Примечание. Уплотнение производится выштамповкой вплотную к свае котлована размером А ?? В ?? h (0,5 ?? 0,9 ?? 0,6 м) с последующим заполнением его бетоном или грунтом с уплотнением. Как показали испытания, это может на 40 % повысить несущую способность сваи на горизонтальную нагрузку.
7.11. Расчет свай со шпонкой следует выполнять по формулам (10)-(15) настоящих указаний.
7.12. В просадочных грунтах допускается применение свай под малочувствительные к неравномерным осадкам одноэтажные производственные и складские здания, передающие нагрузку на фундамент до 400 кН, при условии выполнения мероприятий, гарантирующих защиту основания от возможного замачивания, а также учета, что под нижним концом сваи просадочная часть слоя должна находиться в пределах уплотненного при забивке свай грунтового массива.
Для остальных типов зданий и сооружений использование свай в просадочных грунтах допускается в случае прорезки сваей всей просадочной толщи.
8. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СВАЙ СВД
Пример 1. Выполнить расчет на вертикальную нагрузку (обычные грунтовые условия) при таких исходных данных: свая висячая забивная марки СВД 4.75.50; грунты: 1 - суглинки (JL = 0,24), 2 - лесс (JL = 0,35); 3 - супесь полутвердая, водонасыщенная (JL = 0,8).
Несущую способность F??, кН, сваи, работающей на вертикальную нагрузку, определяем по формуле (4) настоящих указаний. В соответствии с табл. 1: А = 0,32 м2; Кf1 = 1,76; up = 2,4 м; ??p = 3,7 м; Kf2 = 1,64; Кf3 = 1,8;
.
Толщина первого рабочего слоя определяется разностью длины участка от верха сваи до отметки низа первого рабочего слоя и длины нерабочего участка сваи: ??1 = (190,25??189,14)??0,3 = 0,81 м; ??2 = 2,4м; ??3 = 186,74??186,25 = 0,49 м.
Остальные буквенные обозначения принимаем по табл. 1-3 [2]: ??с = 1; ??ск = 1; ??сf = 1; R = 3560 кН/м2; f1 = 29 кН/м2; f2 = 30 кН/м2; f3 = 45 кН/м2 (определяется интерполяцией). Тогда F?? = 1 / 1 ?? 3560 ?? 0,32 + 1,687 ?? 2,4 / 1 ?? 29 ?? 0,81 + 1 ?? 30 ?? 2,4 + 1 ?? 45 ?? 0,49 / = 1615 кН.
Согласно формуле (2) [2] допускаемая расчетная нагрузка на сваю составит:
кН.
Примечание. Боковое сопротивление грунта на длине 0,3 м не учитывается.
Пример 2. Требуется рассчитать однорядный фундамент из свай СВД 5.75.50 под железнодорожную эстакаду с площадками для приема минудобрений. Расчет промежуточной опоры № 6 выполняем исходя из предпосылки, что рамная опора состоит из двух стоек, по верху объединенных ригелем; фундамент - двух свай СВД 5.75.50, объединенных монолитным ростверком, в который жестко заделаны сваи и стойки опоры, изготовляемые из тяжелого бетона класса В25 по прочности на сжатие. Расчет свай СВД 5.75.50 проводим на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента.
Расчетная вертикальная нагрузка приведена к осевой силе Р = 750 кН, приложенной в уровне подошвы ростверка (отм. 145,9). На ростверк в уровне подошвы действует поперечная горизонтальная сила Нх, направленная вдоль оси эстакады, расчетная величина которой равна 84 кН (нормальная 80 кН). В плоскости оси эстакады действует изгибающий момент Мх, приложенный в уровне подошвы ростверка, расчетная величина которого равна 528 кН??м.
Необходимые для расчета данные о грунтах, уровни и размеры приведены на прилагаемой схеме. Определяем расчетный величины продольной и поперечной силы, изгибающего момента, действующих в верхнем сечении каждой из свай в уровне подошвы ростверка.
Усредненный момент инерции сечения сваи СВД 5.75.50
м4.
Жесткость при изгибе поперечного сечения сваи
EJ = 0,9 ?? 3,06 ?? 107 ?? 12,7 ?? 10-3 = 35??104 кН??м2, где в соответствии с п. 3.32 [13] (табл. 28, с. 38) значение модуля упругости бетона класса В25 при сжатии и растяжении.
Ев = 0,9??3,06??106 = 2,754 тс/м2.
Коэффициент пропорциональности для суглинка полутвердого принят по табл. 1 приложения 1 к [2]:
К = 0,5 (12000 ?? 18000) = 15000 кН/м4.
Условная ширина сваи Вр = 1,5??0,45+0,5 = 1,175 м.
Определяем коэффициент деформации для случая одностадийного расчета свай применительно к условиям развития только I стадии напряженно-деформированного состояния системы "свая - грунт" по формуле (11) приложения 1 к [2]:
.
По формуле (6) определяем приведенную (безразмерную) глубину погружения сваи (ее нижний конец) в грунт от уровня подошвы ростверка: = ?????? = 4,3 ?? 0,44 = 1,892 ?? 1,9.
При одностадийном расчете согласно п. 12 приложения 1 к [2] горизонтальное перемещение, м, и угол поворота ??o, рад, в уровне подошвы ростверка (см. п. 5 приложения 1 к [2]) следует определять по формулам (30) и (31) [2]:
uo = Ho ??нн + Мо ??нм; ??о = Ho ??мн + Мо ??мм,
где Но = Н = 42 кН - расчетное значение поперечной силы; Мо = М = 264 кН??м - расчетный изгибающий момент; ??нн - горизонтальное перемещение сечения, м/кН, от действия силы Н = 1, приложенной в уровне подошвы ростверка; ??нм - горизонтальное перемещение сечения, 1/кН, от момента М = 1, действующего в уровне подошвы ростверка; ??мн - угол поворота сечения, 1/кН, от силы Н = 1; ??мм - то же, от момента М = 1.
Перемещения ??нн, ??нм = ??мн, ??мм вычисляются по формулам (32)??(34) приложения 1 к [2]:
??нн = 5,19 / 0,443 ?? 35 ?? 104 = 1,74 ?? 10-4/кН;
??мн = 3,879 / 0,442 ?? 35 ?? 104 = 0,57 ?? 10-4/кН;
??мм = 3,679 / 0,44 ?? 35 ?? 104 = 0,24 ?? 10-4/кН,
где Ао, Во, Со - безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 5 приложения 1 к [2] при приведенной глубине погружения сваи в грунт ?? = 1,9. Тогда горизонтальное перемещение
uo = 42 ?? 1,74 ?? 10-4 + 264 ?? 0,57 ?? 10-4 = 22,3??10-3 м, угол поворота в уровне подошвы ростверка ??о = 42 ?? 0,57 ?? 10-4 + 264 ??0,24 ?? 10-4 = 8,7 ??10-3 рад.
Расчетное давление ??z, МПа, на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее на глубине Z, а также расчетный изгибающий момент Мz, кН??м, поперечную силу Нz и продольную силу Nz, кН, действующие на глубине Z в сечении сваи, при одностадийном расчете свай следует определять по формулам (36)??(39) приложения 1 к [2]:
;
;
.
Результаты расчетов сводим в табл. 6-8.
Таблица 6
Z, м |
|
А4 |
В4 |
С4 |
D4 |
665 A4 |
-590 B4 |
116 C4 |
42 D4 |
HZ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
42 |
42 |
0,45 |
0,2 |
-0,020 |
-0,001 |
0 |
1,0 |
-13,3 |
1,8 |
0 |
42 |
30,5 |
0,68 |
0,3 |
-0,045 |
-0,009 |
-0,001 |
1,0 |
-29,9 |
5,3 |
-0,2 |
42 |
17,2 |
0,91 |
0,4 |
-0,080 |
-0,021 |
-0,003 |
1,0 |
-53,2 |
12,4 |
-0,3 |
42 |
0,9 |
1,14 |
0,5 |
-0,125 |
-0,042 |
-0,008 |
0,999 |
-83,1 |
24,8 |
-0,9 |
42 |
-17,2 |
1,82 |
0,8 |
-0,320 |
-0,171 |
-0,051 |
0,989 |
-212,8 |
100,9 |
-5,9 |
41 |
-76,8 |
2,27 |
1,0 |
-0,499 |
-0,333 |
-0,125 |
0,967 |
-331,8 |
196,5 |
-14,5 |
41 |
-108,8 |
3,64 |
1,6 |
-1,105 |
-1,116 |
-0,630 |
0,630 |
-734,8 |
658,4 |
-73,1 |
31,4 |
-118,1 |
4,09 |
1,8 |
-1,547 |
-1,906 |
-1,299 |
0,374 |
-1028,8 |
1124,5 |
-150,7 |
15,7 |
-39,1 |
4,32 |
1,9 |
-1,699 |
-2,227 |
-1,608 |
0,181 |
-1129,8 |
1313,9 |
-186,5 |
7,6 |
-5,2 |
Примечание. Даны результата расчета давления на грунт, вычисленные по формуле
HZ = (665 A4 ?? 590 B4 + 116 C4 + 42 D4), кН.
Таблица 7
Z, м |
|
А3 |
В3 |
С3 |
D3 |
1513 A3 |
-1340 B3 |
264 C3 |
95 D3 |
MZ |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
264 |
0 |
264 |
0,45 |
0,2 |
-0,001 |
0 |
1,0 |
0,2 |
-1,5 |
0 |
264 |
19 |
282 |
0,68 |
0,3 |
-0,005 |
-0,001 |
1,0 |
0,3 |
-7,6 |
1,3 |
264 |
28,5 |
286 |
0,91 |
0,4 |
-0,011 |
-0,002 |
1,0 |
0,4 |
-16,6 |
2,6 |
264 |
38 |
288 |
1,04 |
0,5 |
-0,021 |
-0,005 |
0,999 |
0,5 |
-32,0 |
7,0 |
264 |
48 |
287 |
1,82 |
0,8 |
-0,085 |
-0,034 |
0,992 |
0,799 |
-129 |
46 |
264 |
76 |
255 |
2,27 |
1,0 |
-0,167 |
-0,083 |
0,975 |
0,994 |
-252 |
111 |
251 |
94 |
210 |
3,64 |
1,6 |
-0,676 |
-0,543 |
0,739 |
1,507 |
-1021 |
728 |
195 |
143 |
45 |
4,09 |
1,8 |
-0,956 |
-0,867 |
0,53 |
1,612 |
-1444 |
1162 |
140 |
153 |
11 |
4,32 |
1,9 |
-1,118 |
-1,074 |
0,385 |
1,64 |
-1689 |
1439 |
102 |
156 |
8 |
Примечание. Даны результаты расчета изгибающего момента в свае, произведенного по формуле
МZ = (1513 A3 - 1340 B3 + 264 C3 + 95 D3) кН??м.
Таблица 8
Z, м |
|
А1 |
В1 |
С1 |
D1 |
22,3 А1 |
-19,8 В1 |
3,9 С1 |
1,4 D1 |
??(8,9,10,11) |
??Z |
0 |
0 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
22,3 |
0 |
0 |
0 |
22,3 |
0 |
0,45 |
0,2 |
1,0 |
0,2 |
0,02 |
0,001 |
22,3 |
-3,96 |
0,08 |
0,0014 |
18,42 |
12,6 |
0,68 |
0,3 |
1,0 |
0,3 |
0,045 |
0,005 |
22,3 |
-5,94 |
0,18 |
0,007 |
16,55 |
16,9 |
0,91 |
0,4 |
1,0 |
0,4 |
0,07 |
0,011 |
22,3 |
-7,92 |
0,31 |
0,015 |
14,71 |
20,1 |
1,14 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
0,125 |
0,021 |
22,3 |
-9,9 |
0,49 |
0,029 |
12,92 |
22,0 |
1,82 |
0,8 |
0,997 |
0,799 |
0,32 |
0,085 |
22,2 |
-15,8 |
1,25 |
0,12 |
7,77 |
21,2 |
2,27 |
1,0 |
0,992 |
0,997 |
0,499 |
0,167 |
22,1 |
-19,7 |
1,95 |
0,23 |
4,58 |
15,6 |
3,64 |
1,6 |
0,913 |
1,553 |
1,264 |
0,678 |
20,4 |
-30,7 |
4,93 |
0,95 |
-4,42 |
-24,1 |
3,09 |
1,8 |
0,843 |
1,706 |
1,584 |
0,961 |
18,Ю8 |
-33,8 |
6,18 |
1,44 |
-7,48 |
-45,9 |
4,32 |
1,9 |
0,795 |
1,77 |
1,752 |
1,126 |
17,7 |
-35,0 |
5,83 |
1,58 |
-8,89 |
-56,6 |
Примечание. Даны результаты расчета поперечных сил в свае, вычисляемые по формуле