Расчетная схема свайного фундамента.

 

Прежде, чем изучать проверки свайного фундамента по предельным состояниям, необходимо познакомиться с расчетом свайного фундамента как стержневой системы. Этот расчет предназначен для определения перемещений плиты ростверка, внутренних усилий по длине каждой сваи, а также для определения бокового давления свай на грунт. Для определения напряженно-деформированного состояния элементов свайного фундамента формируется его расчетная схема. Наибольшее практическое применение имеет плоская расчетная схема, но при необходимости расчет может выполняться и для пространственных условий [4].

Рассмотрим плоскую расчетную схему свайного фундамента. На рис. 4.28 изображен свайный фундамент с высоким ростверком.

Рис. 4.28 К построению плоской расчетной схемы свайного фундамента

 

Прежде всего, задается плоскость, например , действия внешних нагрузок, приведенных к какой-либо точке (как правило, к центру) подошвы плиты ростверка . На эту плоскость проецируется свайный фундамент в следующем виде. Плита ростверка представляется жестким недеформируемым ригелем и изображается в уровне ее подошвы () отрезком прямой жирной линии, совпадающей с осью . Сваи рассматриваются как гибкие стержни и изображаются в виде проекций их осей на плоскость отрезками тонких линий. Если в одну и ту же проекцию попадает несколько свай, то в дальнейшем учитывается работа каждой из них в отдельности. Сваи, рассматриваемые как гибкий упругий стержень характеризуются площадью поперечного сечения , моментом инерции поперечного сечения и модулем упругости материала сваи . Уровень планировки обозначается прямой линией на соответствующей ему отметке .

Грунтовое основание считается упругим линейно-деформируемым в соответствии с гипотезой коэффициента постели. Гипотеза коэффициента постели принимается для установления линейной связи между поперечным перемещением грунта и давлением на него (рис.4.29). Кроме того, принимается, что коэффициент постели линейно увеличивается с глубиной в соответствии с выражением:

(4.13)

где - коэффициент постели; - коэффициент пропорциональности для определения коэффициента постели; - расстояние от уровня планировки () для свайного фундамента с высоким ростверком и от уровня подошвы плиты ростверка () для свайного фундамента с низким ростверком; - боковое давление сваи на грунт; - горизонтальное перемещение грунта.

Рис. 4.29. Гипотеза коэффициента постели

 

Назначение коэффициента пропорциональности производится по определенным правилам. Вначале устанавливается расчетная глубина , отсчитываемая от (высокий ростверк) или от (низкий ростверк):

(4.14)

Если в пределах этой глубины расположен один слой грунта, то коэффициент пропорциональности принимается в зависимости от вида этого грунта. Для двух видов грунтов величина устанавливается по формуле:

, (4.15)

Для трех слоев грунта используется выражение:

(4.16)

где - толщина первого, второго и третьего слоев грунта; - коэффициенты пропорциональности для первого, второго и третьего слоев грунта.

В заключении отметим, что положение -той сваи в расчетной схеме свайного фундамента характеризуется координатой и углом наклона к вертикали в соответствии с принятой системой координат . Положительные направления координат и обозначены на см. рис. 4.28.