Определение несущей способности буровой сваи с учётом сейсмики. Пример 1

Длина сваи 8 м. Грунты, окружающие сваю:

• суглинок тугопластичный IL=0.4;
• глина тугопластичная IL=0.4;

Расчёт производится в соотв. с СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты».

Напластование грунтов

Характеристики грунтов

Высотные отметки

Отметка рельефа по скважине 1 = 0 м, отметка головы сваи = -2 м в абсолютных координатах модели грунта.
Длину сваи принимаем = 8 м.
Свая находится в ИГЭ №2, ИГЭ№3.
На отметке - 10 м нижний конец сваи упирается в слой ИГЭ №3.

Геометрические размеры

h (глубина заложения нижнего конца сваи от рельефа) = 2+8 = 10 м.
U (периметр) = 3.14159265*d = 3.14159265*0.3 = 0.94248 м.
А (площадь) = 3.14159265*d^2/4 = 3.14159265*0.3^2/4 = 0.07069 м².

Коэффициенты при расчётах

γc = 0.8, для буровых свай при опирании на глинистые грунты со степенью влажности Sr<0.85;
γrr = 1 (сваи по п.6.4а);
γrf = 1 (сваи по п6.4а, в суглинках), γrf = 0.9 (сваи по п6.4а, в глинах);
Определение степени влажности ИГЭ3:

Sr=(W*Ys)/(e*Yw)=(0.17*26.332062)/(0.68*10)=0.65830155;
Ys=Y*(1+e)/(1+W)=18.3384*(1+0.68)/(1+0.17)=26.332062 кН/м³;

Рассмотрено три случая сейсмичности района строительства – 7, 8, 9 баллов.

Сейсмичность 7 баллов:
Y_eq1=0.95 – для свай вытеснения;
Y_eq2=0.85 – для свай вытеснения;

Сейсмичность 8 баллов:
Y_eq1=0.9 – для свай вытеснения;
Y_eq2=0.8 – для свай вытеснения;

Сейсмичность 9 баллов:
Y_eq1=0.85 – для свай вытеснения;
Y_eq2=0.7 – для свай вытеснения;

Во всех случаях повторяемость землетрясения принимается равной 2.

Согласно п.12.6, сопротивление грунта fi на боковой поверхности сваи до расчётной глубины hd (12.7) следует принимать равным нулю. Для того, чтобы учесть данный параметр в ПК ЛИРА-САПР, следует ввести нагрузки на голову сваи в специальном диалоговом окне.

Скриншот окна ЛИРА САПР с настройкой нагрузок на сваи для определения величины h

Определение несущей способности сваи без учёта сейсмики

Fd=Yc*(Yrr*R*A+u*Σ*Yrf*fi*hi)=0.8*(1*2400*0.07069+0.94248*(25*2*1+29*2*1+32*2*0.9+33.5*2*0.9))=306.050 кН;

Расчётное сопротивление под нижним концом сваи принимается по табл. 7.2 СП 24.13330.2021 – R =2400 кПа;

Расчётные сопротивления на боковой поверхности сваи принимаются по табл. 7.3 СП 24.13330.2021:
f1=25 кПа (глубина 3);
f2=29 кПа (глубина 5);
f3=32*0.9 кПа (глубина 7);
f4=33.5*0.9 кПа (глубина 9);

Сравнение результатов расчёта с ЛИРА-САПР

Мозаика несущей способности сваи Fdu на сжатие без учета сейсмики

Определение несущей способности сваи при сейсмических нагрузках, с учётом параметра hd

Схема к определению несущей способности сваи с учётом параметра hd

Расчёт параметра hd выполняется по формуле (12.1).

Сейсмичность района 7 баллов

Коэффициент α_ε по формуле (Б.3):
α_ε=(K*bp/(E*I))^0.2=(4314.926*0.95/(11697.6))^0.2=0.81081;
К=440 тс/м4=4314.926 кН/м4 – для ИГЭ2;
b_p=1.5d+0.5 = 1.5*0.3+0.5=0.95 м;
ЕI=11697.6 кН*м²;

Сейсмичность района 8 баллов

Сейсмичность района 9 баллов

Сейсмичность района 7 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*2400*0.07069*0.95+0.94248*(25.84*2*1+29.42*1.58*1+32*2*0.9+33.5*2*0.9)*0.85)=267.411 кН;

Сейсмичность района 8 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*2400*0.07069*0.9+0.94248*(25.872*2*1+29.436*1.564*1+32*2*0.9+33.5*2*0.9)*0.8)= 252.249 кН;

Сейсмичность района 9 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*2400*0.07069*0.85+0.94248*(25.992*2*1+29.462*1.539*1+32*2*0.9+33.5*2*0.9)*0.7)= 228.960 кН.

Сравнение с результатами расчёта в ЛИРА-САПР

Мозаика несущей способности сваи Fd на сжатие с учетом сейсмики

Мозаика расчетной глубины