Расчет свайного фундамента как плоской системы с учетом конструктивных и силовых факторов

1. ростверк считается абсолютно жестким телом, а головы несущих элементов - жестко в него заделанными;

2. расчет ведется с использованием плоских схем, представляющих собой проекции всех сваи фундамента на вертикальную плоскость;

3. несущие элементы являются упругими стойками, деформации которых малы по сравнению с их размерами;

4. каждая стойка на нижнем конце имеет закрепление, расположенное на расстоянии l_N от подошвы ростверка, препятствующее продольным смещениям конца стойки;

5. при работе на поперечные нагрузки грунт вокруг несущих элементов считается линейно деформируемым телом, свойства которого характеризуются коэффициентом постели С_z, линейно возрастающим по глубине.

Расчёт выполняется для трёх сочетаний нагрузок на ЭВМ.

Определяем коэффициент деформации a_д, м^-1

, (38)

где К- коэффициент пропорциональности грунта несущего слоя, кН/м⁴, определяемый по данным СНиП 2.02.03-85;

d_p- расчётный размер несущего элемента в поперечном направлении, м:

d_p= 1,5 · d + 0,5 (39)

d_p=1.5·0,4+0.5=1,1м

E_б – начальный модуль упругости бетона, кПа: для тяжёлого бетона класса B25 E_б=30·10⁶ кПа.

I- момент инерции поперечного сечения сваи м⁴.

(40)

Учёт сопротивления грунта по боковой поверхности низкого ростверка возможен только при условии тщательного заполнения утрамбованным грунтом пазух. Данное сопротивление не учитывается, т.е. коэффициент пропорциональности грунта для ростверка К_р=0.

Вычисляется изгибная жёсткость ствола сваи по формуле

J_c=E_б·I (41)

J_c=30·10⁶·0,0021=63000кПа

Исходные данные для расчета свайного фундамента:

1. Тип несущего элемента,

2. Число рядов на уровне концов сваи,;

3. Общее число свай, n=21;

4. Жесткость сечения ствола сваи J_c=20250кН·м²

5. Коэффициент деформации α_d=0,96м^-1;

6. Вертикальная сила

7. Момент,

8. Горизонтальная сила, Коэффициент

9. Коэффициент

10. Коэффициент

11. Угол наклона сваи

12. Координата центра сваи:

13. Число элементов в ряду:

14. Несущяя способность сваи:

15. Площадь поперечного сечения сваи:

16. Длина сваи в грунте:

17. Модуль упругости бетона сваи: 30·10⁶кПа.

Получили следующие результаты:

При строительном уровне;

№ осев.усилия изгибающ.момент гориз.усилия

1 395,8 кН; 2,1 кН; 0,6 кН;

2 409,5 кН; 1,3 кН; -0,3 кН;

3 424,8 кН; 0,2 кН; -1,4 кН;

Горизонтальное перемещение м, U=1,510^-3

Угол крена, ω=-1,4*10^-3

При минимальном;

№ осев.усилия изгибающ.момент гориз.усилия

1 416,7 кН; 2,1 кН; 1,4 кН;

2 420,4 кН; 1,7 кН; 1 кН;

3 425,3 кН; 1,2 кН; 0,5 кН;

Горизонтальное перемещение м, U=1,6*10^-3

Угол крена, ω=-6,5*10^-3

При максимальном;

№ осев.усилия изгибающ.момент гориз.усилия

1 302,8 кН; -3,8 кН; - 8,5 кН;

2 338,4 кН; -6,9 кН; -11 кН;

3 383,9 кН; -9,3 кН; -14,2 кН;

Горизонтальное перемещение м, U=4,76*10^-3

Угол крена, ω=3,5*10^-2

По окончании расчетов производится проверка прочности сваи на осевую нагрузку по сопротивлению грунта:

(42)

где N_max – продольное усилие в голове наиболее нагруженного несущего элемента от невыгодного сочетания нагрузок, кН;

q_c – собственный вес сваи, кН, определяется по формуле:

(43)

где y_ж/б=25кН/м³ – удельный вес железобетона;

1-длина сваи от нижнего обреза ростверка до начала острия, м;

А – площадь поперечного сечения сваи, м²;

Нагрузка сваи достаточна, расчет перегрузки сваи не требуется.