблицам;

и – коэффициенты определяемые по таблицам;

– коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

589.56 кПа < кПа

Проверка выполнена. Расчет по II группе предельных состояний

Расчет горизонтального смещения верха опоры.

Горизонтальное смещение верха опоры, высотой h_0, см, определяется по формуле:

,

где u и Ψ – величины, определенные ранее в проверке по I группе предельных состояний.

= 0 - горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации ее тела.

L_p = 110 м, – длина наименьшего примыкающего к опоре пролета.

= 1,2, - коэффициент перехода величин u и Ψ, определенных в расчете по I группе предельных состояний, к величинам u и Ψ, участвующим в расчете по II группе предельных состояний.

см

Проверка сходится.

Расчет шпунтовых ограждений

Глубина котлована 12.5 м от УНВ, расположен в крупном песке

Назначим ориентировочную глубину забивки шпунта равной глубине котлована +2.5 м – 15 м.

Определение ординат эпюры активного давления грунта

Активное давление на отметке 89.00:

кПа

кПа

Активное давление на отметке 77.00:

кПа

Определение ординат эпюры пассивного давления

Пассивное давление на отметке 77.00:

кПа

м

По данным величинам, применив сложение ординат эпюр активного и пассивного давлений, строим результирующую эпюру, которую разбиваем на 10 участков.

Эпюру давления заменяем сосредоточенными силами, равными по величине площадям отдельных участков. Положение нулевой точки эпюры, считая от дна котлована х = 0.113 м

Определенные силы распора

кН

кН

кН

кН

Определенные силы отпора

кН

кН

кН

кН

кН

к

кН

кН

кН

кН

После выполнения графических операций, определяем, что глубина забивки шпунта ниже дна котлована, , равна 0.285 м. Окончательно глубина забивки может быть принята с достаточной точностью для практических целей на 20% больше :

0.342 м

Максимальный момент:

кН·м

Сжимающее усилие в распорке 12.39 кН.

Подбор шпунта

При необходимости применения металлического шпунта подбираем его профиль с учетом, что =205 МПа.

Требуемый момент сопротивления 1 пог.м шпунтовой стенки:

Требуемый момент сопротивления 1 шпунтины:

Принимаем шпунт ШК-2 с моментом сопротивления: W=260 см³,

Напряжение в шпунте:

Расчет распорки

Распорку шпунтового ограждения рассчитываются на усилие:

,

где = 12.39 кН – сжимающее усилие на распорку, приходящееся на 1 пог.м стенки;

– расстояние между распорками, принимаем =3 м.

Длину распорки принимаем равной 3,5 м.

Проверку устойчивости проводим по условию центрального сжатия:

,

где – продольная сжимающая сила

37.17 кН;

– площадь поперечного сечения распорки.

Задаемся диаметром распорки =20 см, тогда

см².

Коэффициент понижения несущей способности центрально-сжатых элементов зависит от расчетной гибкости элемента :

, при ;

, при .

Расчетная гибкость определяется:

,

где – расчетная длина стержня, зависящая от способа закрепления его концов. При шарнирно-закрепленных концах, =3,5 м;

– радиус инерции, для круглого поперечного сечения

см;

.

Тогда

Мпа < 15 МПа.

Проверка сошлась и, несмотря на существующий запас, принимаем по конструктивным соображениям распорку с =20 см, так как в мостовых сооружениях элементы меньшего диаметра не применяются.