30.Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундаментов

При наличии внешнего момента, действующего на свайный ростверк, расчет свайного фундамента ведется по формулам внецентренного сжатия. В этом случае под подошвой ростверка будет образовываться эпюра давлений в виде трапеции (см. схему). Тогда каждая свая будет испытывать разную нагрузку.

Схема внецентренно нагруженного свайного фундамента с трапециевидной эпюрой давления под ростверком.

Для выравнивания нагрузки, приходящуюся на каждую сваю, выполняют проектирование не симметричного расположения рядов свай с использованием приёма разбивки трапециевидной эпюры давления под ростверком на равновеликие площади. (см. схему).

Схема несимметричного расположения рядов свай при разбивки трапециевидной эпюры давления под ростверком на равновеликие площади.

С аналитической точки зрения, необходимо выравнивать нагрузки по сваям, для этого смещают центр свайного основания, стремясь его к совмещению с центром давления.

Для определения нагрузки, приходящейся на каждую сваю, необходимо выполнить построения, обозначенные на нижней схеме.

Схема не симметричного свайного фундамента с определением смещённого центра тяжести.

Определяем положение смещенного центра тяжести свайного основания (а₀). С учётом обозначений на приведённой схеме, получим:

,

где а_i – расстояние от оси «О» до оси каждой сваи (см. схему). Fi – площадь поперечного сечения каждой сваи.

Для свай одинаковых размеров получим:

_.

Тогда для внецентренно нагруженного свайного фундамента максимальное давление будет приходиться на крайнюю сваю:

 (1)

где J - момент инерции свайного основания; у₁ – расстояние от оси смещенного центра тяжести свайного основания до оси крайней сваи.

J⁰ - момент инерции площади поперечного сечения ствола сваи, относительно своей собственной оси (мал – пренебрегаем); у_i – расстояние от оси смещенного центра тяжести свайного основания до оси i сваи.

Умножаем правую и левую часть выражения (1) на Fсв (получим усилие, приходящиеся на сваю)

По данному выражению можно определять усилия, приходящиеся на любую сваю с проверкой её несущей способности (расчетной нагрузки, допускаемой на сваю). (Расчёт по I предельному состоянию).

31.Проектирование свайных фундаментов при действии горизонтальных сил

При решении данной инженерной задачи рассмотрим несколько условий передачи нагрузки на свайный ростверк (см. ниже расположенные схемы).

1. Угол наклона равнодействующей β ≤ 6°. Горизонтальная составляющая на одну сваю Т ≤ 0,5 т.

В этом случае сваи забиваются вертикально, при проектировании учитывается действие момента (М), возникающего от горизонтальной составляющей Т.

Горизонтальная составляющая на одну сваю Т< 0,5 т. Применяется вертикальная забивка свай.

2. Угол наклона равнодействующей 6° < b < 10°. Горизонтальная составляющая на одну сваю Т ≤ 1т.

Сваи стремятся забить наклонно (параллельно равнодействующей). Тогда равнодействующую R внешней нагрузки, продолжив её по линии действия, можно разложить на две составляющие: R_в - вертикальную (направленную вниз) и R_н – вдоль оси забивки сваи (на данное усилие и необходимо рассчитывать наклонную сваю).

Горизонтальная составляющая на одну сваю 0,5...1,0 т. Применяется наклонная забивка свай.

3. Угол наклона равнодействующей b >10°. Горизонтальная составляющая на одну сваю Т > 1т.

В данном случае устраивают «козловые сваи» (вертикальные и наклонные). Равнодействующую R внешней нагрузки, продолжив её по линии действия, можно разложить на две составляющие: R_в - вертикальную (направленную вверх) и R_н – вдоль оси забивки сваи (на данное усилие и необходимо рассчитывать наклонную сваю).

Таким образом, при больших углах наклона равнодействующей возможна работа вертикальных свай на выдергивание.

Горизонтальная составляющая на одну сваю Т > 1,0 т. Применяется козловая забивка свай.

Учёт перечисленных условий позволяет правильно выбрать расчётную схему, определить усилия, приходящиеся на сваю и, в конечном итоге, принять оптимальное решение по устройству свайного фундамента.