Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
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; gс - 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 gс в формуле (1) принимается gс = 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 gс 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; gk - 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 yp: uр £ uu; (3) yp £ yu, (4) где uр, yp - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, определяемые согласно указаниям п.5; иu, yu - предельные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад, устанавливаемые в задании на проектирование здания или сооружения;
Таблица 1
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, кН× м(тс× м), 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: = zae; (5) = ziae; (6) = lae; (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; ae - 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; gc - 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 yp, рад, следует определять по формулам: ; (12) ; (13) где Н, М - расчетные значения поперечной силы, кН (тс), и изгибающего момента, кН× м (тс× м), действующие на голову сваи (см. черт); l0 - длина участка сваи, м, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности грунта; E, I - то же, что в формуле (11); u0, y0 - 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 перемещение u0 м, и угол поворота y0, 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 кН× м (тc× м), 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 кН× м (тc× м), 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 кН× м (тc× м), 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, кН× м (тc× м); - 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, кН× м (тc× м); - то же, от внешних временных расчетных нагрузок, кН× м (тc× м); - коэффициент, принимаемый = 2, 5, за исключением случаев расчета: а) особо ответственных сооружений, для которых при £ 2, 6 принимается = 4 и при ³ 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 gс - коэффициент, учитывающий уплотнение грунта при погружении свай и принимаемый: gс = 1, 2 для забивных свай сплошного сечения и gс = 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 y0, рад, следует определять по формулам: ; (30) ; (31) где H0, M0 - расчетные значения соответственно поперечной силы, кН (тс), и изгибающего момента, кН× м (тc× м), в рассматриваемом сечении сваи, принимаемые равными H0 = H и M0 = M + Hl0 [здесь H и М - то же, что в формулах (12) и (13)]; eHH - горизонтальное перемещение сечения, м/кН (м/тc), от действия силы H = 1, приложенной в уровне поверхности грунта; eHM - горизонтальное перемещение сечения, 1/кН (l/тc), от момента М = 1, действующего в уровне поверхности грунта; eMH - угол поворота сечения, 1/кН (1/тc), от силы Н = 1; eMM - угол поворота сечения, 1/(кН м) [1/(тс× м)], от момента М = 1. Перемещения eHH, eMH = eHM и eMM вычисляются по формулам: eHH = (32) eMH = eHM = (33) eMM = (34) где ae, 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 sz, оказываемого на грунт боковыми поверхностями свай: , (35) где sz - 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/ ae, где ae определяется по формуле (11)]; gI - 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; x - коэффициент, принимаемый для забивных свай и свай-оболочек x = 0, 6, а для всех остальных видов свай x = 0, 3; h1, h2 - значения коэффициентов те же, что и в формуле (24). Примечание. Если расчетные горизонтальные давления на грунт sz 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 sz, кПа (тс/м2), на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее на глубине z, а также расчетный изгибающий момент Мz, кН× м (тc× м), 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; ae, 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 sz, момента Мz и поперечной силы Hz; H0, M0, l0, u0, y0 - то же, что и в пп. 5 и 12; A1, A2 - коэффициенты, значения которых принимаются по табл. 4; A4, B1, B2, B4, C1, C2, C4, D1, D2, D4 N - расчетная осевая нагрузка, кН (тс), передаваемая на голову сваи; g с – коэффициент условий работы, принимаемый согласно п.1.
(Измененная редакция, Поправка 2003 г.)
15. Расчетный момент заделки Мf, кН× м (тc× м), 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. ПРИЛОЖЕНИЕ 2
|