Расчет коротких пирамидальных свай на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок

Расчет коротких пирамидальных свай на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок в соответствии с требованиями СНиП II-17-77 включает: расчет свай по деформациям (перемещениям), который сводится к определению расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, исходя из предельно допустимого перемещения головы сваи и угла ее поворота. Проверку сечения пирамидальных свай по сопротивлению материалов по предельным состояниям первой и второй групп (по прочности, по образованию и раскрытию трещин) на совместное действие расчетных усилий: сжимающей силы, изгибающего момента и перерезывающей силы.

Для расчета коротких пирамидальных свай на действие горизонтальной нагрузки используется наиболее широко применяемый метод расчета абсолютно жестких фундаментов, находящихся в упруго деформируемой среде, которая характеризуется коэффициентом постели.

Под действием внешней нагрузки свая поворачивается в грунте на некоторый угол и на уровне поверхности грунта происходит горизонтальное смещение верха сваи на величину.

В грунте возникают реактивное давление и трение по наклонным граням пирамидальной сваи. Учитывая, что короткая пирамидальная свая принята как абсолютно жесткая конструкция, деформациями изгиба сваи по сравнению с ее перемещениями пренебрегаем. Поворот сваи происходит вокруг точки, расположенной на глубине от поверхности грунта. Горизонтальное давление грунта по боковым граням, перпендикулярное к плоскости действия нагрузки, является результирующей сил давления и трения по наклонным граням сваи.

Наличие вертикального пригруза повышает сопротивление пирамидальной сваи горизонтальной нагрузке. Установлено, что поя воздействием горизонтальной нагрузки происходит поворачивании пирамидальной сваи, а затем и ее вытеснение, т.е. перемещения вверх. Наличие вертикальной нагрузки препятствует вертикальному перемещению сваи, а, следовательно, повышает ее сопротивлений.

Нормативное сопротивление пирамидальной сваи на действии горизонтальной нагрузки с учетом вертикального пригруза следует определять по формуле. Пример расчета пирамидальных свай на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок рассмотрим расчет фундаментов на примере проектирования здания свинарника пролетом 18 м. Несущий каркас здания прият из трехшарнирных железобетонных рам. В качестве фундаментов - короткие пирамидальные сваи. Грунтовые условия площадки представлены мягкопластичным и полутвердым суглинком, насыщенным водой. Пирамидальная свая погружается в третий и на 1 м в четвертый слой грунта.

На основе анализа грунтовых условий площадки и с учетом предстоящей срезки грунта приняты глубина заложения пирамидальной сваи и ее размеры: длина 2,5 м; размер стороны верхнего сечения 0,8 м; нижнего - 0,07 м; угол коничности 8°20.

Проверяем условие расчета. В нашем случае 170, что больше 139,8 кН. Следовательно, при наличии одной сваи в фундаменте условие не удовлетворяется. Дл дальнейшего расчета принимаем фундамент из двух пирамидальных свай.

Основную сваю принимаем тех же размеров, а размер дублирующей сваи, учитывая несущественную разность допустимой и фактической горизонтальной нагрузки, минимальными, длина сваи 1,5 м; сечение сваи вверх 0,6x0,6 м, внизу 0,07x0,07 м угол коничности 10°20; объем 6,193 м³.

Определяем сумму допустимых расчетных значений горизонтальной нагрузки на обе сваи: 139,8+75,5 = 215,3 кН, что больше фактической горизонтальной нагрузки. Следовательно, условие расчета удовлетворяется.

Производим проверку следующего условия, согласно которому горизонтальные перемещения пирамидальной сваи в уровне поверхности земли должны быть меньше предельно допустимого перемещения, принятого равным 0,02 м. Горизонтальное перемещение пирамидальной сваи 0,007 м, определенное согласно, меньше 0,02. Следовательно, условие удовлетворяется.