Меню

Набухающие грунты свайный фундамент



Расчет свайного фундамента в набухающих грунтах при сейсмике 9 баллов — применение коэффициента 0.5 по п.12.8 СП 24.13330.2011

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Вопрос следующий.
Исходные данные: свайный фундамент, низкий ростверк, 9 баллов сейсмика. Сваи забивные призматические. Опираются на набухающие твердые суглинки. Над ними — просадочный суглинок I типа. Все радости жизни в одном флаконе.
Нужно ли применять коэффициент 0.5 по п.10.2 СП 24.13330.2011 при одновременном применении сейсмических коэффициентов условий работы γeq1 и γeq2?

Согласно п. 10.2 СП 24.13330.2011 и п. 11.8 старого доброго СНиП 2.02.03-85:

При расчете несущей способности свай в набухающих грунтах значения расчетных сопротивлений набухающих грунтов под нижним концом R и на боковой поверхности fi сваи или сваи-оболочки рекомендуется принимать на основании результатов статических испытаний свай и свай-штампов в набухающих грунтах с их замачиванием на строительной площадке или прилегающих к ней территориях, имеющих аналогичные грунты. При отсутствии результатов указанных статических испытаний расчетное сопротивление набухающих грунтов под нижним концом R и на боковой поверхности fi свай и свай-оболочек диаметром менее 1 м допускается принимать по таблицам 7.2, 7.3 и 7.8 с введением дополнительного коэффициента условий работы сваи в грунте γс = 0,5, учитываемого независимо от других коэффициентов условий работы, приведенных в таблицах 7.4 и 7.6.
Расчет свай в просадочных и набухающих грунтах на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий должен производиться при природной влажности, если замачивание грунта невозможно, и при полностью водонасыщенном грунте, имеющем показатель текучести, определяемый по формуле (9.1), если замачивание грунта возможно; при этом определение несущей способности свай в грунтовых условиях II типа по просадочности производят без учета возможности развития отрицательных сил трения грунта.
Примечание — Расчет свай на сейсмические воздействия не исключает необходимости выполнения их расчета в соответствии с разделами 9 — 11.
К п. 12.9. При проектировании свайных фундаментов в просадочных грунтах необходимо выполнить два самостоятельных расчета: 1) на основное сочетание нагрузок в соответствии с разделом 9 настоящей главы; 2) на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий в соответствии с настоящим разделом, при этом определение несущей способности сваи с учетом сейсмических воздействий в просадочных грунтах II типа производится без учета возможности развития негативного трения грунта.

То есть, как я понимаю — при расчете свай на особое сочетание мы учет коэффициента 0.5 в набухающих грунтах не производим. Учитываем только γeq1 и γeq2 — сейсмические коэффициенты условий работы. Только γeq1 и γeq2 принимаем либо при грунтах природной влажности, либо при полностью водонасыщенном состоянии (IL по формуле 9.1).
И одновременно считаем сваю по разделу 10 с учетом п. 10.2 и понижающим коэф-том 0.5, НО ТОЛЬКО НА ОСНОВНОЕ СОЧЕТАНИЕ.

Или необходимо учесть п.10.2 (коэф-т 0.5) и потом еще навешивать γeq1 и γeq2, да и еще и с учетом полностью водонасыщенного грунта, если возможно замачивание набухающего грунта? Эдак свая в хлам убивается по несущей способности.

ЗЫ При просадочности 1-го типа, как я понимаю — также расчет ведется двумя путями: либо по разделу 9 без сейсмики, либо по разделу 12 с сейсмикой. Единственный нюанс — расчет при сейсмике производится либо при природной влажности, либо при показателе текучести по формуле 9.1 в зависимости от того, возможно замачивание просадочной толщи или нет

Спасибо, если дочитали до конца и поняли поток сознания.

Источник

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Набухающими называют пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании водой увеличиваются в объеме.

Следует иметь в виду, что способность набухать имеют некоторые виды шлаков, а также не набухающие в обычных условиях пылевато-глинистые грунты, если они замачиваются отходами химических производств, в частности растворами серной кислоты. В набухающих грунтах возможен и обратный процесс — усадка или уменьшение объема при снижении влажности.

Читайте также:  Для защиты фундамента плантер

Набухание и усадка грунтов на строительной площадке возможны в результате следующих явлений: 1) подъема уровня подземных вод или инфильтрации (увлажнения поверхностными или производственными водами); 2) накопления влаги в ограниченной по глубине зоне под сооружением в результате нарушения природных условий . испарения, возможного при застройке и асфальтировании городской территории (экранирование поверхности); 3) за счет изменения водно-теплового режима в верхней части зоны аэрации, происходящих в результате влияния сезонных климатических факторов; 4) за счет высыхания от воздействия тепловых источников (котельных, доменных печей, атомных, тепловых электростанций и др.).

При проектировании оснований и фундаментов на набухающих грунтах используют количественную характеристику, называемую относительным набуханием, значение которой находят из выражения.

Нижняя граница зоны набухания при инфильтрации влаги в грунт (рис. 13.5) Н„ принимается на глубине, где суммарное вертикальное напряжение aztot равно давлению набухания psw (минимальному напряжению, при котором набухание прекращается). При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима нижнюю, границу зоны набухания, а также нижнюю границу зоны усадки определяют по опытным данным, а при отсутствии по-,, следних принимают Hsw=HSk = 5 м.

Рис. 13.5. Схема расчета основания при подъеме набухающего грунта

Неравномерности поднятия или опускания фундаментов, возможные в результате набухания или усадки, суммируются с ожидаемыми неравномерностями осадок от действия внешних нагрузок. Если суммарные неравномерности превысят предельно допустимые, устанавливаемые нормами, необходимо предусматривать мероприятия по предотвращению возможного замачивания, аналогичные рассмотренным при наличии в основании лёссовых грунтов.

В некоторых случаях прибегают к предварительному замачиванию в пределах толщи набухающих грунтов, однако выполнение данного мероприятия осложняется медленным протеканием этого процесса. Для его ускорения иногда применяют вертикальные дрены.

Снижения интенсивности набухания удается добиться за счет максимального сокращения сроков работ по возведению фундаментов, используя при этом водонепроницаемые материалы и слабо фильтрующие обратные засыпки.

Иногда применяют компенсирующие песчаные подушки, позволяющие частично сглаживать неравномерное набухание грунта вследствие более раномерного распределения давления на большую площадь. Одновременно песчаные подушки способствуют сравнительно равномерному развитию набухания, обеспечивая отекание влаги с мест большего подъема набухшего грунта в пониженные зоны, где набухание замедлилось, тем самым автоматически регулируя развитие процесса набухания.

Исключить влияние неблагоприятных воздействий от набухания или усадки удается с помощью полной или частичной замены слоя набухающего грунта ненабухающим.

Использование свайных фундаментов с полной прорезкой слоев набухающих грунтов предотвращают вредное воздействие набухания, но не исключает его влияния на полы и конструкции, устраиваемые непосредственно на поверхности грунта. Набухание довольно часто приводит к поднятию полов первого этажа, поэтому для исключения этого явления полы рекомендуется устраивать по перекрытиям. Применение свайных фундаментов с частичной прорезкой толщи набухающих грунтов приводит к существенному уменьшению поднятия фундаментов в случае, если нижележащий слой набухающего грунта имеет небольшую мощность и загружен значительной нагрузкой от прорезаемой толщи.

При прорезке сваями набухающего грунта следует учитывать развитие сил трения по их боковым поверхностям. Если эти силы окажутся больше нагрузки, приходящейся на сваи, то фундамент может подняться, вызвав деформацию сооружения.

Рис. 13.6. Фундамент из буронабивных свай с уширенной пятой в условиях набухающих и испытывающих усадку грунтов: 1 — водонепроницаемая отмостка; 2 — ростверк; 3 — песок; 4 — набухающий или испытывающий усадку грунт; 5 — свая с уширением; 6 — ненабухающий грунт

Для полного исключения влияния возможных сезонных вертикальных колебаний поверхности грунта часто устраивают фундаменты из буронабивных свай с уширением (рис. 13.6). Заделка нижнего уширенного конца свай в ненабухающий грунт уменьшает вредное воздействие трения по боковой поверхности. Горизонтальное воздействие усадки и набухания устраняют с помощью обратной засыпки пазух песком и укладки в зоне подошвы ростверка продольной арматуры, воспринимающей горизонтальные поперечные разрывающие усилия.

Основания, сложенные насыпными грунтами, необходимо проектировать с учетом их неравномерной сжимаемости, значительной неоднородности по составу, возможности самоуплотнения, рсобен-Но при динамических воздействиях, изменения гидрогеологических условий, а также возможности разложения органических включений. Насыпные грунты из шлаков и глин следует рассчитывать с учетом возможности набухания при замачивании водой.

Читайте также:  Расстояние от фундамента до кирпича

Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, необходимо определять по результатам штамповых полевых испытаний, а неравномерность сжимаемости — по результатам лабораторных и полевых испытаний.

Бели насыпные грунты сложены из просадочных, набухающих или имеют относительное содержание органического вещества I > 0,1, то их расчет следует производить в соответствии с требованиями, изложенными ранее.

Расчетное сопротивление основания определяют по формуле (4.10) с помощью данных лабораторных исследований о значениях величин (рп и сп. Предварительные размеры фундаментов разрешается назначать в соответствии с условными расчетными сопротивлениями R0, определяемыми по табличным данным СНиПа для насыпных грунтов, имеющих I

Источник

Особенности работы свай в набухающих грунтах

Одним из методов, обеспечивающих нормальную эксплуатацию сооружений на набухающих грунтах, является полная или частичная прорезка таких грунтов свайными фундаментами. В этом случае можно снизить или полностью избежать подъема здания. Однако опыт применения свай в том числе и за рубежом, показывает, что и в случае применения свай наблюдаются деформации сооружений.

Это объясняется тем, что при проектировании не учитываются в полной мере особенности деформаций грунта при набухании. Работа свайных фундаментов исследовалась с целью изучения: несущей способности свай и набухающих грунтах природного сложения и после их замачивания; деформаций — подъемов свай при набухании грунта; сил выпора, действующих на сваю при подъеме грунта; деформаций грунта около сваи. Эксперименты с набивными и забивными сваями, со сваями с уширенным основанием и со свайными кустами проводились на площадках, сложенных различными видами глин.

Определение бокового сопротивления

Для определения сопротивления по боковой поверхности набивные сваи устраивали таким образом, чтобы исключалась работа ее торца. Для этого в пробуренную скважину устанавливали диск с приваренным стержнем, который закреплялся на поверхности. Зазор между забоем скважины и диском составлял 25 — 30 см. После установки диска скважину заполняли бетоном и получали сваю с освобожденным нижним торцом. В сваях с уширенным основанием полость устраивали, применяя специальный уширитель или раздавливающий агрегат конструкции А.М. Ягудина.

Эксперименты проводились в основном с набивными сваями. Полученные при этом закономерности работы свай могут быть распространены и на забивные сваи. Это обусловлено тем, что забивные сваи погружают в набухающие грунты с применением лидирующих скважин, а следовательно, сопротивления по боковой поверхности забивных и набивных свай практически равны между собой.

Для подтверждения этого положения проведены специальные эксперименты в районе Джезказгана. Железобетонные сваи забивали в пробуренные скважины таким образом, чтобы между забоем скважины и сваей оставался зазор, равный 20 — 30 см. На этой же площадке устраивали набивные сваи с освобожденным нижним торцом. Экспериментами установлено, что отношение сопротивления по боковой поверхности забивных и набивных свай составляет 1,04 — 1,17, т. е. условия работы этих свай практически не отличаются.

Исследования несущих способностей свай

Несущую способность набивных свай исследовали в грунтах природного сложения, а также после их набухания, вызванного замачиванием. С этой целью в специально разрабатываемых котлованах устраивали обычные сваи и сваи с освобожденным нижним торцом. В этом же котловане на анкерных сваях монтировали установку для статического испытания свай. Установка загружалась бетонными блоками, общая масса которых составляла около 100 т. Статические испытания проводили гидравлическими домкратами ДГ-100. Осадку свай измеряли прогибомерами системы Максимова.

Несущую способность свай в замоченном грунте определяли аналогичным способом с той разнице, что после устройства свай грунт предварительно замачивали через дренажные скважины в течение 5-10 мес. В замоченных набухающих грунтах так же, как и в грунтах природного сложения, в общей несущей способности основную роль играет боковая поверхность, на долю которой приходится 0,6 — 0,9 общей предельной нагрузки.

Сравнение результатов испытаний свай в грунтах природного сложения и после замачивания показывает, что в последнем случае несущая способность свай существенно снижается. Снижение несущей способности свай после замачивания зависит от вида набухающего грунта и длины сваи. При этом с увеличением последней уменьшается разница в несущей способности свай в природном и замоченном грунте. Это объясняется тем, что с увеличением глубины значительно уменьшается набухание грунта, вследствие чего уменьшается различие в прочностных характеристиках природного и замоченного грунта. Очевидно, ниже зоны набухания, где разуплотнения грунта не происходит, нормативное сопротивление грунта по боковой поверхности и под торцом сваи при замачивании практически не изменится.

Исследования, проведенные с забивными сваями в хвалынских глинах, также подтверждают снижение сопротивления по боковой поверхности сваи после набухания. Эта величина для грунта природного сложения составила около 60 к Па, а после набухания — 22 кПа. Последнее значение сопротивления по боковой поверхности сваи хорошо согласуется с результатами испытаний набивных свай в замоченных грунтах, что также указывает на отсутствие разницы между работой забивной и набивной сваи в набухающих грунтах.

В результате силы трения между боковой поверхностью сваи и грунтом при перемещении последнего происходит подъем сваи, величина которого зависит, в частности,от ее длины и передаваемой нагрузки.
Влияние длины свай на величину их подъема изучалось на набивных и забивных сваях в Керчи, Волгограде и Джезказгане. В любой рассматриваемый момент времени подъем свай без нагрузки больше подъема слоя грунта, расположенного на уровне торца сваи. Следовательно, грунт при набухании не оказывает давления на торец сваи, а ее подъем обусловлен только перемещением слоев грунта в пределах боковой поверхности. Это подтверждается также сравнением данных испытаний обычных свай с освобожденным нижним “торцом. Подъем свай при прочих равных условиях оказывается одинаковым независимо от того, участвует в работе торец сваи или не участвует.

Выявленные зависимости

На основе проведенных экспериментов построена зависимость относительного подъема сваи (отношение подъема свай к подъему поверхности) от их длины. Во всех грунтах с увеличением длины сваи уменьшается их подъем. Причем эта зависимость имеет нелинейный характер: по мере увеличения длины свай подъем уменьшается меньше, чем подъем коротких свай. Очевидно, что при определенной длине сваи подъем ее будет отсутствовать.

Уменьшение подъема сваи при возрастании ее длины можно объяснить следующим образом. Предположим, что свая устроена в слое набухающего грунта, который увлажняется в пределах всей толщи. Перемещение сваи будет определяться подъемом слоев грунта в пределах всей толщи. В свою очередь слои грунта по глубине поднимаются неодинаково: наибольший подъем происходит в верхней части массива, а с глубиной подъем уменьшается. Поэтому верхние слои стремятся поднять сваю на максимальную величину, а нижние — на минимальную, в результате чего нижние слои будут тормозить подъем свай. Следовательно, имеющий место ’’тормозящий эффект” обусловлен неравномерным подъемом грунта по глубине.

Рассмотрим это явление на примере подъема ненагруженной сваи длиной 7 м. В результате набухания грунта в массиве происходит подъем слоев, величина которого уменьшается по глубине. Перемещение грунта в верхней части сваи значительно больше, чем подъем сваи. С увеличением глубины различие в подъемах слоев грунта и сваи уменьшается, и на глубине АО, т. е. в точке О (нейтральная точка), подъем сваи равен подъему грунта. Следовательно, подъем грунта на участке АО приводит к возникновению касательных вертикальных сил по боковой поверхности сваи, стремящихся поднять ее.

Слои грунта, расположенные ниже нейтральной точки, поднимаются меньше, чем свая, в результате чего на участке ОВ возникает отрицательное трение, препятствующее подъему сваи. Значит, при набухании грунта по длине сваи действуют две зоны с разными направлениями касательных сил: активная зона ОА и зона торможения ОВ.

Источник

Строим правильно © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.