8-7. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ ВИНТОВЫХ СВАЙ
Винтовые сваи в качестве фундаментов опор линий электропередачи пока нашли ограниченное применение. Общий вид винтовой сваи дан на рис. 3-50. В промышленном строительстве и строительстве портовых сооружений винтовые сваи известны давно, но в этих случаях применялись сваи большой длины и винтовая лопасть служила главным образом для погружения сваи в грунт.
Винтовые сваи фундаментов опор линий электропередачи имеют длину 6,0—6,5 м; основная роль винтовой лопасти — передача осевых сил на грунт.
Работа винтовых свай на горизонтальную нагрузку отличается от работы призматических свай из-за наличия лопасти, изменяющей граничные условия на нижнем конце. Однако даже при сваях длиной 6 м это влияние мало, им можно пренебречь и рассчитывать винтовые сваи на горизонтальную нагрузку так же, как и призматические.
Механизм для завинчивания свай позволяет производить их погружение под углом до 45°, что дает возможность уменьшить поперечные нагрузки на винтовые сваи, располагая их в грунте по направлению действующих сил.
На винтовую сваю, расположенную по направлению пояса опоры будут действовать поперечные нагрузки, передаваемые в опорный узел решеткой и обусловленные крутящими моментами, а также несовпадением отметки пересечения осей свай с отметкой линии действия равнодействующей внешних горизонтальных сил. В анкерных опорах поперечные силы от крутящих моментов велики и прочность одиночной сваи, оказывается недостаточной; в этом случае под каждый пояс устанавливаются две сваи в виде козлового ростверка.
Рис. 8-40. Схема расчета основания вырываемой винтовой сваи
Таблица 8-14
Параметр Р0 для песков и супесей, в МПа
В козловом ростверке сваи крепятся болтами к переходному башмаку, образуя трапецеидальную раму, в которой они работают как на изгиб, так и на осевое растяжение или сжатие. Вдавливаемая осевой силой свая, опираясь своей лопастью на грунт, работает как фундамент глубокого заложения.
Опыты показывают, что применение нормативных сопротивлений Rн, приведенных в табл. 1 СНиП И-Б.5-67, допустимо только для свай с диаметрами лопастей примерно до 50 см и дает завышенные сопротивления свай с большими диаметрами лопастей.
В общем случае, когда лопасть сваи, на которую действует осевая вырывающая сила находится на глубине, меньшей критической hк, потеря несущей способности основания происходит вследствие выпирания грунта в. виде усеченного конуса, образующие которого наклонены под углом а к оси сваи (рис.8-40, а). При глубинах, больших критической, исчерпание прочности основания наступает, когда грунт над лопастью переходит в пластическое состояние и начинает перетекать в щель, образовавшуюся под лопастью при перемещении последней (рис. 8-40,б). Перемещение сваи без увеличения нагрузки продолжается до тех пор, пока глубина не станет равной критической, после чего происходит выпирание грунта.
Таблица 8-15
Параметр Р0 для суглинков и глин в МПа
В настоящее время нет общей теории работы коротких винтовых свай. Наиболее полно с теоретической точки зрения работа винтовой сваи на вырывание исследована Л. С. Агамирзяном [1].
Для практических расчетов оснований винтовых свай по несущей способности при действии осевых вырывающих и сжимающих сил может быть рекомендована формула, предложенная В. И. Швеем:
