Определение несущей способности круглой забивной сваи включает несколько шагов, связанных с расчетом различных факторов, влияющих на ее эффективность. Ниже представлено общее руководство по этому процессу.

Шаги для определения несущей способности круглой забивной сваи

1. Геометрические параметры сваи

• Диаметр сваи (D): диаметр круглой сваи.
• Длина сваи (L): расстояние от верхней части сваи до ее основания.

2. Нагрузки на сваю

• Собственный вес сваи (G):

$$G=\rho \cdot V$$

где:

• $\rho$ — плотность материала сваи (например, для бетона около 2500 кг/м³),
• $V$ — объем сваи, рассчитываемый по формуле для цилиндра:

V=πD24⋅LV = \frac{\pi D^2}{4} \cdot LV=4πD2​⋅L

• Эксплуатационные нагрузки (Q): это вертикальная нагрузка, которую несет свая от конструкции.

3. Определение несущей способности

Несущая способность круглой забивной сваи рассчитывается с учетом двух основных компонентов: сопротивления сцепления и сопротивления поджатия.

3.1 Сопротивление сцепления

Сопротивление сцепления (R_s) определяется как:

Rs=qn⋅PbR_s = q_n \cdot P_bRs​=qn​⋅Pb​

где:

• qnq_nqn​ — предельная несущая способность грунта (в кН/м²), определяемая на основании геологических изысканий и испытаний (например, зондирования),
• PbP_bPb​ — площадь боковой поверхности сваи:

Pb=πDLP_b = \pi D LPb​=πDL

3.2 Сопротивление поджатия

Сопротивление поджатия (R_d) можно рассчитать следующим образом:

Rd=γ⋅VgR_d = \gamma \cdot V_gRd​=γ⋅Vg​

где:

• $\gamma$ — плотность грунта (в кг/м³),
• VgV_gVg​ — объем грунта, который поджимается сваей. Для круглой сваи его можно оценить как:

Vg=π⋅(D2)2⋅dV_g = \pi \cdot \left( \frac{D}{2} \right)^2 \cdot dVg​=π⋅(2D​)2⋅d

где $d$ — глубина проникновения сваи в грунт (если известна).

4. Общая несущая способность

Общая несущая способность круглой забивной сваи (Q) рассчитывается как сумма сопротивлений:

Q=Rs+RdQ = R_s + R_dQ=Rs​+Rd​

Пример расчета

Предположим, что у нас есть следующая информация:

• Диаметр сваи, $D=0.6$ м.
• Длина сваи, $L=10$ м.
• Плотность бетона, $\rho =2500$ кг/м³.
• Плотность грунта, $\gamma =1800$ кг/м³.
• Предельная несущая способность грунта, qn=200q_n = 200qn​=200 кН/м².

1. Расчет объема и веса сваи:

V=π(0.6)24⋅10≈0.2827 м3V = \frac{\pi (0.6)^2}{4} \cdot 10 \approx 0.2827 \, \text{м}^3V=4π(0.6)2​⋅10≈0.2827м3 $$G=2500\cdot 0.2827\approx 706.75\text{кг}\approx 7.07\text{kN}$$

2. Расчет площади боковой поверхности:

Pb=π⋅0.6⋅10≈18.85 м2P_b = \pi \cdot 0.6 \cdot 10 \approx 18.85 \, \text{м}^2Pb​=π⋅0.6⋅10≈18.85м2

3. Сопротивление сцепления:

Rs=200⋅18.85≈3770 kNR_s = 200 \cdot 18.85 \approx 3770 \, \text{kN}Rs​=200⋅18.85≈3770kN

4. Расчет объема грунта под сваей:

Если глубина проникновения сваи в грунт (d) составляет, например, 2 м:

Vg=π⋅(0.62)2⋅2≈0.2827 м3V_g = \pi \cdot \left( \frac{0.6}{2} \right)^2 \cdot 2 \approx 0.2827 \, \text{м}^3Vg​=π⋅(20.6​)2⋅2≈0.2827м3

Сопротивление поджатия:

Rd=1800⋅0.2827≈509 kNR_d = 1800 \cdot 0.2827 \approx 509 \, \text{kN}Rd​=1800⋅0.2827≈509kN

5. Общая несущая способность:

Q=Rs+Rd=3770+509≈4279 kNQ = R_s + R_d = 3770 + 509 \approx 4279 \, \text{kN}Q=Rs​+Rd​=3770+509≈4279kN

Таким образом, несущая способность круглой забивной сваи в данном примере составляет приблизительно 4279 кН.

Эти расчеты могут варьироваться в зависимости от конкретных условий грунта и конструкции, поэтому рекомендуется проводить дополнительные анализы и испытания для получения точных данных.