/
Similar
Text
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ ГОССТРОЯ СССР
(НИИСК)
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
Одобрены секцией № 2 Научно-технического совета
Научно-исследовательского института строительных конструкций
Госстроя СССР
Протокол № Н от 26.11.81 г.
КИЕВ 1985
Уда 624.138.26
Настоящие методические рекомендации содержат
предложения по расчету подпорных сооружении из
буронабивных свай на действие горизонтальной
нагрузки по предельным состояниям первой и вто-
рой групп (прочности, устойчивости, моменту по-
явления и ширине раскрытия трещин, деформациям)
с учетом фактора времени. Составлены на основа-
нии теоретических и экспериментальных исследо-
ваний на железобетонных крупномасштабных моде-
лях буронабивных свай с равномерно распределен-
ным (по периметру каркаса) и сосредоточенным
(в наиболее напряженных зонах поперечных сече-
ний свай) армированием, а также натурных иссле-
дований работы подпорного сооружения из бурона-
бивных свай о сосредоточенным армированием.
Предназначаются для инженерно-технических ра-
ботников проектных и строительных организации.
Методические рексмевдании разработаны в НИИСК
Госстроя СССР иж. В.Г.Абросимовым под руковод-
ством канд. техн, наук Н.С.Метелюка.
Изд. > 5-85
(с) Научно-исследовательский
институт строительных
конструкций (НИИСК)
Госстроя СССР,1985
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
I,Настоящие методические рекомендация составлены в допол-
нение и развитие [1-3], СНиП П-11-77, СНдЦ П-21-7Б и распрост-
раняются на расчет подпорных стен и удерживающих противоополз-
невых сооружений из буронабивных свай.
1,2, X удерживающим противооползневым сооружениям из бурона-
бивных свай относятся сооружения, воспринимающие оползневое
давление смещающихся или способных сместиться грунтовых масс и
обеспечивающие устойчивость всего оползневого массива или его
части। расположенной вше удерживающего сооружения, и сооруже-
ния, работающие в условиях обтекания их грунтом (отдельные тлу-
бокие опоры).
1,3, Буронабивные сваи подпорных сооружений следует, как пра-
вило, изготавливать без уширения пяты о сосредоточенным армиро-
ванием (концентрацией продольной рабочей арматуры в зонах наи-
больших сжимающих и растягивающих усилий поперечных сечений
свай), д также с неравномерным армированием по длине ствола -
частично оборванными продольными стержнями арматурных каркасов
в соответствии с эпюрами изгибающих моментов,
1.4. При проектировании подпорных стен и удерживающих проти-
вооползневых сооружений необходимо обеспечить их надежность в
соответствии с классом сооружения.
Примечание . Класс подпорного сооружения определяет-
ся по клаооу сооружений, находящихся в зоне перемещения грунта.
Если же авария подпорного сооружения может иметь катастрофиче-
ские последствия или при ней могут пострадать лади, то сооруже-
ние следует отнести к первому классу капитальности.
1.6. В случае наличия или возможности попадания в грунт,окру-
жающий сооружение, агрессивных вод следует предусматривать ме-
роприятия в соответствии с требованиями СНиП П-28-78.
1,6, Буронабивные сваи подпорных сооружений следует, как пра-
вило, объединять ростверком.
1,7, В зависимости от характера сопряжения свай с ростверком
их разделяют на жесткие - при защемлении свай в роотверке-и по-
датливы0 ~ ПРИ шарнирном сопряжении свай о ростверком.
1,В, Конструкция сопряжения свай с ростверком выбирается в
зависимости от характера и величин действующих нагрузок, коли-
чества рядов свай в направлении действия нагрузок (при одном
з
ряде свай в направлении действия нагрузки конструкция сопряже-
ния свай о ростверком практически не оказывает влияния на ра-
боту подпорного сопряжения).
С целью уменьшения усилий в сваях и горизонтальных смещений
подпорных сооружений рекомендуется применять жесткое сопряже-
ние свай с ростверком.
1.9. Длина заделки арматуры свай в ростверк при жестком соп-
ряжении определяется расчетом и должна составлять не менее
25 см при шарнирном сопряжении и 25 da. при жестком, где с1л -
диаметр заделываемой рабочей продольной арматуры.
1.10. Сечение и армирование ростверка определяется конструк-
тивными требованиями и расчетом в соответсвии со СНиП П-21-75.
I.II. Расстояние от края ростверка до грани сваи (с учетом ее
допустимого возможного отклонения) должно быть не менее 5 см, а
заделка сваи в ростверк - не менее 10 ом.
I.I2. При выборе диаметра, способа (сосредоточенное симметри-
чное или несимметричное армирование) и процента армирования
свай необходимо исходить из действующих нагрузок, конструкции
сооружения и гидрогеологических условий.
I.I3. В буронабивных сваях следует применять бетон М 200-300,
продольную рабочую арматуру из стали класса А—Ш (возможно при-
менение и стали класса А-П), поперечную и монтажную арматуру из
стали класса A-I.
2. ИННШКРНШ ИЗЫСКАНИЯ
2.1. Подпорные сооружения из буронабивных свай должны проек-
тироваться на основании тщательно проведенных комплексных топо-
графических, инженерно-геологических и гидрогеологических изыс-
каний, а также исследований физико-механических свойств грунтов
площадки строительства согласно рабочей программе в объеме,пре-
дусмотренном СНиП П-А.13-69 и СНиП П-17-77, и настоящего раздела
методических рекомендаций.
2.2, Топографические изыскания должны быть проведены перед
началом проектных работ.
Для выполнения проекта удерживающих противооползневых сооруже-
ний следует использовать топографические материалы, составленные
на основании съемок предыдущих лет, и другие материалы, характе-
ризующие изменение рельефа местности за годы наблюдений.
4
2.3. Физико-механические свойства грунтов засыпки (т.е, на-
сыпных грунтов), соприкасающихся с гранями подпорного сооруже-
ния, следует определять при их нарушенной структуре.
2.4. Глубину бурения скважин в неовальных грунтах следует
назначать ниже проектной глубины пят свай не менее чем на 3 м.
При опирании или заделке свай в скальные грунты глубина
скважин должна быть не менее чем на 1,0 м ниже пят свай. При
наличии в этих грунтах прослоек нескального грунта или других
местных ослаблений количество и глубина скважин назначается по
программе изыскательских работ, исходя из особенностей инжене-
рно-геологических условий строительной площадки.
2.5. Монолиты грунта следует отбирать через 0,5 м, начиная
от поверхности, на всю глубину скважин.
2.6. Нормативные и расчетные характеристики грунтов следует
определять в естественном состоянии и при полном водонаоыщении.
3. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
3.1. Расчет подпорных сооружений следует вести по предельным
состояниям первой и второй групп (см. приложение I).
Примечание . Расчет по предельным состояниям
второй группы может не производиться, если деформации и ширина
раскрытия трещин, определенная по настоящим методическим реко-
мендациям, после выполнения статического расчета по первому
предельному состоянию окажутся меньше допустимых.
3.2. Сооружения следует рассчитывать аа максимальное давле-
ние гручта, которое может возникнуть в период строительства и
эксплуатации.
3.3. Прочнсзть подпорных сооружений должна удовлетворять ус-
ловиям
М МР > (I)
<? < , (2)
где Мио- соответственно момент и поперечная сила, дейст-
вующие в рассматриваемом сечении; МР и QP - соответственно
момент и поперечная сила, воспринимаемые рассматриваемым сече-
нием и определяемые: для свай - по разделу 4 настоящих методи-
ческих рекомендаций; для ростверка - по СНиП П-21-75,
3.4. Расчет буронабивных свай по трещиностойкости и ширине
раскрытия трещин можно не производить в случае отсутствия воз-
действия на них агрессивной среды.
5
4. РАСЧЕТ СТВОЛА ИЗГИБАЕМЫХ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
Прочность сечений, нормальных к продольной
оси элемента
4.1. Определение предельных усилий в сечении, нормальном к
продольной оси сваи, производится исходя из следующих предпосы-
лок:
сопротивление бетона растяжению равно нулю;
напряжение в бетоне сжатой Зоны распределено равномерно и
численно равно Rno-т;
растягивающие и сжимающие напряжения в продольной арматуре
численно равны и Rac .
4.2. Расчет должен производиться из условия (I). Величину Мр
определяли по формуле
Мр ж Rnp.^Sg- + Яа,5я+R(j_ c Sa, (3)
где Rnp.C - расчетная призменная прочность бетона в рассмат-
риваемый момент времени для предельных состояний первой
группы; S'£,Sa. - статические моменты соответственно
площадей сжатой зоны бетона, растянутой и сжатой арматуры от-
носительно нулевой линии; Ra, R<t,c - расчетные сопротивле-
ния арматуры соответственно растяжению и сжатию для предель-
ных состояний первой группы.
Величина Rnp.C в момент времени €" определяется по фор-
муле
Rnp.t = 0,69 R пр (4)
где Rnp - расчетная призменная прочность бетона в 28 -днев-
ном возрасте для предельных состояний первой группы, определя-
емая по табл. 13 СЙшТ П-21-75; mg. - коэффициент, учитываю-
щий длительность действия нагрузки: rr)g< = 0,85 - при г 50 су-
ток и учете постоянных и длительных нагрузок; mgi = 1,0 - при
i < 50 сут и учете постоянных и длительных нагрузок; /п<5>=1,0-
при учете постоянных, длительных и кратковременных нагрузок
кроме нагрузок, суммарная длительность которых мала (например,
крановые нагрузки; нагрузки от транспортных средств; ветровые
нагрузки и т.п.), а также при учете особых нагрузок, вызванных
деформациями земной поверхности; mfa = 1,1 - при учете в рас-
сматриваемом сочетании кратковременных нагрузок, суммарная дли-
тельность которых мала, или особых нагрузок, не вызванных дефор-
мациями земной поверхности; mg-2- коэффициент, учитывающий бе-
тонирование свай в вертикальном положении и равный 0,85; л??<Гз-
коэффициент, учитывающий способ устройства буронабивных свай:
к
= 1,0 при глинистых грунтах, консистенция которых позво-
ляет устраивать скважины и бетонировать их без крепления стенок
т&ь = 0,9 - при грунтах, крепление скважин которых при буре-
нии и бетонировании осуществляется при помощи извлекаемых об-
садных труб и при отсуствии воды в скважинах (т.е. при бетони-
ровании сухим способом); mgs - 0,8 - то же, что и в предыду-
щем случае, но при бетонировании под водой; тбз = 0,7 - при
грунтах, в которых стенки скважин при бурении и бетонировании
удерживаются от обрушения глинистым раствором (т,е. при произ-
водстве работ под глинистым раствором); -Ь - время в сутках
после укладки бетона до момента приложения нагрузки. Значение
eg- i зрись и в дальнейшем принимается не более величины 2,6.
Величину определяем по формуле
Sff = 2Эа/; (5)
t - радиус поперечного сечения сваи; и - величина, оп-
ределяемая по формуле
и = $inj> - •S£<1...^>. , j°ce>sf; (6)
f - половина меньшего утла ( f в радианах), образованно-
го двумя радиусами, проведенными из центра сечения к двум край-
ним точкам сжатой зоны сечения (рис. I).
Рис. I. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормально;,
к продольной оси изгибаемой буронабивной сваи, при расчете ее т
прочности
Величины Зал Sa, определяем по формулам:
(7)
7
(e>
В формулах (7), (8):
f<ti, fas - площади, соответственно, растянутых и сжатых арма-
турных стержней; > U'a-i. - кратчайше расстояний от соот-
ветствующих растянутых и сжатых арматурных стержней до нулевой
ЛИНИИ»
4»3. Площадь сжатой зоны бетона Ff определяется в зависимос-
ти от вида армирования:
для свай с сосредоточенным несимметричным (см.рис, 2,6) и рав-
номерно распределенным (см.рис» 2,а) армированием
е Ра Ра * Да ♦ cF'a. .
Fs‘---------' (9>
для свай с сосредоточенным симметричным (см.рис. 2,в) армиро-
ванием
с• Rafa - OfFRa-cFou (10)
R-np-V
Примечание. Площадь сжатой зоны бетона, определенная
по формулам (9) и (10), не должна превышать половины площади по-
перечного сечения элемента, т.е. величины •
а. б х & н
Рис.2. Вида продольного армирования буронабивных свай
а - равномерно распределенное; б - сосредоточенное несим-
метричное; в - сосредоточенное симметричное
к
4.4. Расчет прочности сечений рекомендуется выполнять следую-
щим образом:
задаемся величинами Z , Rnp , арматурой Fa и F& и ее
расположением;
в зависимости от вида армирования определяем величину F# из
выражений (9) или (10);
определяем значение функции £ = р - о, 5Sin 2р по формуле
по найденном значению функции £ из таблицы или графика, при
веденного на рис. 3, определяем значение угла у> и значение ве-
личины и , входящей в выражение (5) '
Рис.З. Графики для определения величин Л и ,т,к,е,а
в зависимости от угла р . а
ilW.
3/5* i'hMft
4/v'Jbl3*b
t)/L7jM»44
♦3/1U7197J
ь/кКо-л-з!
V 'lli7VAH>(J
1,./,.-О4^7
ХДХХЯЛ
(4/2*'Л.И614
lU/л
17/Л6705у1
18/314I592J
19/331-31*49
23/41*142564
.'л/Лос/сэз
27/471*3X0
2Ь/4е86У209
<JJ/bLbI4538
ib/52359bb?
H /54105196
J*, *55850524
33/57X58-53
34/59341182
?u/62031b40
37/64577169
30/66322490
89/6c0m7cz3
4C769t13156
41/715X04
42/7330X13
43/75049142
44/70794471
4V7«539cuC
4*VbC*8b-l29
47/0:<.3U50
4c 7 3775X7
49/85521116
Ы/8Уи1 1773
urf'Wbnil
83/9*50*431
W/94z477oC
55/9?%3(Ъ9
58/9 Z Z oc41o
57/99483747
^/101229976
5*9/182974404
60/10*17X97 X
61/106468X2
6*71X210331
63/1 099 50720
64/11x701049
€5/II34*k.37b
6 VIISI9I%7
67/110937036
Ge/xlebb/%4
6J/IA4Z/C93
70/12217X22
71/123918351
7*7125663CbU
73/127409009
74/129154338
?Ь/хЗО89Ус6?
76/132044990
77/'I34330324
70/13*5135353
79/137bo0982
bO/1396263Ii
01/141371640
82/143116969
83/144X2*98
04/146307621
05/140352956
86/150098 x>4
07/15184X13
0ь/15з5ьсУ42
89/155334271
Уи/ХОТСТУбОО
354 1070 314159200 31415x44
.30)4 9964 $$
2/ 17743 3X41.^537 314114%! 314X 2807
44*37 76390 67
167 Xbb4
I2J 209 XI 41516 314ОЗ’Л390
ItlJVGG 703 'ZZ3% 31397*8433
257113 JV J№ 1%6 10X93 3I390X»>6
2142 Ту и* 141Ш7 18.7472 ziKi.U JUri.41 3849IC 3138X915 3191*306 313552X1
Шо
IИ J3
1179930 14 2с 304 1710951 2026602 IbluG 22104 4?Xc3 672685 31^'ZU,£3 3I/Z29895
19X0 39761 605673 812396 312448248 312132537
2378180 51949 9X534 31178101b
2767X3 6692b ИС97У0 ЗХ139Г397
3195392 05140 I281963 310963818
3664323 107069 1470406 310494875
4175X0 4730650 133230 164 2’16 1676061 309983620
1899458 309428539
5331006 200613 2141202 30bb3bI92 3X181178
5978019 243063 2401891
6673036 292330 2682090 31/7486161
7417336 349CO9 2982339 3X741863
6212139 414153 3303177 305947059
9С58602 466349 3645088 3C5IUC595
9955%22 572554 667686 4006565 304201376
юлоьзь 4394062 303*48369
II9I8X6 129ЫУ95 774706 4802015 3022*1X13 301177203
094617 5232833
14101886 ID28463 5686896 300057312
15279020 11'77328 6I6457I 298880180
16514090 134*331 C666I80 297645109
17007717 1524636 7192046 2963-Л483
19160452 1725434 7742444 294998747
205’72773 1945956 8317636 293X6426 2E-ZII4I14
*Л>1%86 2187462 8917848
23577723 2451241 9543283 290581476
25170944 2736612 I0I94I2I 288988256
жьыэм '305091b' 10870508 287334266
3309326 11572569 285629395
30313591 375X22 12300398 Z83t.436X
32152259 4151212 13054063 2820X940
34049695 4577114 13833602 280109503
XCVZ7I5 5034961 14639032 27bI5l4o5
36026059 5536195 15470339 276133140
40104399 605*261 I6cZ7477 274054704
42*4X18 6614611 17210382 2719168Ы
4443?348 7214693 18118954 369719851
46694935 7853955 19053073 267464X5
49006459 8533837 20012X9 265Ш/74С
513792% 9155769 2СУ97328 2*007X2 X2779974
53016474 56*83374 1002*16 33035272*1
10831422 I304ICZ7 257L-.9824
488X823 Hbb79*2 24160707 255332174
6l41o4G0 12592019 zbI24O45 25274U/40-
64062653 66751,506 1354503b И^гЛ334 27422244 250096547
14540276 24740X92
69504863 15602994 28576424 2*10654333
723X501 75144144 78034453 16710416 29753495 241858696
17071723 30953055 239017054 236124747
19030054 32174682
00970631 20360493 33317930 233189108
53949429 21690093 34682330 2302X770
86971145 23070823 35987392 227188053
9003.3622 24524614 3727.Й06 2241255'78
93135255 26031X3 X59744I 2210:^944
96274394 2759c7L2 39941348 217X4805
9944933b 29227693 413037’57 2147X8%
102650346 30918742 4%b4C82 21150Gb53
10X99636 109171306 3*67z5I6 44XIZI6 2X259X4
34489537 4549603b 264987815
112471733 363/0255 46925413 201687467
115790706 36315024 4833721b I983CC4I3
119150614 40324x40 49833680 51307225 .19.50X584
122525334 43оЗ zbOI 191633935
125920740 445X124 52795119 Ib8z3^>*iub
129335057 132705157 4467X14 5429565" I848Z4J4I Ibl393u42
490067*97 5580Ы17
I3C2II955 51338945 57331769 58865072 177947203
13967009b 53735350 174488700
143139578 56195686 6G4C9676 I7I0I962I
146617139 58719535 6IXZ424 16754zOCI
Л0К1СЛ4 G1306 X7 6.'35 2334b 164 uX 135
153X9241 6X55640 65061974 16056995b
157079543 66666595 66666626 I57u?£G56
i1 Ml 592*00 14Ш348 157079600 157067635 196;W9!*OV XI259833
- 3967821 3?.W>57 I571J3I74C 206093207 156971892 ZllJti3bbl4
6 3J L3.fJ.f347 IbobbbUiO 2154847(6 2200211^1
32 85 31 ZXOOUl IWTbUlWi
3j ,2438308 156848*51 2*1437U*Zb
164 1817863 1X492166 1X311872 2а>7*Х2У
408 731 з; (11025*7 23Zb(.»t»bC4
3J (0293849 (% 107294 ZXb’Wiby
1213 PJHb 303.188557 15M7b.J48 Z4M.9U916
30b3*h>>:<; I 2443'Д3.1
3040 31 .72.К).!7Ь Tb!bH7(>41 *<;7ь37(..*7
45J/ .n J.l'h . >U 44*7/, /’J . /74
cox 3048’18784 114717X3 *54*34542
9291 3O.347(J!A)<> 164X8231 *!,?I33f4O
12693 30Zl.’J.13‘J4 IbJ'JbbJIb 0598*2273
17140 300-101903 153586448 153159539 26239454*
22758 298820921 2>4M4XI
29722 297095313 152707517 266565948
3q3C5 *9528X18 152230311 268354588
48724 29X78028 I5I727c6I 269905811
61293 291390413 151200109 ZZI2I5bOb
76274 289318317 15064700b 27X81399
94033 2157102985 150068517 273100003
114899 I39Z55 284925553 28X07513 14946460b 1-18835261 273669680 273989099
167485 ZbO2lO*41 l4bIbU46b 274057585
200053 277735212 I4750U23I 27.3875084
237385 275103996 I4G794566 273442202
ZZ9974 272558212 146X3502 272760173
328329 269809558 145307075 271830850
38-29*34 X7X98I6 144525355 2*ZXX746
4444 bi X4 250'^7 14*718397 26924095?
513373 X13444I4 142886298 2b75b7*20
590329 25837X31 14*029151 265699851
675954 25533747G 1.41147X1 263583746
77X97 252241048 140240217 XI244392
875834 249085485 139308711 258687785 255920487
991409 245873010 138352733
III85I3 24X05888 137372465 252949544
1257700 2Cb 286437 I36368IU9 24978 24'Zb
1409795 235917049 135339894 2*i642'Z282
1575X5 232500129 134288054 24X92360
175X09 2X038161 22b533b cc 133212846 2391X525
I95I322 132114547 235318952
21029 Hi 221989166 218407300 130993*155 23I299JX
2391450 2027741 IZJG49X2 2271X898
2X4790681 I*8684160 22X42X5
2902639 2Ш41973 127496637 21842X01
3187007 20?463c<66 IXX7692 213897326
3491706 20375901:3 1*5057704 209218084
3817608 200X330359 122807090 2G454b6Jb
4165579 It X5Zbi454 I22(>3G:Z71 193749721
4536487 к J2512136 12I.345G92 194882231
4931220 1887X189 119935815 le9956949
5350584 184931400 181124565 IlUWl^ 164984GX
5795500 117X0114 IZ9975932
6%6796 177310171 XI5895305 174941331
6*Z653i6 173491916 1X4513227 189891141
7291892 169571863 1I3IX443I x64t*3:^Z*l
7847345 8432473 165852488 1620371X П1699587 X1GX8974 159783975 154746247
9048X9 1X2X340 <08823491 149731333
9094894 154428802 107X36'4 I4474'«’91b
1037X95 15X41199 105850092 123864216
11X5199 148681175 104403446 134907956
1183X99 14311*8X3 10**904377 138066320
12609068 139377270 1*1393553 125285911
13422747 13536 *4o4 9987165b I20572714
14271350 13197X87 98339390 115932054
1511X65 I3831164o 96797452 111368545
10078003 124G7939o 9524G5G4 106076X4
I70XX7 1803X38 I2IL79G44 9X87457 102487781
117512844 9*120864 98175951
19XXZZ 11390298'3 9U547539 9X5ZU7I
20137464 110491G22 88958232 89Ы6747
2*247900 IC7G40794 87X3709 85769685
22397238 I03632496 85704740 Ы8С9666
23X5741 100X8647 96951083 84202101 7793151b
2481X18 82606573 74141094
26X1040 936c1563 bIOCi.943 76425*45
27388123 90461’768 7941X03
28734933 30121489 87293292 778*0542
i >4177645 76211359 <r*r A
31547757 8Ш6253 74613*50 56016482
3301X48 78110453 73017013 5..*791902
34 5190% 75161489 714*3445 49395952
XXX95 /*270520 698333-42 460X9X4
37G47409 6943X1* 682*17498 48648302
39X9X5 66666667 66666667 39269978
Примечания:!. Все значения величин в таблице, за исключением J> ь градусах,
увеличены в х(Л раз. 2. Для лромехутсчных значении Р величины < , и , /г? ,А', с » С • Л м 6
мнтериодяцдей. ’
определяем высоту сжатой зовы бетона х по формуле
X* (12)
И проверяем, правильно ли мы отнесли арматуру к Fa и Fa.
В случае ошибки расчет следует повторить; f
найдя величины улц и'а^, определяем величины За. и За
и проверяем,соблвдается ли условие (I).
Прочность сечений,наклонных к продольной оси элемента,
на действие поперечной силы
4.5. При расчете алементов на действие поперечной силы долж-
но соблюдаться условие
9 < 0,35Rnp.VF'$t (13)
где Q - поперечная сила, действующая в наклонном сечении,
от суммы внешних нагрузок, расположенных по одну сторону от
рассматриваемого сечения; Ffr - площадь бетона, находящегося
в пределах высоты п0 •
4.6. Расчет на действие поперечной силы не производится, если
соблвдается условие
(14)
где Йр-С - расчетное сопротивление бетона растяжению в рассмат-
риваемый момент времени ? для предельных состояний первой
группы.
Величину Яр.? определяем по формуле
RpT » 0,69Крт^ i, (15)
где F-p - расчетное сопротивление бетона в 28-дневном возрасте
осевому растяжению для предельных состояний первой группы, опре-
деляемое по табл, 13 СНИП П-21-75;
Остальные обозначения те же, что и в формуле (4).
4.7, При несоблюдении условия (14) расчет производится из ус-
ловия
11
$ Г к Qi-x Sc + (16)
n 4=J
где ;A Ra x - сумма поперечных усилий, воспринимаемая
xoxvyrarh; Q&- поперечное усилие, воспринимаемое бетоном,
В формуле (16):
£а,х- расчетное сопротивление арматуры хог.утов для предельных
состояний первой группы на действие поперечной силы; /> * пло-
щадь сечения поперечной арматуры, пересекаемой наклонной тре-
щиной;
(17>
где / - меньший угол между продольной осью сваи и наклонной
трещиной.
Прочность сечений, наклонных к продольной оси элемента,
на действие изгибающего момента
4.8. ?асчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на
действие изгибающего момента следует производить по СНиП П-21-75.
Образование трещин, нормальных к продольной оси элемента
4.9. Усилие, воспринимаемое сечением, нормальным к продольной
оси элемента, определяется исходя из следующих положений:
сечения после деформаций остаются плоскими;
напряжения в бетоне сжатой зоны определяются с учетом упругих
деформаций и деформаций ползучести;
эпюра напряжений в сжатой зоне треугольна;
напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и
численно равны
напряжения в арматуре равны алгебраической сумме напряжения,
вызванного ползучестью бетона и напряжения, отвечающего прираще-
нию деформаций окружающего бетона;
максимальное удлинение крайнего волокна бетона растянутой зоны
равно П,-^1
эпюра напряжений в сжатой и растянутой арматуре изменяется по
линейному закону.
4.10. Расчет по образованию трещин (см.рис. 4) производится из
условия
М*гМг, (18)
12
Рис, 4. Схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сече-
нии изгибаемой буронабивной сваи три расчете по образованию
в растянутой зоне трещин, нормальных к ее продольной оси
где и - изгибающий момент, действующий в рассматриваемом
сечении; Мт - момент, воспринимаемый сечением, нормальном к
продольной оси элемента, при образовании трещин и определяе-
мый по формуле
Mr = + + nSa.a t (IS)
.___ Sf0 и Ss о - статические моменты соответственно сжатой и
растянутой зоны бетона относительно нулевой линии; п = £а/£5*
____ Еа. - модуль упругости арматуры; £<г - начальный модуль
упругости бетона, принимаемый по СНиП П-21-75; Sa о и -
статические моменты соответственно сжатой (А* ) и растянутой
(А) аоматуры относительно нулевой линии; Кт и Кп - коэффициен-
ты, учитывающие способ устройства буронабивных свай: Кт=1,0
и Й9- 6 - при отсутствии глинистого раствора в скважинах во
время бетонирования; Ki = 0,5hK2-3- при соприкосновении
арматурного каркаса с глинистым раствором во время бетонирова-
ния.
Величины, входящие в выражение (19), определяем по формулам;
при а
& (го)
€ 1 + cos J> ’
%0 = ^с; (21)
(22)
13
rtSa.o - tosfj $a,i > (23)
nS^° ’ & U * CoW-а^ (24)
. 3.P(l+4CaszJ>)-SinРСо$У(1Ь4-2со!>л,р) trx..
C -----------Гг (i - ----------’ (25)
£ e 2Sinj>cos2f+ crtf Cfr-J> - Sin2j>)+Sinf-
bS'.^ - относительная деформация крайнего волокна сжатой зоны
бетона, определяемая по формуле *, а fl , (Z>, 1)1 ^(/ + co5f) -(L + ^W, при л^.'г <ге~ . а * i _ cosj> * (27) (28)
^S.p ~ 'г>и ’ (29) (30)
(31)
(32)
g_ ~ (J—
l2(i + coSf)
(33)
и - величина та же, что и.в формуле (6) и определяемая так
же, как и величины С, а и о при помощи табл. I или графиков
на рис. 3; ₽
14
(34)
_ tops?) р
' *(а-су>> 1 ^-v-
В формулах (20)-(34): az и az - кратчайшие расстояния от цент-
ра тяжести соответствующего сжатого или растянутого арматурно-
го стержня до плоскостей, перпендикулярных плоскости изгиба и
проходящих соответственно через наиболее сжатое или наиболее
растянутое волокно сечения; - расчетное сопротивление бе-
тона осевому растяжению в момент времени для предельных
состояний второй группы, определяемое по формуле
- °'69RPH
(35)
где £рд - расчетное сопротивление бетона в 28-дневном возрас-
те осевому растяжению для предельных состояний второй группы,
определяемое по табл, II или 12 СНиП П-21-75; - харак-
теристика ползучести, в которой ti и время в сутках соот-
вественно от укладки бетона и момента приложения нагрузки до
рассматриваемого момента времени С ;
0,04*2
(36)
где Qi - коэффициент, учитывающий грунтовые условия и прини-
маемый в завимисомти от степени влажности грунта & , окру-
жающего сваю: 0,85 при б-< 6,8; 0,7 - при & > 0,8; Фг -
коэффициент,, зависящий от диаметра сваи d и принимаемый равным:
0,8 - при а = 40см; 0,75 - при а. = 50 см: 0,7 - при d. - 60см;
0.625 - при а. = 70 см; 0,55 - при cL = 80см; 0,525 - при d -
9и см; 0,5 - при а = ТОО см; 0,45 - при а- = Но см; 0,4 - при
л = 120 см; >2а - коэффициент, зависящий от времени t и при-
нимаемый разным: 1,0 - при i = 28; 0,8,- при i = 40; 0,7 - при
t - 60; 0,6 - при I = §0; 0,5 - при г = 180; 0,45 - при t^>360
е - основание натурального логарифма, равное 2,71,
Промежуточные вначения коэффициентов Qzis. ^определяются ин-
терполяцией.
4.II. Для определения положения нулевой линии следует исполь-
зовать уравнение равновесия
+ = (37)
где ^<£еи равнодействующая усилий в бетоне соответственно
в сжатой и растянутой зоне сечения; Ы'а и Na - равнодействую-
щая усилий соответственно в сжатой и растянутой арматуре.
Величины, входящие в уравнение (37), определяем по формулам:
при
и - кд^гЯ/эд-гГ/-Соу)>77 (38)
/ * CoSf
(зэ)
r««*“У>-“J- MI)
Ш П - (Sinp-Si^ - f ^/(l-eay);
(42)
К = 77~f f 0,5Sin 2f, (43)
- определяется по формуле (27)
ПРИ
и, - U . (44)
w£«- { - co&J> >
Nft/>«Kt«*RpHr€;
(45)
* ° n/^Sfi (46)
a° -“tf’ > w”
где
a.=.(sinj)-Siffyfo -j> COSj3 + ircOSj>)/(^COSf>),
(48)
t - величина та же, что в формуле (II); £x£“ ~ определяется
по формуле (34).
4.12. Расчет по образованию трещин ведется методом последова-
тельных приближений:
задаемся узлом у» (при х <г его величина обычно составля-
ется не менее 1,3 рад.), считая, что ;
£из уравнения (37) определяем значение ;
'по формуле (19) находим величину Мт и проверяем, соблюдает-
ся ли условием (18),
П р и м е ч а н и я , I. Если при заданном значенииу> урав-
1«
Ненйе(37) меньше нуля,то угол принят меньшим,чем следует,а ес-.
ла больше-то большим,чем следует.2.Если же и при значении p-ty.
уравнение (37) дает отрицательную величину, то х >« . 'В этом
случае расчет ведётся в такой Me последовательности, но значе-
ние утла р , начиная с величины 1Г/г , постоянно уменьшает-
ся до выполнения условия (37)*
Образование трещин, наклонных к продольной оси
злемента
4.13, Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной
оси элемента, следует вести по СНиП П-21-75.
Расчет по раскрытию третий, Нормальных к продольной
оси элемента
4.14. Ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси
элемента, определяется исходй йз следующих положений:
сечения над трещиной остаются плоскими;
напряжения в бетоне сжатой зоны определяются с учетом упруго-
пластических деформаций и Деформаций ползучести;
удлинение растянутой зоны бетойа непосредственно над трещиной
равно кг йрл:ч;(-1+ >
эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны треугольна;
напряжения в бетоне растянутой Зоны распределены равномерно и
численно равны KfRp£<t >
высота сжатой зоны в сечении С Трещиной неизменна по величине
и численно равна высоте сжатой зоны бетона при М-Иг;
напряжения в арматуре равнй алгебраической сумме напряжения,
вызванного ползучестью бетона И напряжения, отвечающего приращей
упруго-пластических деформаций окружающего бетона.
4,15. Для определения величины (половины меньше!1© утла,
образованного двумя радиусами. Проведенными из центра сечения
к двум крайним точкам растянутой Зоны непосредственно над трещи-
ной) - используется уравнение равновесия (рис. 5)
М - ^вн.о.т (4S
где М - изгибающий момент от воздействия внешних усилий, дейст
вующий в рассматриваемом сечении; Mew.o r_ момент внутренних сил
относительно нулевой линии в сеЧеййи с трещиной в бетоне растяну
той эоны, определяемый по формуле
..г -<4 5S..+"sa./«*к< %,.(SO>
It
Рис. 5. Схема усилий и эпюра напряжений в поперечном се-
чении изгибаемой буронабивной сваи при расчете по опреде-
лению ширины раскрытия в растянутой зоне трещин, нормаль-
ных к ее продольной оси и жесткости при наличии этих тре-
щин
Величины, входящие в выражение (50), определяются в зависи-
мости от высоты сжатой зоны х :
при х ъ
(51)
•$£л- определяется по формуле (21); nSa.o, r>Sa..o _ вы-
числяются соответственно из выражений (23) и (24) с величиной
fcrtj-, определяемой по формуле (54);
5<5>.г =>г3^г <52)
а = zSinf)&>&*/> + c.osj>(ir-j>~
- -S/^/з + ^'^/з
bs.v *
(54)
где V - коэффициент, учитывающий пластические свойства
бетона я определяемый по формуле
Р = 1-0,3125 м/Мр, (55)
где М и Мр - величины те же, что и в формуле (I);
при
/к._ . (5б)
" cesj°t-cosj> '
&S.0 определяется по Формуле (29): nSa..o nSa-.o «. вы-
числяются соответственно из выражении (31) и (32) с величиной
, определяемой по формуле (54) с величиной Ос по
формуле (56);
Sg.p.r ^^UT) (57)
ит = Sinj>-
+ ^л.сог>р + о, 5 Sin 2ft (cos ft - cesp). {58)
Номограммы величин
Пр имечания:
I. При постоянной
величине трещины или
ее отсутствии в рас-
тянутой зоне бетона
(при Const) с
увеличением высоты
сжатой зоны бетона
значения Nr,о,N^,%,и
5 'а. о возрастают, а
значения , ,ыл ,
Sp р и £>а о уменьша-
ются.
2. При постоянной
высоте сжатой зоны
бетона (при х-const)
с увеличением высоты
трещины в растянутой
зоне бетона (с увели-
приведены на рис. 6 и 7
Л>
Рис. 6. Номограмма для определения
величины в зависимости от углов
ил
Ж
sko.^h.o и -г'
Sa.pl возрастают, а значения и ъ$0 уменьшаются.
/.16. Ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси
э^гл^нта, определяется по формуле (138) СНиП П-21-75 с введе-
нием в ее пра-
вую часть коэф-
фициента Kg ,
учитывающего
условия бето-
нирования и
равного-:
при бетониро-
вании без гли-
нистого раство-
ра - 1,0;
при бетониро—
Гании под гли-
нистым раство-
ром - 1,7.
Рис. 7. Номограмма для определения ве-
личины ur в зависимости от углов ₽
и f{.
Величина ба./Ед. в этом случае определяется для наиболее рас-
тянутого арматурного стержня по формулам:
ТфИ X 2
Од. . s?6t-
t(i-co£p) t
0» _ egrfA-? (7
(59)
(60)
Расчет по раскрытию трещин, наклонных Я про-
дольной оси элемента
4.17. Ширина раскрытия трещин, наклонных к (Гродольной оси эле-
мента, определяется по СНиП П-21-75.
Жесткость на участках без трещин в растянутой воне
4*18. Жесткость железобетонных элементов бея трещин в растяну-
той зоне определяется исходя из следующих положений:
сечения после деформаций остаются плоскими;
напряжения в бетоне сжатой зоны определяются с учетом упру-
гих деформаций и деформаций ползучести;
эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны треугольна;
20
напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно
и численно равны , причем G's.p^s, Rf>%<£'}
напряжения в арматуре равны алгебраической сумме напряжения,
вызванного ползучестью бетона, и напряжения, отвечающего прира-
щению упругих деформаций окружающего бетона;
максимальное удлинение крайнего волокна бетона растянутой зо-
ны равно
эпюра напряжений в сжатой и растянутой арматуре изменяется
по линейному закону.
Примечание. На рис. 4 приведена схема усилий и эпю-
ры напряжений в поперечном сечении изгибаемой буронабивной сваи
при расчете ее по определению жесткости на участках без трещин,
нормальных к продольной оси элемента и проходящих через растяну-
тую зону от действия внешних нагрузок. Приведенные в скобках
величины K<oSp и относятся к этому расчету.
4.19. Жесткость буронабивных свай без трещин в растянутой зо-
не определяется по формуле
В=, (6D
£а + £у,<Г
где 6 а - относительная деформация наиболее растянутого арма-
турного стержня в рассматриваемом сечении, определяется в зави-
симости от высоты сжатой зоны X :
при .
7 fy_ CAST;------' 1
где 6cq - - tiL (63)
°-c U-t-ccs^J 1
цри
- £ £ Г Ch, - -Z (4 + coSfjJ
--------' (64)
me (65)
4.20. Для определения положения нулевой линии и величины ис-
пользуем два уравнения равновесия (37) и (66)
м - ман.о “ (66)
21
где Мен.о - момент внутренних сил относительно нулевой линии
на участке без трещин в бетоне растянутой зоны, определяемый
по формуле
Чн сТ + n^ otnsa.0+ SSp , (67)
где все величины,так же как и в уравнении (37), вычисляются по
формулам (20)-(36) или (36)448) с заменой в них величины Rpjrqr
величиной .
4.21. На участках без трещин В растянутой зоне допускается
подставлять в статический расчет подпорных сооружений из буро-
набивных свай жесткость,найденную приМ=Мг,т.е. при 6'f.p^Rpir‘t',
и удлинении крайнего волокна бетона растянутой зоны,равного ве-
личине •
Примечания: I, Для определения положения нулевой
линии используется, также как и при определении Мт , уравне-
ние равновесия (37).
2. Если расчетом был определен Мт , то находим 8# из выраже-
ний (62) или (64) и,подставив Mr вместо м в формулу (61),
определяем жесткость буронабивных свай при м=мт.
Еесткость на участках с трещинами в растянутой зоне
4.22. Еесткость железобетонных элементов с трещинами в растяну-
той зоне определяется исходя из следующих положений:
сечения над трещиной остаются плоскими;
напряжения в бетоне сжатой эоны определяются с учетом упруго-
пластических деформаций и деформаций ползучести;
эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны треугольна;
напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и
численно равны
высота сжатой зоны бетона на участке с трещинами неизменна по
величине и численно равна высоте сжатой зоны бетона при М = Мг'>
напряжения в бетоне растянутой зоны в пределах высоты трещины
условно равны нулю и учитываются коэффициенте’/ ‘Та >
напряжения в арматуре равны алгебраической сумме напряжения,
вызванного ползучестью бетона,и напряжения, отвечающего прираще-
нию упруго-пластических деформаций окружающего бетона;
удлинение бетона растянутой зоны наибольшее непосредственно
над трещиной и численно равно Кг ({+ ift1 - Еs J
эпюра напряжений в сжатой и растянутой арматуре изменяется по
линейному закону.
4.23. Еесткость на участках, где образуются нормаль-
ные к продольной оси элемента трещины в растянутой зоне, опреде-
ляется из условия (61), но величины £а и определяются в
этом случае в зависимости от высоты сжатой зоны х по форму-
лам:
при
X cesj>)] , . .
Са----------Ъ[4^со&£) ' '
£ *£ *£(±2 . (69)
E&(cospt + cesj>)
при *
** » -------' (70)
£ Xafr>jgVZ*,H + CPS/>X/+/'b-*<) (71)
2g (co^ft - COSJ>)
В выражениях (68) - (71) г Va. - коэффициент, учитывающий рабо-
ту растянутого бетона на участке мевду трещинами в пределах вЫ-
соты трещин и определяемый по формуле
Фа « 0,е?5 + 0,0ff(M/0f9Mp)°,?S} (72)
У8 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения де-
формаций крайнего сжатого волокна бетона на участке с трещинами
и равный 0,9.
4.24. На участках с трещинами в растянутой зоне допускается
подставлять в статический расчет подпорных сооружений из буро-
набивных свай жесткость, определяемую по формуле
byr = &TCi-0,2(M-Mr)/MP], (73)
где Вуг- жесткость на участке с трещинами в растянутой зоне
буронабивных свай; Вг - жесткость буронабивных <?вай при Мхм,-
5. РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНОМ СОСТОЯНИЯМ
ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ГРУПП
5.1; Расчет подпорных сооружений по предельным состояниям
первой группы (по прочности и устойчивости) следует производить
на действие расчетных нагрузок и воздействий.
23
5.2. Расчет по прочности конструкций подпорных сооружений
следует производить согласно разделам 3 к 4 настоящих методи-
ческих рекомендаций в соответствии с действующими в них усилия-
ми. При атом следует использовать характеристики материалов и
грунтов для предельных состояний первой группы.
5.3. Расчет подпорных сооружений производится исходя из сле-
дующих предпосылок:
сваи обладают переменной изгибной жесткостью, зависящей от
размеров сечения, марки бетона, изгибающего момента, класса
продольной арматуры, ее размещения и количества;
Грунт представляет собой упругую нелинейно-деформируемую сре-
ду, характеризующуюся коэффициентом постели.
6.4. Расчет следует вести следующим образом:
задаются размеры сооружения, марка бетона и армирование;
определяются Мт и жесткость поперечных сечений буронабивных
свай при М s мт , которая подставляется в первоначальный рас-
чет.
5.5. Усилия в сваях и их деформации определяются при помощи
формул:
+ + £ ---; (74)
+ f (75)
2 8и й 2&н ’ (75J
^4* ^о+(X - > (76)
9» * ®in > * (77)
Uea+ЯГу yV- ^k***---*/. Дфк(ДГ|Г>).
& Vk+Sk(xk~*) + 2Вк + 6BK ft 6&k * (78)
л 2Вк 2.8 к '
+ (ау - х?;
(7S)
(80)
(81)
24
где Mi и Qt - соответственно перемещение, угол
поворота, изгибающий момент и поперечная сила в рассматривае-
мой точке; и - то же, но в начале координат;
„ > &к> Мк * Лиг - то же, но в уровне подошвы пяты сваи;
у £>* - средняя жесткость сваи от точки приложения сосредото-
ченной нагрузки или равнодействующей реактивного сопротивления
грунта по направлению соответственно от головы (подошвы рост-
верка) и пяты сваи до рассматриваемой точки; Gin u - рав-
нодействующая реактивного сопротивления грунта на 7 -ом участ-
ке, начиная по направлению соответственно от головы и пяты
сваи; X ц ссн - расстояние по оси х от начала координат со-
ответственно до рассматриваемой точки и точки приложения рав-
нодействующей реактивного сопротивления грунта; X* - расстоя-
ние по оси х от начала координат до пяты сваи.
Величины QiH и G}tK для одного и того же участка опреде-
ляем по формуле
Qlh ® 9/к = cjCi6piKri %uc.f (82)
где сц - длина i -го участка, принимаемая не более 1м;
условная ширина сваи на L - м участке, принимаемая равной:
при 2 0,8м - £>р 3z + 0,6 м; при 2^5^ 0,8 м - =
= 2г -г 1 м, но не более шага свай; Krt - горизонтальный коэф-
фициент постели посредине рассматриваемого участка, определяе-
мый по СНиП П-17-77 или по результатам натурных испытаний; -
горизонтальное перемещение опоры посредине L -го участка.^
Величины В^ и Вк определяем по формулам:
Вв - i <83>
й -
к" пе
(84)
где Я. и В - жесткость по средине i -го участка сваи при состав-
лениигвыражений соответственно (74), (75) и (70), (79); -
расстояние от точки приложения сосредоточенного усилия (равно-
действующей) по направлению к £ -ой точке соответственно до
конца участка, где приложено сосредоточенное усилие и точки £ ;
п - число участков от точки приложения сосредоточенного усилия
(равнодействующей) до точки Z (рис. 8).
5.6. Расчет подпорного сооружения из буронабивных свай ведет-
ся следующим образом:
находятся величины Мр , Мт > В г > &р '*
определяются перемещения посредине участков, на которые разби-
та свая, в зависимости от начальных параметров, нагрузки и пе-
ремещений вышележащих (нижележащих) участков;
составляется в зависимости от расположения нижних частей
свай в грунте система уравнений, в которую при числе свай более
Рис. 8. Подпорное сооружение
из буронабивных свай
а - схема подпорного сооружения
И действующие на него нагрузки!
о - расчетная схема свай, непо-
средственно воспринимающих боко-
вое давление грунта; в - расчет-
ная схема свай, воспринимающих
давление грунта через горизонта-
льное усилие и изгибающий момент
в ростверке; г - схема расчетной
эпюпы реактивных давлений на сдаю.
Одной вдоль направления дейст-
вия горизонтальной и моментной
цагрузок должны также входить
уравнения совместности деформа-
ций, т,е. уравнения типа ув,-да
к 0, где и уег - горизон-
тальные перемещения опор со-
ответственно первого и второго
рядов в уровне подошвы роствер-
решается система уравнений;
Находятся величины tyic ;
Вычисляются величины Mj. и Qi
посредине участков;
по найденным значениям
Mi- определяются жесткости
отдельных участков свай,
д по значениям - но-
вые значения Kri+i иэ ус-
ловия
‘ (85)
где Kri+< - горизонтальный коэффициент постели грунта посреди-
не L -го участка, вставляемый В последующий расчет; Кг? -
величина та же, что и в формуле (82); - горизонтальное
перемещение сваи посредине I -го участка, найденное при преды-
дущем расчете (в см);
подставляются найденные значения жесткостей и Kri+i , со-
ставляются и вновь решаются уравнения;
расчет ведется до тех пор, рока не выполнится условие
Ми ^х - Мл-,.mg* , , (86)
Ми тал
где Мллпох и М,м „и,,- максимальный момент в £ -ой точке сваи,
найденный соответственно при последнем и предыдущем расчете.
Вычисленную левую часть условия (86) принимаем по абсолютной
величине, т.е. вне зависимости от полученного в ней знака поло-
жительной.
5.7. Составляя уравнения следует иметь в виду, что;
«I
количество уравнений должно быть равно количеству неизвест-
ных начальных параметров, т.е. числу неизвестных величин /в,
&а »Me » ^оФс» Мц , QK i
горизонтальные перемещения и силы считаются положительными,
если они направлены вдоль оси у (см.рис. 8);
при расчете свай от точки 0 положительные моменты направлены
против часовой стрелки, углы поворота - по часовой стрелке (ом.
рио. 8);
при расчете свай от точки К положительные моменты направлены
по часовой стрелке, углы поворота - против часовой стрелки (см.
рис. 8);
начиная с точки 0 или К все последующие перемещения L -ах
точек выражаются через начальные параметры, перемещения преды-
дущих точек (для первой точки только через начальные параметры),
получая таким образом систему уравнений, в которую в качестве
неизвестных входят только начальные параметры;
при опирании пят свай на нескальный грунт Мд= 0 и 1^= 0;
при опирании пят свай на скальный грунт 1^=0 и УК=Ю;
при заделке свай в скалу Ук=() и 6к=0, а горизонтальный коэффи-
циент постели скального грунта можно определить по формуле
к- __, (87)
Г 0,9/^?(I
Tjsfi ЕСк - модуль деформации скального грунта; - 3,141592;
- радиус поперечного сечения сваи; 7» - коэффициент Пуассо-
на.
При заделке свай в слабовыветрелые и невыветрелые скальные
грунты с временным сопротивлением сжатию Rc^I50 кгс/см^ У й
6 равны нулю в месте заделки свай в скалу, т.е. место заделки
свай в скалу принимать за точку К.
5.8. Устойчивость сооружения можно считать обеспеченной три
соблюдении условий:
(88)
(89)
где Vco и “ соответственно перемещение в уровне поверх-
ности грунта и глубина заделки сваи в грунт, создающего реак-
тивные усилия.
27
Кроме того, при заделав свай в анальный грунт должны соблю-
даться условия:
095^fT 9
ш
(91)
где Qc* - поперечная сила, дейстнужая в поперечном сечении
сваи в месте заделки ее в скалу; Апр.е - величина та же, что
в в формуле (3); - величина, принимаемая равной глубине
заделки сваи в скальный грунт, но не болев 2 м; *с - времен-
ное сопротивление скального грунта сдахснэдг сжатзг в водонасз-
щенном состоянии.
5.9. Расчет подгорных сооружений по предельных состояниям
второй группы следует производить согласно пп.5.3-5.7 настоящих
методических Рекомендаций на действие норлативных нагрузок и
воздействий с использованием характеристик материалов и грунтов
дая предельных состояний второй группы (см.примечание к п.3.1
настоящих методических рекомендаций).
Приложение I
ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДОНЮЙ СТЕНКИ ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАИ
Рассчитать подпорную стенку из буронабивных свай
на действие активного давления грунта. Грунт - суглинок со сле-
дующими характеристиками: степень влажности 6-<0,3; число плас-
тичности Л. = 0,25; расчетный объемный вес грунта =
= 1,75 тс/мЗ; расчетный угол внутреннего „трения 7} = 30а; рас-
четное удельное сцепление С/ =1,0 тс/м*. Бетон свай тяжелый
МЗОО. Нагрузкой на стенку является только боковое давление гру-
нта. Сваи бетонируются без крепления стенок скважин глинистым
раствором. Нагрузка приложена через 50 сут. ( t = 5С) после ук-
ладки бетона (через 50 сут. после бетонирования была сделана
вертикальная планировка, после чего и возникло активное давле-
ние грунта на подпорную стенку).
Требуется рассчитать подпорную стенку через НО сут. после
бетонирования ( г,= НО) по предельным состояниям первой и вто-
рой групп. о
Согласно СНиП П-17-77 IC = 500 тс/м , а согласно
СНиП П-21-75 = 15 кгЕ/см2, КпР = 135 кгс/см*, Ео = .
= 290000 кгс/см2, Ra =• Ra.e = 3600 кгс/см2, Еа - 2-10° кгс/см.
Остальные данные для расчета видны из рисунка.
Л.=--------га----------
(45° - Ч> 1 /2
= ------------- 1,9b м;
1,75-0,7071
Ь2 = (/i-Ау)/3 = (6-1,98)/3=
= 1,34 м.
Активное давление грунта
Fa на погонный метр длины
стенки с учетом трения и
сцепления
Ря. х
2
х (^Л^(45° - У>/2) -
- 0,5-4 -М + 4Ci2//7) =
= (1,75-62-0,7071 -
Схема подпорной стенки из
буронабивных свай, действующ
на нее усилие и ее армирован
а - поперечное сечение сте
ки; б - поперечные сечения б.
ронабивных свай
- О,5-4-6 + 4-1/1,75) =
= 12,315 тс/пог.м.
Принимаем шаг свай 1,5 м,
тогда активное давление гру-
нта на одну сваю будет
18,47 тс.
Определяем величины Rnp? nR.p&
щих методических рекомендаций: •* , 9
0,69-135-0>5-0,Ь5Л70-2.0414 = 137,4 кгс/см2;
fl ' = 0,69-15-0,ь5-0,65-1,0'2,0414 = 15,3 кгс/см2.
41 2»
по формулам (4), (15) настой
Определяем величину (по формуле 36)
- 0,85*0,55.0,578*(1 - г,?!0’04160-1105) = 0,233.
Определяем площадь бетона сжатой зоны F# по формуле (9)
для сечений I-I и 2-2 (см. рисунок):
Ff,_t = 3600 (3*12,56 + 2.3,14 - 10,17)Д37,4 = 886,6 см2;
K1-Z = 3600 (б’12»56 + 2-3,14)- 10,17*3)/137,4 = 1010,6 см2.
Определяем величину £ по формуле (II):
£l-1 = 886.6/402 = 0,554; = 1010,6/402 = 0,632.
По табл. I определяем: Р т т - 58° и и т т = 0,1083;
/2-2 = 610 и и2-& = ОДЗЙ^.
Находим cos 58° = 0,53 и cos 61° = 0,4848 , откуда опреде-
ляем-высоту скатов зоны х : ,
х1-1 = 40 " 0.5Э) = 18-8 см; Х 2-2 = 40 (I ~ °.4848) =
= 20,6 см.
Определяем величину Мр по формуле (3) настоящих методичес-
ких рекомендаций:
Mpl-I = 137,4-402* 0,1083 + 3600 (12,56*54,2 + 12,56*2*52,9 +
+ 6,28*21,2) + 3600.10,17*12 = 9105540 кто см = 91,06 тем;
МР£-2 = 137,4-402*0,13545 + 3600 (12,56*52,4 + 12,56*2 X
X 51,1 + 12,56*2*47,4 + 6,28*19,4) + 3600 (10,17*12,6 + 10,17 х
х 2*11,4) = 14202624 кге см = 142,03 тем.
Определяем момент появления трещин Мг по формуле (19) и
жесткость буронабивных свай на участках без трещин в растянутой
зоне по формуле (61) при М = мт •
Сечение I-I
Приникаем jo = 80° (cos 80° = 0,1736), тогда определяем 0g,
&$.«'»N£o,Ng.p, , Na соответственно по формулам (20)
(27), (38)-(41) и проверяем, соблюдается ли условие (37):
(Г$- = 6*15,3 (I - 0,1736)/(1 + 0,1736) = 64,64 кгс/см2;
5^= 64,64 (I + 0,233)/290000 = 274,8-Ю-6;
bl5o= 64,64*402*0,5131 = 53067 кге;
Nc = I5,3.402*I,9I63 = 469II кге;
N'£= 274,8’2 [ 10,I7*(40*0,8264 - 6,8)]/40*(1-0,1736) =
» 4440 кге;
Na= 274,8*2 [ 12,56 (40 1,1736 - 7) + 12,56 -2 (40-1,1736 -
- 8,3) + 6,23-6,94)/40O,8264 = 25206 кге;
M£e + Nou- Ma - Nff.p = -I46I0 кге.
Принимаем f = 83°, тогда coS 83° = 0,1219:
6*15,3 (I - 0,I2I9)A,I2I9 = 71,85 кгс/см2;
e = 71,85-1,233/290000 = 305,5-Ю"6;
= 7I,85*402.0,558I = 64159 кто;
°-° 30
big,* 15,3-402-1,81X4 - 44343 кто*,
bj'a « 305,5.2 [10,17 (35,124 - 6,8)]/35,124 = 5010 кто;
Ыл = 305,5-2 [12,56 (44,876 - 7) + 25,12 (44,876 - 8,3) +
+ 6,28-4,8763/35,124 = 24790 кто;
N£o + Na-Na.’-N<T/o - 36 кто.
Окончательно принимаем j> «= 83° и определяем ,
KjRpxqrSg.pt nSa.o , nSa.o *мг соответственно при помо-
щи формул (2Х)-(24), (19):
go = 7I.85.403-0.2873 = I32II20 кто см;
KjRpHtSSp* !• 15,3-40 • 0,8729 = 854744 кто см;
и5а.о= 305,5-2 [10,17 (35,124 - 6,8)2] = 14X928 кгс см;
nSao* 305,5-2 [12,56 (44,876 - 7)2 + 25,12 (44,876 - 8.3)2 ♦
+ 6,28-4,8762) = 900625 кто ом;
Мг= 32X8417 кгс см = 32,2 том.
Относительную деформацию наиболее растянутого арматурного
стержня определяем по формуле (62)
£a = 305,5-ХО"6 С 73 - 40 (I - 0,1219)]/40 (I - 0,1219) .
=₽ 329,4-I0"6, тогда
Вг = 32,2-0,73/(305,5 + 329,4).I0"6 » 37023 тем2.
Сечение 2-2*
Принимаем f = 84°» тогда соЗ 84° » 0,1045:
(fa = 6-15,3 (I - 0,1045)/1,1045 = 74.43 кго/см2;
74,43-1,233/290000 = 316,45-ХО"6;
N$p= 74,43-402.0,5733 = 68273 кгс;
N£ = Х5,3-402-Х,7795 = 43562 кто;
N'a= 3X6,45-2 (10,17.29,02 + 10,17-2-27,82)/35,82 =
== 15255 кгс;
Мд= 3X6,45.2 (12,56.37,18 + 25,12-35,8 + 25,12-32,18 +
+ 6,28-4,Х8)/35,82 = 39032 кто;
^g.p + NL ~ Na- NrfT/o = 934 кгс.
Окончательно принимаем jo = 84°, тогда:
(Jrf-S/.o = 74,43-403- 0,30X2 = 1434772 кгс см;
KjRpg^gp = Х-15,3-403- 0,84X8 = 824291 кгс см;
tiS'a о = 3X6,45-2 (10,17-29,022 + 10,17-2-27,S22)/35,82 =
1 = 430680 кгс см;
П5а 0 = 3X6,45-2 (12,56-37,182 + 25,Х2-35,82 + 25,12 х
X 32,I82 + 6,28-4,Х82)/35,82 = 1343477 кгс см;
М т = 4033220 кгс см = 40,33 тем;
31
£<х= Ю^.ЗКЛб Г(73 - 40 (I - 0,1045)3/40 (I - 0,1045) =
* 328,46-10”®;
В,- 40,33-0,73/(328,46 + 316,45)-IO4 = 45651 тел2.
Определяем перемещения и0 и угля ' ->та 0 свай в уровне
поверхности грунта, создающего per..- отпор (т.е. неизвест-
ные начальные параметры), а также уезд;-.' г сваях при Qo -
= Ь,47 тс и Мо = I&747-I.34 = 24,75 тем. 4
Находим йр = 3-0,4 + 0,6 = 1,8 м, что меньше шага свай в ря-
ду 1,5 м, поэтому принимаем вр= 1,5 м.
Определяем перемещения сваи посредине участков (см. рисунок),
на которые сна разбита, по формуле (74) настоящих методических
рекомендаций в зависимости от начальных параметров, нагрузки и
перемещений вышележащих участков:
У0,5 » %в - 0,5<?в + 24,75-0,52/2-45651 + ЗВ,47-0,53/645651 =
» и0 - 0,5во + 0,0000762;
У1 5 3 " 1>5®° + 24,75-1,52/91302 + 18,47-1,53/273906 -
’ - Уд 5’375-13/273906 = 0,9986309^ „ - 1,4993155во +
+ 0,6008374;
У2 5 = Уо - 2,50О + 24,75-2,52/91302 + 18,47-2,53/273906 -
- (Уп Ч-375-23 + Ут 5 750-1,5-I3)/273906 = 0,9849457^ -
- 2,4583656во + 0, £1027436:
У3 5 = - 3,5ЭО + 24,75-3,52/91302 + (18,47-3,53 - Уо 5 х
’ х 375-33 - Ух 5 П25-23 - У2 5-1875-I3)/273906 =
= 0,9234794 у0’- 3,4152Ю©о +’о,0061627;
У4,5 “?« " 4»5®о+ 24,75-4,52/91302 + (18,47-4,53 - Уд 5 X
х 375-43 - Ух 5-II25-33 - У? g-1875-23 - У3 5 х
х 2625)/2739СЙ» = 0,7388457уо‘ - 4,1209205во’+ 0,0113252;
У5,5 = Уо " 5'5®в + 24,75 • 5,52/91302 + (18,47-5,5Э - У0>5 х
х 375 53 - Ут 5 II25-43 - У2 д-1875-33 - Уд д-2625-23 -
- У4 д-3375)/^73906 = 0,304411^- 4,247784до +
+ 0,6180668;
Уб 5 = у0 - 6,5во+ 24,75-6.52Л1302 + (18.47-6,53 - Уд 5 X
’ х 375-63 - Ух 5-II25-53 - У2>5-1875-43 - У3>5-2625’ х
х З3 - у4>5 • 3375 - 23 - у5 5-4125) /273906 =
г-0,556305у, -3,1383I50P+ 0,0253379;
в - 7,56>о+ 24,75-7.52/91302 + (ХвЛ?-?^ - У0>5 X
X 375-73 - Ут С II25-S3 - У2ъ5 1875-53 - У« s 332о • 43 -
* у4 5.3375-135- y5t5-4I25-^- ^^-4875)^‘3906 -
« -2^0373353ув+ 0,2275вр + 0,0303958.
Как видно из випеприведенных выражений,неизвестных два - на-
чальные параметры и • Так свая опирается на нескаль-
У7,5
ный грунт, то Мк = 0 и фк 0. Поэтому составляем два выра-
жения - о равенстве нулю момента и поперечной силы в нижней
точке сваи, получая тем самым два уравнения, необходимых для
определения ио и :
18,47 - Уо 5.Э75 - Zj 5.П25 - У2ц«1875 - У3 «.2625 -
- У415’33?ё - У5,5<41& - У6,5,48№ - Чб ‘5(525 » °;
Мк= 24,75 + 16,47.8 - Уо 5*375-7,5 - Ух 5-1Й5.6,5 -
- У2 5.1875-5,5 - У3’5-2625-4,5 - Уд 5-3375.3,5 -
- У5’5-4125<2,5 - У3*5'4875-1,5 - y/g. 5625-0,5 = 0.
Подставляя в эти выражения значения перемещений посредине
участков, после преобразования получим систему из двух уравне-
ний:
4653,346ио + 60954.678®» - 411,058 = 0;
33249,69уе - I93I6o,27So + 525,774 = О,
откуда уо= 0,016186 mi и ®о = 0,005508 рад.
Находим перемещения свци посредине участков у; , реактивные
сопротивления гзунта на t -ом участке Qi, действительные вели-
чины поперечной* силы QA и изгибающего момента Мд , произве-
дения величин вР и Kri + j , которые вводим в последующий
расчет. Результаты вычислений заносим в табл. I.
Таблица I
! у, см 1 ! & тс ! ! ! фд ,тс ! Мдтом i
0,0 1,6156 18,47 24,75
0,5 1,3508 -5,0655 тч лгич 33,98 328
1,5 0,8743 -9,8359 47,39 1194
2 5 0 4980 -9,3375 О, Оооо К * ПС OQ 50,96 2556
3,5 0,2299 -6,0349 —О,/ООУ тт япяя 45 19 5045
4,5 0,0586 -1 9778 —XX,ОимО то TTQTC 32 78 II909
5,5 -0,0403 1,6624 —Хо,/оХо —T9 TTQ9 18,40 I7I9I
6 5 -0,0956 4,6605 —X^,XXw4 гу л tzarj 7,48 13839
7,5 -0,1328 7,4688 — 1 ,400/ 0,03 13798
8,0 0,0000 0,0101 0,03
Определяем по формуле (73) жесткость участков, на которых
Мд>Мг5
Bj 5 = 45651 [ 1 - 0,2 (47,39 - 40,33)/I42,03 J = 45197 тем2;
В2’5 = 45651 [I - 0,2 (50,96 - 40,33)/142,03 ] = 449 68 тем2;
В3*5 = 45651 Г1 “°’2 <45.19 - 40,33)Д42,03] = 45339 тем2.
Находим перемещения сваи посредине участков с полученными зна-
чениями величин врКг и В ут в зависимости от начальных парамет-
ров, действующих нагрузок и перемещений вышележащих участков:
Ус 5 = Хо - 0,5$о + 0,0000762:
У/5 = Уо - I,50o + 24,75‘I.52/2 [(45651 4- 0,5-45197)/!,5] +
♦ 18,47-1,53/6 Г(45651 + 0,5 45197/1,5 J- Уо 5-328/6 х
х (45651 + 45197)/2 = 0,9988- 1,4994©О +*0,0008402;
33
У2 5 = Уо " 2,500 + i24»75’2»52 + 18,47-2,53/3)/2 Г(45651 +
’ + 45197 + 0,5«44968)/2,5]- Уо д-Згв^/б [(0,5-45651 +
♦ 45197 + 0,5*45339)/2 J - д» 1194/6-0,5 (45197 +
+ 44968) = 0,9859^, - 2,4886& + 0,002763;
У3 5 = Уо “ 3,500 + С24,75‘3,52 + I8,47-3,53/3)/2 (45651 +
’ + 45197 + 44968 + 0,5-45339)/3,5 - Уо 5-328*33/6 X
х (0,5-45651 + 45197 + 44968 + 0,5-4§339)/3) -
- yj 5-П94-23/6 (0,5-45197 + 44968 + 0,5-45339)/2) -
- yij*5*2556/6-0,5 (44968 + 45339) ж 0,9228^ - 3,4073$-
+ 0,Й062;
У4 5 = Уо - 4,50О + (24,75-4,52/2 + 18,47-4,53/6)/45329 -
’ - Уо 5*328-43/6-45289 - Ух 5-П94-33/6-45244 -
- У2’5-2556-23/6-45324 - Уд 5* 5045/6-45495 = 0,7129уо -
- 4,633200+ 0,01129; ’ *
У5 5 = Уо ~ 5,500 + + 18,47*5,53/6)/45388 -
’ - Уо 5*328*53/6-45361 - Уд- 5-1194*43/6-45346 -
- У2’5-2556-33/6-45433 - Уд 5-5045-23/6*45573 -
- у4’5-II909/6-45651 = 0,15био - 3,69529О + 0,01718;
Уе 5 = У - 6,50О + (24,75-6,53/2 + 18,47-6,53/6)/45428 -
’ - Ус 5-328-63/6-45410 - Ух g-1194-53/6*45407 -
- Уг’ъ'2556'4 /6*45488 - Уд 5-5045-33/6-45599 -
- УД\*11909-23/273906 - У5’5-17191/273906 = -1,115ио -
- O,f2590o + 0,01989; ’ 3
У? 5 = Уо - 7,59,, + (24,75-7,52/2 + 18,47-7,53/6)/45458 -
- Уо 5-328-73/6-45444 - Ух 5•1194-63/6-45447 -
- У2’5-2556*53/6-45520 - Уд 5-5045-43/6*45612 -
- У4’5-II909•33/273906 - У5’5- I7I9I•23/273906 -
- У6’5*13839/273906 = -3,45Й2у0+ 7,68220О + 0,009619,
Составляем’два уравнения, необходимые для определения и0 я ва
и, подставляя в них значения перемещений посредине участков.
После преобразований получим:
43320и9+ 411070с, - 858,7 = 0; 34279|/О + 3552800 - 679,5 « О,
откуда ^о= 0,014764 ми So= 0,005331 рад.
Находим величины ус, , Q., Мл и йрКг » а результа-
ты вычислений заносим в табл. 2. %
Проверяем, соблюдается ли условие (86):(53,874-50,96) 100у 53874
— 5,4Х%^ >+ 5%.
Так как условие (86) не соблюдается, то расчет повторяется
аяадогично предыдущему, а результаты заносятся в табл, 3.
34
Таблица 2
Л, м i #,ом ! " 1 Qiтс 9д,тс 1 Мд,тем !В/С >А^о/м2
0,0 0 5 1,4764 1,2174 -3,993 18,47 14,477 5,412 -4,943 -13 331 -17,058 -12,313 -6,703 0,025 24,75 33 985 332
1.5 0,7592 -9,065 48,462 I3II
2,5 0,4051 -10 355 53,874 3106
3,5 0,1663 -8,388 48,931 7114
4,5 0,0313 -3,727 35,600 23132
5,5 -0,0276 4,745 18 542 30I3I
6 5 -0 0441 6 НО 6,229 31250
7,5 8 0 -0,0451 6,228 0,000 0,026 0,038 28380
Таблица 3
Ь,м #,см 1 ! <?;,тс i Qa< тс 1 i Мд, тем
0,0 0’5 1,3947 1,1426 -3,793 18,47 14,677 5,524 -5,608 -15 218 -17,041 -6 513 -9,805 0,002 24,75 33,985
1,5 0,6982 -9,153 48,662
2,5 0,3584 -11,132 54,186
3,5 0 0135 -9 610 48,578
4,5 0,0079 -1,823 33,360
5,5 -0,0349 10 528 16,319
6,5 0,0105 -3,292 -7,940
7,5 8,0 -0 0345 9,807 0,000 0 001 0,002
Проверяем условие (54,186 - 53,874)-100$ / 54,186 = 0,58$,
следовательно, условие (86) выполняется и статический расчет
Можно больше не уточнять.
Определим ширину раскрытия трещин при расчетной нагрузке, но
при нормативных характеристиках бетона. Находим высоту сжатой
зоны бетона Х= 40'(I - 0,1045) = 35,82 см.
Принимаем ft = 45°, тогда:
6-15,3.0,8955/(0,7071 + 0,1045) <= 101,29 кгс/см2;
101,29-403-0,2873 = 1862438 кгс-см;
= I - 0,3125-54,186/0,9.142,03 = 0,8675;
101,29-1,233/0,8675-2900000 = 496,4.Ю'6;
496,4-2 (10,177.29,022 + 10,77-2-27,822)/35,82 -
а= 673701 кгс-см;
496,4-2-(12,56’37,I82 + 12,56-2-35,Ь82 +-25,12 х
' X32.I82 + 6,28-4,IB2)/35,82 = 2I0I564 кто см;
X,Rp)rrS<f/o.T= 1*15,3*403,0,31 = 303552 кто см;
Мви,о.т» 1862438 + 673701 + 21015644 303552 = 49412255 кгс-ом=
» 49,41 том < М = 54,19 тем.
33
Принимаем ft = 52°, тогда;
(fc » 6*15,3-0,8955/(0,6157 + 0,1045) . 114,14 кго/омУ|
« II4.I4-403* 0,2873 = 2098715 кго-ом;
£,£$*= 114,14*1,233/0,8675*290000 - 559,4I-IO'C;
nS'a,^ 673701*559,41/496,4 ж 759213 кго-см;
nVo= 2101564*559,41/496,4 = 2368323 кго-ом;
1*15,3-403*0,217 ° 212486 кго-ом;
Мвн.ат= 54,39 том ~ М = 54,19 том.
Окончательно принимаем f = 52°, тогда:
£а= 559,41-10-6 (73 - 35,82 /35,82 - 580,65-1U;
аг ж 1*1,15*1-580,65-10 • 20(3,5 - 1,98) . '\j -КГ-
= 0,091 мм -< 0,3 мм = ат дд.
Приложение 2
ПЕРЕЧЕНЬ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ, НА КОТОРЫЕ ДАНЫ
ССЫЛКИ В НАСТОЯЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЫЦАЦИЯХ
СНиП П-21-75. Бетонные и железобетонные конструкции. Но;*ш
проектирования. И.: Стройиздат, 1976.
СНиП П-17-77. Свайные фундаменты. Нормы проектирования. -
М.: Стройиздат, 1978.
СНиП П-А.13-69. Инженерные изыскания для строительства. Ос-
новные положения. М.: Стройиздат, 1970.
ЛИТЕРАТУРА
I. Указания по проектированию, устройству ж приемке фунда-
ментов из буронабивных свайТРСК 263-74).- Киев/1974.
2. Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов
из буронабивных свай на подрабатываемых территориях /Донлром-
строиНИМпроект.-Донецк, 1975.
3. Методические рекомендации по расчету свайных противо-
оползневых сооружений /НЙИЙГХ.-Киев, 1974.