Свайные фундаменты

d — наружный диаметр круглого или сторона квадратного, или сторона прямоугольного сечения свай в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, м;

а — прочностный коэффициент пропорциональности, кН/м³ (тс/м³), определяемый по табл. 1; значения и определяются по табл. 2 и 3 при = 0.

5. Расчетные значения горизонтального перемещения сваи в уровне подошвы ростверка u_p м, и угол ее поворота _p, рад, следует определять по формулам:

u_p = u_o + ; (12)

_p =_o+ , (13)

где Н, М - расчетные значения поперечной силы, кН (тс), и изгибающего момента, кН•м (те•м) .действующие на голову сваи (см. чертеж) ;

l_o - длина участка сваи, м, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности грунта;

E, I - то же, что в формуле (11) ;

u_o, ₀- 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, определяемые по указаниям п. 7 при двухстадийном расчете и по указаниям п. 12 при одностадийном расчете свай.

П р и м е ч а н и е. 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.

6. Горизонтальная сила Н, кН (тc), соответствующая границе упругой работы системы „свая-грунт", при двухстадийном расчете определяется по формуле

, (14)

7. Горизонтальное перемещение u₀, м, и угол поворота₀, рад, при двухстадийном расчете следует определять по формулам:

а) при Н  Н_е1

, (15)

, (16)

б) при Н > Н_е1

, (17)

, (18)

где H - расчетное значение поперечной силы, кН (тc) , прикладываемой к голове сваи;

H_el — граничное значение поперечной силы, определяемой по формуле (14), где _el определяется по табл. 2 и 3 в зависимости от значения при z_i, = 0;

— определяются по табл. 2 и 3 в зависимости от значения силы , рассчитываемой по формуле (8).

П р и м е ч а н и е. При приведенной длине сваи < 2,6 следует пользоваться табл. 2 и 3 для = 2,6, при этом значение допускаемого перемещения сваи в уровне поверхности грунта не должно превышать 2 см.

8. Расчетный изгибающий момент М_z, кН м (тc м) , поперечную силу H_z, кН (тc) , действующие на глубине z в сечении сваи, следует определять при допущении двух стадий работы системы „свая-грунт" в пределах упругой зоны грунта по формулам:

, (19)

(20)

- приведенные значения фиктивных начальных параметров, определяемые в зависимости от значений H и l по табл. 2 и 3;

A_i, B_i, C_i, D_i— коэффициенты, значения которых принимаются по табл. 4 в зависимости от глубины .

Таблица 2

Приведенная длина

Параметры для расчета свай при шарнирном их сопряжении с ростоверком

участка сваи

2,6

0,316

0,388

0,478

0,578

0,682

0,785

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,238

1,603

2,174

3,108

4,772

0,642

0,802

1,032

1,377

1,904

2,767

1,000

1,238

1,602

2,170

3,082

4,631

-0,642

-0,801

-1,030

-1,359

-1,804

-2,340

0,316

0,392

0,513

0,730

1,155

2,086

0,000

-0,010

-0,067

-0,279

-0,960

2,8

0,344

0,422

0,520

0,631

0,748

0,864

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,236

1,594

2,142

2,997

4,389

0,643

0,795

1,020

1,349

1,826

2,541

1,000

1,236

1,593

2,139

2,973

4,266

-0,643

-0,795

-1,018

-1,331

-1,734

-2,168

0,344

0,426

0,555

0,778

1,191

2,009

0,000

-0,010

-0,065

-0,260

-0,840

3,0

0,366

0,450

0,556

0,678

0,808

0,939

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,237

1.593

2,134

2,955

4,216

0,644

0,797

1,022

1,347

1,806

2,454

1,000

1,237

1,593

2,131

2,932

4,103

-0,644

-0,797

-1,020

-1,329

-1,717

-2,110

0,366

0,454

0,591

0,823

1,238

2,007

0,000

-0,010

-0,064

0,252

-0,780

3,2

0,383

0,472

0,585

0,716

0,860

1,008

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,238

1,598

2,141

2,956

4,167

0,648

0,803

1,031

1,360

1,819

2,446

1,000

1,238

1,598

2,138

2,932

4,056

-0,648

-0,803

-1,029

-1,342

-1,730

-2,114

0,383

0,475

0,619

0,862

1,287

2,046

0,000

-0,010

-0,064

-0,250

-0,755

3,4

0,395

0,487

0,606

0,746

0,903

1,067

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,241

1,604

2,155

2,978

4,183

0,653

0,810

1,043

1,379

1,848

2,480

1,00

1,241

1,604

2,152

2,955

4,075

-0,653

-0,810

-1,141

-1,361

-1,759

-2,150

0,395

0,491

0,641

0,893

1,333

2,102

0,000

-0,010

-0,065

-0,251

-0.750

3,6

0,403

0,497

0,620

0,768

0,935

1,115

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,243

1,611

2,170

3,009

4,233

0,658

0,817

1,054

1,398

1,881

2,531

1,000

1,243

1,611

2,167

2,985

4,124

-0,658

-0,817

-1,052

-1,381

-1,791

-2,199

0,403

0,501

0,656

0,916

1,370

2,160

0,000

-0,010

-0,065

-0,254

-0,757

3,8

0,407

0,503

0,629

0,782

0,967

1,150

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,244

1,616

2,183

3,038

4,321

0,661

0,823

1,064

1,415

1,910

2,583

1,000

1,244

1,616

2,108

3,014

4,181

-0,661

-0,823

-1,062

-1,397

-1,819

-2,247

0,407

0,507

0,665

0,932

1,398

2,211

0,000

-0,010

-0,066

-0,258

-0,768

4,0

0,409

0,507

0,634

0,790

0,941

1.174

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,245

1,620

2,193

3,061

4,342

0,664

0,827

1,070

1,427

1,933

2,626

1,000

1,245

1,620

2,189

3,037

4,231

-0,664

-0,827

-1,068

-1,409

-1,841

-2,285

0,409

1,510

0,670

0,941

1,417

2,250

0,000

-0,010

-0,067

-0,260

-0,778

Таблица 3

Приведенная длина

Параметры для расчета свай при их жесткой заделке в ростоверк

участка сваи

2,6

0,927

0,963

1,061

1,210

1,407

1,656

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,039

1,158

1,374

1,733

2,337

-0,943

-0,980

-1,089

-1,275

-1,552

-1,960

1,000

1,039

1,158

1,372

1,718

2,258

0,000

0,009

0,054

0,234

0,927

0,964

1,074

1,281

1,644

2,314

-0,943

-0,981

-1,094

-1,308

-1,700

-2,471

M_o^f

2,8

0,947

0,984

1,083

1,232

1,425

1,660

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,00

1,039

1,156

1,365

1,709

2,156

-0,938

-0,975

-1,081

-1,260

-1,522

-1,890

1,000

1,039

1,156

1,363

1,692

2,183

0,000

0,008

0,052

0,217

0,947

0,985

1,096

1,301

1,652

2,273

-0,938

-0,975

-1,086

-1,292

-1,663

-2,365

3,0

0,972

1,010

1,111

1,263

1,457

1,687

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,039

1,155

1,361

1,690

2,202

-0,940

-0,977

-1,083

-1,259

-1,512

-1,856

1,000

1,039

1,155

1,359

1,676

2,133

0,000

0,008

0,050

0,204

0,972

1,011

1,124

1,331

1,678

2,268

-0,940

-0,977

-1,087

-1,291

-1,649

-2,304

3,2

0,998

1,036

1,141

1,298

1,496

1,729

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,039

1,156

1.361

1,684

2,174

-0,947

-0,984

-1,092

-1,269

-1,519

-1,852

1,000

1,039

1,156

1,359

1,670

2,180

0,000

0,008

0,049

0,197

0,998

1,037

1,154

1,365

1,714

2,291

-0,947

-0,984

-1,096

-1,300

-1,655

-2,286

3,4

1,021

0,061

1,169

1,331

1,537

1,777

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,040

1,157

1,363

1,685

2,168

-0,957

-0,995

-1,105

-1,285

-1,538

-1,870

1,000

1,040

1,574

1,361

1,672

2,102

0,000

0.000

0,000

0,008

0,049

0,194

1,021

1,062

1,182

1,398

1,755

2,333

-0,957

-0,955

-1,109

-1,316

-1,673

-2,298

3,6

1,040

1,081

1,192

1,360

1,574

1.825

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,040

1,159

1,367

1,692

2,174

-0,968

-1,007

-1,118

-1,303

-1.562

-1,900

1,000

1,040

1,159

1,365

1,678

2,109

0,000

0,008

0,049

0,194

1,040

1,082

1,206

1.428

1,794

2,382

-0,968

-1,007

-1,123

-1,334

-1,698

-2,328

3,8

1,054

1,096

1,210

1,383

1,606

1,867

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,040

1,160

1,371

1,700

2,188

-0,977

-1.017

-1,131

-1,320

-1,586

-1,933

1,000

1,040

1,160

1,369

1,686

2,122

0,000

0,008

0,050

0,195

1,054

1,097

1,224

1,452

1,827

2,429

-0,977

-1,017

-1,136

-1,352

-1,723

-2,364

4,0

1,064

1,107

1,223

1,400

1,629

1,901

0,00

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,000

1,041

1,162

1,375

1,708

2,103

-0,982

-1,026

-1,142

-1.344

-1,606

-1,964

1,000

1,041

1,162

1,373

1,694

2,137

0,000

0,009

0,050

0,197

1,064

1,108

1,237

1,470

1,853

2,469

-0,985

-1,026

-1,146

-1,366

-1,775

-2,399

Во второй стадии работы сваи расчетный изгибающий момент М_z, кН•м (тс•м), поперечную силу H_zi., кН (тc) , действующие на глубине z_i в пределах пластической зоны грунта, следует определять по формулам:

, (21)

, (22)

где z_i, — глубина расположения сечения сваи в грунте, м, в пределах пластической зоны по отношению к подошве низкого ростверка.

9. В случае жесткой заделки сваи в ростверк, если исключается возможность поворота ее головы (например, в жесткий ростверк с двумя рядами свай или более, установленных в направлении действия горизонтальной силы), в формуле (21) вместо М следует принимать расчетный момент заделки M_f, действующий в месте сопряжения сваи с ростверком.

Расчетный момент заделки M_f, кН м (тc м), определяется по формуле

, (23)

г де — приведенный момент, определяемый по табл. 3 в зависимости от значений .

10. Несущая способность системы „свая—грунт" при действии горизонтальной силы определяется по формулам:

1) для сваи, не имеющей жесткой заделки в ростверк,

, (24)

где z_z - расстояние, м, от поверхности грунта до местоположения пластического шарнира, которое определяется из уравнения

, (25)

здесь e - эксцентриситет приложения внешней нагрузки к свае, м;

M_u- предельный изгибающий момент, воспринимаемый поперечным сечением сваи, с учетом продольной силы, кН•м (тc•м);

₁- коэффициент, равный единице, кроме случаев расчета фундаментов распорных сооружений, для которых ₁= 0,7;

₂- коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке, определяемый по формуле

, (26)

где M_c- момент от внешних постоянных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов свай, кН • м (тc • м);

M_t - то же, от внешних временных расчетных нагрузок, кН м (тc м);

- - коэффициент, принимаемый = 2,5, за исключением случаев расчета:

Коэффициенты

Приведенная глубина располо-жения сечения сваи в грунте

A₁

B₁

C₁

D₁

A₃

B₃

C₃

D₃

A₄

B₄

C₄

D₄

0,0

1,000

0,000

1,000

0,000

1,000

0,1

1,000

0,100

0,005

0,000

1,000

0,100

-0,005

0,000

1,000

0,2

1,000

0,200

0,020

0,001

-0,001

0,000

1,000

0,200

-0,020

-0,003

0,000

1,000

0,3

1,000

0,300

0,045

0,005

-0,005

-0,001

1,000

0,300

-0,045

-0,009

-0,001

1,000

0,4

1,000

0,400

0,080

0,011

-0,011

-0,002

1,000

0,400

-0,080

-0,021

-0,003

1,000

0,5

1,000

0,500

0,125

0,021

-0,021

-0,005

0,999

0,500

-0,125

-0,042

-0,008

0,999

0,6

0,999

0,600

0,180

0,036

-0,036

-0,011

0,998

0,600

-0,180

-0,072

-0,016

0,997

0,7

0,999

0,700

0,245

0,057

-0,057

-0,020

0,996

0,699

-0,245

-0,114

-0,030

0,994

0,8

0,997

0,799

0,320

0,085

-0,085

-0,034

0,992

0,799

-0,320

-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

0,980

1,0

0,992

0,997

0,499

0,167

-0,167

-0,083

0,975

0,994

-0,499

-0,333

-0,125

0,967

1,1

0,987

1,095

0,604

0,222

-0,222

-0,122

0,960

1,090

-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

-0,730

-0,356

0,876

1,4

0,955

1,379

0,974

0,456

-0,455

-0,319

0,866

1,358

-0,967

-0,910

-0,479

0,821

1,5

0,937

1,468

1,115

0,560

-0,559

-0,420

0,811

1,437

-1,105

-1,116

-0,630

0,747

1,6

0,913

1,553

1,264

0,678

-0,676

-0,543

0,739

1,507

-1,248

-1,350

-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

0,530

1,612

-1,547

-1,906

-1,299

0,374

1,9

0,795

1,770

1,752

1,126

-1,118

-1,074

0,385

1,640

-1,699

-2,227

-1,608

0,181

2,0

0,735

1,823

1,924

1,308

-1,295

-1,314

0,207

1,646

-1,848

-2,578

-1,966

-0,057

2,2

0,575

1,887

2,272

1,720

-1,693

-1,906

-0,271

1,575

-2,125

-3,360

-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

-3,600

-1,877

0,917

-2,437

-5,140

-5,355

-2,821

2,8

-0,385

1,490

3,128

3,288

-3,103

-4,718

-3,108

0,197

-2,346

-6,023

-6,990

-4,445

3,0

-0,928

1,037

3,225

3,858

-3,540

-6,000

-4,688

-0,891

-1,969

-6,765

-8,840

-6,520

3,5

-2,928

-1,272

2,463

4,980

-3,919

-9,544

-10,340

-5,854

1,074

-6,789

-13,692

-13,826

4,0

-5,853

-5,941

-0,927

4,548

-1,614

-11,731

-17,919

-15,076

9,244

-0,358

-15,611

-23,140

а) особо ответственных сооружений, для которых при  2,6 принимается = 4 и при  5 принимается = 2,5; при промежуточных значениях значение определяется интерполяцией;