Примеры проектирования свайных фундаментов ющубе

Проектирование свайных фундаментов

Министерство образования Российской Федерации Томский государственный архитектурно-строительный университет

ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Методические указания Издание второе, стереотипное. Составители С.В. Ющубе, В.Л. Устюжанин

Примеры проектирования свайных фундаментов: методические указания / Сост. С.В. Ющубе, В.Л. Устюжанин. Томск: Издво Том. архит-строит. ун., 2003. – 49 с.

д.т.н, профессор А.И. Полищук

В методических указаниях даны общие положения и рассмотрены практические примеры по проектированию и расчету фундаментов промышленных и гражданских зданий из забивных железобетонных свай. Указания снабжены приложением, в котором подобран справочный материал, необходимый для разработки курсового проекта.

Методические указания разработаны для студентов специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство» заочной форм обучения.

Печатается по решению методического семинара кафедры «Основания, фундаменты и испытания сооружений» № 4 от 01.02.03

Утверждены и введены в действие проректором по учебной работе О.Г. Кумпяком

с 01.12.03 до 01.12.08

Подписано в печать . . .

Формат 60х84/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс. Печать офсет. Уч.-изд.л. Тираж 300 экз. Заказ №

Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ. 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15

1. Общие положения

В практике отечественного фундаментостроения применяются более 150 видов свай, которые подразделяются по материалу, по конструкции, по способу изготовления, по виду армирования и по характеру работы в грунте. Выбор типа свайных фундаментов следует производить на основании техникоэкономического сравнения возможных для данных условий строительства вариантов фундаментов. При этом необходимо учитывать сложившиеся особенности местных строительных организаций, выполняющих данные виды работ. Наиболее широко в промышленном и гражданском строительстве используют забивные железобетонные сваи. Применение свайных фундаментов из забивных свай отвечает требованиям индустриализации строительства, позволяет существенно уменьшить объемы земляных работ и упростить технологию возведения нулевого цикла, особенно при производстве работ в зимнее время.

Наиболее целесообразно применять свайные фундаменты на площадках, сложенных с поверхности слабыми водонасыщенными грунтами. В этих условиях сваи позволяют прорезать слабые напластования и передать нагрузки от здания или сооружения на более плотные и прочные подстилающие слои грунта.

Проект свайных фундаментов разрабатывается на основе материалов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, содержащих необходимые данные о грунтах, слагающих площадку. Особое внимание следует уделять прогнозу возможных гидрогеологических изменений, связанных со строительством и эксплуатацией здания или сооружения.

Сведения о проектируемом объекте должны отражать особенности конструктивной схемы, характер и значения нагрузок, передаваемых на фундаменты.

Наиболее ответственным моментом в проектировании свайных фундаментов является выбор несущего слоя грунта и назначения длины сваи. В зависимости от прочностных и де-

формационных свойств опорного слоя сваи подразделяются на сваи-стойки или висячие. Забивные сваи являются стойками в случаях, если они опираются на скальные грунты или на малосжимаемые грунты, к которым относятся крупнообломочные с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также твердые глины в водонасыщенном состоянии с модулем деформации Е 50000 кПа.

Сваи-стойки передают нагрузку на скальные или малосжимаемые грунты только нижним концом. Если под нижним концом сваи залегают сжимаемые грунты, то нагрузка передается как через нижний конец, так и по боковой поверхности сваи. Такие сваи называются висячими или сваями трения.

Длина свай назначается с учетом глубины заложения подошвы ростверка. При этом следует учитывать, что голова сваи должна быть заделана в ростверк при его свободном опирании на 5. 10 см, а при жестком сопряжении на 5 см с заделкой выпусков арматуры на длину не менее 25 см. При действии значительных горизонтальных или выдергивавших сил анкеровка головы сваи в ростверке выполняется в соответствии с расчетом.

Нижний конец сваи следует заглублять в прочные грунты. Если забивные сваи опираются на крупнообломочные, гравелистые, крупные и средней крупности пески или пылеватоглинистые грунты, с показателем текучести J L 0,1, то они должны быть заглублены в эти грунты не менее 0,5 м, в остальные не менее 1,0 м.

Длина свай при действии центральной сжимающей нагрузки должна быть не менее 3,0 м, при дополнительном действии момента и горизонтальной силы не менее 4,0 м.

Глубина заложения подошвы ростверка назначается в зависимости от конструктивных решений подземной части здания. Учитывается наличие подвала или технического подполья, а также высота самого ростверка, определяемая по расчету. Минимальная высота ленточного ростверка принимается не менее 30 см, под колонну 40 см. При строительстве на пучинистых грунтах для предотвращения влияния сил морозного пу-

чения подошва ростверка заглубляется ниже расчетной глубины промерзания грунта аналогично заглублению подошвы фундамента на естественном основания. Если заглубление ростверка ниже расчетной глубины промерзания экономически не целесообразно, то уменьшение влияния сил пучения может быть достигнуто путем устройства под подошвой ростверка подушки из непучинистого материала или воздушного зазора. Толщина воздушного зазора принимается, как правило, не менее 20 см.

Геометрические размеры ростверка в плане зависят от размеров опирающейся на него конструкции (стены или колонны) и от количества свай в свайном фундаменте. Расстояние между осями забивных висячих свай должно быть не менее 3 d (где d — диаметр круглого или сторона квадратного поперечного сечения сваи), а свай стоек не менее 1,5 d

Параметры типовых кустов из забивных свай приведены в приложении (табл. П.6).Расстояние от внешней грани сваи крайнего ряда до края ростверка принимается равным 5…10 см.

2. Основные указания по расчету

Расчет свайных фундаментов и их основания должен быть выполнен по предельным состояниям первой и второй групп.

Основным по первой группе является расчет по несущей способности грунта основания свай. Условие несущей способности грунтов основания одиночной сваи или в составе свайного фундамента имеет вид

где N — расчетная нагрузка, передаваемая от сооружения на одиночную сваю или сваю в составе свайного фундамента; F d — несущая способность сваи по грунту;

k — коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от метода определения несущей способности сваи по грунту.

Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний (по деформациям) следует производить исходя из условия

где S — совместная деформация (осадка, перемещение, относительная разность осадок) свайного фундамента и сооружения;

S u — предельное значение совместной деформации свайного фундамента и сооружения, устанавливаемое в зависимости от вида сооружения по приложению 4, СНиП 2.02.01-83 [2].

Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете свайных фундаментов, следует определять в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 [1] и с учетом указаний СНиП [2].

Расчет по первому предельному состоянию (по несущей способности сваи) выполняется на основные и особые (если таковые есть) сочетания нагрузок, по второму предельному состоянию (по деформациям) на основные сочетания. В основные сочетания нагрузок входят постоянные (собственный вес частей сооружения, вес и давление грунтов), длительные (вес оборудования, нагрузки от людей, снеговые нагрузки и пр.), кратковременные (вес ремонтного оборудования, людей, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые и ветровые нагрузки и пр.). Нагрузки на перекрытие, снеговая, от подъемно-транспортного оборудования могут относиться как к длительным, так и к кратковременным. При расчете свайных фундаментов по несущей способности нагрузки на перекрытия и снеговую следует относить к кратковременным и принимать полные их значения, а при расчете по деформациям к длительным и принимать пониженные их значения. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях следует считать кратковременными.

Если в основное сочетание входят две или более временные нагрузки, то их значения следует умножить на соответст-

вующие понижающие коэффициенты сочетаний. Значения этих коэффициентов принимаются по СНиП [2].

Расчетное значение нагрузки определяется путем умножения нормативного значения на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке. При расчете по деформациям эти коэффициенты для всех видов нагрузок и воздействий принимаются равными единице. Значения коэффициентов надежности по нагрузке для расчетов по несущей способности определяются по СНиП [1].

Расчеты на особые сочетания нагрузок являются специальными и выполняются в особых случаях (сейсмические или взрывные воздействия, воздействия, обусловленные просадочными деформациями грунта или оседанием его в районах горных выработок и карстов).

Проектирование и расчет свайных фундаментов рекомендуется выполнять, придерживаясь следующей последовательности:

1. Анализируются инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки строительства. Выявляются конструктивные особенности проектируемого здания или сооружения и определяются значение предельных деформаций оснований и надземных конструкций.

2. Определяются нагрузки, приложенные к свайному фундаменту, в уровне верхнего обреза ростверка и составляются их сочетания.

3. Назначается глубина заложения подошвы ростверка.

4. Выбирается вид свай, назначаются размеры поперечного сечения, длина сваи и способ погружения ее в грунт.

5. Назначается расчетная схема сваи (свая-стойка или свая висячая), определяется ее несущая способность по грунту и по материалу.

6. Определяется количество свай в кусте свайного фундамента под колонну каркасного здания или количество рядов и расстояние между сваями в ленточном свайном фундаменте под стену здания.

7. Конструируется ростверк, и назначаются его основные размеры.

8. Уточняется нагрузка, передающаяся на сваи, с учетом собственного веса ростверка и грунта на его уступах, моментов

и горизонтальных нагрузок. Проверяется выполнение условия несущей способности сваи (1).

9. Рассчитывается осадка свайного фундамента и проверяется выполнение условия (2) расчета по деформациям.

10. Производится подбор сваебойного оборудования, определяется проектный отказ сваи и назначаются сваи, подлежащие испытанию динамической нагрузкой, с целью контролирования фактической несущей способности сваи при производстве работ.

11. Определяются технико-экономические показатели варианта свайного фундамента.

Методические указания по выполнению этапов проектирования и расчета свайных фундаментов приводятся в виде конкретных примеров. Такое изложение материала позволяет правильно оценить объем предстоящей работы и спланировать время для ее выполнения. В зависимости от задания на курсовой проект студент должен самостоятельно выбрать необходимые ему примеры расчета. Для облегчения работы над проектом в приложении к методическим указаниям приведены справочные материалы и таблицы, необходимые для выполнения расчетов.

3. Определение несущей способности сваи

Пример 1. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки следующие. С поверхности залегает растительный слой толщиной 0,3 м. Далее до глубины 2,8 м. расположен слой суглинка текучепластичного и ниже до глубины 6 м и супесь пластичная. Подстилается супесь слоем песка мелкого, средней плотности толщиной 1,5 м. Под слоем песка на разведанную глубину до 18 м залегает суглинок тугопла-

стичный. Установившийся уровень подземных вод (WL) находится на глубине 3 м от поверхности грунта.

Физико-механические характеристики каждого слоя грунта приведены на рис.1. Отметка дна котлована находится на глубине 1,4 м от поверхности.

Требуется подобрать длину забивкой сваи и определить ее несущую способность по грунту.

Рис. 1. Расчетная схема, для определения несущей способности висячей сваи: NL — отметка природного рельефа; WL — уровень подземных вод.

Решение . Из анализа грунтовых напластований можно сделать вывод, что пластичная супесь не обладает достаточным сопротивлением, а слой мелкого песка имеет малую толщину. В качестве несущего слоя целесообразно принять слой тугопла-

стичного суглинка. Тогда длина забивной сваи с учетом заглубления в несущий слой менее 1,0 м составит:

t = 0,3 +1,4 + 3,2 +1,5 + 1 = 7,4 м.

Примем забивную сваю типа С 8-30 по ГОСТ 1980.1-79

(табл. П.3) длиной 8 м, сечением 30 30 см с заглублением в тугопластичный суглинок на 1,6 м. При этом свая будет висячей. Погружение сваи будет осуществляться дизельным молотом.

Несущая способность висячей забивной сваи определяется в соответствия со СНиП 2.02.03-85 [3] как сумма их расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом свай и на ее боковой поверхности по формуле

F d = c ( cR RA + u cf f i h i ) ,

где е — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый с = 1;

сR , сf — коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погружаемых дизельными молота-

ми без лидерных скважин, cr = 1 и cf = 1, а для других случаев по [3, табл. 3];

А — площадьопираниясваи на грунт, принимаемаяравной площадипоперечногосечениясваи. В нашем примере

А = 0,3 0,3 = 0,09 м 2 ;

u — наружный периметрпоперечного сечениясваи,

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по [3. табл. I] или по табл. П.1, кПа; f i — расчетное сопротивление i -го слоя грунта, соприкасаю-

щегося с боковой поверхностью сваи, кПа, принимаемое по [3, табл. 2] или по табл. П.2;

h i — толщина i -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

Источник

Как происходит проектирование свайных фундаментов?

Проектирование свайных фундаментов

Проектирование свайных фундаментов является обязательным условием перед его возведением. Это обусловлено тем, что строительство надежного, качественного основания попросту невозможно без тщательного и профессионально составленного плана. Это залог того, что средства, предусмотренные на возведение основания, будут потрачены не впустую, а оправданы до копейки. Рисковать в таком случае — это навредить самому себе и создать немало проблем в будущем. Если сэкономить на качестве, тогда прочность будет нарушена, и конструкция окажется недолговечной.

Сегодня для строительства оснований используют винтовые или железобетонные сваи. Каждый тип изделий имеет свои особенности, преимущества и используется в зависимости от определенных условий.

Компания «Таймсвай» производит и монтирует забивные железобетонные и винтовые сваи. Проектированием также занимаются инженеры компании.

Особенности проектирований фундаментов на сваях

Проектирование свайных фундаментов в независимости от типа строения подразумевает в первую очередь выбор конфигурации опор, используемых для строительства конструкции. Это обусловлено тем, что разные сваи имеют разную несущую способность, поэтому предназначаются для определенной нагрузки. Если к данному мероприятию допустить неквалифицированного человека, опора может не выдержать высоких нагрузок и попросту сломаться, что потребует замены и соответственно дополнительных денежных затрат.

Проектирование свайных фундаментов требует грамотного подхода с четкими, обоснованными расчётами нагрузок, оказываемых на опоры в процессе периода эксплуатации постройки. Также немаловажным фактом является её равномерное распределение по периметру конструкции или свайного поля. В данном случае определяющим фактором является масса строения, от которой напрямую зависит количество стержней и их частота расположения.

Данный процесс предполагает тщательный расчёт:

• Фактической нагрузки;
• Нагрузки постройки вместе с оборудованием, техникой, мебелью, а также людьми, которые одновременно будут находиться в здании;
• Нагрузки со снежной массой в зимний период.

Пробное бурение для сбора информации

Проектирование свайных фундаментов для любых типов сооружений требует учета информации об участке. В неё входит тип грунта, рельеф, уровень залегания грунтовых вод, глубина сезонного промерзания.

Информация о грунте важна по причине, что каждый тип имеет различную несущую способность, исходя их которой выбирается тип изделий: железобетонные, винтовые стержни. Также от типа грунта зависит глубина их погружения.

От рельефа на участке (перепада высот) зависит длинна изделий. Чем сложнее рельефные условия, тем длиннее стержни могут понадобиться. Также на длину влияют такие показатели, как: уровень залегания грунтовых вод, глубина промерзания грунта.

На диаметр и количество изделий влияют следующие факторы:

• Материал строительства (дерево, кирпич, пеноблок);
• Расположение и количество перегородок внутри постройки;
• Тип здания.

Часто, чтобы оценить качество нестабильной почвы с недостаточной несущей способностью, выполняют шунтирование.

Проектирование основания на винтовых сваях

Основание на винтовых стержнях сегодня невероятно востребовано не только в частном строительстве. Правильный расчет гарантирует, что оно простоит не одно десятилетие.

Такой фундамент отлично себя демонстрирует на просадочной, пучинистой почве и на участках с высоким УГВ. Также к достоинствам можно отнести стоимость строительства, которая ниже по сравнению с другими конструкциями.

Проектирование свайного фундамента: определение

Работа по проектированию свайного фундамента из винтовых свай состоит из учета ряда основных параметров. Желательно перед этим заказать услугу инженерно-геологических изысканий в соответствующей организации. Это даст возможность добиться максимальной точности определения главных характеристик грунта на участке.

1. Тип почвы и другие особенности. Главное – точно определить характеристики почвы. Это непосредственно влияет на показатели прочности основания.
2. Требуется определить сезонные колебания УГВ. Самостоятельно выполнить подобное мероприятие нельзя, поэтому доверьте данную работу профессионалу.
3. Сезонное промерзание почвы. Если в регионе не слишком сильные морозы в зимнее время, тогда обходятся мелкозаглубленным основанием. А в регионах где достаточно холодно, сваи необходимо погружать на глубину ниже уровня промерзания минимум на 25 см.
4. Определение несущей способности одной опоры. Винтовая свая изготавливается из трубы, заполняемой бетоном после ввинчивания. Подобное изделие вполне способно выдержать вертикальную нагрузку до 5 тонн. Но выбирать стержень исходя исключительно из данного параметра нельзя.
5. Учитывается вес будущего строения вместе с предполагаемыми динамическими и статистическими нагрузками. Проект должен содержать информацию о количестве проживающих или работающих в здании людей, а также этажность.
6. Расчет стройматериалов. Необходимо брать запас длины до 20 сантиметров для возможности дальнейшего подгона опор по уровню. Толщина и длина стержня напрямую влияют на несущую способность конструкции.

Выполнить эту работу самостоятельно не представляется возможным. Поэтому, если владелец желает получить качественное, надежное основание, работу необходимо доверить проектной организации.

Проектирование железобетонного фундамента на сваях

Проектирование фундаментов на ЖБС изложено в нормативной документации СП No50-1002, в которой описана последовательность выполнения работ:

• Выполнение инженерных изысканий для определения геологических, геодезических особенностей участка. Необходимо изучить пласты вплоть до тех, куда будут доходить стержни;
• Учитываются характеристики сооружения и другие важные условия. Сопоставляются предполагаемые нагрузки, испытывающие конструкция в процессе эксплуатации;
• Исходя из нагрузок выбирается типоразмер изделий;
• Рассчитываются несущие характеристики по особенностям почвы;
• Проектируется план свайного поля с определенным шагом между изделиями;
• Выбирается конструкция ростверка;
• Учитываются возможные риски усадки основания.

Расчеты предполагают возможность внесения коррективов после выявления несоответствий: выбор свай другого типоразмера, коррекция шага между ними.

Перед тем как приступить к проектированию свайных фундаментов специалистами собирается информация об уже возведенных фундаментах в регионе, а также собирается информация сейсмической активности. После этого компания приступает к расчету несущей способности на основании полученных данных. Главными определяющими факторами в подборе типоразмера и глубине ввода стержней являются плотность, влажность, тип почвы.

Важно грамотно составить план свайного поля, а также продумать конфигурацию связки опор ростверком и его заглубление. Учтите, что сегодня есть поднятые, наземные, опущенные ростверки. Выбирать тип ростверка следует используя специальные формулы для определения устойчивости к боковым воздействиям, давлению сооружения и пучению, поэтому доверять данную работу следует квалифицированному специалисту.

Моменты, на которые следует обращать внимание при проектировании фундаментов на сваях

Сегодня фундамент на сваях самый дешевый по сравнению с аналогами, поэтому при строительстве упор делают на долговечность.

Согласно современным нормам выделяют 4 класса долговечности:

• Временными постройками считаются здания с предполагаемым сроком эксплуатации 20 лет;
• 50 лет, как правило, здания с этажностью до 5 этажей;
• Сооружения этажностью более 9 этажей – 100 лет;
• Более 100 лет – общественные, государственные здания.

В случае грамотного проектирования фундамент пригоден для любых, как жилых, так и промышленных зданий 4 класса долговечности. Сооружения, построенные на таком основании, сохраняют свои характеристики на протяжении до 100 лет. Они пригодны для строительства зданий первого класса ответственности. Сюда входят жилые многоэтажные дома, производственные сооружения с большими эксплуатационными требованиями

Источник