Определение несущей способности сваи по материалу

 

При расчете свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии не менее l ₁, определяемом по формуле

,                                                        (1)

где l _с - длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м, при низком ростверке l _с = 0;

a _e - коэффициент деформации, 1/м, определяемый по формуле

,                                                       (2)

где К - коэффициент пропорциональности, кН/м⁴, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю, по таблице 4 (в курсовом проекте допускается вместо коэффициента К использовать коэффициент k, определяемый по таблице 42, [6]);

b_p - условная ширина сваи, м, принимаемая равной: для свай-оболочек, а также свай-столбов и набивных и буровых свай с диаметром стволов от 0,8 м и более b_p = (d +1), м, а для остальных видов и размеров сечений свай b_p = (1,5 d +0,5), м;

d - наружный диаметр круглого или сторона квадратного, или сторона прямоугольного сечения сваи в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, м;

Е - начальный модуль упругости бетона сваи при сжатии и растяжении, кПа; для бетона В15 начальный модуль упругости бетона равен   Е = 24·10 ⁶ кПа, для бетона В20 – Е = 27,5·10 ⁶ кПа, для бетона В25 -   Е = 30·10 ⁶ кПа;

I - момент инерции поперечного сечения сваи, м⁴

 

Если свая прорезает несколько слоев грунта, в расчетах используется приведенный коэффициент пропорциональности, вычисляемый для грунтов расположенных под подошвой ростверка в пределах глубины h_m по (формулы 9.26 и 9.27, [6], с заменой k на K). Величину h_m, на которой учитывается разнородность грунтов, определяют по (формула 9.25, [6]).

Расчетная длина сваи l ₀ в расчетах по прочности материала равна:

0,5 l ₁ – при наличии в составе фундамента наклонных свай, препятствующих горизонтальному смещению ростверка в любом направлении;

l ₁ – при одних только вертикальных несущих элементах (сваях) и расположении их в расчетном направлении в два и более ряда;

2 l ₁ – при однорядном расположении вертикальных несущих элементов (свай), расчете в плоскости, перпендикулярной плоскости ряда, и отсутствии закрепления ростверка от смещения в этом направлении.

 

 

Требуется: Определить несущую способность сваи по материалу.

Решение.

Класс бетона сваи В15, Е = 24·10 ⁶ кПа, R_b = 8500 кПа.

Арматура 4Æ10А300, R_sc = 270000 кПа, A_stot = 314 мм²= 0,000314 м².

Вычисляем условную ширину сваи и момент инерции поперечного сечения сваи при d = 0,3 м (здесь d - сторона квадратного сечения сваи)

b_p = (1,5 d +0,5) = 1,5·0,3 + 0,5 = 0,95 м,

I = (0,3·0,3³)/12 = 0,000675 м⁴.

Определяем величину h_m по (формула 9.25, [6])

h_m = 3,5 d + 1,5 = 3,5·0,3 + 1,5 = 2,55 м.

Под подошвой ростверка на глубину 2,55 м свая прорезает только один слой грунта песок пылеватый, поэтому коэффициент пропорциональности находим по таблице 4 без пересчета по (формулы 9.26 и 9.27, [6]). Для суглинка с I_L = 0,68 интерполяцией находим К = 4000 кН/м⁴.

Вычисляем коэффициент деформации

0,748 м^-1.

Находим l ₁

2,67 м,

где l _с = 0 (для низкого ростверка).

Т.к. свайный фундамент проектируем из одних только вертикальных несущих свай и расположим их в расчетном направлении не менее чем в два ряда, расчетная длина сваи l ₀ = l ₁ = 2,67 м.

Площадь поперечного сечения сваи A = 0,3·0,3 = 0,09 м².

Гибкость сваи 8,9 < 20, несущую способность сваи по материалу вычисляем по (формула 9.30, [6])

 

 = 0,9· (8500·0,09+270000·0,000314) = 765 кН,

 

где для кратковременной нагрузки j = 0,9 (п. 9.11, [6]).