Продолжение прил. 2
Если условие (22) выполняется для всех глубин z (
) и, следовательно, эпюра напряжений sz по всей глубине h1 заделки сваи не выходит за эпюру Rz, то прочность грунта обеспечена и несущая способность сваи по грунту не может быть исчерпана. Однако невыполнение условия (22) в ограниченной области глубин еще не означает исчерпания несущей способности сваи по грунту.
Если условие (22) не выполняется для характерных глубин (
и 
), то при свае с приведенной глубиной 
следует увеличить глубину ее забивки. Для 
м необходимо выполнить расчет sz при уменьшенном значении коэффициента k, в этом случае снизятся значения sz, но возрастут усилия в свае. Это потребует проверки прочности сваи по материалу.
После определения уz, Mz, Qz, sz по формуле (21) через один метр по глубине, считая от поверхности сдвига, строятся эпюры изменения указанных параметров. Определив по эпюре Mz максимальное значение Mmax, можно найти расстояние от точки приложения силы Еоп/ до условной заделки сваи (см. рис. 1)
. (23)
Расчет сечения сваи на действие горизонтальной нагрузки
Расчет выполняется по предельным состояниям двух групп: по первой группе выполняется расчет прочности материала сваи на действие изгибающего момента Mmax и на срез перерезывающей силой Qmax, по второй группе рассчитывают сваю на возможность образования и раскрытия трещин.
Расчет железобетонной сваи на действие поперечной (перерезывающей) силы сводится к проверке обеспечения прочности сваи по наклонному сечению из следующего условия [24]:
, (24)
где Rв – расчетное сопротивление бетона сваи осевому сжатию, МПа, в зависимости от класса бетона; jw1 – коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к оси элемента, и определяемый по формуле
, (25)
Продолжение прил. 2
где 
; Asw – площадь поперечного сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси сваи плоскости, пересекающей наклонное сечение; S – расстояние между хомутами, см; a – отношение модулей упругости арматуры Еs и бетона Ев (например для бетона В25 Ев=29×103 МПа, для арматуры класса А-II Еs=210×103 МПа).
, (26)
где b – коэффициент, принимаемый равным для тяжелого бетона – 0,01;
bp и h0 – см. рис. 5.
Расчет прочности сваи на действие изгибающего момента
Расчет прочности сваи сечением bp´h см на действие изгибающего момента ведется по формуле [24]
, (27)
где М – расчетный изгибающий момент, равный Мmax ×1,1, кН. м (1,1 – коэффициент перегрузки); Rв – расчетное сопротивление бетона сжатию при изгибе, МПа, в зависимости от класса бетона (Rв = 13 МПа для бетона В25 и Rв = 15,5 МПа – В30); Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию (Rsc = 280 МПа для арматуры класса A-II); h0, х, а/ – размеры, показанные на рис. 5.
Из формулы (27) видно, что прежде чем начать расчет, необходимо принять размер поперечного сечения сваи.
Для свай, работающих на изгиб под действием горизонтальной нагрузки, размеры поперечного сечения должны быть не меньше 35 ´ 35 см. Окончательно размер определяется расчетом прочности по формуле (27).
Принимается продольная арматура для растянутой и сжатой зоны. В первом приближении принимают горячекатанную арматуру периодического профиля класса A-II, количество стержней в растянутой зоне не менее трех диаметром не менее 20 мм, а в сжатой зоне сечения – два стержня диаметром 14–16 мм из условия воздействия транспортных и такелажных нагрузок.
Продолжение прил. 2
Высота сжатой зоны х определяется из формулы
, (28)
где Rs – расчетное сопротивление арматуры растяжению (для арматуры класса A-II Rs = Rsс ), МПа; Аs и Аs/ – площади арматуры в сечении сваи соответственно растянутой и сжатой, см2.
Высота сжатой зоны бетона при расчете на прочность при изгибе элемента должна удовлетворять условию:
, (29)
где xR – относительная высота сжатой зоны бетона, при которой предельное состояние сваи наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs (при коэффициенте условий работы бетона, равном 1,0 значения xR приведены в табл. 5).
Таблица 5
Значения относительной высоты сжатой зоны бетона xR
Класс растянутой арматуры | Тяжелый бетон классов | ||||
В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | |
A-II | 0,623 | 0,593 | 0,573 | 0,551 | 0,530 |
A-III (Æ 10–40 мм) | 0,591 | 0,563 | 0,541 | 0,519 | 0,498 |
Если условие прочности принятого сечения сваи не выполняется [формула (27)], то следует изменить армирование растянутой зоны, увеличить размеры поперечного сечения сваи, повысить марку бетона, класс арматуры. Вносить изменения следует последовательно и в разумных пределах. В наиболее сложном случае придется уменьшать расчетный изгибающий момент М за счет увеличения количества свай и уменьшения горизонтального давления на сваю Еоп/.
Проверка поперечного сечения сваи по второй группе предельных состояний заключается в выполнении расчета по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси сваи.
Сначала проверяется необходимость расчета по раскрытию трещин из условия:
, (30)
где m – коэффициент армирования; m < 0,01 при арматуре классов A-I и
A-II, если ее d = 22–40 мм и арматуре класса А-III, если d = 10–25 мм;
m < 0,015 при арматуре класса A-III и d = 28¸40 мм.
Продолжение прил. 2
Если условие m < 0,01 выполняется, то определяется ширина продолжительного раскрытия трещин по формуле [24]
, (31)
где d – коэффициент, принимаемый для свай, работающих на изгиб, равным 1,0; jl – коэффициент, определяемый для элементов из тяжелого бетона при постоянных и длительных нагрузках по зависимости
, (32)
где 
– коэффициент армирования, определенный из условия 
; h – коэффициент, принимаемый равным 1,0 для арматуры A-II и A-III;
ss – напряжение в стержнях крайнего ряда растянутой арматуры, МПа;
Es – модуль упругости арматуры, МПа (для арматуры классов A-II Es=210×103 МПа и A-III Es=200×103 МПа); d – диаметр стержней растянутой арматуры, мм.
Для железобетонных элементов, работающих на изгиб, допускается определять ss по формуле
, (33)
где M – наибольший изгибающий момент по длине сваи определяется по эпюре изменения Mz; Mu – предельный момент по прочности сечения сваи, равный правой части неравенства (27).
Если растянутая арматура расположена в два ряда, ss следует умножить на коэффициент dп
, (34)
где а1 и а2 – расстояния от центра тяжести площади сечения соответственно всей растянутой арматуры и крайнего ряда стержней до наиболее растянутого волокна бетона.
Предельно допустимое значение acrc при продолжительном раскрытии трещин установлено 0,3 мм [24].
Если сечение сваи не удовлетворяет условию 
, то необходимо усилить его за счет увеличения площади растянутой арматуры или принятия арматуры более высокого класса A-III.
Продолжение прил. 2
Пример расчета
Исходные данные.
Длина свайной стены L = 65 м; оползневое давление Еоп = 60 кН;
hср = 2,5 м; Сср = 16 кПа; jср = 18°; a = 12°, для грунта ниже поверхности смещения (в пределах заделки сваи) j = 26°; С = 34 кПа; g = 19,7 кН/м3.
Сваи железобетонные призматические сечением 0,35´0,35 м, бетон класса В25, Ев=29×103 МПа, Rв=13 МПа (13×103 КПа).
Порядок расчета.
Определим величину z, от которой зависит расстояние между сваями в ряду по формуле (3)
,
.
Если предположить, что при воздействии паводковых вод или длительных дождей произойдет замачивание грунта в зоне свайной стены и сдвиговые характеристики грунта уменьшатся до значений Сср = 10 кПа, jср = 6°, тогда значения z и b изменятся
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
Основные порталы (построено редакторами)