Расчет основания и фундамента быка водоподъемной плотины разрезной конструкции

    Эти расчеты ведутся по нормативным  нагрузкам. 

    

2. Определение нагрузки, передаваемой сооружением непосредственно на сваи.

    В целях учета всех возможных наибольших нагрузок на сооружение за весь период его строительства и эксплуатации определение количества свай и их размещение производится в соответствии с эпюрой давлений на подошве, ограниченной максимальными ординатами, так называемой огибающей эпюрой. Поскольку реально  такие давления прявиться одновременно не могут, будем называть эту эпюру  фиктивной. Умножив площадь фиктивной  эпюры на ширину подошвы ростверка, получим фиктивную нагрузку.

        Величину нагрузки, передаваемой на грунт междусвайного пространства обычно учитывают через фиктивную эпюру, вычитая из ее площади площадь с ординатой равной от 10….25% от R .

       Тогда расчетная нагрузка, передаваемая сооружением на сваи определяется следующим образом.

      Общая фиктивная нагрузка на  основание: 

    Где - площадь фиктивной эпюры;

           - ширина ростверка (быка), см. 

    Нагрузка, воспринимаемая грунтом междусвайного  пространства: 

    Нагрузка, передаваемая непосредственно на  сваи: 

    Принимаем длину сваи 12 м., поперечное сечение 35х35. 

    

3. Определение вида и размеров сваи.

       Вид сваи обычно назначается  исходя из наличия их у заказчика  для которого производится проектирование  сооружения, инженерно-геологического строения площадки, положения уровня воды и ее агрессивности.

        В настоящее время широко распространены  железобетонные призматические  сваи квадратного или прямоугольного  сечения, погружаемые в грунт путем забивки с помощью молотов вибропогружателями и вибровдавливающими и вдавливающими устройствами.

    В районах, богатых лесом, могут применяться деревянные сваи круглого сечения, изготовленные из хвойных пород зимней рубки, диаметром в верхнем отрубе 20 – 34 см и длиной 6 – 12 м. Деревянные сваи допускается применять при условии забивки и дальнейшей их работы ниже наинизшего горизонта грунтовых вод.

        Железобетонные сваи сложения для песчаных. Если все литологические слои по прочности практически не отличаются друг от друга или имеется мощный слой слабого грунта, длина свай назначается произвольно. При этом необходимо иметь в виду, что наибольшая длина сваи, обычно принимаемая при реальном проектировании, составляет не более 12 – 13 м.

    При определении длины сваи, исходя из литологического строения площадки, необходимо учитывать, что забивка сваи производится со дня котлована после его отрывки и минимальная высота сваи, возвышающаяся над дном котлована равна 0,5 м из условия заделки сваи в ростверке.

4. Расчет несущей способности  сваи

         Несущая способность  Кн (тс) висячей забивной, вибропогружаемой или вдавливаемой сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений  грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:  

    где -  коэффициент условий работы сваи в грунте , принимаемый =1;

            - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПА, принимаемое по табл. 71 Фролов;

           - площадь опирания на грунт сваи, , принимаемая по площади поперечного сечения брутто или по площади сваи - оболочки нетто;

           – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

          – расчетное cопротивление  -го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи кПА, принимаемое по табл. 70 Фролов;

    толщина   -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

      и коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивление грунта, = 1. 

    изготавливаются из бетона класса Б20 ,В25 ,В30 с обычной  или предварительно напряженной  продольной арматурой /6/. Размер поперечного сечения кратен 5 и зависит от длины сваи.

    Длина сваи выбирается на основе анализа  инженерно – геологических условий: наиболее эффективно сваи будут работать, если их нижняя часть будет находиться в более прочном грунте. Оценка грунта обычно ведется по показанию  консистенции для глинистых и  пылеватых грунтов и плотности  
 
 

    Определяем  расчетную несущую нагрузку 
 

   Определяем количество свай 
 

    Определяем  необходимое количество свай в ряду 
 

    Определяем  проектный отказ свай 
 
 
 

    где расчетная энергия удара молота;

     - коэффициент,  принимаемый для  железобетонных свай 1500Н;

      - площадь поперечного сечения сваи;

      - коэффициент, принимаемый 1;

      – масса молота = 20 Кн;

         – масса сваи и наголовника, ;

            = 1 кН;

        = 0,2 – коэффициент восстановления удара. 

    

5. Построение  интегральной кривой давления

    Принятое  расчетом общее количество свай в  свайном фундаменте и число свай в одном ряду размещают так, чтобы при любом сочетании нагрузок сваи не были перегружены.

    Построение  интегральной криво давления и ее использование для размещения свай производится следующим образом.

    Вычерчивается в масштабе исходная эпюра давления. Отрезок АВ, который равен длине быка ℓ, делят на 8 равных частей. Через точки деления 1,2,3, и т.д. проводят вертикальные линии и всю площадь эпюры разбивают на отдельные площадки. В точке 1 к линии АВ восстанавливают перпендикуляр,  на котором в произвольно выбранном масштабе откладывается отрезок δ1, равный средней линии cлева лежащей площадки, в вершине которого отмечается точка 9 . Через точку 9 проводится прямая параллельно линии АВ до пересечения ее с перпендикуляром, восстановленным в точке 2 к линии АВ, где отмечается точка 10. На продолжении этого перпендикуляра от точки 10 откладывают в ранее выбранном масштабе  среднюю линию следующей площадки, равную отрезку δ2, и получают точку 11. Проводят через точку 1 прямую параллельно АВ … и т.д.

        Через полученные точки проводится плавная кривая, которая и является интегральной кривой напряжений. Полученная кривая давлений на продолжении правой стороны эпюры отсекает отрезок (8-25) ,который разбивается на n равных частей, где n –число свай в ряду.

        Из середины каждой полученной  части проводятся линии, параллельные  АВ, до их пересечения в точках А, Б, В и т.д. с интегральной  кривой давления. Из полученных точек А, Б, В и т.д. опускаются перпендикуляры  на подошву  фундамента, которые являются осями свай, и тем самым определяются местоположение свай в свайном ряду.  

    

6. Расчет  осадки свайного фундамента

    Как показали результату анализа деформаций всех сооружений на сваях, сжатия грунта между сваями на всей их длине не происходит, а вся нагрузка передается через сваи на пласты грунта, лежащие  ниже плоскости острия сваи, уплотняя их. При этом масса грунта, окружающая сваи за счет сцепления со сваями, так  же вовлекается  в работу и давит  на эти пласты.

    Границы условного фундамента определяются следующим образом:

    Снизу – плоскость aa`, проходящей через нижние концы свай;

    С боков – вертикальными плоскостями  ac и a`c`, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии , но не более 2d в случаях, когда под нижними концами сваи залегают пылевато – глинистые грунты с показателем текучести .

    Сверху  – поверхность планировки cc`,

    Здесь - определенное расчетное значение угла внутреннего трения, определяемого по формуле 

    Где - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной ;

      – глубина погружения свай в грунт.