7.1 Размещение свай в плане и конструирование ростверка

Рис.10. Размещение свай в плане

Рис.11. Конструирование ростверка

Вес ростверка и грунта на его уступах (условно γ_f = γ_g):

V_r+g = l_r1 * b_r1 * h_r1 = 3.2м * 2м * 1.8м = 11.52 м³

G_r+g = V_r * γ_б * γ_f = 4.86 м³ * 20 кН/м³ * 1.2 = 276.5 кН

Все действующие нагрузки приводим к центру тяжести подошвы ростверка:

N_tot,I = N₁ + G_r = 1403.8 кН + 276.5 кН = 1680.3 кН

M_tot,I = M₁ + Q₁ * h_r = 667.7 кН*м + 191 кН * 1.8 м= 1011.5 кН*м

Q_tot,I = Q₁ = 191 кН

Расчетную нагрузку на сваю N, кН, определяем, рассматривая фундамент как группу свай, объединённую жестким ростверком, воспринимающим вертикальные нагрузки и изгибающие моменты, по формуле (п. 7.1.12 СП 24.13330.2011):

N_max=N_tot,I/n+M_tot,I*y_max /∑_i=0ⁿy_i²=1680.3кН/6+1011.5кН*м * 1.2м/6*(1.2м)²= 420.5 кН

N_min= N_tot,I/n-M_tot,I*y_max /∑_i=0ⁿy_i²=1680.3кН/6-1011.5кН*м * 1.2м/6*(1.2м)²= 139.6 кН

N_mt= N_tot,I/n =1680.3кН /6= 280.0 кН

где, N_tot,₁; - расчетная сжимающая сила, передаваемая на свайный ростверк в уровне его подошвы, кН;

M_tot,1 — передаваемый на свайный ростверк в плоскости подошвы расчетные изгибающие моменты, кН*м;

n — число свай в фундаменте;

y_max — максимальное расстояние от главных осей до оси сваи, м;

y_i— расстояние от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляют расчетную нагрузку, м.

Проверяем выполнения условий:

N_max = 420.5 кН < 918.5 кН = 1.2 * F_d / γ_k * γ_n = 1.2 * 1232.3 кН / (1.4 *1.15)

N_mt = 280 кН < 765.4 кН = F_d / γ_k * γ_n = 1232.3 кН / (1.4 *1.15)

N_min = 139.6 кН > 0

Условия выполняются

Выполним предварительную проверку сваи по прочности. Для этого определим коэффициент деформации по формуле (п. В.4 СП 24.13330.2011):

где, Е - модуль упругости материала сваи, кПа;

I — момент инерции поперечного сечения сваи, м⁴;

b_p — условная ширина сваи, м;

γ_c— коэффициент условий работы;

к — коэффициент пропорциональности.

Начальный модуль упругости бетона сваи класса В30, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении составляет Е = 29 · 10³ МПа (согласно таб. 18 СНиП 2.03.01-84*).

Момент инерции поперечного сечения сваи находим по формуле:

I = d_св⁴/12 = (0.4м)⁴/12 = 0.00213 м⁴

Т.к. диаметр сваи меньше 0,8 м, то условную ширину сваи находим по формуле:

b_р = 1,5d + 0,5 = 1,5 · 0,4 м + 0,5 м = 1,1 м

Для суглинка мягкопластичного с показателем текучести I_L = 0.55 по таблице В.1 СП 24.13330.2011 определяем коэффициент пропорциональности к = 8 МН/м².

Определим глубину расположения условной задели сваи от подошвы ростверка по формуле (п. 7.1.8 СП 24.13330.2011):

l₁ = l₀ + 2 / α_ε = 0 + 2 / 0.68 м^-1 = 2.94 м

где, l₀- длина уч. сваи от подошвы высокого ростверка до ур. планировки грунта, м;

α_ε — коэффициент деформации, м^-1.

Определим возникшие реакции в условной заделки:

N₁ = N_max = 420.5 кН

М₁ = Q_tot,1 * l₁ / n = 191 кН * 2.94 м / 6 = 93.59 кН*м

Рис. 12. Графики для проверки свай по серии 1.011.1-10 на внецентренное сжатие по прочности и раскрытию трещин.

Точка, соответствующая значениям указанных усилий, лежит на графике ниже кривой принятой сваи (сечение 400х400мм, бетон В30, продольное армирование AIII 4Ø20), следовательно, предварительная проверка показывает, что прочность сваи по материалу обеспечена.