Определение несущей способности буровой сваи с учётом сейсмики. Пример 2

Длина сваи 8 м. Грунты, окружающие сваю:

• суглинок текучепластичный IL=0.85;
• глина текучепластичная IL=0.85;

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;
Y_eq2=0.75 – для свай вытеснения;

Сейсмичность 8 баллов:
Y_eq1=0;
Y_eq2=0.7 – для свай вытеснения;

Сейсмичность 9 баллов:
Y_eq1=0;
Y_eq2=0.6 – для свай вытеснения;

Во всех случаях повторяемость землетрясения принимается равной 2.

Согласно п. 12.12, при проектировании свайных фундаментов в сейсмических районах опирание нижних концов свай рекомендуется предусматривать на скальные, крупнообломочные грунты, пески плотные и средней плотности и глинистые грунты с показателем текучести IL ≤ 0,5. Опирание нижних концов свай на рыхлые водонасыщенные пески, глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,5 не рекомендуется, а на грунты, способные к динамическому разжижению, не допускается. На основании изложенного в п.12.12, принимаем коэффициенты Yeq1=0 для всех свай.

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*900*0.07069+0.94248*(6.5*2*1+7.5*2*1+7.5*2*0.9+7.5*2*0.9))=92.36592 кН;

Расчётное сопротивление под нижним концом сваи принимается по табл. 7.2 СП 24.13330.2021 – R =900 кПа;

Расчётные сопротивления на боковой поверхности сваи принимаются по табл. 7.3 СП 24.13330.2021:
f1=6.5 кПа (глубина 3);
f2=7.5 кПа (глубина 5);
f3=7.5*0.9 кПа (глубина 7);
f4=7.5*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=(1912.3*0.95/(11697.6))^0.2=0.68903;
К=195 тс/м4=1912.3 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*900*0.07069*0+0.94248*(6.901*2*1+7.5*1.599*1+7.5*2*0.9+7.5*2*0.9)*0.75)=29.85466 кН;

Сейсмичность района 8 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*900*0.07069*0+0.94248*(6.917*2*1+7.5*1.583*1+7.5*2*0.9+7.5*2*0.9)*0.7)=27.8179 кН;

Сейсмичность района 9 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*900*0.07069*0+0.94248*(6.943*2*1+7.6*1.557*1+7.5*2*0.9+7.5*2*0.9)*0.6)=23.84966 кН.

Сравнение с результатами расчёта в ЛИРА-САПР

Мозаика несущей способности сваи Fd на сжатие с учетом сейсмики

Мозаика расчетной глубины