Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента как условного массивного
Для данной проверки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент в форме прямоугольного параллелепипеда, состоящий из ростверка, свай и грунта, ограниченный контуром А-Б-В-Г
Размеры подошвы условного фундамента определяют по формулам:
;
,
где ас, bс – соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента;
асп, bсп – соответственно длина и ширина свайного поля по наружным граням крайних свай, м;
d1 – глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;
φmt – приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов, прорезанных сваями, определяемое о формуле
;
φI,i – расчетные значения углов внутреннего трения отдельных слоев грунта толщиной hi; при этом ∑hi=di.
При наклонном расположении свай, если 
размеры условного фундамента определяются точками пересечения наклонных граней свай с плоскостью острия сваи (рис 5.4).
Проверка несущей способности основания условного фундамента заключается в том, чтобы среднее p и максимальное pмах давления на грунт в сечении А-Б (рис 5.4) по подошве условного фундамента удовлетворяли следующим условиям
; 
,
где R – расчетное сопротивление грунта в уровне нижних концов свай, кПа
где R0 – условное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по табл. 1 — 3 приложения 5;
bс – ширина условного фундамента, м; при ширине более 6 м принимается bс = 6 м;
d – глубина условного фундамента, м;
gI – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы условного фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать g = 19,62 кН/м 3 или определять по формуле (2);
k1, k2 – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 приложения 5;
γп – коэффициент надежности по назначению сооружения, γп = 1,4;
γс – коэффициент условий работы, с учетом рассматриваемых временных нагрузок принимается равным γс = 1,2;
ac –длина условного фундамента, м;
d1 – глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;
Fhx – тормозная сила, кН (см. исходные данные);
Мс – момент тормозной силы в уровне подошвы ростверка, кНм
;
Fhx, hp – приведены в исходных данных;
Nc – нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, кН, определяемая с учетом веса грунтового массива А-Б-В-Г вместе с заключенными в нем ростверком и сваями по формуле
,
где NГР – нагрузка от веса грунта в пределах всего условного фундамента А-Б-В-Г, определяемая по формуле
;
ас, bc, hp – соответственно длина, ширина и высота ростверка, м.
γI – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, определяемое по формуле
(2)
где γIi – расчетный удельный вес отдельных геологических слоев грунта, лежащих выше подошвы условного фундамента, кН/м 3 ;
Рис. 5.4. Схема условно массивного свайного фундамента:
а) при применении только вертикальных свай; б) при применении вертикальных и наклонных свай
Источник
Расчет свайного фундамента, как условно массивного
Предварительно определяем границы условного массивного фундамента. Для этого находим средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, пройденными сваями
(4,6), где
φi — расчетные значения углов внутреннего трения отдельных пройденных сваями
hi — толщина этих слоев;
длина и ширина условного массивного фундамента.
l =l + 2lр tgφm = 10,4 + 2 ×15×0,13=14,3 м;
b = b + 2lp tgφm = 4 + 2×15×0,13= 7,9 м.
. lр — рабочая длина сваи,
Условие выполнено.
Технология сооружения фундамента и техника безопасности.
Техника безопасности.
При выполнении работы по сооружению фундаментов, все работники, которые обслуживают машины и механизмы должны иметь соответствующие удостоверения.
При работе с электроинструментом, инструмент должен быть заземлен, работники должны иметь допуски для работы с электроинструментом.
Все работники (при необходимости) должны иметь спецодежду, спецобувь, рукавицы и так далее.
При работе кранов, молотов в зоне работы этих машин не должны находится посторонние люди.
При забивке свай их подвешивании необходимо пользоваться чалками.
Все котлованы должны иметь ограждения, а также должны быть предупреждающие плакаты и надписи.
После выполнения геодезических работ по разбивке оси моста и осей опор приступаем к выполнению производства работ по сооружению фундаментов. Последовательность выполнения работ по устройству фундаментов:
1.Устройство шпунтового ограждения.
5.Установка арматурного каркаса.
5.3. Устройство шпунтового ограждения.
При устройстве крепления можно принять деревянный и металлический шпунт (в зависимости от объема работ и прочности грунтов, а также глубины воды).
Для нашего случая принимаем металлический шпунт корытного типа. Так как глубина воды небольшая, принимаем длину шпунта равную 6 м. Для того чтобы устроить шпунтовое ограждение, на месте сооружения фундамента сооружается направляющий каркас, который крепиться к маячным сваям. После этого начинают погружать шпунты. Как правило, шпунт погружается тем же оборудованием, каким будут погружаться сваи.
В нашем случае используем для разработки котлована грейдеры небольшой емкости ковша (0,3 м. так как объем работ небольшой). При разработке можно даже не осуществлять водоотлив, а грунт можно сбрасывать в воду. После выемки основного объема грунта, можно откачать из котлована воду и вручную доработать дно котлована.
Способ погружения свай зависит от свойств грунтов, величины заглубления и принимаемого оборудования.
В нашем случае возможно погружение свай сваебойными молотками. Последовательность забивки свай должна быть такой, при которой сводятся к минимуму непроизводительность затрат времени на перемещение сваебойного оборудования. При большом количестве свай их необходимо забивать от середины к крайним рядам свай (чтобы не происходило уплотнение грунта в середине). Для забивки свай можно применять молоты Тобогошина.
Отказом называется величина погружения сваи от одного удара в запал (тактов одиночного действия запал равен 10 ударам). После срубки голов свай и составление акта на скрытые работы приступают к бетонированию ростверка.
Если воду из котлована не удается откачать полностью, то нижний слой бетона укладывают одним из способов подводного бетонирования (ВПТ — вертикально перемещающиеся трубы). После того как вода в котлован поступать не будет, бетон укладывают обычным способом. В поперечном направлении опалубку не устраивают (опалубкой будет служить шпунт), а в поперечном — опалубку устраивают только для верхнего уступа. Бетон укладывают слоями, толщиной 0,4 — 0,6м. с последующим уплотнением бетона глубинными вибраторами (типа виброигла). После того, как ростверк наберет прочность 78 % проектной прочности можно приступать к устройству тела опоры.
6. Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента.
Ведомость объёмов основных работ и стоимость вариантов фундаментов.
Вариант №1. Фундамент на естественном основании.
| Наименование работ и формула подсчета объёмов работ | Объём работ | Стоимость, рубли | |
| Единица измерения | количество | единицы | общая |
| Стальное шпунтовое ограждения котлована (14,2+7)х2-5 | м 3 | ||
| Разработка котлована с водоотливом 10,4×7×3,7 | м 3 | ||
| Бетонная кладка фундамента 10,4×7 | 253,66 | 81171,2 | |
| Итого | 133511,2 | ||
| Вариант №2. Свайный фундамент. | |||
| Наименование работ и формула подсчета объёмов работ | Объём работ | Стоимость, рубли | |
| Единица измерения | количество | единицы | общая |
| Стальное шпунтование ограждения котлована (10,6+З,4)×2×3,5 | м 3 | 97,3 | |
| Разработка котлована с водоотливом 10,6×4,4×3,5 | м 3 | 124,95 | |
| Сваи ж/б с забивкой с земли или подмостей | м 3 | 28,8 | |
| Бетонная кладка фундамента 10,5×4,6 | м 3 | 66,3 | |
| Итого | |||
| Всего бетонной кладки | м 3 | 66,3 | |
| Сравнение вариантов сводим в таблицу 6.2 Таблица 6.2. Технико-экономические показатели вариантов фундаментов. | |||
| Показатели | Единица измерения | Номер варианта | |
| Строительная стоимость | Рубли | 133511,2 | |
| Объём бетонной кладки, в том числе сборного бетона. | м 3 | 253,66 | 66,3 28,8 |
Вывод: при комплексном сравнении технико-экономических показателей вариантов фундамента, мы пришли к выводу, что в данном случае наиболее выгодным является
Источник
Массивные фундаменты
— фундаменты массивных сооружений с массивной подземной частью (фундаменты плотин, мостовых опор, доменных печей, дымовых труб, под машинное оборудование с динамическими нагрузками). Они создают большую инерцию, препятствуют колебаниям, уменьшают амплитуду, скорость, ускорение колебаний и т.д.
По способу устройства фундаментов в котловане различают:
Тип и глубина заложения фундамента зависят от инженерно-геологических условий площадки строительства.
Схематично все грунты условно делят на слабые и надежные (хорошие).
К хорошим относятся грунты со сравнительно высокими значениями φ,cи Е, при которых подошва фундаментов рассматриваемого сооружения не требует больших выносов за габариты несущей конструкции, а осадки фундаментов заведомо меньше предельных.
Надежные, слабые грунты это понятия относительные. Если сооружение легкое или его конструкции допускают развитие больших неравномерных осадок, то для него даже сильно сжимаемые грунты будут относиться к категории надежных, а для тяжелых сооружений и при возведении конструкции, не допускающих неравномерных осадок, считаются слабыми грунты обладающие средней сжимаемостью и считающимися хорошими в основании обычных сооружений.
Схемы деления грунтов
Различают три схемы деления грунтов.
1 – надежный грунт
2 – слабый грунт
I– с поверхностью на большую глубину залегают надежные грунты. Может быть несколько слоев, строительные качества которых не ниже качества верхнего слоя толщи.
Решение: принимаем минимально допустимую глубину заложения подошвы фундамента. Иногда можно принять за несущий слой (где находится подошва фундамента мелкого заложения) более плотный грунт, залегающий на некоторой глубине (если это экономичнее).
1 – надёжный грунт среднего качества
2 – более плотный грунт
II– с поверхности на некоторую глубину залегает один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов.
а) Прорезка слабых грунтов и передача нагрузки на слои надежных грунтов;
б) если качество надежного грунта высокое, сооружение можно опереть столбы;
г) сваи различной длины в зависимости от качества надежных грунтов – легкие сооружения можно возводить на сваях, передающих нагрузку на слабые грунты;
д) слабые грунты могут быть уплотнены, заменены или закреплены.
III– на некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько пластов слабых грунтов.
Решение: приемлемы решения схемы 2, но приходится прорезать и верхний слой надежного грунта. Верхний слой можно использовать в качестве распределительной подушки (1) или закрепить только слой слабого грунта (2).
1 – «надежный» грунт
2 – слабый грунт
3 – зона закрепления
4 – эпюра напряжений
Свайные фундаменты. Область применения. Классификация свай.
В тех случаях, когда в верхней части основания находятся слабые грунты, возникает необходимость в передаче давления от сооружения на более плотные (надежные) грунты, залегающие на некоторой глубине. В таких случаях устраивают свайные фундаменты.
Свая– длинный стержень, который забит или погружен в грунт каким-либо другим способом.
Лекция 8 – 17.05.12
Для того, чтобы все сваи работали одновременно их объединяют ж/б плитой или балкой, которая называется ростверком, который обеспечивает распределение нагрузки на сваи и приблизительно равномерность осадки или при несимметричном загружении – осадку с креном.
Различают три типа свайных ростверков:
Конструкции свай с низким ростверком состоит из совместно работающих ростверков, свай и грунта в межсвайном пространстве. В этих конструкциях сваи полностью погружены в грунт и работают преимущественно на сжатие. Сваи с высоким ростверком является своеобразными инженерными сооружениями (мосты и их опоры, причалы, пирсы и т.п.), в которых сваи могут работать на изгиб и внецентренное сжатие и растяжение. Эти конструкции рассчитываются как плоские или пространственные рамы, у которых ростверк принимают за жесткий или гибкий ригель, а свая, заглубленная часть которых является фундаментом, за вертикальные или наклонные гибкие стойки.
Заделка свай в ростверк (монолитная и жесткая заделка)
3 – песчаная подготовка
4 – выпуск арматуры из сваи
5 – арматурная сетка
— деревянные, реже металлические
По способу устройства
— погружаемые в грунт (забивные)
— выполняемые непосредственно в грунте (набивные)
По способу погружения
— забивные с подмывом
Те сваи, которые выполняются в грунте: по способу устройства скважин и по способу уплотнения бетона в скважине.
Скважины устраиваются бурением или выштамповыванием с помощью металлического сердечника или ударноканатным бурением.
По способу уплотнения бетона
— уплотненные обычной трамбовкой
По форме поперечного сечения
— квадратные с отверстием (ж/б)
— трубчатой формы (ж/б)
— круглого сплошного сечения (деревянные и набивные бетонные)
Металлические чаще всего трубчатого сечения, реже двутаврового (2 швеллера + лист).
По форме продольного сечения
Пучение – возможность увеличения объема грунта при промерзании.
По характеру работы
— висячие сваи (сваи трения) – сваи, которые окружены со всех сторон (в том числе и со стороны нижнего конца), сжимаемыми грунтами.
А – площадь опирания на грунт сваи
А1– площадь боковой поверхности сваи
— сваи-стойки –сваи, которые погружают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на прочный, практически несжимаемый слой грунта (скала, плотный или крупно-обломочный грунт или глинистый грунт твердой консистенции).
Kd– несущая способность сваи
Несущая способность сваи-стойки выше. Несущая способность одиночной сваи во много раз меньше нагрузки, поэтому (в большинстве случаев), передаваемой надземной конструкции, поэтому свайные фундаменты приходится делать из нескольких свай.
В зависимости от размещения свай в плане:
— ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами
— сплошное свайное поле
Одиночные сваи– принимают, когда нагрузки от колонн здания или стыка панелей воспринимает одна свая. Иногда сваи являются одновременно колоннами здания (такие называются сваями-колоннами).
Лекция 9 – 24.05.12
Ленточные свайные фундаменты– устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями.
Различают однорядное и многорядное (в 2..3 и более ряда) размещение свай.
При многорядном размещении свай свайный фундамент воспринимает не только вертикальную нагрузку, но и момент; при однорядном размещении свай внецентренно приложенная нагрузка вызывает изгиб свай.
В случае однорядного размещения свай под внутренними и наружными стенами здания, обладающего пространственной жесткостью, верхние части свай не могут испытывать изгиба, так как надподвальные перекрытия и пересечения стен препятствуют развитию деформаций изгиба в сваях.
Свайные кусты– это группы свай, обычно расположенные под отдельными конструкциями (например, под колоннами). Минимальное число свай в одном кусте – три. Иногда допускается делать свайные кусты из двух свай, если исключительно развитие свай в перпендикулярном направление по отношению к оси, проходящей через обе сваи.
(для одноэтажного промышленного здания минимальное количество свай в кусте четыре – по справочнику проектировщика)
Сплошное свайное поле– устраивают под тяжелыми сооружениями, когда сваи располагаются по некоторой сетке под все сооружением или его частью. На сплошное свайное поле опираются все конструкции этой части сооружения (колонны, стены, оборудование).
Свайным полем строители также называют систему свай, расположенных под сооружением, состоящую из одиночных свай, лент и свайных кустов.
Источник