Расчет свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента

В.1 При расчете одиночных свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента допускается проводить расчеты в соответствии со схемой, приведенной на рисунке В.1.

Рисунок В. 1 - Схема нагрузок на сваю

В.2 При проведении расчетов допускается применение компьютерных программ, описывающих механическое взаимодействие балок и упругого основания (балка на упругом основании). При этом грунт, окружающий сваю, допустимо рассматривать как упругую линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели с_z, кН/м³ (тс/м³), возрастающим с глубиной.

Расчетные значения коэффициента постели с_z грунта на боковой поверхности сваи допускается определять по формуле

(В.1)

где К - коэффициент пропорциональности, кН/м⁴ (тс/м⁴), принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю, по таблице В.1;

z - глубина расположения сечения сваи в грунте, м, для которой определяется коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта при высоком ростверке или к подошве ростверка при низком ростверке;

g_с - коэффициент условий работы (для отдельно стоящей сваи g_с = 3).

В.3 Расчет свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента должен включать:

а) проверку устойчивости грунта согласно В.7;

б) расчет свай по деформациям, включающий проверку соблюдения условий допустимости расчетных значений горизонтального перемещения головы сваи и_р и угла

и_р £ u_u; (В.2)

y_р £ y_u, (В.3)

где и_р, y_р - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад;

u_u, y_u - предельные допустимые значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад.

Величины u_u, y_u должны задаваться в проекте из условия нормальной эксплуатации проектируемых строительных конструкций здания или сооружения;

в) проверку сечений свай по предельным состояниям первой и второй групп (по прочности, образованию и раскрытию трещин) на совместное действие расчетных усилий - вертикальной силы, изгибающего момента и поперечной силы.

B.4 Расчеты по определению прочности свай всех видов следует проводить с учетом формулы 7.1 с использованием коэффициента деформации a_e (1/м), определяемого по формуле

(В.4)

где Е - модуль упругости материала сваи, кПа (тс/м²);

I - момент инерции поперечного сечения сваи, м⁴;

b_р - условная ширина сваи, м, принимаемая равной: для свай с диаметром стволов 0,8 м и более b_р = d + 1, а для остальных размеров сечений свай b_р = 1,5 d + 0,5, м;

g_с - коэффициент условий работы;

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

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

В.5 При статическом расчете свай в составе куста следует учитывать их взаимодействие. В этом случае допустимо производить расчет как для одиночной сваи, но коэффициент пропорциональности К умножается на понижающий коэффициент a_i, определяемый по формуле

(В.5)

где g_с - коэффициент, учитывающий уплотнение грунта при погружении свай и принимаемый: g_с = 1,2 для забивных свай сплошного сечения и g_с = 1 для остальных видов свай;

d - диаметр или сторона поперечного сечения сваи, м;

(В.6)

где x_i, у_i - координаты оси i -й сваи в плане, причем горизонтальная нагрузка приложена в направлении оси х;

x_j, у_j - то же, для j -й сваи.

Произведение в формуле (В.5) распространяется только на сваи куста, непосредственно примыкающие к i -той свае.

B.6 Для определения реакций в голове свай, объединенных общим ростверком, следует проводить специальные расчеты. При проведении таких расчетов каждая свая моделируется как балка, взаимодействующая с упругим основанием, а головы свай объединяются элементами, моделирующими фундаментные конструкции.

B.7 Расчет устойчивости основания, окружающего сваю, должен производиться по условию ограничения расчетного давления s_z, оказываемого на грунт боковыми поверхностями свай

(В.7)

где s_z - расчетное давление на грунт, кПа (тс/м), боковой поверхности сваи на глубине z, м, отсчитываемой при высоком ростверке от поверхности грунта, а при низком ростверке - от его подошвы [при a_el £ 2,5 - на двух глубинах, соответствующих z = l /3 и z = l; при a_el > 2,5 - на глубине z = 0,85/ a_e, где a_e определяется по формуле (В.5)];

g_I - расчетный удельный (объемный) вес грунта ненарушенной структуры, кН/м³ (тс/м³), определяемый в водонасыщенных грунтах с учетом взвешивания в воде;

j_I, c_I - расчетные значения соответственно угла внутреннего трения грунта, град, и удельного сцепления грунта, кПа (тс/м²);

x - коэффициент, принимаемый для забивных свай и свай-оболочек x = 0,6, а для всех остальных видов свай x = 0,3;

h ₁ - коэффициент, равный единице, кроме случаев расчета фундаментов распорных сооружений, для которых h ₁ = 0,7;

h ₂ - коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке, определяемый по формуле

(В.8)

где М_с - момент от внешних постоянных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов свай, кН×м (тc×м);

М_t - то же, от внешних временных расчетных нагрузок, кН×м (тc×м);

- коэффициент, принимаемый за исключением случаев расчета:

а) особо ответственных сооружений, для которых при a_el £ 2,6 принимается и при a_el ³ 5 принимается ; при промежуточных значениях a_el значение определяется интерполяцией;

б) фундаментов с однорядным расположением свай на внецентренно приложенную вертикальную сжимающую нагрузку, для которых следует принимать независимо от значения a_el.

Примечание - Если расчетные горизонтальные давления на грунт s_z не удовлетворяют условию (В.7), но при этом несущая способность свай по материалу недоиспользована и перемещения свай меньше предельно допускаемых значений, то при приведенной глубине свай a_el > 2,5 расчет следует повторить, приняв уменьшенное значение коэффициента пропорциональности К. При новом значении К необходимо проверить прочность сваи по материалу, ее перемещения, а также соблюдение условия (В.7).

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

Таблица В.1

Грунты, окружающие сваи, и их характеристики	Коэффициент пропорциональности К, кН/м^4(тс/м^4)
Пески крупные (0,55 £ е £ 0,7); глины и суглинки твердые (IL < 0)	18000-30000 (1800-3000)
Пески мелкие (0,6 £ е £ 0,75); пески средней крупности (0,55 £ е £ 0,7), супеси твердые (IL < 0); глины и суглинки тугопластичные и полутвердые (0 £ IL £ 0,75)	12000-18000 (1200-1800)
Пески пылеватые (0,6 £ е £ 0,8); супеси пластичные (0 £ IL £ 0,75); глины и суглинки мягкопластичные (0,5 £ IL £ 0,75)	7000-12000 (700-1200)
Глины и суглинки текучепластичные (0,75 £ IL £ 1)	4000-7000 (400-700)
Пески гравелистые (0,55 £ е £ 0,7); крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем	50000-100000 (5000-10 000)

Приложение Г
(рекомендуемое)

Расчет несущей способности пирамидальных свай с наклоном боковых граней i_p > 0,025

Несущую способность F_d, кН, пирамидальных свай с наклоном боковых граней i_p > 0,025 допускается определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунта основания на боковой поверхности сваи и под ее нижним концом по формуле

(Г.1)

где А_i - площадь боковой поверхности сваи в пределах i -го слоя грунта, м²;

a - угол конусности сваи, град.;

j_{I , i}, c_{I , i} - расчетные значения угла внутреннего трения, град., и сцепления, кПа, i -го слоя грунта;

d - сторона сечения нижнего конца сваи, м;

п ₁, п ₂ - коэффициенты, значения которых приведены в таблице Г.1.

Сопротивления грунта под острием сваи p_i и на ее боковой поверхности р'_i, кПа, определяют по формуле

(Г.2)

где Е_i - модуль деформации грунта i -го слоя, кПа, определяемый по результатам прессиометрических испытаний;

v_i - коэффициент Пуассона i -го слоя грунта, принимаемый в соответствии с требованиями СП 22.13330;

x - коэффициент, значения которого приведены в таблице Г.1.

Давление грунта p _{0, i}, p_{p , i}, кПа, определяют по формулам:

(Г.3)

(Г.4)

где g_{I , i} - удельный вес грунта i -го слоя, кН/м³;

h_i - средняя глубина расположения i -го слоя грунта, м.

Таблица Г.1

Коэффициент	Угол внутреннего трения грунта jI , i, град.
п 1	0,53	0,48	0,41	0,35	0,30	0,24	0,20	0,15	0,10	0,06
п 2	0,94	0,88	0,83	0,78	0,73	0,69	0,65	0,62	0,58	0,54
x	0,06	0,12	0,17	0,22	0,26	0,29	0,32	0,35	0,37	0,39
Примечание - Для промежуточных значений угла внутреннего трения jI , i значения коэффициентов п 1, п 2 и x определяют интерполяцией.

Приложение Д
(рекомендуемое)