Расчёт свайных фундаментов (En tramite)


Расчёт свайных фундаментов 

Тем, кому нравятся игры жанра "квест",
получат истинное удовольствие 
разбираясь в отечественных нормах. 
(Б.А)



Функционал программы на 20.06.2018


Расчёт одиночных свай-стоек

Общий вид
1. Тип расчёта. В этой области пять типов расчётов свай стоек.
2. Исходные данные по грунтам и сваям.
Для забивных свай и прочих, опирающихся на скальный грунт исходными данными являются расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки и коэффициент условия работы сваи в грунте. 
Для последующих трёх вариантов, набивных, буровых и свай-оболочек с загрублением в скальный грунт и без него необходимо выбрать вариант расчёта - окончательный или предварительный; в соответствии с выбором ввести нормативное значение предела прочности на одноосное сжати скального грунта в водонасыщенном состоянии определённое либо в лаборатории, либо в полевых условиях; показатель качества породы (при предварительном расчёте); коэффициент надёжности по грунту; для проверки условия необходимо также ввести осреднённое значение удельного веса грунтов расположенных выше нижнего конца сваи и удельный вес грунта в основании сваи (при водонасыщеных грунтах с учётом взвешивающего действия воды), а также глубину заложения нижнего конца сваи. Для свай, заглубленых в скальный грунт не менее, чем на 500 мм необходимо задать величину заглубления.
Для последнего типа расчёте, расчёта по боковой поверхности, необходимо задать количество слоёв на боковой поверхности сваи, расчётное значение предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии и мощность каждого.
Для всех типов расчёта необходимо выбрать сечение сваи и задать его геометрические характеристики
3. Рисунок
Расчёт свай производится по формулам СП
Для четырёх первых типов расчёта $$F_d=\gamma_cRA$$
Для пятого типа, по боковой поверхности, $$F_d=u\sum(R_{si}h_i)$$
Результаты расчёта подробны и легко проверяются





Проверочные расчёты свай-стоек можно посмотреть здесь.

Расчёт одиночных висячих забивных свай.

Общий вид
1. Грунты. В этой области задаются данные о грунтах.
Грунты задаются по типам: насыпной, песчаный и глинистый (глина, суглинок, супесь, лёсс). Насыпной грунт - грунт, сопротивление которого ни под нижним концом, ни по боковой поверхности не учитывается, но его мощность учитывается при определении глубины заложения сваи.
Песчаные и глинистые грунты - грунты, сопротивление которых под нижним концом и по боковой поверхности учитывается.
Крупность и плотность задаются исключительно для песчаных грунтов
Коэффициент пористости e задаётся для всех типов грунтов, кроме насыпного
Показатель текучести IL и число пластичности Ip задаются исключительно для глинистых грунтов
Модуль деформации по результатам компрессионных испытания E задаётся только при расчёте свай пирамидального, трапецеидального и ромбовидного сечения.
Мощность слоя h задаётся для всех слоёв, кроме последнего
Примечание: разновидности глинистых грунтов, плотности песков, а так же коэффициент пористости и число пластичности необходимы для ряда условий СП, например, для примечания 2 п. 7.2.2, для примечания 4 и 7 к таблице 7.2, для примечания 3 и 4 к таблице 7.3, а так же для определения коэффициентов по таблице 7.4
Для добавления грунта "+" для удаления "-"
2. Свая. В этой области задаются данные о свае.
Слева направо: призматическая/цилиндрическая, булавовидная, пирамидальная/трапецеидальная, ромбовидная
По типу продольного сечения сваи делятся на: призматические (сваи прямоугольного, квадратного, треугольного, таврового и двутаврового поперечных сечения), цилиндрические (сваи круглого сплошного или полого поперечного сечения), булавовидная (квадратного и круглого поперечного сечения), пирамидальная (только квадратного сечения), трапецеидальная (только прямоугольного поперечного сечения), ромбовидная (только прямоугольного поперечного сечения).
По типу поперечного сечения сваи делятся на: прямоугольные (квадратные), треугольные (равносторонний треугольник), круглые, полые квадратные (полость круглого сечения), полые круглые, тавровые (например, серия 1.820.9-1), двутавровые (например, серия 1.811.1-4).
D, d, h, h1, b, b1, t, w -  размеры поперечного сечения сваи
l1 - длина уширения булавовидной сваи или расстояние от оголовка сваи до широкой части ствола ромбовидной сваи
lp - длина сваи
Закрытый нижний конец - для полых свай
Камуфлетное уширение - для свай полых квадратного или круглого поперечного сечения.
Лидерные скважины - для свай квадратного или круглого поперечного сечения.
Тип сооружения - мосты и гидротехнические сооружения или остальные здания.
hk - глубина котлована
H - глубина заложения нижнего конца от дна котлована или от рельефа
3. Рисунок. Область графического отображения исходных данных.
В левой части отображается общий вид сваи и её поперечное сечение не в масштабе. В правой части отображается геологическая колонка с соблюдением вертикального масштаба.
4. Способ погружения. Область выбора способа погружения сваи
При вводе исходных данных по сваям выполняется проверка согласно условиям СП. Например, невозможно будет задать лидерную скважину для сваи таврового сечения или камуфлетное уширение для полой сваи с открытым нижним концом. В случае, если параметры поперечного сечения или глубины заложения сваи будут не корректны, программа будет выводить предупреждения.

Результаты расчёта свай призматического/цилиндрического и булавовидного продольного сечения
Расчёт свай производится по формулам СП
На сжимающую нагрузку $$F_d=\gamma_c(\gamma_{R,R}RA + u\sum(\gamma_{R,f}f_ih_i))$$ и на выдёргивающую (только для свай призматического/цилиндрического продольного сечения) $$F_{du}=\gamma_c u\sum\gamma_{R,f}f_ih_i$$


Результаты расчёта сведены в таблицу. Галочка на пункте "Подробно" открывает подробный отчёт о расчёте.
В подробном расчёте можно проверить каждый этап расчёта, нажимая на ссылки. Например, что проверить правильно ли выбрано расчётное сопротивление под нижним концом сваи, нажимаем на ссылку и получаем таблицу с выделенным подобранным значением и оригинал для сравнения.


Результаты расчёта свай пирамидального, трапецеидального и ромбовидного продольного сечения
Расчёт свай производится по формуле СП
На сжимающую нагрузку $$F_d=\gamma_c(\gamma_{R,R}RA + h_i\sum(\gamma_{R,f}u_if_i+u_{0,i}i_pE_ik_i\zeta_r))$$
Расчёт пирамидальной сваи выполнен согласно формуле СП, а так же примеру расчёта, приведённому в руководстве [2].

Расчёт трапецеидальной и ромбовидной сваи выполнен согласно формуле СП, а также примеру расчёта, приведённому в [2,3], а так же см. п. 9 произвола.

Проверочные расчёты забивных свай можно посмотреть здесь.

Расчёт одиночных висячих набивных, буровых и свай-оболочек, погружаемых с выемкой грунта и заполнением бетоном.


Общий вид

1. Грунты. В этой области задаются данные о грунтах. 
Основное описание см. соответствующий пункт для забивных свай. 
Дополнительными, к выше описанным, являются: 
φ - угол внутреннего трения, задаётся для всех грунтов, кроме насыпного;
γ - удельный вес грунта, задаётся для всех грунтов, включая насыпной, но только в случае песчанных грунтов в основании, и только при расчёте буровых, буроинъекционных, свай-столбов и свай оболочек с полным удалением грунтового ядра или с сохранением на высоту 0,5 м; 
Sr - степень влажности только для глинистых грунтов в основании и тольок при расчёте свай, перечисленных выше в пункте удельного веса
2. Свая и грунтовые воды. 
Грунтовые воды задаются при наличи в случаее расчета расчёте буровых, буроинъекционных, свай-столбов и свай оболочек с полным удалением грунтового ядра или с сохранением на высоту 0,5 м.
Сведения о сваях:
Сваи разделены  на пять видов:
набивная - расчёт под нижним концом производится по п.7.2.4 (как забивные), круглого поперечного сечения, возможно устройство в лидерные скважины;
буровая - расчёт производится по п.7.2.7, круглого поперечного сечения, возможно уширение, в том числе и камуфлетное;
свая-оболочка - для сваи-оболочки с сохранением грунтового ядра не менее трёх диаметров расчёт под нижним концом производится по п.7.2.4 (как забивные), для  остальных по п.7.2.7, круглого полого сечения или с заделкой бетоном;
свая-столб - расчёт под нижним концом производится по п.7.2.7, круглого поперечного сечения, возможно устройство уширения;
буроинъекционная - расчёт под нижним концом производится по п.7.2.7, круглого поперечного сечения; для сваи по технологии РИТ расчёт под нижним концом производится по диаметру уширения, а расчёт по боковой проверхности по диаметру ствола сваи.
Расчёт по боковой поверхности для всех видов свай производится по таб.7.3 (как забивные), но с коэффициентами условия работы по таб. 7.6
Прочие исходные данные описаны в соответствующем пункте выше (забивных свай)
3. Рисунок. Описание см в соответствующем пункте забивных свай.
4. Способ погружения/устройства. Описание см в соответствующем пункте забивных свай.

Расчёт свай производится по формулам СП
На сжимающую нагрузку $$F_d=\gamma_c(\gamma_{R,R}RA + u\sum(\gamma_{R,f}f_ih_i))$$ и на выдёргивающую $$F_{du}=\gamma_c u\sum\gamma_{R,f}f_ih_i$$
Результаты расчёта сведены в таблицу. Галочка на пункте "Подробно" открывает подробный отчёт о расчёте.


В подробном расчёте можно проверить каждый этап расчёта, нажимая на ссылки. Например, что проверить правильно ли выбрано расчётное сопротивление под нижним концом сваи, нажимаем на ссылку и получаем таблицу с выделенным подобранным значением и оригинал для сравнения.

Сопротивление грунта в плоскости нижнего конца сваи различается для набивных свай, свай-оболочек, погружаемых с сохранением грунтового ядра и остальных свай. В первом случае сопротивление вычисляется по таб.7.2 (как для забивных свай), во втором по таб. 7.7 и 7.8. Таблица 7.2 приведена выше, в расчёте забивных свай. Таблицы 7.7 приведены ниже.
 
Таблица 7.6 коэффициентов условия работы
При определении коэффициетов по таб. 7.6 лесс добавлен к супесям см. произвол п.13

При определение осреднённого по слоям удельного веса выше плоскости нижнего конца сваи учитывается тоже количество грунтов, что и по боковой поверхности.
При определении удельного веса грунта с учётом взвешивающего действия воды используется формула 36 п.2.180 [5]. Удельный вес частиц насыпного и лёссовых грунтов см. произвол п.12

Проверочные расчёты виячих набивных и прочих свай можно посмотреть здесь.

Расчёт винтовых свай.

Общий вид

1. Грунты. В этой области задаются данные о грунтах. 
Основное описание см. соответствующий пункт для забивных и набивныех свай. 
Дополнительными, к выше описанным, являются: 
с - удельное сцепление грунта, необходимое для определения несущей способности лопасти сваи, вводится исключительно для слоя грунта, в которой помещена лопасть;
2. Свая и грунтовые воды. 
Грунтовые воды задаются для опеределения веса грунта.
Сведения о сваях:
К выше перечисленным исходным данным, описанным в соответствующих пунктах забивных и набивных свай, добавились две переменные, характеризующие геометрические характеристики винтовых свай: диаметр ствола dст и диаметр лопасти dлоп.
3. Рисунок.
Расчёт свай производится по формулам СП
Несущая способность сваи $$F_{d}=\gamma_{c}[F_{d0}+F_{df}]$$
Несущая способность лопасти $$F_{d0}=(a_{1}c_{1}+a_{2}\gamma_{1}h_{1})A$$
Несущая способность ствола $$F_{df}=uf_{i}(h-d)$$
Результаты расчёта сведены в таблицу. Галочка на пункте "Подробно" открывает подробный отчёт о расчёте.

В подробном расчёте можно проверить каждый этап расчёта, нажимая на ссылки. Например, что проверить правильно ли подобраны коэффициенты γc или α1 или α2, нажимаем на ссылку и получаем таблицу с выделенным подобранным значением и оригинал для сравнения.

Определение γc . Из СП "γc - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по таблице 7.9". Из руководства [2], а именно из примеров расчёта винтовых свай 17 и 18 на стр. 34 можно понять, что имеется в виду грунтовые условия в плоскости лопасти винтовой сваи.
В расчёте учтено примечание 1 к пункту 7.2.10, то есть если нижний конец сваи заглублён в слой менее чем на диаметр лопости, то коэффициенты α для расчёта на сжимающую и выдёргивающую нагрузки будут различны.

Особенности проектирования свайных фундаментов малоэтажных зданий

В случае расчёта забивных свай при глубине заложения от 2-х до 3-х метров....

Произвол

  1. В таблице 7.3 отсутствует понятие "гравелистого" песка - включён в группу "крупных и средней крупности"
  2. В таблице 7.4 отсутствует понятие "гравелистого" песка - добавлен к "крупным и ..."
  3. В таблице 7.4 отсутствует лёсс - добавлен к супесям
  4. В таблице 7.3 и 7.4 отсутствует понятие "плотного" песка - несмотря на это расчёт по боковой поверхности и подбор коэффициентов работы производится.
  5. В таблице 7.5 нет такого грунта, как лёсс - добавлен к супесям и пескам. 
  6. Возможны случаи, когда средняя глубина расположения слоя меньше метра. В этих случаях глубина принимается равная одному метру, так как в таблице 7.3 минимальная глубина один метр.
  7. Возможны случаи, когда показатель текучести менее 0,2. В этих случаях показатель текучести принимается 0,2, так как в таблице 7,3 это минимальное значение.
  8. Все ограничения расчёта вызваны умозаключениями автора (пирамидальная свая может быть только квадратного поперечного сечения, в лидерные скважины нельзя погружать сваи вдавливанием, камуфлентное уширение не возможно для полнотелых свай и тд).
  9. По сути есть всего лишь один (других найти не удалось на данный момент) пример расчёта ромбовидной сваи в источнике [2] и один расчёт трапецеидальной сваи в источнике [3]. Источник [3] есть плагиат в части расчёта с источника [4], причём в источнике [4] есть ошибки, которые бездумно скопированы в источнике [3] с изменением слова "пирамидальная" на "трапецеидальная" и с заменой габаритов сечения, чтобы пирамидальная действительно стала трапецеидальной (по источнику [3] отличие пирамидальной от трапецеидальной в том, что у последней две грани наклонены к оси сваи, против четырёх у пирамидальной, когда в некоторых других источниках трапецеидальная свая - это ромбовидная без обратного уклона). Пример расчёта ромбовидной сваи в источнике [2] идёт следом за примером расчёта пирамидальной. При расчёте пирамидальной сваи периметр сечения сваи равен сумме сторон с уклоном к оси сваи, то есть ui=u0i; при расчёте ромбовидной сваи периметр сечения сваи равен сумме двух сторон без уклона, а сумма сторон с уклоном к оси сваи равна сумме двух сторон с уклоном к оси сваи. В программе заложен алгоритм расчёта ромбовидной и трапецеидальной сваи согласно примеру расчёта в руководстве.
  10. Пункт 7.2.4 гласит, что расчёт пирамидальных, трапецеидальных и ромбовидных свай следует определять по формуле при наклоне боковых граней не более 0,025. Примечание 2 к этому пункту оговаривает уклон более 0,025 для пирамидальных свай. Исходя из этого в программе работает правило: если уклон  для трапецеидальных и ромбовидных свай более 0,025, то расчёт невозможен.
  11. При учёте камуфлетного уширения расчёт на выдёргивание не выполняется.
  12. Удельный вес частиц насыпного и лёссовых грунтов принят по пылевато-глинистым грунтам.
  13. Лёсс добавлен в супесям при определении коэффициентов условия работ в таблице 7.6
Если Вы не согласно с программой полностью или в части, или имеете данные/знания для расширения функциональности или улучшения работы - пишите комментарии ниже.

Литература
  1. СП 24.13330.2011 с изменениями 1 и опечатками
  2. Руководство по проектированию свайных фундаментов
  3. Тетиор А.Н Проектирование и сооружение экономичных конструкций фундаментов - по сути расчёта плагиат (оригинал источник 4), однако это единственный источник где можно видеть трапецеидальную сваю
  4. Рекомендации по расчёту свайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки
  5. Пособие к СНиП 2.02.01-83 по проектированию оснований зданий и сооружений.

Комментариев нет:

Отправить комментарий