Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Схема нагрузок на сваю
В первой стадии грунт, окружающий сваю, рассматривается как упругая линейно-деформируемая среда, характеризуемая коэффициентом постели сz, кН/м3 (тс/м3). Расчетные значения коэффициента постели сz грунта на боковой поверхности сваи допускается определять по формуле
(1)
где К ‑ коэффициент пропорциональности, кН/м4 (тc/м4), принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю, по табл. 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; с ‑ коэффициент условий работы.
Во второй стадии в верхней части грунта, окружающего сваю, образуется зона предельного равновесия (пластическая зона), характеризуемая прочностным коэффициентом пропорциональности а. Расчет свай в случае многорядного их расположения в фундаменте с ростверком, опирающимся на грунт, при отсутствии сейсмических воздействий допускается производить с учетом возможности последовательного развития первой и второй стадий, напряженно-деформированного состояния грунта. В этом случае производится двухстадийный расчет свай, а коэффициент условий работы с в формуле (1) принимается с = 1. Во всех остальных случаях следует производить одностадийный расчет свай применительно к условиям возможного развития только первой стадии напряженно-деформированного состояния системы «свая — грунт», принимая коэффициент условий работы с в формуле (1) равным 3. 2. Расчет свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента должен включать: а) расчет несущей способности свай в случае возможности развития второй стадии напряженно-деформированного состояния грунта в соответствии с условием
(2)
где Н — расчетное значение поперечной силы, кН (тс), действующей на одну сваю; Fd — несущая способность сваи, определяемая в соответствии с требованиями п.10; k — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4; б) проверку устойчивости грунта, согласно п.13, в случае, когда расчет ведется с допущением развития только первой стадии напряженно-деформированного состояния грунта; в) расчет свай по деформациям, включающий проверку соблюдения условий допустимости расчетных значений горизонтального перемещения головы сваи иp и угла ее поворота p: uр uu (3)
p u (4)
где uр, p — расчетные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, определяемые согласно указаниям п.5;
Таблица 1
иu, u — предельные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, устанавливаемые в задании на проектирование здания или сооружения; г) проверку сечений свай по сопротивлению материала по предельным состояниям первой и второй групп (по прочности, по образованию и раскрытию трещин) на совместное действие расчетных усилий — вертикальной силы, изгибающего момента и поперечной силы; указанный расчет выполняется в зависимости от материала сваи согласно требованиям п.3.6; расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил, действующих в различных сечениях сваи, должны определяться согласно требованиям пп.8 и 9 в случае возможности допущения развития второй стадии напряженно-деформированного состояния грунта, а в остальных случаях — согласно требованиям пп.14 и 15. 3. При расчете с допущением развития второй стадии напряженно-деформируемого состояния грунта за предельное состояние системы «свая — грунт» принимается образование на глубине zz (в пределах или на границе пластической зоны) пластического шарнира, в котором возникает момент Мu, кНм(тсм), равный предельному изгибающему моменту, воспринимаемому поперечным сечением сваи. В случае заделки сваи в ростверк последовательно образуются два пластических шарнира: первый — в месте заделки сваи в ростверк, второй — в пределах или на границе пластической зоны. За предельное состояние системы принимается момент образования второго пластического шарнира. 4. Расчет свай по предельным состояниям двух групп выполняется с использованием следующих параметров: приведенной глубины расположения сечения сваи в грунте , приведенной глубины погружения сваи в грунт , а в случае учета возможности развития второй стадии напряженно-деформированного состояния грунта, кроме того, приведенной глубины пластической зоны , приведенных расчетных значений поперечной силы и изгибающего момента , действующих со стороны ростверка на голову сваи, приведенного значения граничной поперечной силы , соответствующего границе упругой работы системы «свая — грунт» при = 0, приведенных значений граничного горизонтального перемещения и граничного угла поворота при низком ростверке в уровне его подошвы при , = 0, приведенных значений перемещений и угла поворота сваи, которые определяются по формулам:
= za (5)
= zia (6)
= la (7) (8)
(9)
(10) где z, zi, l — действительная глубина расположения сечения сваи в грунте, действительная глубина пластической зоны и действительная глубина погружения сваи (ее нижнего конца) в грунт, м; —коэффициент деформации, 1/м, определяемый по формуле
(11)
где К — то же, что в формуле (1); Е — модуль упругости материала сваи, кПа(тс/м2); I — момент инерции поперечного сечения сваи, м4; bp — условная ширина сваи, м, принимаемая равной: для свай с диаметром стволов 0,8 м и более bp = d +1, а для остальных размеров сечений свай bp = 1,5 d + 0,5, м; c — коэффициент условий работы, принимаемый согласно п. 1; 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 иp, м, и угол ее поворота p, рад, следует определять по формулам:
; (12)
; (13)
где Н,М — расчетные значения поперечной силы, кН (тс), и изгибающего момента, кНм (тсм), действующие на голову сваи (см. чертеж); l0 — длина участка сваи, м, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности грунта; E, I ‑ то же, что в формуле (11); u0, 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.
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.
6. Горизонтальная сила Н, кН (тс), соответствующая границе упругой работы системы «свая — грунт», при двухстадийном расчете определяются по формуле
; (14)
7. Горизонтальное перемещением u0 м, и угол поворота 0, рад, при двухстадийном расчете следует определять по формулам: а) при Н Нel (15)
(16)
б) при Н > Нel (17)
(18)
где Н — расчетное значение поперечной силы, кН (тс), прикладываемой к голове сваи; Hel ‑ граничное значение поперечной силы, определяемой по формуле (14), где определяется по табл. 2 и 3 в зависимости от значения при zi = 0; , ‑ определяются по табл. 2 и 3 в зависимости от значения силы , рассчитываемой по формуле (8).
Примечание. 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 Мz кНм (тcм), поперечную силу Нz кН (тс), 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)
где ‑ приведенные значения фиктивных начальных параметров, определяемые в зависимости от значений Н и l по табл. 2 и 3; ‑ коэффициенты, значения которых принимаются по табл. 4 в зависимости от глубины .
Таблица 2
Таблица 3
Во второй стадии работы сваи расчетный изгибающий момент Мzi кНм (тcм), поперечную силу Нzi, кН (тс), действующие на глубине zi в пределах пластической зоны грунта, следует определять по формулам:
(21)
(22)
где zi — 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 Мf, действующий в месте сопряжения сваи с ростверком. Расчетный момент заделки Мf кНм (тcм), определяется по формуле
(23)
где — 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 расстояние, м, от поверхности грунта до местоположения пластического шарнира, которое определяется из уравнения
(25)
здесь e — эксцентриситет приложения внешней нагрузки к свае, м; ‑ предельный изгибающий момент, воспринимаемый поперечным сечением сваи, с учетом продольной силы, кНм (тcм); ‑ коэффициент, равный единице, кроме случаев расчета фундаментов распорных сооружений, для которых = 0,7; ‑ коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке, определяемый по формуле
(26)
где — момент от внешних постоянных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов свай, кНм (тcм); ‑ то же, от внешних временных расчетных нагрузок, кНм (тcм); ‑ коэффициент, принимаемый = 2,5, за исключением случаев расчета: а) особо ответственных сооружений, для которых при 2,6 принимается = 4 и при 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 значения ; 2) для сваи, имеющей жесткую заделку в низкий ростверк, несущую способность Fd следует определять по формуле
(27)
11. При статическом расчете свай в составе куста, если допускается возможность развития второй стадии напряженно-деформированного состояния системы «свая — грунт», следует учитывать их взаимодействие. В этом случае расчет производится как для одиночной сваи, но коэффициенты пропорциональности К и а умножаются на понижающий коэффициент , определяемый по формуле
(28)
где с ‑ коэффициент, учитывающий уплотнение грунта при погружении свай и принимаемый: с = 1,2 для забивных свай сплошного сечения и с = 1 для остальных видов свай; d ‑ диаметр или сторона поперечного сечения сваи, м;
; (29)
xi, yi — координаты оси i-й сваи в плане, причем горизонтальная нагрузка приложена в направлении оси х; хj, уj — то же, для j- й сваи. Произведение в формуле (28) распространяется только на сваи куста, непосредственно примыкающие к i-й свае.
Таблица 4
Таблица 5
12. При одностадийном расчете свай горизонтальное перемещение u0, м, и угол поворота 0, рад, следует определять по формулам:
; (30)
; (31)
где H0, M0 — расчетные значения соответственно поперечной силы, кН (тс), и изгибающего момента, кНм (тcм), в рассматриваемом сечении сваи, принимаемые равными H0 = H и M0 = M + Hl0 [здесь H и М— то же, что в формулах (12) и (13)]; HH — горизонтальное перемещение сечения, м/кН (м/тc), от действия силы H = 1, приложенной в уровне поверхности грунта; HM ‑ горизонтальное перемещение сечения, 1/кН (l/тc), от момента М = 1, действующего в уровне поверхности грунта; MH ‑ угол поворота сечения, 1/кН (1/тc), от силы Н = 1; MM ‑ угол поворота сечения, 1/(кН м) [1/(тсм)], от момента М= 1. Перемещения HH, MH = HM и MM вычисляются по формулам:
HH = (32)
MH = HM = (33)
MM = (34) где , Е, I ‑ то же, что и в формуле (11); A0, B0, C0 — безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 5 в зависимости от приведенной глубины погружения сваи в грунт, определяемой по формуле (7). При значении , соответствующем промежуточному значению, указанному в табл. 5, его следует округлить до ближайшего табличного значения. 13. Расчет устойчивости основания, окружающего сваю, должен производиться по условию (35) ограничения расчетного давления , оказываемого на грунт боковыми поверхностями свай: , (35) где ‑ расчетное давление на грунт, кПа (тс/м2), боковой поверхности сваи, определяемое по формуле на следующих глубинах z, м, отсчитываемых при высоком ростверке от поверхности грунта, а при низком ростверке — от его подошвы [при z 2,5 — на двух глубинах, соответствующих z = l/ 3 и z = l; при > 2,5 — на глубине z = 0,85/ , где определяется по формуле (11)]; ‑ расчетный удельный (объемный) вес грунта ненарушенной структуры, кН/м3 (тс/м3), определяемый в водонасыщенных грунтах с учетом взвешивания в воде; — расчетные значения соответственно угла внутреннего трения грунта, град, и удельного сцепления грунта, кПа (тс/м2), принимаемые в соответствии с указаниями п. 3.5; — коэффициент, принимаемый для забивных свай и свай-оболочек = 0,6, а для всех остальных видов свай = 0,3; ‑ значения коэффициентов те же, что и в формуле (24).
Примечание. Если расчетные горизонтальные давления на грунт не удовлетворяют условию (35), но при этом несущая способность свай по материалу недоиспользована и перемещения свай меньше предельно допускаемых значений, то при приведенной глубине свай > 2,5 расчет следует повторить, приняв уменьшенное значение коэффициента пропорциональности К. При новом значении К необходимо проверить прочность сваи по материалу, ее перемещения, а также соблюдение условия (35).
14. Расчетное давление , кПа (тс/м2), на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее на глубине z, а также расчетный изгибающий момент Мz, кНм (тcм), поперечную силу Hz кН (тс), и продольную силу N, кН (тс), действующие на глубине z в сечении сваи, при одностадийном расчете свай следует определять по формулам:
(36)
(37)
(38)
(39)
где К — коэффициент пропорциональности, определяемый по табл. 1; , Е, I, ‑то же, что и в формуле (11); ‑ приведенная глубина, определяемая по формуле (5) в зависимости от значения действительной глубины z, для которой определяются значения давления , момента Мz и поперечной силы Hz; H0, M0,— то же, что и в пп. 5 и 12; l0, u0, 0 A1, A2 ‑ коэффициенты, значения которых принимаются A4, B1, по табл. 4; B2, B4, C1, C2, C4, D1, D2, D4 N ‑ расчетная осевая нагрузка, кН (тс), передаваемая на голову сваи. 15. Расчетный момент заделки Мf, кНм (тcм), учитываемый при одностадийном расчете свай, имеющих жесткую заделку в ростверк, который обеспечивается невозможностью поворота головы сваи, следует определять по формуле
; (40)
где все буквенные обозначения те же, что и впредыдущих 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.
|