Указания по расчету и проектированию свай из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами (СВД)

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

_Z = 3,409 (2263 A₁  19,8 В₁ + 3,9 C₁ + 1,4 D₁) кН/м².

Пример 3. Выполнить подбор свай для проектирования фундаментов распорных сельскохозяйственных зданий. Результаты сведены в табл. 9.

Таблица 9

Грунтовые условия

Марка сваи

Суглинки и супеси лессовидные просадочные I типа по просадочности.

Толщина просадочности слоя 5-8 м.

Характеристика грунта:

показатель текучести 0,6  J_L  0,9

плотность в сухом состоянии, т/м³, 1,65 _d  1,6

удельное сцепление, кПа, с  3

угол внутреннего трения   18

коэффициент постели, кН/м³, 22000  С_Z  30000

коэффициент пропорциональности, кН/м⁴, 2500  К  4000

Свая СВД 4.5.75-40-К

Монолитная шпонка

Суглинки и супеси лессовидные просадочные I типа по просадочности

Характеристика грунта:

показатель текучести 0,4  J_L  0,6

плотность в сухом состоянии, т/м³, 1,65  _d  1,7

удельное сцепление, кПа, с  3

угол внутреннего трения   20

коэффициент постели, кН/м³, 30000  С_Z  35000

коэффициент пропорциональности, кН/м⁴, 4000  К  6000

Свая СВД 4.75.45-К

Суглинки и супеси лессовидные просадочные I типа по просадочности.

Толщина просадочного слоя 3-5 м

Свая СВД 3,5.75.50

Свая СВД 3.80.80-К

Примечание. Здесь N и Н - нагрузки, кН, соответственно вертикальная и горизонтальная.

Пример 4. Рассчитать фундамент из свай СВД для сельскохозяйственных зданий на трехшарнирных рамах с консолью длиной 600 мм. Глубина погружения сваи в однородный грунт природной структуры 4 м. Грунт - лессовый просадочный суглинок, пористость которого n = 49 %. В процессе эксплуатации здания возможно аварийное замачивание основания.

Hopмативные нагрузки на сваю: N₁ = 109,5 кН; N₂ = 27 кН; N₃ = 11,5 кН, Н_г = 81,5 кН (где N₁ и Н_г - соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие нагрузки, передаваемой рамой; N₂ - собственный вес панели; N₃ - собственный вес сваи). Вычисляем: N = N₁ + N₂ + N₃ = 109,5 + 27 + 11,5 = 147,5 кН < 250 кН; H_г = 81,5 кН < 150 кН. По табл. 2 [3] принимаем сваю СВД 4.75.50-К.

Найдем величину изгибающего момента М, действующего на сваю в уровне поверхности грунта. Рассчитываем перемещения:

М_о = -N₁₁  N₂₂ + Н_г = -109,5  0,54  27,0  0,14 + 81,5  0,1 = -54,8 кНм. Ведем расчет на прочность: N₁ = 109,5  1,2 = 131 кН; N₂ = 27,0  1,1 = 30 кН; N₃ = 11,5  1,1 = 13 кН; H_г1 = 81,5  1,2 = 98 кН; N = 131+30+13 = 174 кН; М_о1 = -131  0,54  30  0,14 + 98  0,1 = 65,1 кНм.

Усредненный момент инерции сваи по табл. 2 составит J_ср = 3,48  10^-3 м⁴.

Горизонтальное перемещение головы сваи определяем по формуле (10), для чего находим Н_г = 81,5 кН, N = 147,5 кН, М_о = 54,8 кНм, b_т = 0,75 м и  = 4 м.

Из табл. 4 величина  = 5000 кН/м⁴. В соответствии с табл. 5 интерполяцией определяем:  = 0,89; ₁ = 1,4 = 1,4  5000 = 7000 кН/м⁴;  =  ₁ = 2  10^-6  7000 = 0,014; P_вп =  ₁ b_т  = 0,89  7000  0,75  4 = 18690 кН/м².

Расстояние до точки нулевых перемещений вычисляем по формуле (12) настоящих указаний:

м.

Тогда при  = 1 (ослабление каналам отсутствует):

= 7,55 мм.

Поперечные силы в сечении сваи определяем по рекомендуемой формуле (13). Для этого предварительно вычисляем расстояние до точки нулевых перемещении по формуле (12):

м.

Тогда:

.

При Z = 0 значение Н_о = 98 кН, при Z = 0,5 м соответственно Н_о5 = 98  4,516  0,5² (9,39  2  0,5) = 88,53 кН. По аналогии находим h₁ = 64,629 кН; H_1,5 = 33,07 кН; H₂ = 6,35 кН; H_2,5 = 25,9 кН; H₃ = 39,78 кН; Н_3,5 = 34,22 кН; Н₄ = 2,436 кН. Наибольшее значение поперечная сила имеет в сечении на глубине Z = 0. Изгибающие моменты в сечениях свай определяются по формуле (14). Для этого предварительно вычисляем значения U_гz по формуле (15):

.

В зависимости от Z значения U_гz будут соответствовать приведенным в табл. 10.

Таблица 10

Z, м

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

U_гz  10^-3, м

9,076

7,626

6,17

4,727

3,277

1,828

0,377

-1,122

-2,522

Тогда:

= 98  2,258 Z² (6,26  Z) Z = -174 U_гz  63,52.

При Z = 0 получим М_о = 65,1 кНм, при Z = 0,5 м - соответственно 17,48 кНм. Аналогично получаем: М₁ = 21,53 кНм; М_1,5 = 46,38 кНм; М₂ = 54,96 кНм; М_2,5 = 48,50 кНм; М₃ = 31,66 кНм; М_3,5 = 12,47 кНм; М₄ = 2,8 кНм.

Результаты расчетов по примеру 4 приведены на рис. 4.

Рис. 4. К примеру расчета 4 (даны эпюры М_Z и H_Z)

ЛИТЕРАТУРА 1. РСН 262-82. Инструкция по проектированию и устройству свайных фундаментов сельских зданий на просадочных грунтах. - К.: Минселъстрой, 1982.

2. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1985.

3. Рекомендации по применению свай типа СВД в сельском строительстве (шифр 19-83-21/4) /Минсельстрой УССР. - К.:

4. Сваи вертикальных элементов, объединенных диафрагмами. ТУ 10.20 УССР 3-87 / Госагропром УССР. - К.: 1984.

5. Першаков В.М., Слюсаренко С.А., Метелик Н.С. и др. Эффективные конструкции забивной сваи // Строительные материалы и конструкции, 1982, № 2.

6. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. - М.: Стройиздат, 1985.

7. СНиП II-7-81. Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1981.

8. ГОСТ 23009-78. Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Условные обозначения (марки). - М.: Стройиздат. 1979.

9. ГОСТ 5886-78*. Сваи. Методы полевых испытаний. - М.: Стройиздат, 1979.

10. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1984.

11. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. - М.: Стройиздат, 1985.