Расчет полностью базируется на СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Несущую способность Fd, кН, винтовой сваи диаметром лопасти d ≤ 1,2 м и длиной l ≤ 10 м, следует определять по формуле (1),
Fd = γc[Fd0 + Fdf], (1)
где γc — коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по таблице 1;
Fd0 — несущая способность лопасти, кН;
Fdf — несущая способность ствола, кН.
Возьмем случай использования свай для песков влажных и супесей пластичных коэффициент условий работы сваи при сжимающей наргузке будет равен γc = 0,6.
Несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле
Fd0 = (a1c1 + a2γ1h1) А, (2)
где a1, a2 — безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 2 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне ϕ1(под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d);
c1 — расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа;
γ1 — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;
h1 — глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой от уровня планировки, м;
A — проекция площади лопасти, м2, считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку.
Так как мы думаем, что там песок, то и угол возьмем соответствующий, градусов 22. При таком угле коэффициенты имеют следующие значения a1=15 и a2 =7
Расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зане c1 для песка возьмем c1 =0,8 кПа (согласно [1]).
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов γ1, залегающих выше лопасти сваи получится для песка около γ1=16 кН/м3(согласно [1])
Глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа определяется как не менее пять диаметров лопасти. Так как лопасть сваи имеет диаметр 250 мм, то минимальная глубина погружения сваи полтора метра. Возьмем с небольшим запасом 20% , т.е. примем h1=1,8 м.
Проекция площади лопасти A=0,0428 м2 для сваи с лопастью 250 мм
Fd0 = (15x 0,8+ 7x16x1,8) 0,0428=9,14 кН
Т а б л и ц а 1
| Грунт | Коэффициент условий работы винтовых свай γc при нагрузках | ||
| сжимающих | выдергивающих | знакопеременных | |
| 1 Глины и суглинки:а) твердые, полутвердые и тугопластичные | 0,8 | 0,7 | 0,7 |
| б) мягкопластичные | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
| в) текучепластичные | 0,7 | 0,6 | 0,4 |
| 2 Пески и супеси: | |||
| а) пески маловлажные и супеси твердые | 0,8 | 0,7 | 0,5 |
| б) пески влажные и супеси пластичные | 0,7 | 0,6 | 0,4 |
| в) пески водонасыщенные и супеси текучие | 0,6 | 0,5 | 0,3 |
Т а б л и ц а 2
| Расчетное значение угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φI, град. | Коэффициенты | Расчетное значение угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φI, град. | Коэффициенты | ||
| α1 | α2 | α1 | α2 | ||
| 13 | 7,8 | 2,8 | 24 | 18,0 | 9,2 |
| 15 | 8,4 | 3,3 | 26 | 23,1 | 12,3 |
| 16 | 9,4 | 3,8 | 28 | 29,5 | 16,5 |
| 18 | 10,1 | 4,5 | 30 | 38,0 | 22,5 |
| 20 | 12,1 | 5,5 | 32 | 48,4 | 31,0 |
| 22 | 15,0 | 7,0 | 34 | 64,9 | 44,4 |
Несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле
Fdf = ufi (h – d), (3)
где u — периметр поперечного сечения ствола сваи, м;
fi — расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);
h — длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;
d — диаметр лопасти сваи, м.
Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи возьмем по таблице 7.3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» fi=42 кПа
Длина ствола сваи мы условились выше взять h=1.8 м
Диаметр лопасти в нашем случае d=0,25 м
Периметр поперечного сечения сваи равен u=0,28 м из учета, что диаметр ствола сваи 0,089 м.
Fdf = 0,28×42 (1.8 – 0.25)=18,228 кН
Несущую способность Fd
Fd = 0,7[9,14 + 18,228]=19,15 кН, т.е. 1,9 тн
Такова несущая способность одной сваи. Этот случай частный и не стоит его обобщать на все фундаменты.Если же нужно увеличить несущую способность сваи, то стоит увеличить диаметр сваи, лопасти и глубину погружения сваи.
Для удобства расчет прикрепляю файл в формате EXEL — расчет сваи d=89 на сжимающую нагрузку в песчаном грунте
Расчет несущей способности сваи 89 мм в песке
- МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по сбору инженерно-геологической информации и использованию табличных геотехнических данных при проектировании земляного полотна автомобильных дорог Москва, 1981 г.