Центрально нагруженный свайный фундамент

Расчет центрально и внецентренно нагруженного свайного фундамента.

Расчет свайного фундамента по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится из условия

где — расчетная внешняя нагрузка, передаваемая на отдельную сваю при наиболее невыгодных сочетаниях усилий, с учетом собственного веса ростверка и свай; — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый при расчете по несущей способности равным 0,87; у_к — коэффициент надежности метода испытаний, принимаемый по таблице .

Количество свай в отдельно стоящем свайном фундаменте (под колонну) может быть определено следующим образом;

а) определим ориентировочные размеры ростверка. Для этого определим среднее давление под подошвой ростверка по выражению

где Р — расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН; — размер поперечно­го сечения сваи, м.

Площадь подошвы ростверка в первом приближении может быть опре­делена по формуле

где — расчетная нагрузка по первой группе предельных состояний в плоскости обреза фундамента, кН; — осредненное значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах, принимаемое равным 20 кН/м 3 ; d _р — глубина заложения подошвы ростверка, м.

Вес ростверка с грунтом на его уступах можно определить по формуле

где — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый = 1,1. Тогда количество свай

где = 1 . 1,6 — коэффициент, учитывающий действие момента. Для цен­трально нагруженных фундаментов = 1.

После определения количества свай в кусте или шага в ленточном рост­верке и порядка их размещения уточняют размеры ростверка и рассчитыва­ют его фактический вес с грунтом на уступах. Размеры ростверка уточняют­ся из следующих соображений:

— расстояние между осями наиболее близко расположенных свай, защем­ленных в грунте, не менее 3 d ;

— расстояние от грани свай крайнего ряда до края ростверка не менее 0,05 м;

-расстояние между сваями-стойками не регламентируется и зависит от возможности их погружения в грунт и от нагрузок;

— расстояние в свету между буровыми, набивными сваями и сваями-оболочками принимается не менее 1 м.

Конструирование ростверка завершается определением веса ростверка и грунта на его уступах. Вес ростверка

где ус = 1,1 — коэффициент надежности по нагрузке; V_р — объем ростверка,удельный вес железобетона.

-удельный вес ж/б.

Вес грунта на уступах ростверка

где V_g — объем фунта на уступах ростверка, м 3 ; — средневзвешенное зна­чение удельного веса грунта, кН/м 3 , расположенного выше ростверка.

После этого выполняют проверку фактической нагрузки, передаваемой на сваю, по формулам:

а) для центрально нагруженного фундамента —

Источник

Вопрос. Проектирование центрально нагруженных свайных фундаментов

При проектировании свайных фундаментов необходимо: выбрать глубину заложения подошвы ростверка, тип, вид и размеры (длину и поперечное сечение) свай; найти несущую способность сваи; определить необходимое число свай в фундаменте; разместить сваи в плане и сконструировать ростверк; произвести проверку нагрузки, приходящейся на каждую сваю; определить осадку свайного фундамента. Глубину заложения подошвы ростверка выбирают, сообразуясь с особенностями сооружения (наличие подвальных этажей, приямков и т. п.), Иногда в районах глубокого сезонного промерзания ростверки закладывают в пределах глубины возможного промерзания даже в пучинистых грунтах. В этом случае под ними делают воздушный зазор размером, несколько большим величины ожидаемого пучения грунта под ростверком. Тем самым исключается воздействие нормальных сил морозного пучения грунта на подошву ростверка.

Размеры свай также выбирают с учетом характера напластования грунтов. Длина свай обусловливается расположением слоя относительно плотного грунта, на который можно передавать большую часть нагрузки. Под этим слоем не должно быть слабых грунтов, способных привести к неравномерным осадкам сооружения. Поперечное сечение свай принимают в зависимости от их длины, так как очень большая гибкость свай может вызвать искривление их ствола по мере погружения его в грунт

Расчет ведут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в центрально нагруженном кусте определяют по формуле

Зная число свай, их размещают в плане и конструируют ростверк. В центрально нагруженном свайном фундаменте сваи располагают рядами или в шахматном порядке Как отмечалось ранее, минимальное расстояние а между осями цилиндрических и призматических свай принимают равным 3d (d размер поперечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай зависит от точности погружения свай в грунт или от способа их

изготовления, Для забивных свай это расстояние чаще всего принимают равным размеру поперечного сечения сваи. Ростверк (обычно железобетонный) рассчитывают на продавливание колонной или сваей и на изгиб в соответствии с расчетом фундаментов по нормам на железобетонные конструкции.

Сваи, работающие только на сжатие, заделывают в ростверке обычно на глубину 5. 10 см. Сборные ростверки при возможности контроля допускается устанавливать непосредственно на головы свай на растворе. Сваи, работающие на выдергивание или изгиб, следует прочно заделывать в ростверк. Для этого бетон головы свай разбивают и обнаженную арматуру заделывают в ростверке. Проверку расчетной нагрузки, приходящейся на каждую сваю, при центральном нагружении фундамента осуществляют по формуле N=*(N0 + Gf+Gs)/n, A1.20) где G/, Gg— расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта и ростверка; в—принятое число свай в фундаменте. При этом должно удовлетворяться условие где ук — коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от точности определения несущей способности сваи .Если это условие не удовлетворяется, изменяют число свай и проводят повторную проверку.

Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундаментовПри внецентренном загружении фундамента различают два случая: I случай-—момент действует постоянно; II случай— момент непостоянен и может действовать то справа, то слева. В I случае стремятся совместить центр тяжести сечений свай в кусте с точкой приложения равнодействующей. Тогда свайный куст будет испытывать центральное загружение, и нагрузку на сваи проверяют .

Размещать сваи с большей частотой у наиболее загруженного края ростверка нежелательно из-за возможного крена ростверка. Во II случае при проектировании таких фундаментов удается несколько снизить влияние момента на -их работу частичным смещением центра тяжести сечений свай в кусте относительно оси конструкции. Число свай внецеитренно нагруженного фундамента обычно и увеличивают приблизительно на 20 %,

Расчетную нагрузку на сваю при эксцентриситете относительно двух осей инерции площади сечений свай в кусте находят по формуле внецентренного сжатия

Учитывая, что при применении свай одинакового поперечного сечения и момент инерции сечения сваи относительно собственной оси инерции / во много раз меньше а при отсутствии заделки свай в ростверке вообще равен нулю, поэтому При учете ветровых и крановых нагрузок разрешается принимать расчетную нагрузку на крайние ряды свай на 20 % больше.

Опред-ие размеров ростверка. Зависят от особ-й наземн. констр-ций, усл-й нагружения, числа и размещения свай. Сопряжение ростверка со сваями: 1) свободное – заделка головы сваи в ростверк на глуб. 5-10 см, в расчетах условно учит-ся как шарнирное сопряжение; 2) жесткое – верхн. часть головы сваи разбивается, обнаженная арм. замонолич-ся в ростверк вместе с неразбитой частью на глуб min 300 мм. Жесткое сопряжение предусм-ся если: 1. стволы свай располаг-ся в слабых гр; 2. сжимающ. нагрузка приложена с эксцентриситетом, выходящим за пределы ядра сечения; 3. на сваю действ-т гориз. нагр., перемещ-е от кот. при свободн. опирании > предельных; 4. в фунд. им-ся наклонные / составные вертик. сваи; 5. сваи работают на выдергивающ. нагр.

Ростверк вып-ся из монолитн / сборн. ж/б.

Высоту ростверка назнач-т согл. расчетам / по конструктивн. соображениям, равной h₀+0,25, где h₀ – величина заделки сваи, но не

Источник

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент

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.

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

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 (3.6) 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

G_f и G_g – расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах

Если условие (3.7) 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

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

где h – глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φ_II,mt – осредненное расчетное значение угла внут­реннего трения грунта:

φ_II,i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдель­ных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i .

Рис. 3.6. Схемы условных фундаментов для расчета по второй группе предельных состояний

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

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

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.

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

где N_0II – 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, мето­дом суммирования. Полная осадка фундамента не должна превышать ее предельного значения в соответствии с усло­вием :

где – предельное допустимое значение деформации свайного фундамента

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

Источник