Лекция расчет свайных фундаментов

Лекция 21. Расчет и проектирование свайных фундаментов

1.(согласно СНБ 5.01.01-99) сваи, передающие нагрузку на основание как за счет реакции под пятой сваи, так и за счет трения по боковой поверхности – сваи, защемленные в грунте.

2 По грунту (по несущей способности грунтов) определяется предельная нагрузка, при которой грунт вокруг сваи теряет устойчивость и перемещения сваи становятся недопустимыми.

· табличный метод согласно П4-2000 к СНБ 5.01.01.-99;

· по результатам статического или динамического зондирования;

· в ходе динамических испытаний натурных или инвентарных свай;

· по результатам статического испытания свай.

3. Свая рассчитывается как стойка в следующих случаях:

· если нижний конец сваи опирается на скальные грунты;

· если нижний конец сваи опирается на плотные пески, глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции при Е≥50мПа

4. где gс –коэффициент условия работы;

R – расчетное сопротивления грунта под нижним концом сваи, МПа;

A – площадь пяты сваи, м2.

Это зависимость для опр несущей способности

5. Несущая способность сваи F_di , защемл в грунте, определяется как сумма сопротивления грунта под нижнем концом сваи F_q и трения по ее боковой поверхности F_s

6. по параметрам определяется расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи при расчете ее несущей способности табличным (аналитическим) методом.

его физического состояния;

глубины погружения нижнего конца сваи Zr;

7. по параметрам определяется расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности при расчете ее несущей способности табличным (аналитическим) методом.

его физического состояния;

средней глубины расположения слоя грунта прорезаемого сваей Z_i;

8. Отказ сваи – величина погружения сваи за один удар молота или за одну минуту при вибропогружении

9. Несущая способность одиночной сваи (F_d), кН, по результатам полевых испытаний грунтов определяется по формуле

Где g_c — коэффициент условий работы (от 0,8 до 1,0);

g_g — коэффициент надежности по грунту;

F_u,_n — частное значение нормативного предельного сопротивления основания сваи, кН

10. схеме правильно определены границы условного

фундамента при расчете осадки свайного фундамента.

11. Угол φ_II_,_mt представляет собой осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

где φ II,i — расчетное значение угла внутреннего трения i -го слоя, прорезаемого сваей;

hi — толщина прорезаемого сваей i-го слоя.

Лекция 15. Вводная

1.2. Ошибки и недостатки в оценке инженерно-геологических условий:

· Дискретный характер исследования свойств грунтов;

· Некачественное выполнение отбора образцов грунта и проведение лабораторных исследований;

· Неполный учет геоморфологических особенности района строительства (карстообразование, подрабатывание территории, суффозия грунта, сейсмические явлениями, оползни и т.д.).

3. Ошибки при проектировании:

· случайные просчеты при проектировании оснований фундаментов;

· необоснованное применение расчетных моделей и граничных условий;

· не учет в изменения свойств грунтов в ходе эксплуатации здания :

( проникновение в грунт различных растворов

вибрационные и динамические воздействия,

эксплуатация при отрицательных температурах и т.п).

4.Некачественное производство земляных работ,

· Несоблюдение требований проекта при строительстве оснований и фундаментов;

· Нарушение природной структуры грунтов землеройными машинами;

· Допущение промерзания основания или его подтопления;

· Плохое качество материалов и конструкций фундаментов.

5.Фундамент — это несущая конструкция, которая передает нагрузку строения на основание.

Фундаменты — заглубленные в грунт конструкции, предназначенные для передачи давления от сооружения на грунты основания.

6.Основные принципы проектирования фундаментов:

1. Основания и фундаменты рассчитываются по предельным состояниям I и II группы предельных состояний (как и все строительные конструкции).

2. При расчете сооружений учитывается совместная работа оснований, фундаментов и надземных конструкций.

3. Вариантное проектирование

7. Исходные данные к проектированию

1. Конструктивная схема здания, режим эксплуатации и особенности технологических процессов.

2. Геологические и геморфологические особенности района. Топографические данные участка. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки.

3. Данные о оснащенности местных строительных организаций специальным оборудованием и механизмами.

Источник

Расчет и проектирование свайных фундаментов

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний:

по первой группе — по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков;

по второй группе — по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия

(11.13)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

F_d — несущая способность сваи, определяемая любым из методов, изложенных в § 11.3;

γ_k — коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от того каким методом была определена несущая способность сваи

Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок.

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия

(11.14)

где s — деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчетом;

s_u — предельно допустимое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01 — 83.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

Выбор конструкции свайного фундамента. Выбор конструкции свайного фундамента (вид свай, тип свайного фундамента и ростверка) производится исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений.

Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки и имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов.

Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка. Нижние концы свай, как правило, заглубляют в плотные грунты с высокими расчетными характеристиками, прорезая напластования слабых грунтов. Заглубление забивных свай в грунт, принятый за основание под их нижние концы, должно быть не менее 1 м.

Тип свайного ростверка выбирается в зависимости от назначения и конструкции сооружения. Чаще устраиваются фундаменты с низким ростверком, высокие ростверки применяют в основном в опорах мостов и в портовых гидротехнических сооружениях (набережные, пирсы и т. д.).

Глубину заложения подошвы низкого ростверка назначают в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения. Чаще всего ростверк располагают ниже пола подвала.

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент. Зная несущую способность сваи F_d и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необходимое число свай п в кусте или на 1 м длины ленточного фундамента определяют по формуле

(11.16)

где γ_k — коэффициент надежности

N — расчетная нагрузка на куст, кН, или на 1 м длины ленточного фундамента, кН/м.

Для отдельно стоящего фундамента (куста свай) полученное по формуле (11.16) число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте надо разместить таким образом, чтобы ростверк получился наиболее компактным, при этом сваи можно располагать по прямоугольной сетке или в шахматном порядке. Обычно расстояние между осями свай принимается a = 3d (при меньшем расстоянии между осями сваи трудно, а иногда и просто невозможно забить из-за чрезмерного уплотнения грунта межсвайного пространства, а при большем — значительно увеличиваются размеры ростверка), а расстояние от крайнего ряда свай до края ростверка — 1d.

Где d— диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Ростверки кустов свай конструируются как обычные фундаменты мелкого заложения и рассчитываются на продавливание колонной или угловой сваей, на поперечную силу в наклонных сечениях и на изгиб.

Если сваи куста работают только на сжимающую нагрузку, то достаточно их заделки в ростверк на 5. 10 см, если же сваи воспринимают выдергивающие нагрузки или моменты, то их связь с ростверком делают более надежной, для чего головы свай разбивают и обнаженную арматуру замоноличивают в бетон ростверка. После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие

(11.17)

G_f и G_g — расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ростверка, кН.

Если условие (11.17) не выполняется, то необходимо выбрать или другой тип свай, имеющий более высокую несущую способность, или увеличить число свай в фудаменте и повторить расчет.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяют по формуле

(11.20)

где с_о = 0,1 м — расстояние от края ростверка до грани сваи; т — число рядов свай, с_р — расстояние между рядами свай, м.

Расчет осадки свайного фундамента. Сложность определения осадок свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай, при этом соотношение передаваемых нагрузок зависит от многих факторов: числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

В связи с этим при разработке методов расчета осадок свайных фундаментов принимаются те или иные упрощающие допущения, снижающие их точность. С другой стороны, чем точнее расчетная схема отражает фактическую работу свайного фундамента, тем сложнее методика расчета.

Свайный фундамент при расчете его осадок рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматриваются как единый массив АБВГ (рис. 11.17, а), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков — вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном

(11.23)

где h — глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φ_II_,_mt — осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта:

(11.24)

φ_II_,_i — расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i .

Рисунок 11.17 — Схемы условных фундаментов для расчета по второй группе предельных состояний

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находим по формулам

(11.25)

где a_b и a_l — расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; m_b и m_l — количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис. 11.17, a m_b = 3; m_l = 4); d — диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

При определении осадок расчетная нагрузка, передаваемая условным фундаментом на грунт основания, принимается равномерно распределенной.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного, выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее давление р_II по подошве условного фундамента не превышало расчетное сопротивление грунта основания R на этой глубине, т. е.

(11.27)

где A_y = b_yl_y — площадь подошвы условного фундамента, м 2 ; N_II — расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний, кН, определяемая с учетом собственного веса условного фундамента по формуле

(11.28)

где N₀_II — расчетная нагрузка от веса здания или сооружения на уровне верхнего обреза фундамента, кН; N_cII, N_pII, N_rII — вес соответственно свай, ростверка и грунта в объеме условного фундамента АБВГ, кН.

Осадка свайного фундамента s определяется, как правило, методом элементарного суммирования. Полная осадка фундамента не должна превышать ее предельного значения в соответствии с условием (11.14).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Читайте также: Плотность фундамента что дает