Проектирование “стены в грунте” и свайного куста

      Определяем  предельную нагрузку на сваю, которую  может воспринять плита ростверка  из условия её продавливания угловой  сваей: 
 

      Следовательно, прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей  обеспечена.

Расчет  на поперечную силу

      Несущая способность изгибаемого элемента на поперечную силу по бетону вычисляется  по эмпирической формуле: 

       - проекция наиболее опасного  сечения на горизонтальную ось  координат. Чем больше , тем меньше несущая способность наклонного сечения.

        поперечной силой являются наклонные  сечения, проведенные от соответствующих  верхних граней колонны до  обращенных внутрь ростверка  граней свай (поскольку именно  эти наклонные сечения на участках  среза имеют наибольшую длину  проекции на горизонтальную плоскость  координат)

        – прочность изгибаемых бетонных элементов на срез поперечной силой 
 

      Проверим  выполнение условия: 
 
 
 
 
 
 

       - условие выполняется. 
 
 

      Расчет  на смятие ростверка сваей 

      

      При шарнирном соединении сваи с ростверком возможно смятие бетона ростверка по стыку с торцом сваи. 

      =1 при равномерном сжатии 

      Для бетона В25 

        – коэффициент, учитывающий влияние бетонной обоймы 
 
 
 
 

       - проверка выполняется. 
 
 

 
 

      Расчет  ростверка на изгиб по нормальным и наклонным сечениям

      Расчетный изгибающий момент в сечении ростверка  определяется по формуле:

=550.8тсм 
 
 
 

Определяем высоту сжатой зоны : 
 
 
 
 
 
 
 

Принимаем 56стержней d=18  мм,  
 

где 50мм-защитный слой. 

Или 20d=20*18=360мм 
 
 
 

 
 
 
 

тсм, таким образом, прочность на изгиб обеспечивается по обоим сечениям. 
 
 

Определение ширины раскрытия  трещин.

Нагрузка, передаваемая на ростверк, является длительной, трещины  допускаются(3 категория), нет грунтовых  вод, следовательно допускается  раскрытие трещин до 0.3 мм. 

Ширина раскрытия трещин определяется: 
 

Для изгибаемых элементов 

Коэффициент характеризует профиль арматуры (для периодического профиля принимается равным 1).

Коэффициент учитывает отрицательное влияния длительно действующей нагрузки.

0.0019=1.563 

-напряжения  в арматуре в  эксплуатационный  период 
 

Условие выполняется. Окончательно принимаем 56  стержней d= 18 мм с шагом 150мм в два ряда.

Расчет  сваи по материалу. 

,

где -свободная длина (торф), т.е длина участка сваи от подошвы ростверка до уровня планировки грунта.

коэффициент деформации, где 

=3-коэффициент  условий работы  при учете развития  только первой  стадии НДС системы “свая-грунт.” 

-условная ширина сваи.

-модуль  упругости материала  сваи.

-коэффициент  жесткости основания. 
 

Тогда, 
 

Следовательно элемент рассчитывается как центрально-сжатый.

Центрально-нагруженный  элемент проверяется по формуле:

где 

m=1-коэффициент условий работы

-коэффициент,  учитывающий длительность загружения, гибкость и характер армирования  элемента, вычисляемый, если,то , при других значениях определяется по формуле , где    

Причем значения находятся по таблице, в которой -продольная сила от действия постоянных длительных  и кратковременных нагрузок. 

Необходимо найти  площадь сечения арматуры: 

Знак “-” говорит о том, что арматура не требуется, поэтому принимаем конструктивно 4 стержня d= 16 мм. 

Проектирование  свайного поля под  колоны каркаса здания

Кусты свайного поля целесообразно размещать непосредственно  под колонной. В этом случае плита  ростверка объединяет все сваи свайного поля, обеспечивает совместную работу не только свай в границах каждого  куста, но и всех кустов, связанных  этой плитой.

 Расчетная  модель для плиты ростверка  выстраивается следующим образом:  вокруг каждого куста выделяется  условно ростверк по геометрическим  размерам в плане эквивалентный  ростверку отдельно стоящему. Затем  эти ростверки объединяются в  ростверковые ленты по двум  направлениям плана плиты. Таким  образом, получается система перекрестных  лент, каждую из которых в плоскости  своего изгиба можно рассматривать  в ростверковом отношении как  неразрезную многопролетную балку,  которая регулярно чередуется  загруженными пролетами с незагруженными.

 Для оценки  напряженного состояния каждой  ленты(балки) в плоскости её  изгиба достаточно выделить элемент-  загруженный пролет, установив на  его опорах граничные условия,  которые учитывают неразрывную  связь этого пролета с остальной  лентой этой балки.

N_i-сумма реактивного отпора свай, вызывающий изгиб выделенного пролета( или условного ростверка) в плоскости ZOX 

 

Схема В) допускает податливость опорных защемлений, свойственную неразнезной балке.

Расчет каждого  загруженного пролета целесообразно  вести методом предельного равновесия. При симметричном загружении уравнение  равновесия для схемы В), В1) записывается следующим образом:

.

Целесообразно принимать равномоментную схему  загружения, тогда: 

Для крайнего пролета  расчетная схема Б), Б1). Все схемы  можно рассчитать в упругой плоскости, а затем корректировать значения расчетных моментов, стремясь к наиболее оптимальной схеме армирования  ростверковой плиты. 

Армирование ростверка  плиты производят с учетом эпюры  моментов ростверковых лент. Следуя эпюре  моментов мы должны по нижней грани  ростверковой плиты обязательно  поставить арматуру в пределах условных ростверков, заводя эту арматуру за грани условных ростверков не меньше, чем на длину анкеровки.

 
 
 

Вычисляем необходимое  количество арматуры для верхней  грани: 
 
 
 
 

Сравниваем -предельной деформацией бетона и арматуры.

  определяется по  формуле СНиП: 

Где  
 
 

Высоту сжатой зоны определяем на основании равенства 

Из выражения  
определяем ,

где

. 
 
 
 

. 

Принимаем 5 стержней d= 18 мм,  
 
 
 
 
 
 
 

Вычисляем необходимое количество арматуры для  нижней грани: 
 
 

Сравниваем -предельной деформацией бетона и арматуры.

  определяется по  формуле СНиП: 

Где  
 
 

Высоту сжатой зоны определяем на основании равенства 

Из выражения  
определяем ,

где

. 
 
 
 

. 

Принимаем 5 стержней d= 22 мм,  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  “стены в грунте”.

Построение  эпюры природного давления.

Эпюра природного давления. 
 
 
 

Эпюра бокового давления.

Активное и  пассивное давление грунта на “стену в грунте” вычисляется, соответственно, по формулам:

-активное  давление: 

где q-интенсивность равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта;

-объемный  вес грунта;

y- расстояние от поверхности грунта до уровня действия вычисляемого активного давления;

-коэффициент  активного давления, вычисляется по  формуле: