Задание № 2. Определение несущей способности буровой сваи

Теоретическим методом

Исходные данные

Свайный фундамент с высоким ростверком возводится на местности покрытой водой (рис. 2.1).

а) б)

Рис. 2.1. Схема к определению несущей способности сваи: а) – грунтовая колонка; б) – ОПР – отметка подошвы ростверка; 1 – уровень общего размыва; 2 − уровень местного размыва; 3 − отметка кровли второго слоя; l_c – длина сваи; d_c – диаметр ствола сваи

Данные о размерах сваи и высотных отметках приведены в табл. 2.1, в табл. 2.2 – характеристики грунтов основания

Таблица 2.1

Данные о размерах свай и высотных отметках

Таблица 2.2

Варианты грунтовых условий

Требуется: определить несущую способность висячей буровой сваи по грунту основания теоретическим методом в соответствии со СНиП 2.02.03 – 85. «Свайные фундаменты».

Методические указания

Несущая способность F_d, кН, буровой сваи определяется по формуле

F_d = γ_c(γ_cR··R·A + U Σ γ_cf f_i h_i), (2.1)

где γ_c – коэффициент условий работы сваи, γ_c = 1; γ_cR – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, γ_cR = 1; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое для пылевато-глинистых грунтов по табл. П.4 и по формуле (2.2) для песчаных грунтов; А – площадь опирания сваи, м²; U – периметр поперечного сечения ствола сваи, м; γ_cf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый по табл. П.6; f_i – расчетное сопротивление i- го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по табл. П.5; h_i – толщина i - го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью грунта, м.

Глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта (табл. 2.1 и 2.2) в водоеме следует принимать от уровня дна после общего размыва.

Расчетное сопротивление R грунта под нижним концом сваи для песчаных грунтов

R = 0,75α₄ (α₁ γ_I^′ d + α₂ α₃ γ_I h), (2.2)

где α ₁, α ₂ , α ₃ , α ₄ – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. П.7 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения; γ_I^′ − расчетное значение удельного веса грунта, кН/м³, в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды); γ_I – 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 буровой сваи, м, d= d_с; h – глубина заложения нижнего конца сваи, отсчитываемая от дна водоема после общего размыва, м.

На элементарные слои толщиной h_i ≤ 2 м разбивают грунт боковой поверхности сваи от уровня местного размыва до нижнего конца сваи.

Пример

Исходные данные

Размеры сваи: l_с = 20 м; d_с = 1,7 м.

Грунты: І слой – супесь J_L = 0,5; γ_{I 1} = 10,5 кН/м³.

ІІ слой – песок средней крупности φ = 33⁰;

γ_{I 2} = 11,2 кН/м³.

Рис. 2.2. Схема расположения сваи в грунте

1. Отметка нижнего конца сваи

-3,5 + (-20) = -23,5.

2. Глубина заложения нижнего конца сваи

h = | -23,5 – (-4,5)| = 19 м.

3. Осредненный удельный вес грунта.

Осредненный удельный вес определяем в пределах от УМР до нижнего конца сваи

= (10,5 · 11 + 11,2 · 8)/ 19 = 10,79 кН/м³.

4. Коэффициенты α по табл. П.7.

Для грунтов с φ = 33⁰ : α ₁ = 48,6, α ₂ = 87,6

при 11,2 = 0,74; при d_c = 1,7 = 0,236.

5. Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

R = 0,75·0,236 (48,6 · 10,79 · 1,7 + 87,6 · 0,74 · 11,2 · 19) = 2599,43 кПа.

6. Расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи (табл. 2.3).

Разбиваем боковую поверхность сваи от отметки -6,0 до -23,5 на элементарные слои.

Рис.2.3. Схема к определению несущей способности сваи

Таблица 2.3