Горизонтальное смещение верха опоры высотой h0, в сантиметрах, определяется из формулы:
u’= 1/γf*[u+ψ*h0+δx]≤0,5√Lp
где u и ψ – соответствующие перемещения ростверка
δx- горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации её тела (в
курсовом проекте δx=0)
Lp, м - длина наименьшего примыкающего к опоре пролёта, но не менее 25м
γf – коэффициент, учитывающий переход величин u и ψ, вычисленных для I группы
предельных состояний, ко II группе предельных состояний.
1/1,2*[9,59*10-3+0,378*10-2*10]=0,0395м = 3,95см
0,5*√66=4,062см
3,95см < 4,062см
Несущая способность сваи по грунту определяется по формуле:
Fd=γc*(γcr*R*A+u*Sγcf*fi*hi),
где γс=1 – коэффицент надёжности
R – расчётное сопротивление грунта под концом сваи, кПа
A – площадь поперечного сечения сваи, нетто, м2
u - периметр поперечного сечения сваи, м
fi – расчётное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности
свай, кПа
hi – толщина i-ого слоя грунта, м
γcr, γcf – коэффиценты условий работы соответственно под концом и на
боковой поверхности сваи, учитывающие способ погружения
Fd= 1*[1*3060*0,723+ +5,03*1*(35*2+48*2+56*2+60*2+63,5*2+67*2,5+37*3+40*1)] =6455,18 кН
Необходимое число свай рассчитывается через величину p:
p=Fd/γк,
где γк =1,75 – коэффициент надёжности.
p= 6455,18/1,75= 3688,67 кН
Ориентировочное количество свай определится из формулы:
nсв=PI*β/p,
где PI – суммарная вертикальная расчётная нагрузка, кН
β=1,1-:-1,5
Очевидно, что расчётные нагрузки не изменятся и соответственно будут равны:
вес ростверка:
GP= Amin*hP*γб=55*2*24=2640 кН
вес воды на обрезах фундамента:
GB= 10*(2*11*0,5+2*0,5*4)=150 кН
Вертикальная расчётная нагрузка:
PI= γk(SP0+GP+GB)=1,2*(25000+2640+150)=33348 кН
Горизонтальная расчётная нагрузка:
HI= γk*SH0=1,2*1200=1440 кН
Расчётный момент:
MI= γk(SP0*e+SH0*hP)=1,2*(25000*0,25+1200*2,0)=10380 кНм
Итак, количество свай:
nсв=33348*1,3/3688,67=11,7шт
По конструктивным соображениям принимаем количество свай-оболочек – 12шт
Расположим сваи как показано на рисунке, пусть будет 6 рядов по 2 свай в каждом ряду. Для удобства вычислений расчёт ведём применительно к одному ряду свай; такой подход возможен только при одинаковом расположении свай во всех рядах.
Расчетный усилия, приходящиеся на один ряд свай:
PI=33348/12= 2779 кН
HI=1440/12= 120 кН
MI=10380/12= 865 кНм
Далее определим жёсткость сваи на изгиб:
EI= 0,8*31,5*106*3,14/(1,62-1,282)/64+0,8*2,65*107*3,14*1,284/64=29,66*105 кНм2
Расчёт свайных фундаментов по I группе предельных состояний также проводится методом перемещений с использованием плоских схем.
Определим глубину hk, в пределах которой учитывается действие отпора грунта.
hk= 3,5*d+1,5=3,5*0,35+1,5=2,725 м
В этой зоне расположен слой крупного песка (е=0,61). Для него коэффициент пропорциональности К=7367,6 кН/м4
Вычислим приведённую глубину заложения сваи в грунте:
L=αe*l=0,332*16,5=5,478м,
Здесь αe – коэффициент деформации
αe = 5√(K*bP/EI)=5√(7367,6*1,62/29,66*105)=0,332
bP=Kф(d+1)k’=0,9(1,6+1)*0,6923=1,62 м – расчётная ширина сваи
Вычислим момент и горизонтальную силу, действующие в уровне расчетной поверхности(линии размыва).
H0I= 120 кН
M0I= Mi+H0I*h=865+120*(-1,3)=709 кНм
Можно вычислить наибольший изгибающий момент, действующий в поперечном сечении оболочки:
MHI= M0I+H0I*K3/αe= 709+120*0,75/0,332= 980,08 кНм
Далее проверяется надёжность заделки оболочек в грунте
σz£η1*η2*4/cosφI*(γI*z*tgφI+ξcI),
где σz- давление на грунт, создаваемое боковой поверхностью
φI, γI, cI- расчётные характеристики грунта
η1, η2- коэффициенты, принимаемые равными 1,0
Давление действующие на глубине z=0,85/ αe:
σz= (4M0I+10H0I*z)/(9*bP*z2)* ξ1= =(4*709+10*120*2,56)/(9*1,62*2,562)*0,7=43,28кН/м2
43,28<1*1*(4/cos350(10*2,56*tg350)=97,53 кН/м2
Свая надёжно закреплена в грунте.
Для нахождения перемещений ростверка найдём единичные перемещения, они останутся теми же:
EHH=A0/αe3*EI= 2,4406/(0,332)3*29,66*105= 2,26*105 м/кН
EMH=EHM=B0/αe2*EI= 1,621/(0,332)2*29,66*105= 0,496*105 1/кН
EMM=C0/αe*EI= 1,75056/0,332*29,66*105= 0,177*105 1/кНм
По этим значениям найдём горизонтальное смещение и угол поворота поперечного сечения оболочки в уровне подошвы плиты ростверка:
y0= H0II*EHH+M0II*EHM=120*2,26*10-5+709*0,496*10-5= 0,623*10-2 м
w0= H0II*EMH+M0II*EMM= 120*0,496*10-5+709*0,177*10-5= 0,185*10-2 рад
Горизонтальное перемещение и угол поворота ростверка вычислятся по формулам:
u= y0+w0*l0+l02/(6EI)*(3MII+2HII*l0)= 0,623*10-2-0,185*10-2*1,3+
+1,32/(6*29,66*105)*(3*709-2*120*1,3)= 0,406*10-2м
ψ= w0+l0/(2EI)*(2MII+HII*l0)= 0,185*10-2+1,3/(2*29,6*105)*(2*709-120*1,3)=
=0,157*10-2рад
Горизонтальное смещение верха опоры высотой h0, в сантиметрах, определяется из формулы:
u’= 1/γf*[u+ψ*h0+δx]≤0,5√Lp
где u и ψ – соответствующие перемещения ростверка
δx- горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации её тела (в
курсовом проекте δx=0)
Lp, м - длина наименьшего примыкающего к опоре пролёта, но не менее 25м
γf – коэффициент, учитывающий переход величин u и ψ, вычисленных для I группы
предельных состояний, ко II группе предельных состояний.
1/1,2*[0,406*10-2+0,157*10-2*10]=0,0164м = 1,64см
0,5*√66=4,062см
1,64см < 4,062см
Итак, в первом варианте, где использованы сваи-оболочки с заполнением бетоном, несущая способность одной сваи оказалась больше, чем во втором варианте со сваями с грунтовым ядром. Поэтому, для обеспечения прочности, понадобилось 10 свай, когда, во втором варианте их необходимое количество – 12. В итоге при увеличении количества свай, нужно увеличивать площадь ростверка, что не желательно.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.