- 10625 Просмотров
- Обсудить
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
МАЛОЭТАЖНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
МАЛОЭТАЖНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
14.1. Особенности проектирования свайных фундаментов, изложенные в настоящем разделе, распространяются на следующие виды одноэтажных сельскохозяйственных зданий: животноводческие и птицеводческие, склады сельскохозяйственных продуктов и сельскохозяйственной техники, открытые навесы различного назначения и т.п. при условии, что расчетная нагрузка в уровне цоколя стены зданий составляет не более 15 тс/м, а на колонну-не более 40 тс. К п. 14.1. Здания этого типа составляют в сельском строительстве значительный удельный вес (около 50% всех строящихся малоэтажных зданий) и имеют свои специфические особенности: конструктивная схема зданий малочувствительна к неравномерным осадкам и горизонтальным смещениям грунтов; отсутствует тяжелое крановое или подвесное оборудование; фундаменты воспринимают лишь собственный вес конструкций и ветровые нагрузки; в зданиях не предусматривается длительное пребывание обслуживающего персонала (что важно при определении критерия сейсмостойкости); суточные расходы воды, отнесенные к 1 м2 площади застройки, в десятки и сотни раз меньше, чем, например, у промышленных зданий (что важно при проектировании зданий на просадочных грунтах); зданий III и IV классов по долговечности около одной трети. Для проектирования на просадочных грунтах сельскохозяйственные здания по характеру возможного замачивания основания разделяются на четыре группы: 1. Здания с сухим технологическим режимом, не имеющие внутренних водонесущих сетей (водопровода, канализации); склады сельхозпродуктов, сельхозтехники, навесы и др. 2. Здания с мокрым технологическим режимом, равномерным распределением источников замачивания по площади здания, возможным интенсивным замачиванием грунта основания по площади значительных размеров. В эту группу входят коровники, свинарники, имеющие гидросмыв и систему подпольных каналов гидросплава навоза, располагаемых вдоль всего здания, и птичники, имеющие систему купочных и канализационных канавок под поилками. 3. Здания с локальным мокрым технологическим режимом, при котором условия, оговоренные в п. 2, характерны только для отдельных помещений или участков зданий. В эту группу входят здания различного назначения, имеющие отдельные помещения с мокрым технологическим режимом (моечные, душевые и т.п.), а также здания свинарников с одиночными поперечными подпольными каналами гидросплава навоза, объединяющие систему продольных каналов, оборудованных скребковыми транспортерами. На локальных участках вероятность замачивания основания и удельные расходы воды значительно больше, чем на остальной площади здания. 4. Здания различного назначения с удельным расходом воды в основном менее 10 л/(сут×м2) и возможностью замачивания основания лишь в отдельных точках в аварийных случаях. Многие здания этого типа-птичники, овчарни и др.-имеют только разветвленную, но не заглубленную в пол или грунт систему водопровода, а проводки канализации отсутствуют или единичны. Утечка воды обнаруживается непосредственно после аварийного повреждения трубопроводов. Кроме случаев замачивания основания, оговоренных в пп. 1—4, при проектировании свайных фундаментов должно учитываться замачивание основания или повышение влажности грунтов в случаях: подъема уровня грунтовых вод (например, вследствие ирригационных работ и др.), вызывающего просадку нижних слоев грунта под действием только собственного веса вышележащих слоев или под действием нагрузки на сваи и собственного веса вышележащих слоев грунта; медленного повышения влажности просадочного грунта основания, вызываемого нарушением природных условий испарения грунтовой влаги в зоне аэрации вследствие застройки и асфальтирования территории и постепенного накопления влаги при инфильтрации в грунт поверхностных вод. Эти особенности сельскохозяйственных зданий должны быть учтены при определении объема инженерно-геологических изысканий, глубины разведочных и технических выработок, минимальной глубины погружения сваи при проектировании свайных фундаментов с учетом сейсмических воздействий и просадочных свойств грунтов. 14.2. При выполнении изыскательских работ для проектирования одноэтажных сельскохозяйственных зданий глубину зондирования грунта, а также глубину проходки скважин при изысканиях допускается принимать на 2 м ниже наибольшей глубины погружения свай. К п. 14.2. Выработки в плане рекомендуется располагать по створам. Расстояние между выработками в створе не должно превышать 150 м. Для отдельных зданий может быть предусмотрено устройство одного створа с расстоянием между выработками не более 100 м. В местах расположения зданий (не далее 5 м от разбивочных осей) наличие технических выработок и точек зондирования обязательно. Для отдельно стоящих зданий число скважин должно быть не менее двух, а число точек зондирования-трех. При сооружении комплексов возможно уменьшать число скважин на каждом здании комплекса до одной. По согласованию с проектной организацией-автором проекта-возможно изменение объема инженерно-геологических изысканий: сокращение-в случае выявленной однородности грунтов и их достаточно высокой несущей способности (пески средней плотности в сочетании с плотными, глинистые грунты с консистенцией до 0,5, грунты I типа по просадочности с относительной просадочностью d£0,02 при давлении 3 кгс/см2; наличие точек зондирования в этом случае необязательно; увеличение-в случае резкой неоднородности грунтов строительной площадки и наличия грунтов с низкой несущей способностью (глинистые грунты с консистенцией более 0,6, пески рыхлые, просадочные грунты и др.). Глубина разведочных и технических скважин, зондирования принимается на 2 м ниже предполагаемой глубины погружения свай, но не менее 6 м. Для зданий с мокрым технологическим режимом и расходом воды более 10 л/сут на 1 м2 площади здания 15% общего числа скважин, но не менее 2 должно проходить всю просадочную толщу. При мощности просадочной толщи более 20 м глубина скважин принимается равной 20 м. Глубина шурфов должна быть не менее 5 м для зданий комплексов и для отдельных зданий. Разрешается проходку шурфов заменять техническими скважинами с отбором образцов грунтоносами, исключающими нарушение плотности и структуры грунта. Для отдельных зданий разрешается устанавливать тип грунтовых условий по просадочности по региональным инженерно-геологическим картам с учетом опыта строительства и эксплуатации зданий и сооружений в районе строительства. Приведенные глубины разведочных и технических выработок откосятся к спокойному рельефу (перепад отметок не более 1 м на 100 м). При большем перепаде отметок глубина выработок увеличивается на 1 м на каждый дополнительный метр перепада отметок. Для комплексов число технических выработок, предназначенных для отбора монолитов грунтов при лабораторных определениях физико-механических характеристик, должно составлять не менее 50% (но не менее 3) общего числа всех выработок. При сложных грунтовых условиях строительной площадки (наличие слабых грунтов, наклонных пластов и др.) число технических выработок увеличивается до 20% (но не менее 5). Для однородных грунтов число технических выработок разрешается уменьшать до 10% (но не менее 2). Отбор монолитов грунта из технических выработок для лабораторных исследований рекомендуется производить от поверхности грунта до глубины 7 м через 1 м, далее (для просадочных грунтов) через 2-3 м. Для однородных в плане и по глубине толщ просадочных грунтов II типа по просадочности большой мощности разрешается число монолитов, отбираемых в толще, расположенной глубже 7 м, уменьшать до 3. Обязателен отбор монолитов из слоев грунта, залегающих под нижними концами свай и консолями свай колонн. 14.3. При проектировании свайных фундаментов одноэтажных сельскохозяйственных зданий следует применять преимущественно короткие забивные сваи, сваи-колонны, а при отсутствии грунтовых вод-также набивные сваи в вытрамбованном в грунте ложе, буронабивные сваи длиной до 3 м с уплотненным трамбованном забоем и набивные сваи, устраиваемые в пробитых скважинах, предусмотренных в п. 2.6"б" настоящей главы. Примечания: 1. Применение свай-колонн для одноэтажных сельскохозяйственных зданий, возводимых в сейсмических районах, допускается при глубине погружения нижних концов свай-колонн в грунт от 2 м и более. 2. Уплотнение забоя скважины при устройстве буронабивных свай длиной до 3 м должно осуществляться путем втрамбовывания в грунт слоя щебня толщиной не менее 10 см. К п. 14.3. В качестве свай-колонн могут использоваться как сваи-колонны с консолями по серии 1.821-1, так и типовые конструкции забивных свай с ненапрягаемой стержневой арматурой и поперечным армированием ствола. 14.4. Расчетные сопротивления грунта R, тс/м2, под нижним концом забивных свай при глубине погружения 2 м допускается принимать такими же, так и при глубине погружения 3 м по табл. 1(1) настоящей главы. 14.5. Расчетные сопротивления грунта R, тс/м2, под нижним концом буронабивных свай с уплотненным забоем при глубине погружения свай 2-3 м следует принимать для глинистых грунтов по табл. 42(19) и для песчаных грунтов средней плотности по табл. 43(20), а для плотных песчаных грунтов табличные значения следует увеличить в 1,3 раза. К п. 14.5. Расчетные сопротивления R под пятой коротких набивных свай, включенные в табл. 43(19) и 43а(20), определены экспериментальным путем на площадках с различными грунтовыми условиями. Таблица 43(19) Вид глинистых грунтов Коэффициент пористости, е Расчетные сопротивления глинистых грунтов R, тс/м2, под нижним концом буронабивных свай при глубине их погружения 2-3 м, при показателе консистенции IL, равном £ 0 0,2 0,4 0,6 Супеси 0,5 80 65 55 45 Суглинки 0,7 65 55 45 35 1,0 55 45 35 25 Глины 0,5 140 110 90 70 0,6 110 90 75 60 0,8 70 60 50 40 Таблица 43a(20) Вид песчаных грунтов средней плотности Расчетные сопротивления песчаных грунтов R, тс/м2, под нижним концом буронабивных свай при глубине их погружения 2-3 м Крупный 200 Средней крупности 150 Мелкий маловлажный 90 Мелкий влажный 70 Пылеватый маловлажный 70 Пылеватый влажный 50 Статические испытания вертикальными сжимающими нагрузками набивных свай с забоем, уплотненным трамбованием, и с неуплотненным забоем позволили установить существенную роль уплотнения забоя. При наличии шлама в скважине пята забивных свай включается в работу лишь при больших осадках (3-5 см и более). Поэтому в п. 14.5 указано, что расчетные сопротивления грунта под пятой свай, приведенные в табл. 43(19) и 43a(20), относятся к случаям, когда забой скважин уплотнен трамбованием или другими проверенными способами. 14.6. Несущую способность сваи-колонны с погружаемыми в грунт железобетонными консолями, работающей на осевую сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сопротивлений грунта под нижним ее концом, под консолями и по боковой поверхности по формуле Ф=т (RF + Rк Fк + иSfi li), [139(36)] где т, R, F, u, fi и li-обозначения те же, что в формуле [7(7)] настоящей главы; RK-расчетное сопротивление грунта под консолями, тc/м2, при погружении их в грунт на глубину 0,5—1 м, принимаемое по табл. 44(21); FK-площадь проекции консолей на горизонтальную плоскость, м. Таблица 44(21) Состояние грунтов Расчетное Вид грунтов показатель консистенции IL, и степень влажности G коэффициент пористости, е сопротивление грунта под консолями свай-колонн Rк, тс/м2. Супеси IL=0,2 0,5 0,7 55 40 Суглинки IL=0,5 0,5 0,7 40 30 Глины IL=0,2 0,5 1 80 50 IL=0,5 0,5 1 60 35 П крупные 0 < G £ 1 < 0,55 0,55 ¾ 0,7 90 75 е средней крупности 0 < G £ 1 < 0,55 0,55 ¾ 0,7 75 65 с мелкие 0 < G £ 0,5 < 0,6 0,6 ¾ 0,75 65 55 к 0 < G £ 0,8 < 0,6 0,6 ¾ 0,75 55 40 и пылеватые 0 < G £ 0,5 < 0,6 0,6 ¾ 0,8 50 30 Лесс и лессовидные суглинки в состоянии G=0,8 0,75 35 полного водонасыщения 1 20 Супеси и суглинки, послойно уплотненные G=0,5 0,65 30 при оптимальной влажности G=0,8 0,65 20 К п. 14.6. Расчетные сопротивления грунта RК под консолями свай-колонн серии 1.821-1 определены экспериментальным путем на площадках с различными грунтовыми условиями. Исследования показали, что давление, передаваемое консолями, меняет характер контактных боковых давлений и увеличивает силы трения по боковой поверхности. Для упрощения методики расчета в формуле [139(36)] средний член комплексно учитывает весь эффект, получаемый за счет консолей; силы трения сохранены такими же, как для призматических свай. 14.7. Для свай всех видов, размеры которых определены в проекте по конструктивным соображениям и несущая способность которых полностью не используется, статические испытания допускается прекращать при величине осадки менее 30 мм, если при этом максимальная достигнутая нагрузка составляет не менее 1,5 расчетной нагрузки, допускаемой на сваю и принятой в проекте. К п. 14.7. Статические испытания свайных фундаментов рекомендуется проводить на площадках со сложными инженерно-геологическими условиями (глинистые грунты с консистенцией IL>0,6, пески рыхлые, просадочные грунты с пористостью более 48% и т.п.) и при проектировании зданий крупных комплексов. Эти испытания должны выполняться, как правило, на стадии инженерно-геологических изысканий. Статические испытания свай проводятся в отдельных редких случаях как контрольные в соответствии с главой СНиП III-9-74 и в период строительства, если при добивке свай (погружаемых в сельском строительстве, как правило, до проектной отметки) отказ оказался больше проектного. Испытаниям подвергается не менее двух свай. 14.8. Расчет свайных фундаментов и свай-колонн одноэтажных сельскохозяйственных зданий на устойчивость фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов основания в соответствии с методикой, установленной главой СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений, является во всех случаях обязательным. К п. 14.8. Сваи-колонны и свайные фундаменты сельскохозяйственных зданий обычно несут сосредоточенные нагрузки от 5 до 25 тс и погонные нагрузки от 3 до 10 тс. Силы пучения по СНиП II-75-74 имеют такой же порядок. Поэтому проверка на выпучивание для малонагруженных свайных фундаментов является обязательной. ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ СНиП РАСЧЕТ СВАЙ, СВАЙ-ОБОЛОЧЕК И СВАЙ-СТОЛБОВ НА СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАГРУЗОК И МОМЕНТОВ А. ОСНОВНОЙ МЕТОД 1. Расчет свай, свай-оболочек и свай-столбов (именуемых ниже для краткости общим названием сваи) на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок и моментов в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1(1), должен включать: Рис. 1(1). Схема нагрузок на сваю а) расчет свай по деформациям, который сводится к проверке соблюдения условий допустимости расчетных величин горизонтального перемещения головы сваи Dг и угла ее поворота j: Dг £ Sпр; [1(1)] j £ jпр, [2(2)] где Dг и j-расчетные величины соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, определяемые в соответствии с указаниями п. 4 настоящего приложения; Sпр и jпр-предельно допускаемые величины соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, устанавливаемые в задании на проектирование здания или сооружения; б) расчет устойчивости грунта основания, окружающего сваю, выполняемый в соответствии с требованиями п. 6 настоящего приложения; в) проверку сечений свай по сопротивлению материала по предельным состояниям первой и второй группы (по прочности, по образованию и раскрытию трещин) на совместное действие расчетных усилий: сжимающей силы, изгибающего момента и перерезывающей силы. Указанный расчет сваи должен выполняться в зависимости от материала свай в соответствии с требованиями п. 4.2 главы СНиП II-17-77. Расчетные величины изгибающих моментов, поперечных сил и продольных сил, действующих в различных сечениях сваи, должны определяться согласно требованиям п. 7 настоящего приложения. В случае жесткой заделки сваи в ростверк, если исключается возможность поворота ее головы (например, в жесткий ростверк с двумя или более рядами свай, установленных в направлении действия горизонтальной силы), в расчетах необходимо учитывать момент заделки М=Мз, действующий в месте сопряжения сваи с ростверком и определяемый в соответствии с указаниями п. 8 настоящего приложения. Примечание. Расчёт устойчивости грунта основания, окружающего сваю, не требуется для свай размером поперечного сечения d £ 0,6 м, погруженных в грунт на глубину более 10d, за исключением случаев погружения свай в илы или глинистые грунты текучепластичной и текучей консистенции (здесь d-наружный диаметр круглого, или сторона квадратного или большая сторона прямоугольного сечения сваи). Таблица 1(1) Коэффициент пропорциональности К, тс/м4 для свай Вид грунта, окружающего сваи, и его характеристика забивных набивных, свай-оболочек и свай-столбов Глины и суглинки текуче-пластичные (0,75 < IL £ l) 65-250 50-200 Глины и суглинки мягко-пластичные (0,5 < IL £ 0,75); супеси пластичные (0 £ IL £ l); пески пылеватые (0,6 £ e £ 0,8) 250-500 200-400 Глины и суглинки тугопластичные и полутвердые (0 £ IL £ 0,5); супеси твердые (IL < 0); пески мелкие (0,6 £ е £ 0,75); пески средней крупности (0,55 £ е £ 0,7) 500¾800 400-600 Глины и суглинки твердые (IL < 0); пески крупные (0,55 £ е £ 0,7) 800-1300 600-1000 Пески гравелистые (0,55 £ е £ 0,7); гравий и галька с песчаным заполнителем 1000-2000 Примечания: 1. Меньшие значения коэффициента К в табл. 1(1) соответствуют более высоким значениям показателя консистенции IL глинистых и коэффициента пористости е песчаных грунтов, указанным в скобках, а большие значения коэффициента К-соответственно более низким значениям IL и е. Для грунтов с промежуточными значениями характеристик IL и е величины коэффициента К определяются интерполяцией. 2. Коэффициент К для плотных песков должен приниматься на 30% выше, чем наибольшие значения указанных в табл. 1(1) коэффициентов К для заданного вида грунта. 2. При расчете свай на горизонтальную нагрузку грунт, окружающий сваю, допускается рассматривать как упругую линейно-деформируемую среду, характеризующуюся коэффициентом постели Сz, тс/м3. Расчетную величину коэффициента постели Сz, тс/м3, грунта на боковой поверхности сваи при отсутствии опытных данных допускается определять по формуле Сz=Кz, [3(3)] где К-коэффициент пропорциональности, тс/м4, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю по табл. 1(1); z-глубина расположения сечения сваи в грунте, м, для которой определяется коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта при высоком ростверке или к подошве ростверка при низком ростверке. К п. 2. Если консистенция глинистых грунтов дается не численно, а в виде наименования, и пески указываются как средней плотности, то величина К принимается равной среднему арифметическому из указанных в табл. 1(1) пределов К для данного вида грунта. При наличии в пределах длины сваи нескольких слоев грунта разрешается для определения сопротивления грунта на боковой поверхности сваи пользоваться одним приведенным значением коэффициента пропорциональности К, принимаемым в зависимости от грунтов, расположенных до глубины lK, м: lK=3,5 d1 + 1,5, (4) где d1-наружный диаметр круглого или сторона квадратного или прямоугольного сечения сваи, параллельная плоскости действия нагрузки, м. Если в пределах глубины lK, отсчитываемой от поверхности грунта при высоком ростверке или от подошвы ростверка при низком ростверке, расположен один слой грунта, то приведенное значение К принимается равным значению, соответствующему этому грунту. Если в пределах глубины lK расположено два слоя грунта, то приведенное значение К определяется по формуле , (5) где lI-толщина первого (верхнего) слоя грунта, м; KI и KII-коэффициенты пропорциональности, принимаемые по табл. 1(1) для грунтов I и II слоев. В расчетах фундаментов опор мостов момент М=М3, действующий на сваю в месте сопряжения с ростверком, рекомендуется определять согласно прил. 15. 3. Все расчеты свай следует выполнять применительно к приведенной глубине расположения сечения сваи в грунте z и приведенной глубине погружения сваи в грунт, определяемых по формулам: ; [6(4)] ; [7(5)] где z и l-действительная глубина расположения сечения сваи в грунте и действительная глубина погружения свай (ее нижнего конца) в грунт, соответственно отсчитываемые от поверхности грунта-при высоком ростверке или от подошвы ростверка-при низком ростверке, м: aд-коэффициент деформации, 1/м, определяемый по формуле , [8(6)] где К-обозначение то же, что и в формуле [3(3)]; Eб-начальный модуль упругости бетона сваи при сжатии и растяжении, тс/см2, принимаемый в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций; для деревянных свай-модуль упругости древесины, принимаемый по нормам проектирования деревянных конструкций; I-момент инерции поперечного сечения сваи, м4; bс-условная ширина сваи, м, принимаемая равной: для свай-оболочек, а также свай-столбов и набивных свай с диаметром стволов от 0,8 м и более bc=1,5d + 1 м, а для остальных видов и размеров сечений свай bc=d + 0,5 м; d-наружный диаметр круглого или сторона квадратного, или сторона прямоугольного сечения сваи в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, м. К п. 3. Величины aд, соответствующие различным значениям , 1/м-5, приведены в табл. 2. Таблица 2 (м-5) aд (м-5) (м-5) aд (м-5) 1 0,100 2711,3 0,486 1,104 0,102 2767,6 0,488 1,217 0,104 2824,8 0,49 1,338 0,106 2882,9 0,492 1,469 0,108 2942 0,494 1,611 0,11 3002 0,496 1,762 0,112 3063 0,498 1,925 0,114 3125 0,5 2,082 0,116 3188 0,502 2,288 0,118 3252 0,504 2,449 0,12 3317,1 0,506 2,703 0,122 3383,1 0,508 2,932 0,124 3450,3 0,51 3,176 0,126 3518,4 0,512 3,436 0,128 3587,7 0,514 3,713 0,13 3658 0,516 4,007 0,132 3729,5 0,518 4,32 0,134 3802 0,52 4,653 0,136 3875,7 0,522 5,005 0,138 3950,5 0,524 5,378 0,14 4026,5 0,526 5,774 0,142 4103,6 0,528 6,222 0,144 4182 0,53 6,634 0,146 4261,5 0,532 7,101 0,148 4342,2 0,534 7,594 0,15 4424,1 0,536 8,114 0,152 4507,3 0,538 8,662 0,154 4591,7 0,54 9,239 0,156 4677,3 0,542 9,847 0,158 4764,5 0,544 10,486 0,16 4852,5 0,546 11,158 0,162 4942 0,548 11,864 0,164 5032,8 0,55 12,605 0,166 5125 0,552 13,383 0,168 5218,5 0,554 14,199 0,17 5313,4 0,556 15,054 0,172 5409,7 0,558 15,949 0,174 5507,3 0,56 16,887 0,176 5606,4 0,562 17,869 0,178 5706,8 0,564 18,896 0,18 5808,7 0,566 19,969 0,182 5912,1 0,568 21,091 0,184 6016,9 0,57 22,262 0,186 6123,2 0,572 23,485 0,188 6231 0,574 24,761 0,19 6340,3 0,576 26,091 0,192 6451,2 0,578 27,479 0,194 6563,6 0,58 28,925 0,196 6677,5 0,582 30,432 0,198 6793 0,584 32 0,2 6910,2 0,586 33,632 0,202 7028,9 0,588 35,331 0,204 7149,2 0,59 37,097 0,206 7271,2 0,592 38,933 0,208 7394,9 0,594 40,841 0,210 7520,2 0,596 42,823 0,212 7647,3 0,598 44,882 0,214 7776 0,6 47,018 0,216 7906,5 0,602 49,236 0,218 8038,7 0,604 51,536 0,22 8172,7 0,606 53,922 0,222 8308,4 0,608 56,395 0,224 8446 0,61 58,958 0,226 8585,3 0,612 61,613 0,228 8726,5 0,614 64,363 0,23 8869,6 0,616 67,211 0,232 9014,5 0,618 70,158 0,234 9161,3 0,62 73,208 0,236 9310,1 0,622 76,363 0,238 9460,7 0,624 79,626 0,24 9613,3 0,626 83 0,242 9767,8 0,628 86,487 0,244 9924,4 0,63 90,09 0,246 10083 0,632 93,812 0,248 10243 0,634 97,656 0,25 10406 0,636 101,636 0,252 10571 0,638 105,721 0,254 10738 0,64 109,95 0,256 10906 0,642 114,314 0,258 11077 0,644 118,81 0,26 11250 0,646 123,45 0,262 11426 0,648 128,24 0,264 11597 0,65 133,17 0,266 11783 0,652 138,25 0,268 11964 0,654 143,49 0,27 12148 0,656 148,88 0,272 12335 0,658 154,44 0,274 12523 0,66 160,16 0,276 12714 0,662 166,04 0,278 12907 0,664 172,1 0,28 13103 0,666 178,34 0,282 13301 0,668 184,75 0,284 13501 0,67 191,35 0,286 13704 0,672 198,14 0,288 13909 0,674 205,11 0,29 14117 0,676 212,28 0,292 14327 0,678 219,65 0,294 14539 0,68 227,23 0,296 14754 0,682 235,01 0,298 14972 0,684 243 0,3 15192 0,686 251,21 0,302 15415 0,688 259,64 0,304 15640 0,69 268,29 0,306 15868 0,692 277,17 0,308 16099 0,694 286,29 0,31 16332 0,696 295,65 0,312 16568 0,698 305,24 0,314 16807 0,7 315,09 0,316 17048 0,702 325,19 0,318 17293 0,704 335,54 0,32 17540 0,706 346,16 0,322 17790 0,708 357,05 0,324 18042 0,71 368,2 0,326 18298 0,712 379,38 0,328 18556 0,714 391,35 0,33 18818 0,716 403,36 0,332 19082 0,718 415,65 0,334 19349 0,72 428,25 0,336 19619 0,722 441,15 0,338 19838 0,724 454,35 0,34 20169 0,726 467,88 0,342 20448 0,728 481,72 0,344 20731 0,73 495,88 0,346 21016 0,732 510,38 0,348 21305 0,734 525,22 0,35 21597 0,736 540,4 0,352 21892 0,738 555,92 0,354 22190 0,74 571,81 0,356 22492 0,742 588,05 0,358 22796 0,744 604,66 0,36 23104 0,746 621,65 0,362 23416 0,748 639,01 0,364 23730 0,75 656,76 0,366 24049 0,752 674,9 0,368 24370 0,754 693,44 0,37 24695 0,756 712,38 0,372 25023 0,758 731,74 0,374 25355 0,76 751,52 0,376 25691 0,762 771,72 0,378 26030 0,764 792,35 0,38 26372 0,766 813,42 0,382 26718 0,768 834,94 0,384 27068 0,77 856,91 0,386 27421 0,772 879,34 0,388 27778 0,774 902,24 0,39 28139 0,776 925,61 0,392 28503 0,778 949,47 0,394 28872 0,78 973,81 0,396 29244 0,782 998,65 0,398 29620 0,784 1024 0,4 29999 0,786 1049,9 0,402 30383 0,788 1076,2 0,404 30771 0,79 1103,1 0,406 31162 0,792 1130,6 0,408 31557 0,794 1158,6 0,41 31957 0,796 1187,1 0,412 32360 0,798 1216,2 0,414 32768 0,8 1245,9 0,416 3,3180 0,802 1276,1 0,418 33595 0,804 1306,9 0,42 34015 0,806 1338,3 0,422 34440 0,808 1370,3 0,424 34868 0,81 1403 0,426 35300 0,812 1436,2 0,428 35737 0,814 1468,5 0,43 36179 0,816 1504,6 0,432 36624 0,818 1539,7 0,434 37074 0,82 1575,6 0,436 37528 0,822 1612 0,438 37987 0,824 1649,2 0,44 38450 0,826 1687 0,442 38918 0,828 1725,5 0,444 39390 0,83 1764,7 0,446 39867 0,832 1804,6 0,448 40349 0,834 1845,3 0,45 40835 0,836 1886,7 0,452 41326 0,838 1928,8 0,454 41821 0,84 1971,6 0,456 42321 0,842 2015,2 0,458 42826 0,844 2059,6 0,46 43336 0,846 2104,8 0,462 43851 0,848 2150,8 0,464 44371 0,85 2197,5 0,466 44895 0,852 2245,1 0,468 45424 0,854 2293,5 0,47 45959 0,856 2342,7 0,472 46498 0,858 2392,7 0,474 47043 0,86 2443,6 0,476 47592 0,862 2495,4 0,478 48147 0,864 2548 0,48 48707 0,866 2601,6 0,482 49272 0,868 2656 0,484 Под глубиной l нужно понимать фактическую глубину погружения свай при опирании их на нескальный грунт или на скальную породу без заделки (забуривания) в него. В случаях, когда набивные сваи, сваи-оболочки или сваи-столбы погружены через толщу нескального грунта и заделаны не менее 0,5 м в невыветрелый скальный грунт (скальную породу), глубину l необходимо принимать равной l=lс + Dl, (9) где lс-глубина расположения кровли невыветрелого скального грунта, м, отсчитываемая от поверхности грунта при высоком ростверке или от подошвы ростверка при низком ростверке; Dl-дополнительная глубина, м, принимаемая равной: а) при заделке в магматические породы (гранит, диорит, базальт и др.) Dl=0; б) при заделке в прочие породы Dl=d/2. В расчетах фундаментов опор мостов необходимо: а) жесткость поперечного сечения сваи Eбl, тс/м2, определять согласно указаниям главы СНиП по проектированию мостов и труб; б) при определении условной ширины bс для свай круглого сечения всех видов вводить в приведенные выше формулы коэффициент kф=0,9, а для свай-оболочек, свай-столбов или набивных свай диаметром стволов 0,8 м и более, образующих в направлении действия внешней нагрузки один или несколько рядов, вводить в соответствующую формулу для определения условной ширины дополнительный коэффициент, принимаемый равным , (10) но не более 1. Здесь k1-коэффициент, зависящий от числа пр свай-оболочек, свай-столбов или набивных свай, расположенных в вертикальной плоскости, параллельной плоскости действия нагрузок (в одном ряду): при пр=2 k1=0,6; при пр=3 k1=0,5; при пр ³ 4 k1=0,45; Lp-расстояние в свету (на уровне поверхности грунта) между сваями-оболочками, сваями-столбами или набивными сваями, м. d-обозначение тоже, что и в формуле 8(6) настоящего приложения. 4. Расчетные величины горизонтального перемещения сваи в уровне подошвы ростверка Dг, м, и угол ее поворота y, рад, следует определять по формулам: ; [11(7)] , [12(8)] где Н и М ¾ расчетные значения поперечной силы, тс, и изгибающего момента, тс×м, действующие со стороны ростверка на голову сваи [см. рис. 1(1)]: lo ¾ длина участка сваи, м, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности грунта; Еб и I-обозначения те же, что и в формуле [8(6)]; yо и jо-горизонтальное перемещение, м, и угол поворота поперечного сечения сваи, рад, в уровне поверхности грунта при высоком ростверке, а при низком ростверке-в уровне его подошвы; определяются в соответствии с требованиями п. 5 настоящего приложения. Примечание. В настоящем приложении считаются положительными: момент и горизонтальная сила, приложенные к голове сваи, если момент и сила направлены соответственно по часовой стрелке и вправо; изгибающий момент и поперечная сила в сечении сваи, если момент и сила, передающиеся от верхней условно отсеченной части сваи на нижнюю, направлены соответственно по часовой стрелке и вправо; горизонтальное смещение сечения сваи и его поворот, если они направлены соответственно вправо и по часовой стрелке. К п. 4. Для свай, опертых на нескальный грунт, при приведенной глубине погружения и для свай, опертых на скалу, при перемещения Dг и j можно определять табличным методом, приведенным в разделе Б настоящего приложения, или по приближенным формулам: в случае, когда голова сваи свободна от закрепления против поворота: ; (13) ; (14) в случае, когда возможность поворота головы сваи исключена: ; j =0 (15) где lМ-длина изгиба сваи, м; Dг, j, H, M, Eб, и I-обозначения те же, что и в формулах [11(7)] и [12(8)] настоящего приложения. Длина изгиба lМ сваи определяется по формуле , (16) где l0-обозначение то же, что и в формулах [11(7)] и [12(8)] настоящего приложения; aд-коэффициент деформации сваи, определяемый по п. 3 настоящего приложения; k2-коэффициент, который в первом из указанных случаев принимается по рис. 2, а во втором-по табл. 3. Таблица 3 ЕбI Значения коэффициента k2 при lo, м тc×м2 0 1 2 3 5 10 ³15 £ 103 2,35 2,15 2,05 2 1,95 1,95 ¾ 2,6 104 2,35 2,2 2,1 2,05 2 1,95 1,95 ³ 105 2,35 2,25 2,15 2,1 2,05 2 1,95 £ 103 2,3 2,1 2 1,95 1,9 1,85 ¾ 2,8 104 2,3 2,15 2,1 2 1,95 1,9 1,85 ³ 105 2,3 2,2 2,15 2,1 2 1,95 1,9 £ 103 2,25 2,05 1,95 1,9 1,85 1,8 ¾ 3 104 2,25 2,1 2 1,95 1,9 1,85 1,8 ³ 105 2,25 2,15 2,1 2 1,95 1,85 1,85 £ 103 2,25 2,05 1,95 1,9 1,85 1,8 ¾ ³ 3,5 104 2,25 2,1 2 1,95 1,9 1,8 1,8 ³ 105 2,25 2,15 2,05 2 1,95 1,85 1,8 Рис. 2. График для определения коэффициента k2 5. Горизонтальное перемещение yo, м, и угол поворота j, рад, следует определять по формулам: yo=Hodнн + Modнм [17(9)] jo=Hodмн + Modмм [18(10)] где Ho и Мo-расчетные значения соответственно поперечной силы, тс, и изгибающего момента, тс×м, в рассматриваемом сечении сваи, принимаемые равными Но=Н и Мо=М + Нlo [здесь Н и М-значения те же, что и в формулах 11(7) и 12(8)]; dHH-горизонтальное перемещение сечения, м/тс, от силы Hо=1 [рис. 3(2), а]; dHM-горизонтальное перемещение сечения, 1/тс, от момента Мо=1 [рис. 3(2), б]; dМH-угол поворота сечения, 1/тс, от силы Hо=1 [рис. 3(2), а]; dММ ¾ угол поворота сечения, 1/(тс×м), от момента Мо=1 [рис. 3(2), б]. Перемещения dНH, dМH=dНМ и dММ вычисляются по формулам: ; [19(11)] ; [20(12)] , [21(13)] где aд, Fб, I-значения те же, что и в формуле [8(6)]; A0, В0, C0-безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 4 (2) в зависимости от приведенной глубины заложения свай в грунте , определяемой по формуле [7 (5)]. При величине , соответствующей промежуточному значению, указанному в табл. 4(2), ее следует округлить до ближайшего табличного значения. Таблица 4(2) При опирании сваи на нескальный грунт При опирании сваи на скалу При заделке сваи в скалу A0 B0 C0 A0 B0 C0 A0 B0 C0 0,5 72,004 192,026 576,243 48,005 96,037 192,291 0,042 0,125 0,5 0,6 50,007 111,149 278,059 33,314 55,609 92,912 0,072 0,18 0,6 0,7 36,745 70,023 150,278 24,507 35,059 50,387 0,114 0,244 0,699 0,8 28,14 46,943 88,279 18,775 23,533 29,763 0,17 0,319 0,798 0,9 22,244 33,008 55,307 14,851 16,582 18,814 0,241 0,402 0,896 1 18,03 24,106 36,486 12,049 12,149 12,582 0,329 0,494 0,992 1,1 14,916 18,16 25,123 9,933 9,196 8,836 0,434 0,593 1,086 1,2 12,552 14,041 17,914 8,418 7,159 6,485 0,556 0,698 1,176 1,3 10,717 11,103 13,235 7,208 5,713 4,957 0,695 0,807 1,262 1,4 9,266 8,954 10,05 6,257 4,664 3,937 0,849 0,918 1,342 1,5 8,101 7,319 7,838 5,498 3,889 3,24 1,014 1,028 1,415 1,6 7,154 6,129 6,268 4,887 3,308 2,758 1,186 1,134 1,48 1,7 6,375 5,189 5,133 4,391 2,868 2,419 1,361 1,232 1,535 1,8 5,73 4,456 4,299 3,935 2,533 2,181 1,532 1,321 1,581 1,9 5,19 3,878 3,679 3,653 2,277 2,012 1,693 1,397 1,617 2 4,737 3,418 3,213 3,381 2,081 1,891 1,841 1,46 1,644 2,2 4,032 2,75S 2,591 2,977 1,819 1,758 2,08 1,545 1,675 2,4 3,526 2,327 2,227 2,713 1,673 1,701 2,24 1,586 1,685 2,6 3,163 2,048 2,013 2,518 1,6 1,687 2,33 1,596 1,687 2,8 2,905 1,869 1,889 2,153 1,572 1,693 2,371 1,593 1,687 3 2,727 1,758 1,818 2,403 1,568 1,707 2,385 1,586 1,691 3,5 2,502 1,641 1,757 2,394 1,597 1,739 2,389 1,584 1,711 4 2,441 1,621 1,751 2,419 1,618 1,75 2,401 1,6 1,732 Рис. 3(2). Схема перемещений сваи в грунте а-от действия силы Но=1, приложенной в уровне поверхности грунта; б-от действия момента Мо=1 К п. 5. Заделанными в скале [см. табл. 4(2)] могут рассматриваться набивные сваи, сваи-оболочки, заполненные бетоном, и сваи-столбы, если они забурены в скальный грунт на глубину, достаточную для выполнения условия п. 4.3 главы СНиП II-17-77. При этом их несущую способность Ф следует определять по формуле (4) указанной главы СНиП, принимая расчетное сопротивление скального грунта под нижним концом набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба равным (22) где Rнсж, kг, hз, и dз-обозначения те же, что и в формуле (5) главы СНиП; ke-коэффициент, определяемый по графику рис. 4 в зависимости от приведенного эксцентриситета ; (23) Ml, Ql, и Nl-расчетные значения изгибающего момента, поперечной силы и продольной силы в сечении набивной сваи, сваи-оболочки или сваи-столба на глубине z=l, вычисляемые по формулам п. 7 настоящего приложения. Рис. 4. График для определения коэффициента kе При набивные сваи, сваи-оболочки или сваи-столбы могут рассматриваться как заделанные в скале, если проверена их несущая способность на действие расчетной продольной нагрузки (согласно пп. 4.3 и 5.4 главы СНиП II-17-77) и прочность заделки по формуле , (24) где Ml, Ql, Rнсж, hз, и dз-обозначения те же, что и в формулах (22) и (23). 6. Расчет устойчивости основания, окружающего сваю, должен производиться по условию [25(14)] ограничения расчетного давления sz, оказываемого на грунт боковыми поверхностями свай , [25(14)] где sz-расчетное давление на грунт, тс/м2, боковой поверхности сваи, определяемое по формуле [27(16)], на следующих глубинах z, м, отсчитываемых при высоком ростверке от поверхности грунта, а при низком ростверке-от его подошвы: а) при £ 2,5-на двух глубинах, соответствующих z=l/3 и z= l, б) при > 2,5-на глубине , где aд определяется по формуле [8 (6)]; gI-расчетный объемный вес грунта ненарушенной структуры, тс/м3, определяемый в водонасыщенных грунтах с учетом взвешивания в воде; jI и cI-расчетные значения соответственно угла внутреннего трения грунта, град, и удельного сцепления грунта, тс/м2 принимаемые в соответствии с указаниями п. 4.6 настоящей главы; x-коэффициент, принимаемый при забивных сваях и сваях-оболочках x=0,6, а при всех остальных видах свай x=0,3; h1-коэффициент, равный единице, кроме случаев расчета фундаментов распорных сооружений (например, распорных пролетных строений), в которых следует принимать h1=0,7; h2-коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке, определяемый по формуле . [26(15)] Здесь Мп-момент от внешних постоянных расчетных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов свай, тс×м; Мв-то же, от внешних временных расчетных нагрузок, тс×м; -коэффициент, принимаемый п=2,5, за исключением случаев расчета; а) особо ответственных сооружений, для которых при £ 2,5 принимается =4 и при ³ 5 принимается =2,5; при промежуточных значениях значение определяется интерполяцией; б) фундаментов с однорядным расположением свай на внецентренно-приложенную вертикальную сжимающую нагрузку, для которых следует принимать =4 независимо от величины . Примечание. Если расчетные горизонтальные давления на грунт sz не удовлетворяют условию [25(14)], но при этом несущая способность свай по материалу недоиспользована, и перемещения сваи меньше предельно допускаемых величин, то при приведенной глубине свай > 2,5 расчет следует повторить, приняв уменьшенное значение коэффициента пропорциональности К (п. 2 настоящего приложения). При новом значении К необходимо проверить прочность сваи по материалу, ее перемещения, а также соблюдение условия [25(14)]. 7. Расчетное давление sz, тс/м2, на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее на глубине z, а также расчетный изгибающий момент Mz, тс×м, поперечную силу Qz, тс, продольную силу Nz, тс, действующие на глубине z в сечении сваи, следует определять по формулам: ; [27(16)] ; [28(17)] ; [29(18)] Nz=N, [30(19)] где К-коэффициент пропорциональности, определяемый по табл. 1(1) настоящего приложения; aд, Еб, I-значения те же, что и в формуле [8(6)]; -приведенная глубина, определяемая по формуле [6(4)] в зависимости от значения действительной глубины z, для которой определяются величины давления sz, момента Mz и поперечной силы Qz; Н0, М0, y0 и jо-обозначения те же, что и в пп. 4 и 5 настоящего приложения; -коэффициенты, значения которых принимаются по табл. 5(3); N ¾ расчетная осевая нагрузка, тс, передаваемая на голову сваи. Таблица 5(3) Приведенная глубина расположения сечения сваи в Коэффициенты грунте A1 B1 C1 D1 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0,1 1 0,1 0,005 0 0 0 1 0,1 —0,005 0 0 1 0,2 1 0,2 0,02 0,001 —0,001 0 1 0,2 —0,02 —0,003 0 1 0,3 1 0,3 0,045 0,005 —0,005 —0,001 1 0,3 —0,045 —0,009 —0,001 1 0,4 1 0,4 0,08 0,011 —0,011 —0,002 1 0,4 —0,08 —0,021 —0,003 1 0,5 1 0,5 0,125 0,021 —0,021 —0,005 0,999 0,5 —0,125 —0,042 —0,008 0,999 0,6 0,999 0,6 0,18 0,036 —0,036 —0,011 0,998 0,6 —0,18 —0,072 —0,016 0,997 0,7 0,999 0,7 0,245 0,057 —0,057 —0,02 0,996 0,699 —0,245 —0,114 —0,03 0,994 0,8 0,997 0,799 0,32 0,085 —0,085 —0,034 0,992 0,799 —0,32 —0,171 —0,051 0,989 0,9 0,995 0,899 0,405 0,121 —0,121 —0,055 0,985 0,897 —0,404 —0,243 —0,082 0,98 1 0,992 0,997 0,499 0,167 —0,167 —0,083 0,975 0,994 ¾0,499 —0,333 —0,125 0,967 1,1 0,987 1,095 0,604 0,222 —0,222 —0,122 0,96 1,09 —0,603 —0,443 —0,183 0,946 1,2 0,979 1,192 0,718 0,288 —0,287 —0,173 0,938 1,183 —0,716 —0,575 —0,259 0,917 1,3 0,969 1,287 0,841 0,365 —0,365 —0,238 0,907 1,273 —0,838 —0,73 —0,356 0,876 1,4 0,955 1,379 0,974 0,456 —0,455 —0,319 0,866 1,358 —0,967 —0,91 —0,479 0,821 1,5 0,937 1,468 1,115 0,56 —0,559 -0,42 0,811 1,437 —1,105 —1,116 —0,63 0,747 1,6 0,913 1,553 1,264 0,678 —0,676 —0,543 0,739 1,507 —1,248 —1,35 —0,815 0,652 1,7 0,882 1,633 1,421 0,812 —0,808 —0,691 0,646 1,566 —1,396 —1,613 —1,036 0,529 1,8 0,843 1,706 1,584 0,961 —0,956 —0,867 0,53 1,612 —1,547 —1,906 —1,299 0,374 1,9 0,795 1,77 1,752 1,126 —1,118 —1,074 0,385 1,64 —1,699 —2,227 —1,608 0,181 2 0,735 1,823 1,924 1,308 —1,295 ¾1,314 0,207 1,646 —1,848 —2,578 —1,966 —0,057 2,2 0,575 1,887 2,272 1,72 —1,693 —1,906 —0,271 1,575 —2,125 —3,36 —2,849 —0,692 2,4 0,347 1,874 2,609 2,195 —2,141 —2,663 —0,949 1,352 —2,339 —4,228 —3,973 —1,592 2,6 0,033 1,755 2,907 2,724 —2,621 —3,6 —1,877 0,917 —2,437 —5,14 —5,355 —2,821 2,8 ¾0,385 1,49 3,128 3,288 —3,103 ¾4,718 —3,108 0,197 —2,346 —6,023 —6,99 —4,445 3 —0,928 1,037 3,225 3,858 —3,541 —6 —4,688 —0,891 —1,969 —6,765 —8,84 ¾6,52 3,5 —2,928 —1,272 2,463 4,980 —3,919 —9,544 —10,34 —5,854 1,074 —6,789 —13,692 —13,826 4 —5,853 —5,941 —0,927 4,548 —1,614 —11,731 —17,919 —15,076 9,244 —0,358 —15,611 —23,14 К п. 7. Для свай, опертых на нескальный грунт, при приведенной глубине погружения в грунт и для свай, опертых на скалу, при расчетное давление на грунт sz, тс/м2 по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее на глубине (см. п. 6), а также наибольшее значение расчетного изгибающего момента Ммакс, тс×м, на участке сваи, расположенном в грунте, можно определять табличным методом, приведенным в разделе Б настоящего приложения, или по приближенным формулам: ; (31) (32) где Мo, Нo и aд-обозначения те же, что и в п. 7 настоящего приложения; x1-коэффициент, который при значения принимается равным 0,7, а в интервале 2,6<<4 определяется по формуле x1=1,5-0,2, (33) k3-коэффициент; при =2,6 k3=0,65; при =3 k3=0,7 и при ³ 3,5 k3=0,75. 8. Расчетный момент заделки М3, тс×м, учитываемый при расчете свай, имеющих жесткую заделку в ростверк, которой обеспечивается невозможность поворота головы сваи, следует определять по формуле , [34(20)] где все буквенные обозначения те же, что и в предыдущих формулах. При этом знак минус означает, что при горизонтальной силе Н, направленной слева направо, на голову сваи со стороны заделки передается момент, направленный против часовой стрелки. Для свай, опертых на нескальный грунт, при приведенной глубине погружения в грунт ³ 2,6 и для свай, опертых на скалу, при ³ 4 допускается расчетный момент М3 вычислять табличным методом, приведенным в разделе Б настоящего приложения, или по приближенной формуле , (35) где Н-расчетное значение поперечной силы, тс; k4-коэффициент, принимаемый по табл. 6; lM-длина изгиба сваи, определяемая по формуле (16) и табл. 3 (см. п. 4). Таблица 6 Eб I, тс×м2 Значения коэффициента k4, при lo, м 0 1 2 3 5 ³ 10 £ 103 0,83 0,93 0,97 0,98 0,99 1 104 0,83 0,9 0,94 0,96 0,98 1 ³ 105 0,83 0,88 0,92 0,94 0,97 1 Пример. 1. Требуется определить горизонтальное перемещение и угол поворота головы сваи, а также расчетные значения наибольшего изгибающего момента и продольной силы для проверки прочности и трещиностойкости ствола сваи. Свая железобетонная круглая полая с наружным диаметром d=0,6 м и внутренним dв=0,4 м. Голова сваи расположена на высоте lo=2 м от поверхности-грунта (рис. 5, а). Свая погружена в мелкий песок на глубину l=8 м. Начальный модуль упругости бетона Еб=2,9×106 тс/м2. К голове сваи приложены внешние нагрузки в виде вертикальной силы N, горизонтальной силы H и момента М, нормативные значения которых соответственно равны 30 тс, 4 тc и 2 тс×м. Коэффициенты перегрузки в расчетах по первой группе предельных состояний: для вертикальной силы 1,1 или 0,9, для горизонтальной силы и момента 1,2. Рис. 5. К примеру расчета a-схема сваи; б-эпюра Мz при Н=4 тс и М=2 тс×м Решение. Момент инерции поперечного сечения сваи м4. Жесткость поперечного сечения сваи при изгибе Еб I=2,9×106×5,1×10-3=14,8×103 тс×м2. В соответствии с п. 3 определяем условную ширину сваи: bc=1,5 d + 0,5=1,5×0,6 + 0,5=1,4 м. Согласно п. 2, для мелкого песка коэффициент пропорциональности тс/м4. Из табл. 2 следует, что значению м-5 соответствует величина коэффициента деформация aд=0,572 м-1. По формуле [7 (5)] определяем приведенную глубину погружения сваи в грунт: = 0,572×8=4,58. Приняв, согласно табл. 4(2), Ао=2,441, Во=1,621 и Со=1,751, по формулам [19(11)]-[21(13)] вычисляем перемещения сваи в уровне поверхности грунта от единичных усилий, приложенных в том же уровне [см. рис. 3 (2)]: м/тс; 1/тс; 1/тс×м. Согласно п. 5, изгибающий момент и поперечная сила в сечении сваи на уровне поверхности грунта при расчете по второй группе предельных состояний равны: Мо=М + Нlo=2 + 4×2=10 тс×м; Но=Н=4 тс. По формулам [17(19)] и [18(10)] определяем горизонтальное перемещение и угол поворота сечения сваи на уровне поверхности грунта: уо=4×8,809×10-4 + 10×3,347×10-4=68,71×10-4 м=0,69 см; jо =4×3,347×10-4 + 10×2,068×10-4=34,07×10-4 рад. Искомые перемещения сваи находим по формулам [11(7)] и [12(8)]; y=34,07-4 + =42,2×10-4 рад. Найдем величину наибольшего изгибающего момента Ммакс для расчета трещиностойкости ствола сдай. Для этого, пользуясь формулой [28 (17)], определяем изгибающие моменты Mz в поперечных сечениях сваи, расположенных на разных глубинах z от поверхности грунта Mz=0,5722 ×14,8×103×68,21×10-4-0,572×14,8×103 ×34,07×10-4 В3 + 10×С3 + + D3=33,28 A3-28,84 B3 + 10 C3 + 6,993 D3. Дальнейшие вычисления по определению значений Mz, приведенные с использованием данных табл. 5(3), сведены в табл. 7. По результатам этих вычислений на рис. 5, б построена эпюра Mz, из которой следует, что можно принять Mмакс=14 тс×м. Таблица 7 z, м А3 В3 С3 D3 33,28 А3 28,84 B3 10 С3 6,993 D3 Mz, тс×м 0,87 0,5 –0,021 –0,005 0,999 0,5 –0,69 –0,14 9,99 3,5 12,9 1,75 1 –0,167 –0,083 0,975 0,994 –5,56 –2,39 9,75 6,95 13,5 2,62 1,5 –0,559 –0,42 0,811 1,437 –18,6 –12,11 8,11 10,05 11,7 3,5 2 –1,295 –1,314 0,207 1,646 –43,1 ‑37,9 2,07 11,51 8,4 5,25 3 –3,54 –6 –4,688 –0,891 –117,81 –173,04 –46,88 ‑6,23 2,1 7 4 –1,614 –11,731 –17,919 –15,076 –53,71 –338,32 –179,19 –105,43 0 Учитывая формулу [30 (19)], приходим к выводу, что в расчете трещиностойкости ствола сваи следует принять изгибающий момент и продольную силу равными соответственно 14 тс×м и 30 тс, а в расчете прочности ствола-1,2×14=16,8 тс×м и 1,1×30=33 тс или 0,9×30=27 тс. В заключение определим величины перемещений Dг и y сваи, а также величину наибольшего изгибающего момента Mмакс, пользуясь приближенными формулами, которые могут быть применены, так как приведенная длина сваи = 4,58 > 2,6. Приняв по графику рис. 2 значение k2=1,85, по формуле (16) определим длину изгиба сваи: м. Из формул (13) и (14) следует: м » 1,5 см; рад. По формуле (32) получаем: Ммакс=10 + 4 =15,2 тс×м. Результаты, полученные по приближенным формулам достаточно хорошо совпадают с соответствующими результатами, полученными выше по более общим формулам. Пример 2. Для сваи, рассмотренной в примере 1, но работающей в условиях, исключающих возможность поворота ее головы, определить горизонтальное перемещение Dг последней от действия горизонтальной силы Н=12 тс. Решение. Используя значения перемещений dНН, dМН=dНМ и dММ, а также жесткости ЕбI поперечного сечения сваи, по формуле [34(20)] вычисляем момент заделки М=М3 (момент, действующий в месте сопряжения сваи с ростверком): М=М3= тс×м. Определяем, согласно п. 5, изгибающий момент и поперечную силу в сечении сваи на уровне поверхности грунта и затем по формулам [17(9)] и [18(10)] горизонтальное перемещение и угол поворота этого сечения: Мо=М + Нlo=-31 + 12×2=-7 тс×м; Но=Н=12 тс. уо=12×8,809×10-4-7×3,347×10-4=82,28×10-4 м=0,82 см; jо=12×3,347×10-4-7×2,068×10-4=25,68×10-4 рад. По формуле [11(7)] вычисляем искомое значение горизонтального перемещения головы сваи: Нетрудно убедиться, что при подстановке значений величин в формулу [12(8)] получается y=0; это является свидетельством правильности вычислений. В заключение определим величину Dг по приближенной формуле (13). Не прибегая к интерполяции, по табл. 3 устанавливаем, что значениям =4,58, ЕбI=14,8×10 тс×м2 и lo=2 м соответствует k2=2. По формулам (16) и (15) имеем: м. м=1,13 см; Б. ТАБЛИЧНЫЙ МЕТОД Приведенный ниже табличный метод применим для свай и свай-оболочек, не заделанных в скальный грунт при величине ³ 2,6; для свай и свай-оболочек при опирании или заделке их в скальный грунт метод применим при ³ 4. Усилия и перемещения свай и свай-оболочек в любой точке на глубине Z, м, (см. рис. 1) определяются по формулам: ; (36) ; (37) ; (38) ; (39) sz=Кzyz, (40) где , -функции, принимаемые по табл. 8 в зависимости от приведенной глубины заложения свай в грунт =aдl и приведенной координаты рассматриваемой точки =aдz (где l и z-действительная глубина погруженной в грунт части сваи и действительная координата рассматриваемой точки, м, согласно рис. 1); aд-коэффициент деформации, 1/м, определяемый по формуле (6) приложения к главе СНиП II-17-77; Eб-начальный модуль упругости бетона сваи при сжатии и растяжении, тс/м2, определяемый в соответствии с главой СНиП II-21-74 «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования»; I-момент инерции поперечного сечения сваи, м4; К-коэффициент пропорциональности, тс/м4, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю или сваю-оболочку, по табл. 1 настоящего приложения; Ho и Мо-соответственно расчетные значения поперечной силы, тс, и изгибающего момента, тс×м, в рассматриваемом сечении сваи или сваи-оболочки, принимаемые равными Н=Нo, (41) Мo=М + Нlo, (42) где Н и М-соответственно расчетные значения поперечной силы, тс, и изгибающего момента, тс×м, действующих со стороны ростверка на голову сваи (см. рис. 1). Момент заделки М3, тс×м, учитываемый при расчете свай и свай-оболочек, имеющих жесткую заделку в низкий ростверк, обеспечивающий исключение возможности поворота головы сваи (см. рис. 2) в случае использования табличного метода при ³ 2,6 м, определяется по формуле . (43) где , -значения функций и в уровне поверхности грунта (при Z=0); Но и aд-обозначения те же, что и в формулах (36) ¾ (40). При этом знак минус означает, что при горизонтальной силе Н, направленной слева направо, на голову сваи со стороны заделки передается момент, направленный против часовой стрелки. Расчетные величины горизонтального перемещения головы сваи и сваи-оболочки в уровне подошвы плиты ростверка Dг, м, и угол ее поворота , рад, для расчета свай и свай-оболочек по деформациям при использовании табличного метода следует определять так же, как и при использовании основного метода по формулам [11(7)] и [12 (8)] настоящего приложения с той лишь разницей, что уо и yо определяются по формулам (36) и (37). Пример. Требуется определить горизонтальные перемещения сваи в уровне поверхности грунта и в уровне приложения горизонтальной силы Н, а также величину наибольшего изгибающего момента Ммакс в поперечном сечении сваи. Свая железобетонная круглая полая с наружным диаметром dн=0,6 м и внутренним диаметром dв=0,4 м, длиной 10 м. Горизонтальная сила Н=4,15 тс приложена на высоте lo=2 м от поверхности грунта, начальный модуль упругости бетона сваи Eб=2,8×106 тс/м2. Решение. Момент инерции поперечного сечения сваи равен: м. Жесткость поперечного сечения сваи при изгибе равна: ЕбI=2,8×106×5,1×10-3=14,28×103 тс×м2.
Теги
Похожие материалы
Никто не решился оставить свой комментарий.
Будь-те первым, поделитесь мнением с остальными.
Будь-те первым, поделитесь мнением с остальными.