Расчет сваи на горизонтальные силы и изгибающие моменты

Расчет выполняется по одностадийной схеме, учитывающей работу окружающего сваю грунта как упругой линейно-деформируемой среды.

Расчет свай по деформациям включает в себя проверку соблюдения условия допустимости расчетного значения горизонтального перемещения головы сваи U_p

u_p £ u_u

Схема к расчету сваи на горизонтальную нагрузку

Совместная работа сваи и грунта характеризуется коэффициентом деформации

a_e = ;

где К – коэффициент пропорциональности, зависящий от вида окружающего сваю грунта, кН/м⁴;

b_p= 1,5d+0,5=1,5∙0,4+0,5 = 1,1 м – условная ширина сваи;

Е – модуль упругости материала сваи, Е = 30*10⁶ кПа для В25;

I – момент инерции поперечного сечения сваи:

I = = 2,133*10 ^–3 м⁴;

g_c = 3 – коэффициент условий работы при расчете по одностадийной схеме.

Так как свая пересекает несколько слоев грунта, различающихся значениями К, то многослойное основание приводится к однослойному

К = ;

где К_i и F_i – соответственно коэффициент пропорциональности и площадь графика относящихся к i-ому слою грунта;

l_m = 2(d + 1) – толщина слоя грунта, определяющая в основном работу сваи на горизонтальные нагрузки, l_m= 2(0,4+1) = 2,8 м.

=1/2*1,0*2,80=1,40 3120

К =

(СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты)

a_e = = = 0,448

Расчётное значение перемещения U_p головы сваи

U_p = ;

U₀ = H₀*e_нн + M₀*e_мн;

y₀ = H₀*e_мн + M₀*e_мм;

М_f = - ,

U₀ и y₀ – горизонтальное перемещение и угол поворота поперечного сечения сваи в уровне расчётной поверхности;

l₀ – длина участка сваи от подошвы до поверхности грунта, l₀=0 м;

H₀ = H=Q_0II/n=93,24/5=18,65 кН; M₀ = M_f + H*l₀=M_f,

- горизонтальное перемещение сечения, м/кН, от действия силы Н=1, приложенной в уровне поверхности грунта;

- угол поворота сечения,1/кН, от силы Н=1;

- угол поворота сечения,1/кН∙м, от силы М=1;

= ;

= ;

= ;

где А₀, В₀, С₀- безразмерные коэффициенты, принимаемые в зависимости от приведенной глубины погружения сваи в грунт

А₀=2,441; В₀=1,621; С₀=1,751 при опирании на нескальный грунт.

Перемещения:

= = 0,424*10 ^-3 м/кН;

= = 0,126*10 ^-3 1/кН;

= = 0,061*10 ^-3 1/кН·м.

Расчетный момент заделки равен:

M_f = - = - 2,065 кН*м

M₀ = M_f = - 2,065 кН*м;

Тогда горизонтальное перемещение сваи:

u₀ =18,65*0,424*10 ^–3 – 2,065*0,126*10 ^–3 = 7,647*10 ^–3 м;

y₀ = 18,65*0,126*10 ^–3 –2,065*0,061*10 ^–3 = 2,22*10 ^–3 рад;

U_p= 7,65*10 ^–3= 0,00765 м;

U_P =0,00765м U_u =0,01 м, т.е. условие выполняется.

Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента

Технико-экономическое сравнение законченных вариантов выполняется по стоимости и трудоемкости устройства фундамента с использованием удельных показателей стоимости и трудоемкости основных видов работ при устройстве фундаментов:

Наименование работ	Объем работ	Стоимость, руб	Трудозатраты
1 м3	всего	1 м3	всего
Фундаменты мелкого заложения
Разработка глинистого грунта глубиной до 3 м	26,74 м3	2,0	53,48	0,28	7,487
Устройство бетонной подготовки	1,65 м3	4,8	7,92	0,58	0,957
Устройство сборных жб фундаментов из бетона В25	22,44 м3	16,4	368,02	0,55	12,34
	429,4		20,786
Свайные фундаменты
Разработка глинистого грунта глубиной до 3 м	12,24 м3	2,0	24,48	0,28	3,427
Бурение лидерных скважин	4,8 м3	2,15	10,32	1,8	8,64
Погружение свай	4,8 м3	92,3	443,04	1,15	5,52
Устройство бетонной подготовки для свайных фундаментов	0,58 м3	23,7	13,746	0,58	0,336
Устройство ростверка из бетона В25	8,12 м3	31,6	256,59	0,72	5,846
	748,18		23,612

Таким образом устройство фундаментов мелкого заложения более экономично по стоимости, в то время как устройство свайных фундаментов требует больше технологических операций(более трудоемко).