Определение несущей способности буровой сваи с учётом сейсмики. Пример 4

Длина сваи 8 м. Грунты, окружающие сваю:

• песок средней плотности, обводнённый, е=0.52;
• глина тугопластичная IL=0.45;

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 (буровые сваи, п.6.5а);
γrf = 0.6 (сваи по п6.5а, в песках, бетонирование под водой) γrf = 0.6 (сваи по п6.5а, 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=0.9 – для буровых свай;
Y_eq2=0.8 – для буровых свай в грунтах с 0 ≤ IL < 0.75;
Y_eq2=0.5 – для буровых свай, в песках насыщенных водой;

Сейсмичность 8 баллов:
Y_eq1=0.8 – для буровых свай;
Y_eq2=0.7 – для буровых свай в грунтах с 0 ≤ IL < 0.75;
Y_eq2=0.4 – для буровых свай, в песках насыщенных водой;

Сейсмичность 9 баллов:
Y_eq1=0.7 – для буровых свай;
Y_eq2=0.6 – для буровых свай в грунтах с 0 ≤ IL < 0.75;
Y_eq2=0.35 – для буровых свай, в песках насыщенных водой;

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*750*0.07069+0.94248*(0.6*48*2+0.6*56*2+0.6*28.75*2+0.6*30*2)) =189.66708 кН;

Расчётное сопротивление под нижним концом сваи принимается по табл. 7.2 СП 24.13330.2021 – R =750 кПа;

Расчётные сопротивления на боковой поверхности сваи принимаются по табл. 7.3 СП 24.13330.2021:
f1=48 кПа, (ср.гл. слоя 3 м), Ycf1=0.6, h1=2 м;
f2=56 кПа, (ср.гл. слоя 5 м), Ycf2=0.6, h2=2 м;
f3=28.75 кПа, (ср.гл. слоя 7 м), Ycf3=0.6, h3=2 м;
f4=30 кПа, (ср.гл. слоя 9 м), Ycf4=0.6, h4=2 м;

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=(5883.99*0.95/(11697.6))^0.2=0.8627;
К=600 тс/м4=5883.99 кН/м4 – для ИГЭ2;
b_p=1.5d+0.5 = 1.5*0.3+0.5=0.95 м;
ЕI=11697.6 кН*м²;

Удельный вес ИГЭ2 с учётом взвешивающего действия воды:
Ysb=(Ys-9.81)/(1+e)=(21.361056-9.81)/(1+0.52)=7.59938 кН/м³;
где 9.81 кН/м³ – удельный вес воды, Ys=Y*(1+e)/(1+W)=17.8481*(1+0.52)/(1+0.27)=21.361506 кН/м³;

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*750*0.07069*0.9+0.94248*(0.6*0.5*57.21*0.788+0.6*0.8*28.75*2+0.6*0.8*30*2))=90.89451 кН;

Сейсмичность района 8 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*750*0.07069*0.8+0.94248*(0.6*0.4*57.478*0.522+0.6*0.7*28.75*2+0.6*0.7*30*2))=76.56963 кН;

Сейсмичность района 9 баллов
Fd=Yc*(Yrr*R*A*Yeq1+u*Σ*Yrf*fi*hi*Yeq2)=0.8*(1*750*0.07069*0.7+0.94248*(0.6*0.35*57.478*0.522+0.6*0.6*28.75*2+0.6*0.6*30*2))=66.33398 кН;

Сравнение с результатами расчёта в ЛИРА-САПР

Мозаика несущей способности сваи Fd на сжатие с учетом сейсмики

Мозаика расчетной глубины