5.3. Порядок расчета высокого свайного ростверка на пк

Расчет высокого свайного ростверка выполняют на программном комплексе SCAD, реализующей метод конечных элементов в строительной механике.

Расчетная схема высокого свайного ростверка представляется в виде рамы с жесткими заделками верхних стоек и упруго защемленными в грунте (рис.5.9). Вследствие равных пролетов в ригеле боковое давление на средний свайный ряд взаимно уравновешивается.

Система внешних нагрузок, приложенных к свайному ростверку включает вертикальные, горизонтальные силы, сосредоточенный момент, которые приложены к ростверку и сваям. Действующие нагрузки воспринимаются сваями, которые могут перемещаться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Габариты элементов высокого свайного ростверка.

Предварительный максимальный изгибающий момент в стенке, предс-тавленной в виде балки на двух опорах (защемленной в оголовке и условной грунтовой) определяется выражением (4.11). Толщина железобетонного шпунта или диаметр металлического трубошпунта определяются из приложе-ний. Сечение свайного ряда приведено в задании, а глубина его погружения предварительно принимается на 30% больше, чем шпунта.

Кроме изгибающих моментов, элементы свайного ростверка подверга-ются продольным усилиям на шпунт и сваи. Они определяются из силового многоугольника рис. 5.4. По полученным усилиям уточняют глубину погру-жения шпунта и сваи по несущей способности грунта (приложение 7)

Расчетная схема рамы с пространственными элементами . При расчете по программе SСAD высокий свайный ростверк представляют статически неопределимую раму распорного типа с пространственными элементами, частично погруженную в грунт основания, описываемого моделью с двумя коэффициентами постели (горизонтальный и вертикальный) (рис.5.9).

Геометрическое изображение расчетной схемы рамы выполняется вво-дом узлов элементов расчетной схемы, а затем изображением самих элементов (вводом элементов). Каждый элемент расчетной схемы вводится отдельно. Рекомендуется в первом узле ввести начало общей системы осей координат.

Расчетная схема рамы задается координатами пяти участков 6-х опорных узлов координат (рис.5.9). При расчете стержневой системы выбирается пространственный стержень рамы.

Участки лицевой стенки, взаимодействующие с грунтом через перемен-ный по высоте коэффициент постели, рекомендуется разбивать на элементы шириной 1,0м ( участок 1-5) и соответственно – на 2.0 м остальные участки.

Жесткость рамы. Используется численное описания жесткостных характеристик. Продольная и изгибная жесткость элементов рамы ЕI, содержит модуль деформации стали Е = 2,1х10⁸ кН/м² и железобетона Е = 2,7х10⁷ кН/м², площадь А, м² и момент инерции I м⁴ на ширине1 м (приложение 4). Жесткость свайного ряда делится на шаг свай. Сечение ж/б ригеля (участок 9-11 ) шириной 1 м принимается равным 0,5х1 м.

Зависимость между горизонтальными или вертикальными перемещениями сваи и сопротивлением грунта в каждой расчетной точке описывается в виде линейной или кривой нелинейного деформирования.

Рис. 5.9. Расчетная схема нагрузок (а) и геометрическая схема высокого свайного ростверка в виде рамы с жесткими заделками верхних стоек и упруго защемленными в грунте.

Коэффициенты постели (жесткость грунтовой среды). Горизонтальный коэффициент постели. Используется выражением (1.7), в котором для шпунта принимается К_пл = 0.7 для верхних трех элементов до глубины 2-3м ниже дна и далее К_пл = 1,0, для свай К_пл = 1,0. Коэффициент постели определяется через табличное значение коэффициента пропорциональности К (приложение 4,табл. П4.1).

Вертикальный коэффициент постели по боковой поверхности определяется умножением значения горизонтального коэффициент постели на tgφ окружающего грунта.

Вертикальный коэффициент постели на острие шпунта приведен в приложение 4, табл. П4.4). Вертикальный коэффициент на острие наклонной сваи принимается равный нулю.

Нагрузки на раму. Вычисляются в разделе 4.2 (рис. 4.2). В запас прочности боковое давление на шпунтовую стенку определяется без учета экранирования.

Результирующее боковое давление на среднюю опору в равнопролетной раме равно нулю. Боковое давление на растягивающую сваю приведено в разделе 4. Боковое давление на сжатую сваю составляет 50% от давления на растягивающую сваю.

Результаты расчета и оптимизация габаритов.

В результате расчета на программном комплексе SCAD получают изгибающие моменты в ростверке, осевые и горизонтальные усилия, моменты в головах сваи, а также распределение этих усилий и перемещения точек оси сваи по ее длине, а так же общую деформацию наклонного смещения конструкции

Программный комплекс позволяет не только рассмотреть все возможные конструктивные особенности, сочетания нагрузок и расчетные условия, но и выбрать оптимальное решение при проектировании свайного ростверка.

Студентом приводится подробная последовательность расчета рамы с указанием конкретных окон, без которых работа не зачитывается. Результаты расчета рамы выводятся в виде графического изображения эпюр изгибающих моментов, перерезывющих сил и смещений

Составляется результирующая таблица усилий и перемещений в в элементах свайного ростверка.