Жесткость ствола сваи на сжатие
Определение осадки свайного фундамента, расчет осадки свайного фундамента
Осадка свайного фундамента – это перемещение свай под действием нагрузок и изменение их высотного уровня, возникающее в процессе их эксплуатации.
Как правило, причиной осадки становятся ошибки в расчетах восприимчивости фундамента к нагрузкам, допущенные на стадии проектирования. В результате в основании используются сваи с некорректными конструктивными параметрами: недостаточной длины или сечения (если речь идет о железобетонных конструкциях), с недостаточным диаметром или количеством лопастей (в случае с винтовыми конструкциями) и т.п.
Осадка может возникать под действием следующих факторов:
- недостаточная несущая способность грунта;
- значительные нагрузки на фундамент от массы здания, снегового и ветрового давления, эксплуатационных воздействий.
1. Расчет осадки свайно-винтового фундамента
Расчеты по деформациям свайного фундамента сводятся к определению осадки всего фундамента или отдельной сваи.
При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Данный расчет является весьма сложным, и задача решается с помощью трехмерного численного моделирования условного фундамента как анизотропного массива с учетом его конечной жесткости на сдвиг по вертикальным плоскостям.
Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта, рассматривают как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2. При выполнении условии l/d > G1l/G2d > 1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) осадку для винтовой сваи считают как для одиночной сваи с уширением пяты или сваи-стойки.
1.1. Расчет осадки одиночной сваи
Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПа, коэффициентом Пуассона v1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2, допускается производить при выполнении требований подраздела 7.2 и при условии l/d>5; G1l/G2d>1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) по формуле:
, (7.36)
db – диаметр уширения сваи;
N – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;
EA – жесткость ствола сваи на сжатие, МН;
A – площадь поперечного сечения сваи;
v – коэффициент Пуассона.
Коэффициент Пуассона для грунта (коэффициент поперечного расширения или коэффициент поперечной деформации или Poisson’s ratio) – это показатель деформируемости грунта, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта (то есть отношение относительных поперечных деформаций к относительным продольным деформациям грунта).
- для крупнообломочных грунтов равен 0,27;
- для песка составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
- для супеси составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
- для суглинков составляет от 0,35 до 0,37 (в зависимости от плотности);
- для твердой глины (при показателе текучести IL =0) составляет от 0,20 до 0,30 (в зависимости от плотности);
- для полутвердой глины (при показателе текучести IL от 0 до 0,25) составляет от 0,30 до 0,38 (в зависимости от плотности);
- для тугопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,25 до 0,5) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
- для мягкопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,5 до 0,75) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
- для текучепластичной глины (при показателе текучести IL от 0,75 до 1) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности).
Меньшие значения коэффициента Пуассона необходимо применять при большей плотности грунта.
G – модуль сдвига, Мпа. Модулем сдвига называется характеристика деформируемости, определяемая отношением приложенного к грунту касательного напряжения к углу сдвига. Этот показатель используется при расчете устойчивости сооружений и массивов грунтов, давления грунтов на ограждения и подземные сооружения, при расчете осадок под свайными фундаментами.
Характеристики G1 и v1 принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, a G2 и v2 – в пределах 0,5 l, т.е. на глубинах от l до 1,5l от верха свай, при условии, что под нижними концами свай отсутствуют глинистые грунты текучей консистенции, органоминеральные и органические грунты.
Модуль сдвига грунта G = E0 / 2(1+v) допускается принимать равным 0,4E0, а коэффициент kv равным 2,0 (где E0 – модуль общей деформации).
Таким образом, расчет осадки свайного фундамента – достаточно сложная процедура, которая требует применения специальных знаний. Пренебрежение же данными расчетами может привести к негативным последствиям в процессе эксплуатации здания/сооружения.
Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям
Расчет свайного фундамента по деформациям следует производить в соответствии с требованиями СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85».
ПРИМЕР 6.1. Рассчитать осадку одиночной сваи и осадку свайного куста. Рассмотрим куст, состоящий из четырех забивных свай марки С6-30 сечением 0,3х0,3 м и длиной 6 м, нагрузка, приходящаяся на сваю N=530 кН. Грунт в пределах длины свай представляет собой суглинок полутвердый с модулем деформации Е0 = 12 МПа и коэффициентом поперечной деформации (коэффициентом Пуассона) n = 0,36. Ниже залегает суглинок мягкопластичный с параметрами деформируемости Е0 = 6 МПа и n = 0,35 затем на значительную глубину глина полутвердая с параметрами деформируемости Е0 = 14 МПа и n = 0,34. Расчетная схема и расстояние между осями свай на рис. 7.
Рис.7 к примеру 6.1
Расчет осадки одиночной сваи.
Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПа, коэффициентом Пуассона n1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона n2, допускается производить при условии l/d >G1l/G2d> 1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м) по формуле:
Для одиночной висячей сваи без уширения пяты:
где N — вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;
G1 —модуль сдвига грунта;
l —длина сваи;
Тогда в пределах глубины погружения сваи будет равен:
;
А в пределах 0,5l=3 м.будет равен 0,34.
Модуль сдвига грунта определяется по формуле:
Тогда для суглинка:
МПа:
МПа.
МПа;
Мпа;
МПа
и - коэффициенты, определяемые по формуле :
;
Соответственно при и при ;
;
- относительная жесткость сваи;
ЕА – жесткость ствола сваи на сжатие, МН;
А – площадь сечения сваи;
- параметр, характеризующий увеличение осадки за счёт сжатия ствола и определяемый по формуле:
Расчётный диаметр d свай некруглого сечения, в частности стандартных забивных свай заводского изготовления, вычисляется по формуле:
А – площадь сечения сваи;
м.
Осадка одиночной сваи равно 1,27 см.
Расчет осадки свайного куста.
При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи, находящейся на расстоянии a (расстояние измеряется между осями свай) от сваи, к которой приложена нагрузка N, равна
Расчет осадки i-й сваи в группе из n свай при известном распределении нагрузок между сваями производится по формуле
где s (N) — осадка одиночной сваи, определяемая по формуле ;
;
Где - осадка одиночной сваи 1,27 см.
Осадка свайного куста составляет 2,27 см.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
жесткость свай в SCADе
1- несущая способность сваи Fd = 700 кН соответствует нагрузке, при которой осадка сваи составила 35 мм, жесткость сваи P/S = 700/0,035 = 20000 кН/м
2 – допустимая нагрузка на сваю Fd/1,2 (для статики) = 700/1,2 = 583, жесткость 583/0,007= 83300 кН/м
Значения в примере отличаются существенно, но суть не в конкретных цифрах, а в принципе…
(P.S. к предыдущему посту если 583/0,04, получим жесткость 14575 кН)
Отличие величины жесткости сваи зависит от нелинейности графика S(P). При линейной зависимости на расчетном участке графика значения безусловно будут совпадать и в этом случае не имеет значения, при каком соотношении "нагрузка-осадка" определять жесткость сваи.
При этом необходимо иметь в ввиду, что расчетная нагрузка на сваю не должна превышать "допустимую" ( в примере 583 кН) - этой нагрузке соответствует осадка сваи.
То, что касается критериев, при которых определяется Fd, их несколько: предельная нагрузка, при которой происходит непрерывное увеличение осадки, если она при этом не превысила 20 мм; нагрузка, при которой осадка сваи при условной стабилизации (указана в нормах) составила 0,2 от предельно допустимой средней осадки для проектируемого здания или сооружения; при нагрузке, соответствующей осадке 40 мм, если 0,2 Sпред > 40 мм
гадание на конечно-элементной гуще
если так рассуждать, то для каждой сваи надо свою жесткость задавать (в зависимости от приходящей нагрузки) и моделировать их связями конечной жесткости (когда нагрузка доходит до 583 кН и больше не увеличивается).
но всё это фигня по-моему, поскольку влияние свай в кусте может снижать жесткость до 10 раз по сравнению с одиночной сваей (цифры из СП, если не изменяет память).
add
+осадка развивается со временем. осадка одиночной сваи не более 40мм, а осадка панельного здания не более 100мм, монолитного толи 150, толи 200мм. значит надо учитывать постоянные и длительные нагрузки и вводить какую-то ещё более сниженную жесткость элемента, моделирующего сваю.
короче, основания и фундаменты имхо крайне неточная наука.
.: WikiЖБК + YouTube :. Последний раз редактировалось swell, 20.05.2009 в 22:09 .
Геотехника. Теория и практика
Суть вопроса была: с какой точки графика снимать жесткость сваи.А зависимость на графике до нагрузки, равной Fd/1,2 нормами принимается линейной - на этом построена теория расчета осадок КСП фундаментов, так же как и методика учета взаимовлияния свай при их работе в кусте.
гадание на конечно-элементной гуще
AMS, я ни в коем случае не спорю =) поделитесь своими соображениями как правильно определять жесткость для каждой конкретной "сваи" в модели? и какая точность допустима? __________________.: WikiЖБК + YouTube :. Добрый день. Как совет
Я бы определял так называемую жесткость согласно формуле 8 Приложения 5 Руководства по свайным фундаментам а если у меня на объекте испытано несколько свай,и показания осадки на них разное,то мне для всех свай жесткость определять по допустимой нагрузке,там где осадка получилась максимальной или минимальной? А для этого есть Статистика.
1) У вас разница в несущей способности между сваями по испытаниям больше 20 т?
2) А сваи испытаны до 40 мм или срыв произошел до этой осадки? несущая способность всех свай получилась 75т, а осадки разные: 1,75мм, 0,7мм, 1,9мм, испытание было приостановлено,т.к. нагрзка на сваю в 1,5 раза превысила проектную несущую способность Могу Вас обрадывать. Вы не знаете несущую способность сваи(испытания немного не соответствуют СП (вроде п 7.3. ). Вы только знаете, что свая несет ту нагрузку, которую Вы написали для испытателей. Поэтому у Вас и возникла проблемма.
Какой у вас диаметр сваи и длина? При таких осадках я предугадываю, что работает только боковая, а до острия усилия еще не дошли. И (честно) Вы и ни кто другой не может найти реальную жесткость для расчета. это конечно,хорошо,и я примерно представляю что свая несет намного большую нагрузку,вот только у меня есть реальная необходимость завести в расчет жесткость свай согласно тем документам которые у меня на руках:а это отчет по испытаниям,несущая способность 75т, допустимая нагрузка 62,5т: осадки 1,75, 0,7, 1,9мм. вопрос по какой осадке считать жесткость.? Я спрашиваю, какой у вас диаметр сваи и длина?
И в ответ на вопрос . по какой осадке считать жесткость.? могу сказать - ни по какой. Возможно это деформации только верха сваи. Какие при испытаниях были упругие деформации (разгрузка)? С100.30.6. разгрузка была только после того как нагрузили до 75т Итак, срыв по боковой у вас должен был быть при осадке 3-4 мм.
Значит работает только боковая. Поэтому вы можете найти только коэф. постели только для касательных. Беря только его и рассчитывая по нему, это чревато большой ошибкой, так как в группе свай в основном работает острие (я не вдеваюсь в исключения). При таких осадках даже методика прогноза по экспоненте не пригодна.
А может у вас сваи-стойки? Если нет, то для моделирования имеющиеся испытания не пригодны. Увы. что такое срыв по боковой?и к тому же сваи в модели я задаю как элементы конечной честкости,для них не задается коэффициент постели.
а к сваям- стойкам относятся виды свай опирающиеся на скальные и малосжимаемые грунты, с Е больше 50000кПа, а у меня Е=42МПа. получается что у меня висячие сваи. Последний раз редактировалось SmeaNi, 21.05.2009 в 10:52 . Причина: неполностью
Связь (элемент) конечной жесткости: размерность - усилие (т, Н), определяется как коэф. постели умноженная на площадь.
Срыв по боковой - когда величина касательных напряжений не зависит от перемещения.
Жесткость ростверка свайного фундамента
Товарищи проектировщики!
1.Учитывать ли жесткость ростверка в расчетной схеме в SCAD при определении усилий в сваях, если да то на какой модуль упругости ориентироваться? Это особенно актуально для большеразмерных свайных полей с сплошной плитой (ростверком).
Согласно формуле 7.3 СП24.13330.2011 получается, что жесткость вообще допускается не учитывать, тупо внешние силы разложил по свайному полю и привет, усилия в сваях красиво более менее равномерно распределились. Но при моделировании в SCAD свайного поля с ростверком с модулем упругости бетона, получается, неравномерное распределение усилий в сваях. Некоторые сваи сильно перегружены, некоторые недогружены. Повышая жесткость ростверка мы конечно приближаемся к результатам расчета по формуле 7.3 СП24.13330.2011, но усилия в ростверке соответственно возрастают и может оказаться, что никакой арматуры не хватит «перекрыть» их.
Т.е. при использовании подхода по СП24.13330.2011 получается хорошая экономия свай, а при моделировании в SCAD их может получиться очень много.
Параллельно, задам еще пару вопросов (которые не раз обсуждались но четкого ответа нет):
2.Все таки где граница в принятии результатов внутренних усилий в той же плите (ростверке)? Т.е. в элементах в местах сгущения сетки возникает сингулярность с бешенными значениями внутр.усилий. Какие значения для расчета принимать, какой подход?
3.Какое значение поперечной силы в ростверке принимать для расчета? Нужно ли суммировать Qx и Qy (т/м). Вроде все просто но здесь что то туплю.
DEM
Спасибо конечно, но к сожалению ответа на свой вопрос, в предложенной теме, я не обнаружил.
Согласно формуле 7.3 СП24.13330.2011 получается, что жесткость вообще допускается не учитывать, тупо внешние силы разложил по свайному полю и привет, усилия в сваях красиво более менее равномерно распределились. Но при моделировании в SCAD свайного поля с ростверком с модулем упругости бетона, получается, неравномерное распределение усилий в сваях. Некоторые сваи сильно перегружены, некоторые недогружены.
Одной только формулой 7.3 вы не отделаетесь. В СП 24.13330.2011 ( СНиП 2.02.03-85 Актуализированная редакция "Свайные фундаменты") есть еще, например, пункт 7.5.8:
"7.5.8 По результатам расчетов должна быть выявлена качественная и количественная картина группового и краевого эффектов в свайном основании, т.е. особенности работы свай, находящихся на разных участках свайного поля. Необходимо учитывать увеличение податливости свай, работающих в составе свайной группы (поля, куста) по сравнению с работой одиночных свай, а также переменность сопротивления свай и грунта в зависимости от их местоположения (краевого: углового, торцевого и пр.; внутреннего: центрального, промежуточного и пр.; в разреженной или сгущенной части и пр.) в группе."
Так что придется вам серьезную расчетную модель делать и учитывать как реальную жесткость ростверка (и всей надфундаментной конструкции), так и совместную работу свай в грунте.
В СП24.13330.2011 наблюдается смесь "французского с нижегородским". Туда много чего перетащили из старого советского СНиП, а потом еще добавили различные фразы в духе новых веяний, в том числе и связанные с расчетами на ЭВМ в различных постановках задач. Так что у экспертов против расчетчиков теперь всегда есть "дубина".
2.Все таки где граница в принятии результатов внутренних усилий в той же плите (ростверке)? Т.е. в элементах в местах сгущения сетки возникает сингулярность с бешенными значениями внутр.усилий. Какие значения для расчета принимать, какой подход?
Так вы что сваю соединяете с ростверком в одном узле? В местах соединения свай с ростверком делают "зонтики" , например, из абсолютно жестких тел (АЖТ). Точно так же как и для безбалочных перекрытий. Вы про это никогда не слышали? Прочтите в инструкции по SCAD про АЖТ, есть там пример с "зонтиком".
3.Какое значение поперечной силы в ростверке принимать для расчета? Нужно ли суммировать Qx и Qy (т/м). Вроде все просто но здесь что то туплю.
Не понял что вы там суммировать собрались. Вообще-то ростверк проверяют на продавливание сваей. Посмотрите "Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84)." Хоть оно и к старому СНиПу написано, но лучше и новее пока никто не написал.
Задание свай в расчетной схеме.
то есть просто из плиты торчит стержень, на котором внизу по Z закрепление? Эт столб, опертый на камень, причем в воде или в воздухе а не свая в грунте.
1) Можете смоделировать грунт объемными элементами и пустить там стержни, причем связать их с грунтом видимо связями конечной жесткости, смоделировав трение сваи о грунт.
2) Можете просто в ростверке в точках расположения свай ввести связи конечной жесткости.
Тут все еще зависит от типов свай. Если сваи-стойки, то и жесткой связью можно их смоделировать.
Вариант 2 предпочтительнее, т.е. фиг знает какие грунты на самом деле лежат под фундаментом. А так есть испытание, есть осадка, усилие. Легко перейти к жесткости. найти премещения свай в уровне поверхности земли от единичной нагрузки, от них перейти к жесткостям, потом задать сваю двумя сержнями длиной 1 метр один по оси сваи второй ортогонален, задать жесткости. __________________мосты Последний раз редактировалось nevelll, 04.06.2013 в 14:37 . Ну давайте умники по фантазируйте.
Я по позже зайду. Ну давайте умники по фантазируйте.
Я по позже зайду. ))))
задавал опору путепровода в скаде, сваи моделировал с помощью программы основанной на методике ЦНИИС («Руководство по расчету фундаментов глубокого заложения», 1980 г.)
алгоритм следующий:
1. определяем перемещения свай в уровне поверхности грунта
2. моделируем сваи в программном комплексе SCAD
правда там еще к жесткости надо перейти)))
вообщем по этому способу написанно целое руководство для внутреннего пользования. люди грамотные писали.
а так, скад не мой основной инструмент, изредка им пользуюсь, так что советовать по скаду не могу __________________
мосты
то есть просто из плиты торчит стержень, на котором внизу по Z закрепление? Эт столб, опертый на камень, причем в воде или в воздухе а не свая в грунте.
1) Можете смоделировать грунт объемными элементами и пустить там стержни, причем связать их с грунтом видимо связями конечной жесткости, смоделировав трение сваи о грунт.
2) Можете просто в ростверке в точках расположения свай ввести связи конечной жесткости.
Тут все еще зависит от типов свай. Если сваи-стойки, то и жесткой связью можно их смоделировать.
свая-стойкаЮлия Серенко, тогда правильно, что по вертикали нижний конец сваи ограничили по Z. Для учета работы сваи от горизонтальных нагрузок, советую посчитать вручную коэффициенты постели по СНиП "Свайные фундаменты", а потом ввести элементы конечной жесткости (не знаю номеров КЭ в СКАДе) в узлы элементов сваи, с соответствующими жесткостями по глубине сваи.
Расчет осадки свайного фундамента.
Определим осадку кустового свайного фундамента, состоящего из пяти забивных свай С6-30 из бетона класса В30, законструированного в п. 5.4. Расстояние между осями соседних свай a = 0,9 м. Грунтовые условия представлены на рис.5.6.1
Расчет осадки одиночных висячих свай в линейно-деформируемом полупространстве при выполнении условия l/d > G1l/G2d > 1 производят по формуле:
где N - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;
β - коэффициент, определяемый по формуле:
здесь β' = 0,17 ln (kvG1l / G2d) - коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (ЕА = ∞);
α' = 0,17 ln (kv1 l / d) - тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G1 и v1;
χ = EA/G1l 2 - относительная жесткость сваи;
ЕА - жесткость ствола сваи на сжатие, МН;
λ1 - параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле
kv, kv1 - коэффициенты, определяемые по формуле
kv = 2,82 - 3,78v + 2,18v 2
соответственно при v = (v1 + v2)/2 и при v = v1.
При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Дополнительная осадка сваи, находящейся на расстоянии а (расстояние измеряется между осями свай) от сваи, к которой приложена нагрузка N, равна
Расчет осадки i-й сваи в группе из п свай при известном распределении нагрузок между сваями производится по формуле
где s(N) - осадка одиночной сваи, определяемая по формуле;
dij - коэффициенты, рассчитываемые по формуле в зависимости от расстояния между i-й и j-й сваями;
Nj - нагрузка на j-ю сваю.
Характеристики деформативности грунтов, прорезаемых сваей:
ИГЭ-1 – заторфованный грунт с модулем деформации E'=5,3МПа и коэффициентом Пуассона ν' = 0,40;
ИГЭ-2 – суглинок мягкопластичный с модулем деформации E''=8,2МПа и коэффициентом Пуассона ν'' = 0,38;
ИГЭ-3 – глина тугопластичная с модулем деформации E'''=9,3МПа и коэффициентом Пуассона ν''' = 0,42;
Рис.5.4. Свая и деформативные параметры основания
Определим деформационные характеристики приведенного трехслойного основания:
Осредненное значение модуля сдвига и коэффициента Пуассона грунтов, прорезаемых сваей:
Модуль сдвига и коэффициент Пуассона грунта под нижним концом сваи:
Подсчитаем все необходимые для расчета коэффициенты и параметры:
Модуль упругости материала ствола сваи Е = 32,5×МПа (бетон класса В30), поэтому жесткость ствола на сжатие:
Относительная жесткость сваи:
Определяем осадку одиночных свай 1 и 2:
где N1, N2 – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваи 1 и 2 (п. 5.5)
Определяем осадку одиночных свай 3 и 4:
Определяем осадку одиночной сваи 5:
Определяем дополнительные осадки сваи от взаимного влияния соседних свай, находящихся на расстоянии а (см.рис.5.5).
Рис.5.5. Схема расположения свай
Вычисляем коэффициенты δij для соседних свай:
Вычисляем коэффициенты δij для свай, расположенных по диагонали:
Осадки каждой сваи куста, состоящего из 5 свай, при известном распределении нагрузок между ними производим по формулам:
Общую осадку отдельностоящего свайного фундамента определяем, как среднюю осадку для всех свай:
Условие выполняется, осадки фундамента не превышают предельно допустимые значения.
Определение несущей способности сваи. Расчет многорядного свайного фундамента , страница 2
Суммарная горизонтальная нагрузка в поперечном направлении:
Расчетный момент в уровне подошвы ростверка в продольном направлении:
Расчетный момент в уровне подошвы ростверка в поперечном направлении:
3.2. Определение несущей способности сваи.
Определение несущей способности сваи по грунту.
Несущая способность Fd висячей буровой сваи по грунту определяется по формуле
где – коэффициент условий работы сваи;
= 1,0 – коэффициент условий работы грунта под концом сваи, учитывающий способ её погружения;
R = 2185 кПа – расчетное сопротивление грунта под концом сваи, принимаемое по [6, табл. 7];
A = p × 1,0 2 / 4 = 0,785 м 2 – площадь опирания сваи, принимаемая для буровых свай;
u = p × 1,0 = 3,14 м – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;
= 0,8 – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий способ погружения свай, принимается по [6, табл. 5];
– расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по [6, табл. 2];
- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.
3.3.Расчет многорядного свайного фундамента по I группе предельных состояний методом перемещений
Для удобства вычислений расчет ведём применительно к одному ряду свай (такой прием возможен только при идентичном расположении свай в каждом ряду).
Схема к расчету усилий в сваях приведена на рисунке.
Расчетные усилия, приходящиеся на расчетный ряд, составляют:
Расчетная ширина сваи определяется по формуле:
- d – диаметр сваи;
- Кф – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения сваи, при круглом сечении Кф = 0,9;
Расчетный модуль упругости бетона для В35:
Жесткость свай на изгиб и сжатие:
Определяем по формуле глубину, в пределах которой учитывается действие отпора (пассивного давления) грунта:
В пределах hk = 5 м лежит глина ленточная зеленовато-серая. По [6, Прил. Д, табл. Д.1] принимаем значение К = 5880 кН/м 4 .
Определяем по формуле значение коэффициента деформации:
Подсчитываем приведенную глубину заложения сваи в грунте
- длина участка сваи в грунте;
Поскольку , значения определим по следующим формулам
предварительно вычислив длину изгиба свай по формуле:
– свободная длина свай, м;
– коэффициент, принимаемый из определенных таблиц.
Далее находим длину сжатия свай , опирающуюся на грунты твердой консистенции, и ее характеристику по формулам:
Определяем коэффициенты канонических уравнений и другие величины, входящие в систему
Члены, учитывающие влияние сопротивления грунта, окружающего плиту фундамента на коэффициенты канонических уравнений:
т.к. ростверк является высоким.
Горизонтальное перемещение плиты: ;
Вертикальное перемещение плиты: ;
Поворот плиты: , где
Определяем усилия, действующие со стороны плиты ростверка на голову каждой сваи в расчетном ряду по формулам:
Определяем продольные усилия:
Определяем поперечные силы:
По следующим формулам проводим проверку:
1) – проверка выполнена;
2) – проверка выполнена;
3.4.Расчет многорядного свайного фундамента по II группе предельных состояний методом перемещений
Расчетом по II группе предельных состояний определяют горизонтальное смещение верха опоры, осадку свайного фундамента и сравнивают их расчетные значения с предельно допустимыми по нормам. Расчет ведется на расчетные нагрузки, получаемые перемножением нормативных нагрузок на коэффициент перегрузки γf II = 1,0.
Горизонтальное смещение верха опоры высотой h0, см, определяют из формулы:
- u и ψ – величины определенные выше;
- δx – горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации ее тела (принимаем равным 0);
- Lр – длина наименьшего примыкающего к опоре пролета, но не менее 25 м.
Умножением на величину 1/ γf I, где γf I = 1,2, осуществляется переход от величин u и ψ, определенных в расчете по I группе предельных состояний, к величинам u и ψ, участвующих в расчете по II группе предельных состояний.
СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты
Расчет осадок одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига , МПа (тс/м), и коэффициентом Пуассона и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига и коэффициентом Пуассона , допускается производить при и при условии 5, 1 (где 5 - длина сваи, м, - диаметр или сторона поперечного сечения сваи, (м) по формулам:
а) для одиночной сваи без уширения
- вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН (тс);
- коэффициент, определяемый по формуле
здесь - коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае ();
- жесткость ствола сваи на сжатие, МН (тс);
- параметр, определяющий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле
, - коэффициенты, определяемые по формуле соответственно при и при ;
б) для одиночной сваи с уширением
где - диаметр уширения сваи.
Характеристики и принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, а и - в пределах 10 диаметров сваи или уширения (для сваи с уширением) при условии, что под нижними концами свай отсутствуют торфы, илы и грунты текучей консистенции.
Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: ФГУП ЦПП, 2006
Жесткость ствола сваи на сжатие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова - институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.
Опечатки внесены изготовителем базы данных
Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.
Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.
Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.
Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).
Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент
ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент
ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия
ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия
ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)
СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"
СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)
СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"
СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"
СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины и определения
Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.
Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.
4 Общие положения
4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
г) действующих на фундаменты нагрузок;
д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;
е) экологических требований;
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;
Читайте также: