Методичка

Fd c R A 1 4050 0,503 2037,15 кН.

Несущая способность сваи по условию прочности:

Fd (Rb A RSС AS ) 1,0 (14500 0,503 215000 9,05 10 4 ) (7293,50 194,58) 7488,08 кН

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле (1.1) с учетом коэффициента надежности γk = 1,4 и меньшего из двух значений Fd:

1.2. Висячие забивные, вдавливаемые всех видов (забивные сваи трения)

Несущую способность Fd, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, ра-

где γс – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

γсf, γсR – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта по табл.7.4 [7]); при погружении сплошных свай механическими и дизельными молотами γсf = 1,0; γсR = 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; (табл. П3.1 или табл.7.2 [7]);

A – площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;

11

u – наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа; (табл. П3.2 или табл.7.3 [7]); hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; hi < 2,0 м.

Несущая способность получается как сумма расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности.

Пример 3. Требуется определить несущую способность железобетонной сваи (рис.1.2.) с поперечным сечением 30×30 см, длиной L = 12 м, забитой в грунт дизель-молот ниже дна котлована глубиной lк = 2,0 м на глубину lc = 10,5 м. Напластование грунтов: 1-ый слой – суглинок мягкопластичный (IL = 0,6), мощность слоя 3,0 м; 2-ой слой – глина текучепластичная (IL = 0,85), толщина слоя 4,0 м; 3-й слой – песок мелкий средней плотности; 4-й слой – глина полутвердая (IL = 0,2). Здание II класса ответственности. Работа сваи обеспечивается совместно с выполнен-

u = 4×0,3 = 1,2 м. Расчетная глубина погружения нижнего конца сваи от поверхности грунта l0 = lк + lc = 2 + 10,5 = 12,5 м.

По табл. П3.1 находим R в плоскости нижнего конца сваи. Интерполируя по глубине погружения нижнего конца сваи между 10 и 15 м и консистенцией IL = 0,2, определяем R = 5300 кПа.

Далее определяем среднюю глубину расположения слоев грунта zi и соответствующие значения расчетных сопротивлений по боковой поверхности fi по табл. П3.2. Разбивка грунтовой толщи производится на слои толщиной не более 2 м, при этом в

12

пределах одного слоя грунт должен быть однородным. Разобьем на 7 слоев.

Рис.1.2. Расчетная схема основания сваи трения

13

Для суглинка мягкопластичного IL = 0,6:

По формуле (1.7) находим несущую способность сваи:

Fd c cR RA u cf fi hi 1,0 [1,0 5300 0,09

1,2 1,0 (13,5 1,5 16,25 1,5 7,5 2,0 7,5 2,0 45,75 1,547,0 1,0 67,8 1,0)] 786,7 кН

Проверим несущую способность по материалу для сваи С120.30-8 квадратного сечения 30×30 см длиной 12,0 м (по приложению 5).

Принимаем, что свая изготовлена из бетона класса В25, марки по морозостойкости F150, марки по водонепроницаемости W8, и армируется ненапрягаемой арматурой 4 14 А400.

Несущая способность сваи по условию прочности материала:

Fd (Rb A RSС AS ) 1,0 (14500 0,09 340000 6,16 10 4 ) (1305,00 209,44) 1514,44 кН

Расчетную нагрузку на сваю принимают по меньшему из двух значений Fd:

14

1.3. Несущая способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной сваи

Расчет несущей способности пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной сваи, прорезывающей песчаные и глинистые грунты, производят с учетом дополнительного сопротивления

где γс, R, A, fi, hi – обозначения те же, что и в формуле (1.7); ui – наружный периметр i-го сечения сваи, м;

u0,i – сумма размеров сторон i-го поперечного сечения сваи, которые имеют наклон к оси сваи, м;

ip – наклон боковых граней сваи, доли единицы; ip < 0,025; Еi – модуль деформации слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи, кПа;

ki – коэффициент, зависящий от вида грунта и принимаемый по табл. 1.1.

ζr – реологический коэффициент, принимаемый равным 0,8.

Пример 4. Определить несущую способность пирамидальной сваи. Длина сваи 3,0 м; размеры головы 0,7×0,7 м и острия 0,1×0,1 м. Грунтовые условия показаны на рис.1.3. Свая выполняется под колонну производственного здания II уровня ответственности. Свая будет располагаться в кусте ростверка.

Решение. Расчетное сопротивление грунта R определяется по табл. П3.1 под нижним концом сваи на глубине 3,5 м от отметки планировки: R = 2250 кПа. A = 0,01 м2.

Определяем li, ui, fi :

h1 = 1,75 м, u1 = 1,9 м, f1 = 37 кПа; h2 = 1,0 м, u2 = 0,8 м, f2 = 35 кПа;

15

Рис.1.3. Расчетная схема основания

Коэффициенты k1 и k2 определяем по табл. 1.1:

Для глин с числом пластичности 18 < IР < 25 значения коэффициента ki определяют интерполяцией

k1 = 0,9; k2 = 0,6.

Уклон боковой поверхности ic 03,3 0,1 , принимаем ic = 0,025.

Тогда

Fd c RA hi ui fi u0,i i p Ei ki r

16

1.4Висячие набивные и буровые сваи

исваи-оболочки, заполняемые бетоном (сваи РИТ)

Несущая способность Fd, кН, набивной и буровой свай с уширением и без уширения, сваи РИТ, следует определять по форму-

где γс – коэффициент условий работы сваи в грунте; в случае опирания ее на глинистые грунты со степенью влажности Sr < 0,9 и на лессовые грунты γс = 0,8, в остальных случаях

γс = 1;

γсR – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, γсR = 1; за исключением свай РИТ, для которых

γсR = 1,3;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, рассчитываем по указаниям ниже;

A – площадь опирания сваи, м2, принимаемая равной:

для свай без уширения – площади поперечного сечения сваи; для свай с уширением – площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра.

u – периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γсf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования (приложение 4 табл. П4.1);

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа; (табл. П3.2);

hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; hi < 2,0 м.

Площадь опирания А буроинъекционной сваи РИТ следует принимать по площади поперечного сечения уширения, а пери-

17

метр u поперечного сечения ствола по среднему значению диаметров сваи.

Расчетное сопротивление R, кПа, грунта под нижним концом сваи следует принимать:

а) для крупнообломочных грунтов с песчаным заполните-

лем и песков в основании набивной и буровой свай с уширением и без уширения – по формуле (1.10):

R = 0,75α4(α1γ'1d + α2α3γ1h); (1.10)

где α1, α2, α3, α4 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице приложения П8.1 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания, принимаемого с введением понижающего коэффициента, равного 0,9; γ'1 – расчетное значение удельного веса грунта, кН/м3, в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды); γ1 – осредненное (по слоям) расчетное значение удельного

веса грунтов, кН/м3, расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

d – диаметр, м, набивной и буровой свай, диаметр уширения (для сваи с уширением);

h – глубина заложения, м, нижнего конца сваи или ее уширения;

б) для глинистых грунтов в основании — по таблице приложения П8.2.

Пример 5. Определить несущую способность набивной сваи, выполненной по разрядно-импульсной технологии (РИТ) (рис.1.4). Диаметр поперечного сечения ствола сваи РИТ d = 0,3 м, длиной L = 10,0 м. Свая выполняется под колонну про-

18

изводственного здания II уровня ответственности. Свая будет располагаться в кусте ростверка.

Рис.1.4. Расчетная схема основания

Грунты, прорезаемые сваей: 1 слой – суглинок текучепластичный IL = 0,9; толщина слоя 3,5 м; 2 слой – песок средней крупности, средней плотности, толщина слоя 4,0 м; 3 слой – песок мелкий плотный (с = 28°).

u = πd = 0,942 м;

По таблице П8.1 приложения определяем безразмерные коэффициенты к формуле (1.10) с учетом значения угла внутреннего трения частиц песка под острием сваи РИТ ( = 28°):

19

при = 28°: α1 = 20,85; α2 = 39,15; при h/d = 9,5/0,3 = 31,67; α3 = 0,565,

при d = 0,3 м, α4 = 0,28. γ'1 = 19,0 кН/м3; γ1 = 18,5 кН/м3;

По формуле (1.10) определяем расчетное сопротивление R:

R= 0,75α4(α1γ'1d + α2α3γ1h) =

=0,75·0,28·(20,85·19·0,3+39,15·0,565·18,5·9,5) = 841,34 кПа

Далее определяем среднюю глубину расположения слоев грунта zi и соответствующие значения расчетных сопротивлений по боковой поверхности fi по табл. П3.2. Разбивка грунтовой толщи производится на слои толщиной не более 2 м, при этом в пределах одного слоя грунт должен быть однородным. Разобьем на 5 слоев.

Для суглинка текучепластичного IL = 0,6:

z1 1,0 м; f1 8,00 кПа;

z2 2,0 1,52 2,75 м; f2 13,50 кПа;

Для песка средней крупности, средней плотности:

Для песка мелкого, плотного (по примечанию к табл. П3.2 fi для песков плотных можно увеличить на 30%):

z5 2,0 1,5 2,0 2,0 2,02 8,5 м; f5 64,5 1,3 83,85 кПа;

По формуле (1.9) находим несущую способность сваи:

Fd c cR RA cf u fi hi 1,0 [1,3 841,34 0,071

1,3 0,942 (8,00 2,0 13,50 1,5 54,50 2,0

59,00 2,0 83,85 2,0)] 77,66 449,61 527,27 кН

Расчетная нагрузка на сваю равна:

20