Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР



 

E.1 Рекомендации настоящего раздела содержат методику расчета свайных элементов опор мостов на действие сжимающей и поперечной сил и изгибающего момента, отражающую особенности взаимодействия элементов с вечномерзлыми и немерзлыми грунтами.

Е.2 В расчете свайных элементов (свай, свай-оболочек, свай-столбов) опор (за исключением расчета осадки от постоянных нагрузок) за расчетную поверхность грунта принимают:

- для элементов промежуточных опор - естественную поверхность грунта, а при срезке грунта или возможности размыва - поверхность грунта соответственно после срезки или местного размыва при расчетном расходе;

- для элементов устоев - естественную поверхность грунта, а при наличии ранее отсыпанной или намытой насыпи, сквозь которую они были погружены, - ее поверхность;

- для элементов устоев - естественную поверхность грунта, а при наличии насыпи или насыпи, возведенной намывом, - ее поверхность.

В случае очень слабого верхнего слоя грунта (илы, текучие или текучепластичные глины, суглинки или супеси) за расчетную поверхность грунта у устоя принимается подошва этого слоя.

При расчете свайных элементов (за исключением расчета осадки от постоянных нагрузок) немерзлые (в том числе оттаявшие), а также и пластичномерзлые грунты, окружающие элементы рассматриваются условно как упругая линейно-деформируемая среда, характеризуемая коэффициентом постели, нарастающим пропорционально глубине.

Коэффициент постели Сz, кН/м3 (тс/м3), грунта по боковой поверхности элемента определяют по формуле

Cz = kz, (E.1)

где k -коэффициент пропорциональности, характеризующий изменение с глубиной коэффициента постели грунта, окружающего элемент, кН/м4 (тс/м4);

z - глубина расположения сечения сваи, для которой определяется коэффициент постели, м, по отношению к расчетной поверхности грунта, при высоком ростверке или к подошве низкого ростверка.

Значение коэффициента постели Сп, кН/м3 (тс/м3), нескального грунта под подошвой элемента, погружаемого любым способом (кроме забивного или бурозабивного), принимается равным

, (Е.2)

но не менее

, (Е.2)

где kп- коэффициент пропорциональности, характеризующий изменение с глубиной коэффициента постели грунта, расположенного под подошвой элемента, кН/м4 (тс/м4);

d1 - глубина расположения подошвы элемента по отношению к расчетной поверхности грунта, м;

bп - размер подошвы элемента, принимаемый равным при наличии уширения в нижней части наибольшему поперечному размеру уширения, а при отсутствии уширения - толщине (диаметру) элемента, м.



Е.3 Значения коэффициентов пропорциональности k и kп для немерзлых и пластичномерзлых грунтов принимают по таблице Е.1 в зависимости соответственно от вида грунта окружающего элементы, или от вида грунта, расположенного под их подошвой.

 

Таблица Е.1 - Значения коэффициентов пропорциональности k и kп

 

Грунты и их характеристики в оттаявшем состоянии Значении k для забивных и бурозабивных свай кН/м4 (тс/м4) Значения k для свай погружаемых остальными способами, и свай-столбов, а также значение kп кН/м4 (тс/м4)
Глины и суглинки текуче пластичные (0,75£IL£1) 640-2450 (65-250) 440-1960 (50-200)
Глины и суглинки мягкопластичные (0,5£IL£0,75), 2451-4900 (250-500) 1961-3920 (200-400)
супеси пластичные (0£IL£1),    
пески пылеватые (0,6£e£0,8)    
Глины и суглинки тугопластичные и полутвердые (0£IL£0,5), 4901-7840 (500-800) 3921-5880 (400-600)
супеси твердые (IL£0),    
пески мелкие (0,6£е£075) и    
средней крупности (0,55£e£0,7)    
Глины и суглинки твердые 7841-12740 (800-1300) 5831-9800 (600-1000)
(IL<0), пески крупные (055£e£0,7)    
Пески гравелистые (0,55£e£0,7), гравий и галька с песчаным заполнением   4901-7840 (500-800) (1000-2000)

 

Меньшие значении коэффициентов k и kп в таблице Е.1 соответствуют наибольшим значениям показателя текучести IL глинистых грунтов к коэффициентам пористости е песчаных грунтов, указанным в скобках после наименования грунта, а большие значения k и kп -соответственно более низким значениям IL и е. Для грунтов, имеющих промежуточные значения IL и е, значения коэффициентов k и kп принимают по интерполяции Если степень текучести глинистых грунтов характеризуют не численно, а по наименованию, и пески считают как средней плотности, то коэффициенты k и kп принимают равными средним арифметическим из указанных в таблице Е.1 пределов соответствующих значений для данного вида грунта.



Коэффициенты k и kп для плотных песков принимают на 20 % выше, чем наибольшие табличные значения для данного вида грунта.

Е.4 При наличии в пределах глубины погружения элемента нескольких слоев немерзлого или пластичномерзлого грунта допускается при определении сопротивления грунта по боковой поверхности элемента пользоваться одним приведенным значением коэффициента k. Если в пределах глубины погружения dk, м, отсчитываемой от расчетной поверхности грунта, расположен один слой грунта, то приведенное значение k принимают равным значению, соответствующему этому грунту.

Здесь dk = 3,5b + 1,5, (E4)

где b - толщина (диаметр) свайного элемента, м.

Если в пределах глубины dk расположено два слоя грунта, то приведенное значение k надлежит определять по формуле

, (Е.5)

а если три слоя, то по формуле

, (Е.6)

где dI - толщина I-го (верхнего) слоя грунта, м;

dII и dIII -толщины II-го и III-гo слоев грунта (в пределах dk), м;

kI, kII и kIII - значения коэффициентов пропорциональности k для грунтов I, II и III слоев.

Е.5 В расчете принимают, что давления от боковой поверхности элемента на немерзлый или пластичномерзлый грунт передаются по плоской грани шириной bр (расчетной ширине элемента), давления от нижнего конца элемента - по плоской подошве с размером, равным толщине (диаметру) поперечного сечения элемента, а при наличии уширения в нижней его части - наибольшему диаметру уширения.

Расчетную ширину bр, м, принимают

а) для свай

bр = кф(1,5b + 0,5), (Е.7)

б) для свай-столбов

bр = (b + 1)к, (Е.8)

где b - толщина (диаметр) элемента, м,

кф - коэффициент, при круглой форме поперечного сечения элемента кф = 0,9, а при квадратной кф = 1;

к - коэффициент, принимаемый

, (Е.9)

при к£1.

Здесь к1 - коэффициент, зависящий от количества элементов пp в одной вертикальной плоскости действия нагрузки;

ар - среднее расстояние в свету (на уровне расчетной поверхности грунта) между элементами, расположенными в рассматриваемой плоскости, м.

Значения к1 принимают равными 1; 0,6; 0,5 при пp соответственно 1; 2; 3.

Если в разных вертикальных плоскостях, параллельных плоскости действия нагрузки (разных рядах), расположено разное количество столбов, коэффициент к принимают одинаковым для всех столбов и равным меньшему из значений, полученных для разных рядов. При расположении столбов в шахматном порядке и при расстояниях между осями соседних рядов, параллельных плоскости действия нагрузки, меньших (b + 1), м, значение к устанавливают как для приведенного ряда, полученного проектированием столбов на плоскость действия нагрузки (рисунок Е.1).

 

 

Рисунок E.1 - Схема к определению коэффициента к при шахматном расположении столбов:

1 - плоскость действия нагрузки; 2 - приведенный ряд; 3 - план расположения столбов или свай

 

E.6 При немерзлых грунтах основания или мерзлых грунтах, используемых по принципу II (за исключением случаев, когда элементы, погруженные через толщу померзлого грунта, заделаны в используемый по принципу I грунт), следует принимать глубину заложения dд, м, элемента в грунте, считая от расчетной поверхности грунта.

В расчете допускается не учитывать сопротивление грунта основания повороту и поперечному смещению подошвы элемента.

Е.7 Если нижние концы элементов заделаны в грунты основания, используемые по принципу I, глубину заложения d, м, элементов в немерзлом или пластичномерзлом грунте, считая от расчетной поверхности грунта, следует принимать:

d = d′ + Dd, (Е.10)

где d′ - глубина, считая от расчетной поверхности грунта, расположения верхней границы вечной мерзлоты (ВГВМ)*, м;

Dd - дополнительная глубина, определяемая соответственно по п. Е.8, м.

________________

*Здесь и далее верхняя граница вечной мерзлоты (ВГВМ) принимается в уровне расчетной глубины сезонного оттаивания.

 

Элементы в сечении на глубине d рассматриваются жестко защемленными против продольного и поперечного смещения и поворота.

Е.8 При использовании грунтов основания по принципу I дополнительную глубину Dd (см. п. Е.7) определяют по формуле

Dd = Ddt + крb, (Е.11)

где Ddt - толщина слоя пластичномерзлого грунта, равная расстоянию от ВГВМ до наивысшей отметки, ниже которой грунт при расчетной (максимальной) температуре находится в твердомерзлом состоянии, м;

кр - безразмерный коэффициент;

b - толщина (диаметр) элемента, м.

Значения Ddt и кр определяют в соответствии с мерзлотно-грунтовыми условиями участка с использованием графика (рисунок Е.2) изменения расчетных температур tmax по глубине 2 м, отсчитываемой от ВГВМ, и таблицы Е.2, в которой для грунтов со степенью заполнения пор льдом и незамерзающей водой Sr£0,8 и с засоленностью, не превышающей 0,1 % для песков и 0,25 % для глин, приведены значения температуры t, при которых грунты переходят в твердомерзлое состояние.

 

 

Рисунок Е.2 - График изменения расчетных температур tmax по zм (для случая расположения плиты фундамента над расчетной поверхностью грунта):

ВМГ - кровля вечномерзлых грунтов; УЖЗ - уровень жесткой заделки

 

Если в неоднородной вечномерзлой толще расчетные температуры верхних слоев грунта выше, а нижних слоев ниже, чем значения температур, приведенных для этих грунтов в таблице Е.2, то Ddt определяют как расстояние от ВГВМ до кровли первого по глубине слоя, расчетная температура в котором ниже табличного значения t для грунта этого слоя (см. рисунок Е.2, левый). При этом принимают в зависимости от разности Dt абсолютных значений расчетной температуры на уровне кровли слоя грунта, удовлетворяющего указанному условию, и температуры, приведенной в таблице Е.2 для грунта этого слоя:

Kр = 1 при Dt<0,2 °С;

Kр = 0,5 при 0,2£Dt£0,5 °С;

Kр = 0 при Dt³0,5 °С.

В остальных случаях значение Ddt определяют по графику tmax = f(zм)как глубину zм, на которой расчетная температура равна табличному значению температуры t для данного вида грунта (см. рисунок Е.2, правый). При этом следует принимать Кр = 1.

 

Таблица Е.2 - Значение температуры t

 

Грунт t, °С
Песок -0,3
Супесь -0,6
Суглинок -1,0
Глина -1,5

 

При крупнообломочных грунтах значение t принимают по таблице Е.2 в зависимости от вида грунта заполнителя.

Е.9 Давления sz на немерзлый грунт боковой поверхности элементов на указанных далее глубинах должны удовлетворять условию

, (Е.12)

где z - глубина от расчетной поверхности грунта, м;

j, с и g - расчетные характеристики (угол внутреннего трения, сцепления и удельный пес) грунта, принимаемые согласно п. Е.11;

h - коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной; принимается согласно п. Е.12.

Выполнение условия (Е.12) можно не проверять для свай, погруженных в грунт на глубину более 10b (за исключением случаев погружения в текучие и текучепластичные глины, суглинки и супеси).

E.10 Глубины, на которых проверяется выполнение условия (Е.12), зависят от приведенной глубины d заложения в грунте элемента, определяемой по формуле

, (Е.13)

где d - глубина заложения элемента в грунте, м (см. п. Е.8);

ас - коэффициент деформации элемента, определяемый по формуле

; (Е.14)

EI -жесткость поперечного сечения ствола сваи при изгибе, кН×м2 (тс×м2).

Если , выполнение условия (Е.12) необходимо проверить для z = d/z = d, а если d>2,5 - для глубины

z = 0,85/ac. (E.15)

Е.11 При проверке условия (Е.12) следует принимать расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления немерзлого грунта равными: j = 0,9jn, но не более j = jn-2°; c = 0,4cn для забивных и бурозабивных свай и с = 0,2сn для остальных свай и свай-столбов. Здесь jп и сn - нормативные значения угла внутреннего трения и сцепления грунта.

Расчетный удельный вес грунта принимают равным нормативному, определенному для грунтов всех видов с учетом гидростатического взвешивания.

При нескольких слоях грунта значения j, с и g допускается принимать средневзвешенными для грунтовой толщи в пределах участка эпюры давлений sz, на котором эти давления (полученные по расчетным формулам) имеют один знак.

Е.12 Коэффициент h определяют по формуле

, (E.16)

где Mg - момент от внешних постоянных нагрузок в сечении элементов на уровне их нижних концов, кН×м (тс×м);

Mv - то же, от внешних временных нагрузок, кН×м (тс×м);

п - коэффициент, зависящий от приведенной глубины заложения элемента в грунте: при £2,5, n = 4,0; при ³5,0 n = 2,5; в интервале 2,5< <5,0 значение п определяют линейной интерполяцией.

Моменты Mg и Mv при расчете однорядных фундаментов на нагрузки, действующие в вертикальной плоскости, перпендикулярной ряду, определяют от горизонтальных и вертикальных нагрузок, а в остальных случаях только от горизонтальных нагрузок.

При расчете однорядных фундаментов на внецентренно приложенную вертикальную нагрузку следует принимать n = 4 независимо от значения .

Е.13 Если горизонтальные давления sz грунт не удовлетворяют условию (Е.12) и приведенная глубина заложения элемента >2,5, допускается производить повторный расчет фундамента при уменьшенном значении коэффициента пропорциональности К, включающий все необходимые проверки, в том числе и проверки выполнения условия (Е.12).

При слабом верхнем слое грунта допускается не учитывать его сопротивление, т. е. в качестве расчетной поверхности грунта рассматривать нижнюю границу этого слоя.

Е.14 При использовании грунтов основания по принципу I следует проверить прочность заделки элемента в твердомерзлом грунте по формуле

, (E.16)

где Md и Qd - изгибающий момент, кН×м (тс×м), и поперечная сила, кН (тc), определенные расчетом для глубины z = d, м (см. п. Е.7 и Е.8);

dз - глубина заложения элемента в твердомерзлом грунте, м, считая от уровня расположения сечения, в котором элемент рассматривается жестко защемленным (см. рисунок Е.2);

Rn - нормативное сопротивление твердомерзлого грунта нормальному давлению, кН/м2 (тс/м2), принимают по СНиП 20204-88 в зависимости от расчетной температуры грунта в указанном уровне;

т и к0 - коэффициенты условий работы и однородности грунта; допускается принимать тк0=1.

Прочность заделки элементов и вечномерзлые грунты, используемые по принципу I, на действие изгибающих моментов и поперечных сил возникающих от временных горизонтальных нагрузок (по формуле Е.17) следует проверить при увеличенных согласно п. 5.2.17 значениях Rn, как для кратковременных нагрузок.

 

 

Приложение Ж

(обязательное)

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!