Внецентренно 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

Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундаментов

При наличии момента, действующего на свайный ростверк, расчет ведется по формулам внецентренного сжатия.

Необходимо выравнивать нагрузки по сваям, для этого смещают центр свайного основания, стремясь его к совмещению с центром давления.

Какую нагрузку будет воспринимать максимально нагруженная свая?

Для этого определяют положение смещенного ц.т. свайного основания (а₀).

Для свай одинаковых размеров получим

Тогда можно записать:

(1) Á — момент инерции свайного основания

Á 0 — момент инерции площади поперечного сечения ствола сваи, относительно своей собственной оси (мал – пренебрегаем).

Умножаем правую и левую часть выражения (1) на F_св (получим усилие, приходящиеся на сваю)

По данному выражению можно определять усилия, приходящиеся на любую сваю. (Расчет по I предельному состоянию).

ПОВЕРХНОСТНОЕ И ГЛУБИННОЕ УПЛОТНЕНИЕ.

Существуют три основных направления улучшения грунтов основания, представленные на схеме рис. 1.

Рис. 1. Схема основных направлений развития путей улучшения оснований

Дата добавления: 2016-05-11 ; просмотров: 1705 ;

Источник

5.2. Расчет внецентренно нагруженных свайных фундаментов с низким ростверком

Внецентренно нагруженным называют свайный фундамент, в котором точка приложения равнодействующей внешних нагрузок не совпадает с центром тяжести поперечных сечений свай в кусте.

При небольших эксцентриситетах в целях сокращения производства работ сваи допускается размещать равномерно. При больших эксцентриситетах у более нагруженного края фундамента устанавливают большее количество свай, смещая тем самым центр тяжести сечения свай в кусте относительно оси симметрии и уменьшая неблагоприятное воздействие момента.

Количество свай во внецентренно нагруженном фундаменте определяют по формуле (16) с увеличением его на 20-25%.

Расчетную нагрузку на одну сваю во внецентренно нагруженном фундаменте при эксцентриситете относительно двух главных осей инерции определяют по формуле:

где N_0I, N_PI, N_GI, N_CI, n — то же, что в формуле (17); M_x, M_y — моменты от расчетных нагрузок относительно главных центральных осей плана свай в плоскости подошвы ростверка; x_i, y_i — расстояния от главных осей до оси каждой сваи; x, y — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой определяется расчетная нагрузка.

Моменты от горизонтальных нагрузок, действующие в уровне обреза ростверка определяются по формуле M_x,y = H_x,yh_p, (23)

где H_x,y — горизонтальная составляющая расчетной нагрузки, действующей по оси х, у; h_p — высота ростверка.

Усилие, найденное по формуле (22) должно удовлетворять условию формулы (2), если оно не удовлетворяется, то увеличивают сечение, длину или количество свай и производят повторный расчет.

5.3. Проверка несущей способности по грунту фундамента из свай как условного фундамента мелкого заложения

Условный фундамент принимают в виде прямоугольного параллелепипеда. Его размеры для свайного фундамента с заглубленным в грунт ростверком определяют по рис. 6 и 7, с расположенным над грунтом ростверком — по рис. 8 и 9, для фундамента из опускного колодца — по рис. 10. Среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов _m, прорезанных сваями, определяют по формуле:

где _i — расчетный угол внутреннего трения i-го слоя грунта, расположенного в пределах глубины погружения свай в грунт; h_i — толщина этого слоя; d — глубина погружения свай в грунт от его расчетной поверхности, м.

Несущую способность основания под подошвой условного фундамента проверяют по формуле (21), при этом подлежащие проверке среднее P, кПа (тс/м 2 ), и максимальное P_max, кПа (тс/м 2 ), давления на грунт в сечении 3-4 по подошве условного фундамента (см. рис. 6-10) определяют по формулам:

где N_c — нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, кН (тс), определяемая с учетом веса грунтового массива 1-2-3-4 вместе с заключенными в нем ростверком и сваями или опускным колодцем; F_h; M_c — соответственно горизонтальная составляющая внешней нагрузки, кН (тс), и ее момент относительно главной оси горизонтального сечения условного фундамента в уровне расчетной поверхности грунта, кНм (тсм); d — глубина заложения условного фундамента по отношению к расчетной поверхности грунта (см. рис. 6-10); a_c, b_c — размеры в плане условного фундамента в направлении, параллельном плоскости действия нагрузки и перпендикулярном ей, м; k — коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта, расположенного выше подошвы фундамента и принимаемый по табл. 13; c_b — коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента, кН/м 3 (тс/м 3 ), определяемый по формулам: при d  10 м c_b = 10k, кН/м 3 (тс/м 3 ); при d > 10 м c_b = kd.

Текучепластичные глины и суглинки (0,75

Рис. 6. Условный свайный фундамент с ростверком, заг-лубленным в грунт при угле наклона свай менее _m/4

Рис. 7. Условный свайный фундамент с ростверком, заглубленным в грунт при угле наклона свай более _m/4

Рис. 8. Условный свайный фундамент с ростверком, рас-положенным над грунтом при угле наклона свай менее _m/4

Рис. 9. Условный свайный фундамент с ростверком, расположенным над грун-том при угле наклона свай более _m/4

Рис. 10. Условный фундамент из опускного колодца:

Источник

Внецентренно нагруженный свайный фундамент

Типы фундаментов, используемые в строительстве, различаются в зависимости от характера конструкций, которые планируется организовывать на их основании.

Так, внецентренно нагруженный фундамент представляет собой несущую строительную конструкцию, которая характеризуется несовпадением центра тяжести площади ее подошвы и равнодействующей внешних нагрузок.

Такая ситуация влечет за собой определенную степень неустойчивости конструкции, которая должна быть учтена и скорректирована в ходе осуществления проектных работ: например, посредством использования такой технологии, как армирование.

Основное отличие центрально нагруженного фундамента от внецентренно нагруженного в различных вариантах, включая использование такой технологии, как армирование, заключается в том, что в последнем случае максимальная нагрузка приходится на край несущей конструкции, что обусловливает дополнительные требования к ее несущей способности. В некоторых случаях такую способность необходимо усиливать для придания конструкции достаточной устойчивости, обеспечивающей возможность возведения на этом основании планирующегося к строительству здания.

Например, осуществить это усиление можно, прибегнув к армированию подошвы фундамента или установив колонну. Однако нужно понимать, что конструкции армируются в случае, если этого требует ситуация. Таким же образом складывается ситуация, если решено установить колонну: конкретный способ усиления несущей способности внецентренно нагруженного фундамента и необходимость его использования должна быть осуществлена непосредственно в ходе проектных работ после того, как произведен необходимый расчет.

№ 15 ЕМТИХАН БИЛЕТІ/ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ

1. Расчет и проектирование свайных фундаментов: основные положения, выбор конструкции

Согласно рекомендациям сельскохозяйственные здания в зависимости от характера технологического процесса и вида возможного увлажнения грунтов подразделяются на следующие группы: животноводческие здания с мокрым технологическим процессом и оборудованные водосодержащими лотками навозоудаления, вследствие чего возможно интенсивное замачивание грунта, приводящее к его частичной просадке или (реже) всей просадочной толщи; здания, не имеющие мокрого технологического процесса, оснащенные сетями и устройствами производственного бытового назначения, с удельным расходом воды не более площади здания в сутки. А также здания с одиночными с перечными каналами для гидросплава навоза: здания, не оснащенные сетями и устройствами, с расположением несущих сетей от здания на расстояниях, превышающих полуторную глубину просадочной толщи, вследствие чего возможно только медленное повышение влажности грунтов.

Такая классификация сельскохозяйственных зданий позволяет более дифференцированно назначать несущую способность пирамидальной сваи с учетом возможного увлажнения грунтов основания, обеспечивая при этом нормальную эксплуатацию зданий.

При проектировании фундаментов на коротких пирамидальных сваях важным вопросом является правильный выбор их размеров и угла коничности свай.

Предварительный выбор размеров пирамидальных свай производится на основании следующего: при увеличении угла коничности свай одинакового объема от 5 до 13° увеличивается зона уплотнения в плане (в связном грунте) и удельная несущая способность единицы объема сваи возрастает до 30%, однако погружение свай с наибольшими углами коничности в плотные грунты затруднительно; в грунтовых условиях I типа по просадочности потери несущей способности сваи при замачивании тем меньше, чем больше угол коничности сваи; короткие пирамидальные сваи с углами коничности 5. 9° целесообразно применять в грунтах плотных и средней плотности, сваи же с углом коничности 10. 13° — в грунтах рыхлых; при наличии верхнего более прочного слоя грунта длина свай в первую очередь определяется исходя из недопущения прорезки этого слоя и выхода зон уплотнения в массив слабого грунта.

Расчет фундаментов на коротких пирамидальных сваях и их оснований производится в соответствии со СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты» по предельным состояниям двух групп: по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и по прочности конструкций фундаментов; по осадкам, перемещению свай и по образованию или раскрытию трещин в железобетонных сваях.

В зависимости от конструктивной схемы сельскохозяйственного здания или сооружения сваи в плане могут устраиваться в виде: лент — для зданий с неполным несущим каркасом, в которых преобладают равномерно распределенные нагрузки.

Сваи в этом случае располагаются в один или в шахматном порядке в два и более рядов; одиночных свай — под отдельно стоящие опоры каркасных зданий; кустов из двух и более свай в случаях, если несущая способность одиночной пирамидальной сваи ниже требуемой; сваи располагают на участке треугольной, прямоугольной и квадратной формы в плане; сплошного свайного поля — для сооружений, в которых нагрузка распределена по всей площади, например резервуары, силосные сооружения и др.

2 Объемные и сдвиговые деформации в грунтах

Пластические деформации в грунтах можно разделить на объемные и сдвиговые. Объемные деформации приводят к изменению объема пор в грунте, т.е. к его уплотнению, сдвиговые – к изменению его первоначальной формы и могут вызвать разрушение грунта

В зависимости от граничных условий ползучесть может быть объемной и сдвиговой. Объемная ползучесть наблюдается при постоянном всестороннем сжатии, например при компрессии водонасыщенной высокопористой глины (консолидация), и всегда имеет затухающий характер. Сдвиговая ползучесть проявляется при постоянно действующих сдвигающих усилиях, например в основаниях и теле сооружений, в откосах, в основании плотин и т. п.

Обычно сдвиговую ползучесть изучают при постоянных уровнях напряжений. В начальный момент нагружения в теле возникают упругие деформации или (при достаточно больших напряжениях) упругопластические, а затем развиваются деформации ползучести. При этом кривая переходит от упругой или упругопластической ее части к вязкоупругой плавно, без излома. Со временем скорость ползучести уменьшается и через некоторый промежуток времени может стать нулевой или конечной величиной, но иногда после убывания она начинает возрастать.

Деформации грунтов возникают при динамических вибрационных и взрывных воздействиях. Динамические вибрационные нагрузки вызывают в грунте появление сил инерции. Колебания от таких нагрузок могут распространяться в грунте на значительные расстояния, усиливая развитие осадок сооружений и ослабляя грунты. При взрывах в грунтовом массиве образуются полости (воронки) и колебания различной интенсивности, уменьшающейся по мере удаления от места взрыва. Кроме того, взрывы приводят к деформации грунта в результате возникновения и движения взрывных волн и газов. Возникающее при взрыве давление достигает десятков гигапаскалей, оно распространяется в грунте с высокой скоростью, но действует в течение очень короткого промежутка времени (миллисекунды). На поверхности раздела заряд-грунт образуется ударная волна, вызывающая перемещение и измельчение грунта, находящегося в условиях всестороннего неравномерного сжатия. Возникающая при этом полость зависит от свойств грунта и массы заряда взрывчатого вещества. При взрыве внутри грунтового массива радиус, возникающей полости оценивается по эмпирической формуле, предложенной Г. И. Покровским.

Источник