Расчет прочности ростверков на изгиб производится в сечениях по граням колонны, а также по наружным граням подколонного ростверка или по граням ступеней ростверка. Расчетный изгибный момент для каждого сечения определяют, как сумму моментов от растягивающих усилий в сваях и от местных нагрузок, приложенных к консольному свесу ростверка по одну сторону рассматриваемого сечения.

Расчетные изгибающие моменты в сечении ростверка определяются по формулам:

,

где

Определяем высоту сжатой зоны:

Высота сжатой зоны:

2.10 Расчет свай по материалу

Материалы свай:

· Бетон - тяжелый класса по прочности на сжатие В30, с характеристиками R_b=17 МПа, R_bt=1,15 МПа, E=32500 МПа

· Арматура - продольная класса А400 R_s=R_sc=350 МПа

В расчетной схеме моментом и поперечной силой можно пренебречь, т.к. момент слишком мал, сдвига не будет, потому что стена в грунте создает ядро жесткости.

Определяем длину сваи от подошвы ростверка до точки жесткого защемления в грунте:

Где - длина участка сваи, соприкасающегося со слабым грунтом, на котором нет трения по боковой поверхности.

Коэффициент деформации (1/м):

где k - коэффициент пропорциональности, кН/м4, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю, по таблице Б.1 СП24.13330.2021: для глины тугопластичной 5000 кН/м⁴;

b_p - условная ширина сваи, принимаемая для свай диаметром менее 0,8 м по формуле:

- момент инерции поперечного сечения прямоугольной сваи:

м^-1

Расчетная длина сваи зависит от вида закрепления:

- при защемлении нижнего конца сваи в грунт и шарнирном закреплении верхнего конца в ростверк.

Условная гибкость сваи:

Расчет по прочности при допускается производить из условия:

Где ц=0,9023, в зависимости от гибкости согласно таблице 7.1 СП63.13330.2018.

Из этой формулы определяем площадь поперечного сечения требуемой арматуры:

Таким образом, арматура не требуется, однако конструктивно устанавливается исходя из минимального процента армирования:

мм²

Принимаем конструктивно арматуру 4Ш10 A400, расположенных в углах сваи, мм².

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РОСТВЕРКОВОЙ ЛЕНТЫ

3.1 Построение эпюры ростверковой ленты

сумма реактивного отпора свай, вызывающих изгиб выделенного пролета или условного ростверка в плоскости ZOX.

N - предварительно принятая нагрузка на все сваи N=кН

Рис. 3.1. Эпюры моментов ростверковой ленты

Т.к. в продольном и поперечном направлении максимальные моменты равны, то принимаем армирование для верхней и нижней части в этих направлениях одинаковыми.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ «СТЕНЫ В ГРУНТЕ»

4.1 Построение эпюры природного и бокового давления

Определяем величины природного давления по формуле:

у_zg1= г₁h₁= 12 • 2,2 = 26,4 кН/м - под 1 слоем (песок);

у_zg2= у_zg1+ г₂h₂ = 30 + 15 • 3,3 = 75,9 кН/м - под 2 слоем (суглинок);

у_zg3= у_zg2+ г₃h₃= 78 + 12• 4,3= 127,5 кН/м - под 3 слоем (песок);

у_zg4= у_zg3+ г₄h₄ = 108 + 15 • 2,5 = 165 кН/м - под 4 слоем (суглинок);

у_zg5= у_zg4+ г₅h₅ = 130,5 + 6 • 2 = 177 кН/м - под 5 слоем (торф);

Дно котлована принимаем на отметке низа ростверка.

Активное давление грунта на «стену в грунте» вычисляется по СП 22.13330.2021 (п.9.22[4]), соответственно по формуле:

P_акт = K_а(г_гр • z + q) ? 2c

· q - интенсивность равномерно-распределенной нагрузки на поверхности грунта;

· г_гр - объемный вес грунта.

· z - расстояние от поверхности грунта до уровня действия вычисляемого активного давления.

· c - удельное сцепление;

· K_а - коэффициент активного давления:

K_а = tg² (45° ;

· ц - угол внутреннего трения грунта,

Подставляя необходимые значения в формулы, получаем:

· Грунт №1 (песок):

P_акт (h=2,2)= (12 • 2,2 + 20) tg² (45° - 2 • 2 • tg (45° = 7,033 кН/м²

Найдем высоту, при которой песок не оказывает давления на стену:

Приравнивая Р_акт = 0, получаем:

· Грунт №2 (суглинок):

P_акт (h=2,2)= (12 • 2,2 + 20) tg² (45° - 2 • 20 • tg (45° = -5,26 кН/м² (не учитывается)

P_акт (h=5,5)= (12 • 2,2 + 15 • 3,3 + 20) tg² (45° - 2 • 20 • tg (45° 19,01кН/м²

Приравнивая Р_акт = 0, получаем:

h₀

· Грунт №3 (песок):

P_акт (h=5,5)= (12 • 2,2+ 15 • 3,3 + 20) tg² (45° - 2 • 2 • tg (45° = 16,39 кН/м²

· Грунт №4 (суглинок):

P_акт (h=9,8)= (12 • 2,2 + 15• 3,3 + 12 • 4,3 + 20) tg² (45° - 2 • 20• tg (45° = 44,31 кН/м²

P_акт (h=10,3)= (12 • 2,2 + 15• 3,3 + 12 • 4,3 +15• 0,5 + 20) tg² (45° - 2 • 20• tg (45° = 47,25 кН/м²

P_акт (h=10,3+H_m)= (12 • 2,2 + 15• 3,3 + 12 • 4,3 +15• 0,5 + 15 •H_m + 20) tg² (45° - 2 • 20 • tg (45° = (147,5+15H_m)H_m кН/м²

Вычисляем пассивное давление по формулам:

P_пас = K_р(г_гр • z + q) + 2c

Коэффициент пассивного давления:

K_р = tg² (45°

P_пас = (г_гр • h_i ) tg² (45° + 2c tg (45°

Пассивное давление присутствует с уровня ниже ростверка, т.е.

глубине 10,3 м.

· Грунт №4 (суглинок):

P_пас (h=0)= (20) tg² (45° + + 2 • 20 • tg (45° + = 97,92 кН/м²

P_пас (h=H_m)= (20 + 15 • H_m) tg² (45° + 2 • 25 • tg (45° = H_m кН/м²

4.2 Определение глубины заделки Hm

Необходимую глубину заделки «стены в грунте» в основании находим из условия обеспечения устойчивости стены против смещения ее внутрь котлована за счет выпора грунта на уровне днища последнего.

4.2.1 Эпюры активного и пассивного давления, действующего на «стену в грунте» M [кНм].

Находим центры тяжести трапеций:

· Грунт №1 (песок):

· Грунт №2 (суглинок):

· Грунт №3(песок):

До точки А=5,614 м

· Грунт №4 (суглинок):

До точки А=7,850 м

Определяем от пассивного давления:

· Грунт №4 (суглинок):

Сумма моментов относительно точки А равна 0:

Пассивное давление:

Подставим зависимости в уравнение:

(5.2.25)

Решая уравнение методом Кардано, получаем три отрицательных корня:

Решение уравнения показывает, что условие равновесия выполняется при меньшей глубине заделки, но из конструктивных соображений принимаем глубину заделки не менее 1/3 высоты стены в грунте, т.е. . Так как низ заделки не может быть заглублен в торф, примем длину СВГ=15,500м

Таким образом, принимаем в качестве значение, равное 1 м.

4.3 Статический расчет «стены в грунте» на изгиб

В основной системе податливую опору заменяем на неизвестную опорную реакцию R, которую находим из условия равенства перемещения конструкции в точке К, вычисленного для нее, как для консольной балки, упругой осадке в этой точке.

Прогиб балки в точке К вычисляем по формуле:\

Где

P - усилие, действующее в заданной точке

a - расстояние до точки А

Е - модуль упругости бетона (в нашем случае бетон В30)

I - момент инерции, , где b - погонный метр, h - ширина стены, принимается равной 0,8 м.

l - длина балки:

Прогиб балки в точке B от силы Р= кН

Прогиб балки в точке C от силы Р=91,46 кН

Прогиб балки в точке D от силы Р=22,75 кН

Прогиб балки в точке Е от силы Р=46,99 кН

Прогиб балки в точке Е от силы -R

Определим осадку в точке К:

Где

- коэффициент постели на боковой поверхности «стены в грунте» на уровне z.

Т.е. z - высота конструкции:

k - коэффициент жесткости основания, принят ранее 5000

А - площадь распределения силы по основанию 11=1

Значение R находим из уравнения:

Рис. 5.3.1 К статическому расчету «стены в грунте» на изгиб T [кН].

Рис. 5.3.2 Эпюра моментов, возникающих в конструкции M [кНм].

.

.

.

.

4.4 Подбор продольной рабочей арматуры