глубленной части сваи возникают два участка ~ верхний длиной b и нижний длиной с (рис. 12.5 и 12.6), в пределах которых боковое давление грунта на сваю имеет противоположные направления;
Рис. !2.5. Взаимодействие упругой оси сваи, имеющей шарнирное сопряжение с ростверком, и грунта прн действии горизонтальной нагэузки или перемещения
а - деформация оси сван / и эпюра обжатия грунта 2; б - эпюра нагрузок на сваю; в, г- эпюры поперечных сил и изгибающих моментов в свае
Рис. 12.6. Взаимодействие упругой оси сваи с лсест-кой заделкой головы в ростверк с грунтом при дей-ствин горизонтальной нагрузки или пе-Еемсщения (см. экспликацию я рис. 12.5)
д) максимальная ордината эпюры бокового давления pi, располагаемая посередине участка &, принимается пропорциональной величине обжатия грунта сваей в точке Е;
е) за расчетную принимается длина сваи, равная Я+6 + с;
ж) глубина погружения сваи / в грунт должна удовлетворять неравенству
11{Ь + с) > I. (12.26)
Для практических целей приводимую ниже методику допускается применять при >0,9(6 + с).
Ординаты поперечных сил и изгибающих
моментов для характерных сечений сваи при шарнирной или жесткой заделке Голов в высо-кий или низкий ростверк под воздействием горизонтальных перемещений грунта, равных Д4 определяются по формулам:
Qgf, (12.27)
Pi о- nii Mnii, (12.28)
W{1 ~V2)
GA/;
(12.29)
здесь 0 - коэффициент обжатия грунта посередине участка Ь; w - коэффициент, принимаемый в зависимости от коэффициента п (отношении глубины погружения сваи к ее размеру поперечного сечения d в направлении перпендикулярном расчетному направ-легнпо действия перемещения илн гортонтальной нагрузки):
10 2,25
20 2,64
30 2,68
40. 3,07
50 3,22
V - коэффициент Пуассона; j-модуль горизонтальной деформации грунта:
Eh = yc Ео, (12.30)
Vg-коэффициент условий работы, учитывающий анизотропность грунта; принимается равным для пылевато-глинистых грунтов 0,5, а для песка 0,65 (значение коэффициента у допускается уточнять в зависимости от способа погружения свай, явлений засасывания, длительного действия нагрузки и т. п.); Ео - модуль деформации грунта, определяемый на уровне середины участка b [для грунтов с модулем Ео<5 МПа на глубине (6-т-7)й!. для грунтов с Ео> >15 МПа на глубине (4-r5)d от поверхности грунта для свайных фундаментов с высоким ростверком или от подощвы ростверка для фундаментов с низким ростверком];
4/"
W (1 - v2) ,
(12.31)
здесь EF - жесткость сваи; (3 деляемый по рис. 12.7 или 12,8.
- коэффициент, опре-
Для построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов в свае по рис. 12.7 и 12.8 следует определить коэффициенты: для поперечной силы - qiiqA - qo; qcO; да = = 0,5qn}, а по формуле (12.32)-положение сечения в заглубленной части сваи с нулевым значением поперечной силы и максимальным значением сваи изгибающего момента; для изгибающего момента - т, (тс = 0; то = 0,2т®; прп шарнирном сопряжении тА = 0) и расстояние /о до точки с максимальной ординатой изгибающего момента в свае:
/(, = (1 -- xq) Ь,
(12.32)
где л;о - коэффициент, определяемый по рис. 12.7 или 12.8.
Длину участка с и максимальную ординату эпюры бокового давления грунта Рг, находящуюся посередине нижнего участка с, определяют по формулам;
с - аЬ; Р2 = ,
(12.33) (12.34)
где а -- коэффициент, определяемый по рис. 12.7 или 12.8.
Рнс. 12.7. Зависимость коэффициентов а, 0, q, т X, -vo (левая шкала) и Р (правая шкала) от коэффициента а при шарнирном сопряжении голов свай с ростверком
Рнс. 12.8. Зависимость коэффициентов а, G, q, пг, X, "о (левая шкала) и (3 (правая шкала) от коэффициента а при жесткой заделке го.5овы свай в ростверк
1 Q*
Для определения только максимальных значений поперечной силы и изгибающего момента в свае достаточно выбрать по рис. 12.7 или 12.8 максимальные значения коэффициентов qi и т,:; и по формулам (12,27) и (12.28)
вычислить Qmax и Мтах-
По рис. 12.7 и 12.8 можно построить прогиб упругой оси сваи.
Максимальный прогиб в уровне головы сван определяют по формуле Pi М 1
где X - коэффициент, определяемый по рис, 12.7 или 12.8,
Усилия в сваях, располагаемых в свайном поле и имеющих различные перемещения М, целесообразно определять через усилия qi и Ml, получаемые при единичном перемещении A/il см, а затем вычислять искомые Q и М при заданных перемещениях At по формулам:
Q = A/Qi; М = \ Д/lMi, (12.37)
где АЛ - безразмерная величина заданного переме-ш,ения сваи.
Если по заданным горизонтальным нагрузкам, например от наклона земной поверхности и ветровой нагрузки (опорным реакциям свай T=Qa), требуется определить максимальные усилия в свае или построить эпюры давления грунта, Q, М и прогиба сваи, расчеты следует вести по значению опорной реакции Qau полученной при единичном перемещении A/i = = 1 см. В этом случае искомые параметры находят по формулам:
Мц и т. д.,
(12.38)
где М .и Q .j -усилия в i-x сечениях при единичном перемещении.
В свайных фундаментах с высоким ростверком, когда коэффициент дв>0,5, максимальное значение поперечной силы следует оп-реде.)1ять для заглубленной части сваи (точка В на рис. 12.5 и 12.6) по "формуле
QB = TqlqA, (12.39)
где 7 - коэффициент для сечения А на уровне головы сваи.
Дополнительный изгибающий момент от внецентренного действия вертикальной нагрузки на изогнутую ось сваи (см. рис. 12.5 и
12.6) приближенно вычисляют по следующим зависимостям:
для свай с шарнирным сопряжением с ростверком (в заглубленной части сваи)
М = Л/(1 - вд) Д/; (12.40)
для свай с жесткой заделкой голов в ростверк (на уровне заделки)
М==iV(l--в£)(Д 2), (12.41)
где N--нормативная вертикальная нагрузка на сваю.
Приведенные (расчетные) максимальные усилия в свае от воздействия горизонтальных перемещений, наклона и ветровой нагрузки, а также от внецентренного действия вертикальной нагрузки находят по выражениям:
силы и изгибающего момента в свае от воздействия горизонтальных перемещений грунта; Q, -то
же, от наклона земной поверхности и ветровой нагрузки; 0,8 и 0,7 - коэффициенты, учитьгвающие сочетания нагрузок.
При расчете ростверка следует учитывать
дополнительные нагрузки, возникающие в заделке свай (точка А на рис. 12.5 и 12.6); эти нагрузки определяются по формулам (12.42) и (12.43). Кроме того, необходимо учитывать усилия от свай, расположенных как под продольными стенами, так и под поперечными.
пример 12.4. Рассчитать усилия в сваях сечением 30X30 см, погруженных в грунт на глубину 1= = 7 м, от неремещения грунта Д/=2 см для четырех
Т.4БЛИЦА 12.5. К ПРИМЕРУ J2.4
Показатель
Значения показателей
при шарнирном сопряжении
при жесткой заделке
Я = 0
Я = 2 м
Я = 0
Я = 2 м
0,39
0,35
26,5
0,62
0,76
0,45
0,59
0,28
0,12
0,39
0,19
0,64
0,62
0,43
0,79
0,66
-0,38
-0,57
-0,21
-0,34
"а
-0,5
-0,85
0.43
0,56
0,28
0,39
1,94
1,28
3,18
2,17
6, м
3,41
2,91
3,56
Ь + с, м
5,52
5,12
6,38
5,66
Pi, кН/м
16,2
22,4
Q.KH
22,8
17,2
Qf,, кН
13,8
AJ кН-м
-72,2
-39,2
вариантов; с шарнирной и жесткой заделкой голов в ростверк; при низком ростверке (Я=0) и высоком (Я=2 м). Жесткость свай £7=7,8 МПа-м*. ГруНт - суглинок с модулем деформации £о=13,7 МПа и v = = 0,35. В соответствии с формулой (12.30) принимаем =0,5-13,7=6,85 МПа.
Решение. Для свайных фундаментов с низким ростверком при"а=Я/г=0 по рис. 12.7 и 12.8 соответственно для шарнирного сопряжения и жесткой заделки свай определяем коэффициенты 3, а и др. (табл. 12.5).
Для свайных фундаментов с высоким ростверком при «=2/7=0,286 по рис. 12.8 и 12.9 для шарнирного сопряжения предварительно находим коэффициенты 3=28,5 и а=0,73 и вычисляем по формуле (12.31) при да=2.38 и (1=0,35 значения Ь = 2,99 м; с=аЬ = 2,18 м и Ы-с = 5,17 м; для исесткой заделки - соответственно Р=0,66 и а=0,57; Ь=3,66 м; с=2,08 м; &-bc = 5,74 м.
Определяем уточненные коэффициенты
а == Я/(Ь + С)
(12.44)
и по ним на рис. 12.8 и 12.9 находим искомые значения коэффициентов р, а и др. Уточненные зна че-ния коэффициентов для шарнирного сопряжения а= =2/5,17=0,39 и для жесткой заделки «=2/5,74=0,35; найденные по рис. 12.7 и 12.8 значения коэффициентов 3, а и др., вычисленные длины Ь, ЬЛ-с и h, давления р, и усилия сводим в соответствующие графы табл 12.5.
В. РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ НАГРУЗКУ
Несущая способность свай на вертикальные нагрузки на подрабатываемых территориях определяется по формуле
Фе* = Тс.еФ, (12.45)
где у f, qI - коэффициент условий работы, учитывающий изменение структуры грунта и перераспределение вертикальных нагрузок при подработке, принимаемый по табл. 12,6; Ф-несущая способность сваи.
ТАБЛИ,ДА 12.6. КОЭФФИЦИЕНТ УСЛОВИИ РАБОТЫ v..
Значения
V. gf при
проведении изыска-
Сваи
до подра-
в период
ботки
подработки
Сваи-стойки в фундаментах
любых зданий и сооружений
Висячие сваи в фундамен-
тах;
податливых зданий и
сооружений (например,
одноэтажных каркасных
с шарнирными опорами)
жестких зданий и соору-
жений (чапример, бес-
каркасных и каркасных
многоэтажных зданий с
жесткими узлами, силос-
ных корпусов) ....
Примечание. Подразделение на жесткие и податливые здания осуществлено по их реакции на неравномерные осадки фундаментов, при которых в жестких зданиях происходит перераспределение отпора грунта, а в податливых лерераспределения практически нет или оно мало и его можно не учитывать.
Сваи на подрабатываемых территориях, как правило, должны рассчитываться на внецентренное сжатие с учетом усилий, определяемых по формулам (12.42) и (12.43), а при превышении дополнительных выдергивающих нагрузок (от наклонов н ветровой нагрузки)
