Расчет осадки ксп фундамента
В статье приведен пример ручного расчета осадки комбинированного свайно-плитного фундамента (в народе именуемого КСП фундаментом) под отдельную секцию (осадочный блок) здания спортивного комплекса размером 24,25×48,5 м в плане. Расчет был выполнен по методике СП 50-102-2003 в рамках проектирования на стадии «П».
Фундамент рассматриваемой секции выполнен в виде свайного поля из 94 свай, объединенных в уровне пола первого этажа сплошной монолитной плитой толщиной 300 мм с локальными утолщениями до 1000 мм в зонах расположения свайных кустов (ростверками). Основание фундамента — буронабивные сваи диаметром 52 0мм с теряемым наконечником диаметром 660 мм длиной 17 м, выполняемые по технологии Fundex. Материал свай — бетон В25 W8 F100. Продольная арматура свай — 6Ø22 А500С, поперечная — спиральный хомут из арматуры Ø8 А240 с шагом 300 мм. Нижние концы свай располагаются на абс. отм. -11,000 в слое ИГЭ-12 (см. Рис.1).
Материал ростверка — бетон B30 W8 F150. Под ростверком выполняется подготовка из тощего бетона В7,5 толщиной 100 мм по слою утрамбованного щебня толщиной 300 мм. По поверхности грунта под щебеночную подготовку укладывается слой Дорнита. Под подошвой плитного ростверка расположены грунты ИГЭ-1 (см. Рис.1).
Исходные данные:
— Размеры плиты КСП фундамента: 24,25 x 48,5 м;
— Количество свай — n=94 шт; d = 0,52 м – диаметр сваи;
— Материал свай – тяжелый бетон В25;
— l = 17,6 м – длина или глубина погружения нижнего конца сваи;
— EP = 30×10 3 МПа = 30×10 6 кПа – модуль упругости материала сваи (для бетона В25);
— ESL = 39 МПа = 39 000 кПа – модуль деформации грунта на уровне низа сваи (ИГЭ-12);
— P1 = 95 т = 950 кН – средняя нагрузка на одну сваю в составе фундамента блока «А»;
— ΣP = 8 980 т = 89 800 кН – общая нагрузка на фундамент блока «А».
Рис.1. Инженерно-геологический разрез по скважине 1
Характеристики грунтов (по скв.1) сверху вниз:
— Слой 2 — Среднезаторфованные грунты: ρ=1,24 т/м 3 ; ω=1,74; е=3,503; φ=5°; E=1,5 МПа.
— Слой 3 — Пески пылеватые серые: ρ=1,92 т/м 3 ; ω=0,26; е=0,8; φ=28°; E=9 МПа.
— Слой 5 — Супесь пылеватая: ρ=2,02 т/м 3 ; ω=0,23; е=0,641; φ=15°; E=9 МПа.
— Слой 7 – Суглинок легкий пылеватый: ρ=1,92 т/м 3 ; ω=0,3; е=0,839; φ=9°; E=7 МПа.
— Слой 8 – Суглинок тяжелый пылеватый: ρ=1,82 т/м 3 ; ω=0,39; е=1,079; φ=5°; E=5 МПа.
— Слой 9 – Суглинок легкий пылеватый: ρ=1,91 т/м 3 ; ω=0,31; е=0,868; φ=9°; E=8 МПа.
— Слой 11 – Супесь пылеватая: ρ=2,06 т/м 3 ; ω=0,21; е=0,588; φ=20°; E=14 МПа.
— Слой 12 – Песок пылеватый плотный: ρ=2,14 т/м 3 ; ω=0,19; е=0,45; φ=36°; E=39 МПа.
Расчет осадки КСП фундамента по СП 50-102-2003
Предложенная в СП 50-102-2003 методика расчета комбинированного свайно-плитного фундамента по деформациям основана на совместном рассмотрении показателей жесткости входящих в его состав элементов (свайного поля и плитного ростверка).
1. Определим жесткость всех свай в составе КСП фундамента секции «А» (ф. 7.38 СП): 
где:
K1 = P1/s1 = 950/0,0052 = 182 692 кН/м – жесткость одиночной сваи;
s1 = (P1•Is)/(ESL•d) = 950•0,11/39000•0,52 = 0,0052 м – осадка одиночной сваи (ф. 7.35 СП);
n = 94 – общее число свай в фундаменте;
Rs = 7,9 – коэффициент увеличения осадки (по Табл. 7.19 СП).
2. Определим жесткость плитного ростверка КСП фундамента (ф. 7.39 СП): 
где:
Es = ΣEi•hi/Σhi – средневзвешанное значение модуля деформации грунтовой толщи на глубину, равную ширине плитного ростверка (Σhi=B=24,25 м);
Es = (1,5•3,3+9•2,5+7•4,9+5•2+8•2,3+14•1,5+39•2+9•4,5+27•1,25)/24,25 = 10,86 МПа;
A = B•L = 24,25•48,49 = 1175,88 м2 – площадь плиты;
m0 = 0,86 – коэффициент площади, зависящий от отношения L/B (см. п. 7.4.11 СП).
ν = 0,3 – коэффициент Пуассона грунта (песка).
3. Общая жесткость КСП фундамента определяется как сумма двух выше найденных значений (жесткости свай и плитного ростверка): 
4. Осадка КСП фундамента составит: 
где: γf = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке.
Вывод: осадка основания комбинированного свайно-плитного фундамента блока «А» составила 40 мм.
Источник
Осадка КСП/большеразмерных свайных фундаментов
Всем привет!
Прошу помочь в рассуждении на одну тему.
В ближайшее время предстоит выполнять расчёты с большеразмерными свайными фундаментами, свайные кусты будут составлять в плане размерами 30 на 30 метров и более.
В принципе, по расчётам таких фундаментов в НТД изложено скромно СП 24.13330.2011 и более подробно методикой расчётам СП 50-102-2003.
МКЭ расчёт сейчас не беру во внимание.
Если говорить строго о «ручных» расчётах осадки в контексте большеразмерного свайно-плитного фундамента, то подходы изложения требований к расчётам у СП 24.13330.2011 и СП 50-102-2003 разные:
— СП 24.13330.2011 для КСП приведён общий подход, что необходимо вычислить усилия в крайних сваях, в плите и тд (см.п.7.4.10-7.4.16);
— СП 50-102-2003 видится более содержательным.
Но меня смутил такой вот пункт:
7.4.14 При расчете КСП фундамента жесткого ростверка следует учитывать, что в результате перераспределения нагрузок нагрузка на крайние ряды свай, особенно на угловые, значительно выше средней нагрузки на сваю в фундаменте, что может вызвать значительные изгибающие моменты на краях и в углах ростверка.
Честно и вот тут у меня немного недопонимание почему на крайних рядах сваи должны воспринимать бОльшее значение вертикальных нагрузок, чем те, что ближе к центру фундамента, при условии, что к фундаменту приложена равномерно-распределённая нагрузка?
Я пробовал моделировать МКЭ три различных случая — сваи смоделированы стержневыми элементами с упругой связью по Z:
— свайный куст 5х5 свай — точечная нагрузка приложена к центру — за счёт изгибной жёсткости плитной части крайние сваи имееют само собой мЕньшее сжимающие усилие.
— тот же куст — нагрузка приложена равномерно распредёлённая — та же самая история.
— тот же куст — четверть ростверка загружена равномернораспределённой нагрузкой со смещением к краю — сваи под этой зоной загружены больше, сваи с обратной незагруженной стороны имеют значительно меньшее значение.
Вышеописанные с выводами случаи очевидны, что прикладывать скриншоты даже нет смысла.
Авторы СП люди умные и опытные и ставить под сомнение их заключения не имеет смысла. Полагаю, что картина моя не полна этом вопросе.
Говоря простым языком непонятны предпосылки и выводы п. 7.4.14 СП 50-102-2003.
Коллеги, можете поделиться опытом в этой области, расчётами, примерами, интерпретациями, соображениями на эту тему?
Заранее благодарен всем участникам дискуссии.
Источник
Основания, фундаменты и подземные сооружения (стр. 7 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 |
НОМЕНКЛАТУРА ЗАБИВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЙ И БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
Ширина грани или диаметр сваи, см
Исходная рабочая документация
Цельные квадратного сплошного сечения с ненапрягаемой арматурой
Серия* 1.011.1-10 вып.1
То же, с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой
Составные квадратного сплошного сечения с поперечным армированием
Серия 1.011.1-10 вып.8
Цельные полые круглые и сваи-оболочки
Составные полые круглые и сваи-оболочки
* Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Рабочие чертежи. ЦИТП Госстроя России, 1990.
Способ изготовления сваи
Диаметр сваи*, см
Вращательным и ударно-канатным бурением в неустойчивых грунтах с закреплением стенок скважин трубами, оставляемыми в грунте
То же, с извлечением инвентарных обсадных труб
Вращательным бурением в неустойчивых грунтах с закреплением стенок скважин глинистым раствором
Вращательным бурением в устойчивых глинистых грунтах без закрепления стенок скважин
Вращательным бурением в неустойчивых грунтах с использованием полого шнека
* В числителе указан диаметр ствола, в знаменателе — диаметр уширения.
РАСЧЕТ ОСАДКИ КОМБИНИРОВАННЫХ СВАЙНО-ПЛИТНЫХ (КСП) ФУНДАМЕНТОВ
1. Метод расчета осадки КСП фундаментов основан на совместном рассмотрении жесткости (нагрузка, деленная на осадку) свай и плиты. В этом расчете следует в первом приближении принять на сваи 85% общей нагрузки на фундамент и 15% — на плиту.
2. Расчет осадки КСП фундамента производится на основе определения частных значений жесткости всех свай и ростверка, коэффициента их взаимодействия и коэффициента жесткости всего фундамента:
а) жесткость всех свай Kp определяется по формуле
, (1)
где K1 — жесткость одной сваи, определяемая как отношение нагрузки на сваю к ее осадке
n — общее количество свай в фундаменте;
Rs — коэффициент увеличения осадки (п.8.25).
б) жесткость плиты Kc, считая ее жесткой, определяется по формуле
, (2)
где Es — средний модуль деформации грунта на глубине до B, м (B — ширина плиты), кПа;
A — площадь плиты (A = BL, где L — длина плиты, м), м2;
v — коэффициент Пуассона грунта;
m0 — коэффициент площади, зависящий от отношения L/B и принимаемый:
в) общая жесткость КСП фундамента Kf вычисляется по формуле
3. Осадку свайно-плитного фундамента вычисляют по формуле:
. (4)
При этом часть нагрузки, воспринимаемой сваями, составит
, (5)
а часть нагрузки, воспринимаемой плитой, составит
. (6)
4. Определение расчетных показателей КСП фундамента производится методом последовательных приближений.
а) Имея площадь ростверка здания A и задавшись расстоянием между сваями a порядка (5-7)d, находим число свай в фундаменте
б) При максимально допустимой осадке свайного фундамента sф расчетная осадка одиночной сваи s1 равна
, (8)
где в первом приближении принимаем значение 
по табл.8.5, имея значения n и a при l/d=25 и l=1000.
в) Определяем расчетную нагрузку на сваю P1 по формуле
, (9)
где значение 
принимаем по табл.8.4, которое в первом приближении при принятом значении для равно = 0,10.
г) Определяем расчетную нагрузку на одиночную сваю свайного фундамента 
, приходящуюся от внешней расчетной нагрузки на фундамент (SP). При этом принимается, что сваи воспринимают 85% от SP.
. (10)
Расхождение между значениями P1 и указывает направление уточнения расчета, главным образом за счет изменения значения n и с включением в расчет фактических значений l/d и l.
Выполненные расчеты осадки КСП фундаментов должны быть сопоставлены с расчетом на осадку как условного фундамента по СниП 2.02.03.
5. При конструктивном расчете плиты ростверка следует учитывать, что при жестком ростверке, обеспечивающем одинаковую осадку всех свай, происходит существенное перераспределение нагрузки на сваи, в результате которого нагрузка на крайние ряды свай, особенно на угловые сваи, значительно выше средней нагрузки на сваю в фундаменте, что может вызвать значительные изгибающие моменты на краях и в углах ростверка.
Для объектов геотехнических категорий 1 и 2 допускается принимать нагрузки на сваи в ростверке в зависимости от средней нагрузки на сваю в плитном фундаменте Pcp:
в крайних рядах – Pk = 2Pcp 
;
на угловых сваях – Py = 3Pcp.
РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
1. Метод разработан для расчета длинных гибких свай, для которых отношение l/d, как правило, больше 10. Сваи считаются жестко заделанными в ростверк, что исключает поворот головы свай. Расчет производится раздельно для связных и несвязных грунтов по несущей способности и по перемещениям.
2. Расчетом должно быть обеспечено выполнение условий (1) и (2)
, (1)
где Fh — расчетная горизонтальная нагрузка на куст свай, кН;
— расчетное сопротивление куста свай, кН.
где Dг — расчетное горизонтальное перемещение сваи в уровне подошвы ростверка, м;
Sпр — предельно допустимое значение горизонтального перемещения сваи, устанавливаемое в техническом задании, м.
3. При расчете свай в связных грунтах:
1) Несущая способность свай на горизонтальную нагрузку H определяется в зависимости от прочности ствола сваи на изгиб по формуле
где cu — расчетное среднее значение недренированного сопротивления грунта сдвигу, определяемое для участка от поверхности грунта до глубины 10d, кН/м2;
d — диаметр или ширина ствола сваи, м;
bc — безразмерный коэффициент прочности ствола сваи, определяемый по табл.1 в зависимости от безразмерного показателя mc и вида заделки головы сваи.
, (4)
где Mp — расчетный изгибающий момент ствола сваи (кН·м), определяемый в зависимости от размера и армирования сваи; для стандартных железобетонных забивных свай, принимаемый по Серии 1.011.1-10 с учетом вертикальной нагрузки на сваю при ее наличии.
Источник