Примем сваю диаметром d = 30 см = 0,3 м.
Несущая способность сваи Fd определяется по формуле:
𝛾RR − коэффициент надежности по сопротивлению грунта под нижним концом сваи принимается равным 1 во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями и буроинъекционных свай;
𝛾RF − коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи по таблице 8.21
Таблица 8.21 – Коэффициенты условий работы сваи (Таблица 7.6 СП 24.13330.2011)
По пункту 3а 𝛾RF = 0,7 для супесей.
R − расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице 8.22;
Таблица 8.22 – Расчетные сопротивления грунта (Таблица 7.2 СП 24.13330.2011)
Для глинистых грунтов с пределом текучести 0,3 R = 2000 Кпа = 2000000 Па.
A − площадь поперечного сечения сваи; A= πR2= 3,14 · 0,152 = 0,07 м2
u − наружный периметр поперечного сечения сваи; u=Пd=3,14 · 0,3 = 0,94 м
fi − расчетное сопротивление слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл. 8.23;
Таблица 8.23 – Расчетные боковые сопротивления грунта (Таблица 7.3 СП 24.13330.2011)
Для глинистых грунтов с пределом текучести 0,3 при глубине расположения слоя грунта fi = 35 КПа = 35000 Па
h — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи; h = 3м;
Теперь рассчитаем несущую способность сваи Fd по формуле 8.22:
Расчетная предельная нагрузка N находится по формуле:
где ᵞk = 1,4 — коэффициент условий работы сваи.
Теперь рассчитаем фактическую нагрузку на сваю с шагом s = 2 м:
Фактическая нагрузка не превышает предельную нагрузку:
80 кН < 170,5 кН
Теперь сделаем расчет армирования свай; длина сваи l = 3 м.
Центрально сжатые элементы рассчитываются по формуле:
где Rb – прочность бетона на осевое сжатие; прочность бетона В20 на осевое сжатие Rb = 11,5 МПа по табл. 8.1 для тяжелого бетона.
Fб – площадь поперечного сечения сваи; примем диаметр свай равным 30 см, тогда: Fб = πr2 = 3,14 · 0,152 = 0,07 м²;
Fа – площадь сечения арматуры, рассчитывается по формуле:
Для сваи принимаем симметричное армирование Аs = As' (рисунок 8.13);
Защитный слой: а = 3 см;
Рабочая высота сечения: h0 = h – a = 30 – 3 = 27 см;
N – расчетная нагрузка на сваю,
N = 80 кН;
Коэффициент условий работы арматуры mа принимается по таблице 8.2 для горячекатаной круглой арматуры; ma =1.
Ra – расчетное сопротивление арматуры по табл.8.2,
Ra = 1700 кг/см² =170 МПа
Коэффициент продольного изгиба φ=1 принимается по табл. 8.3:
l0 – расчетная длина элемента;
l0 = k · l = 0,5 · 3000 = 1500 мм (k - коэффициент, зависящий от вида закрепления, k = 0,5 при жестком закреплении сваи)
Коэффициент условий работы m принимается равным:
для монолитных конструкций сечением менее 30х30 см или диаметром менее 30 см m = 0,8 вследствие значительной опасности последствий недостаточно тщательного бетонирования при малых размерах поперечных сечений;
для всех остальных конструкций m = 1.
Коэффициент условий работы Рассчитываем площадь сечения арматуры по формуле 8.24:
По таблице 8.4 подбираем диаметр сечения арматуры
В результате принимаем 4 Ø14 A-III c As = 6,16 см² .
Проверяем условие 8.23:
80·103 ≤ 1·1(11,5·106·0,07+1·170·106·616·10-6)
80·103 Н ≤ 124·103 Н – условие выполняется
Рисунок 8.13 – Свая, сечение сваи
Далее произведем расчет и армирование ростверка:
Ширина ростверка рассчитывается по формуле:
где d – диаметр сваи.
h ростверка примем 0,3 м – высота ростверка
Свесы ростверка примем 150 мм от края сваи.
Рисунок 8.14 – Полученные размеры ростверка (размеры в мм)
Далее подберем арматуру для ростверка:
ростверк, размерами h x b = 300 х 600 мм, длина l = 2 м. Распределенная нагрузка q = 40000 Н/м. Марка бетона M200 (B15) (табл. 8.5).
Рисунок 8.15 – Сечение ростверка (размеры в мм)
Рисунок 8.16 – Расчетная схема ростверка
М – изгибающий момент, определяемый по формуле:
где q – распределенная нагрузка;
l0 – расчетная длина элемента; l0 = l= 0,5·2 = 1 м (т.к. закрепление жесткое) (рисунок 8.16 ).
Посчитаем изгибающий момент М по формулам 8.25 и 8.26:
m – коэффициент условий работы; для сборных конструкций прямоугольного сечения m = 1,1;
b – сторона сечения ригеля; b = 0,4 м;
r – коэффициент, определяемый по таблице 8.5.
Для ростверка примем процент армирования, равным 0,05%;
толщину защитного слоя примем а = 3 см;
тогда рабочая высота сечения h0= h - a = 30 - 3 = 27 см.
Далее определяем площадь требуемой арматуры по формуле:
где ϒ и Ra – также определяются по табл.8.6 (Ra = 2100 кг/см² = 210 МПа;
ϒ = 0,983) ma – коэффициент условий работы арматуры, определяется по табл. 1.2; ma = 1;
m – коэффициент условий работы, принимается равным 1 для конструкций сечением более 30х30 см.
Далее определим требуемую площадь арматуры в пролетной и опорной части по формуле 8.27:
Далее подбираем площадь требуемой арматуры по табл. 8.4
В результате принимаем 2 Ø12 A-III c Asпр = 2,26 см² – для пролётной части, 2 Ø16 A-III c Asоп = 4,02 см² – для опорной части.
Рисунок 8.17 – Армирование ростверка