Меню

Проектирование свайных фундаментов по предельным состояниям



Проектирование свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен производиться по предельным состояниям двух групп:

а) по первой группе: по прочности конструкций свай и свайных ростверков; по несущей способности грунта основания; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом, если на них передаются горизонтальные нагрузки или если основания ограничены откосами либо сложены крутопадающими слоями грунта;

б) по второй группе: по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок, по перемещением свай совместно с грунтом оснований от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов.

Порядок проектирования свайных фундаментов.

1. Определить действующие нагрузки и предварительно оценить грунтовые условия. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, должны определяться по главам СНиП 2.01.07-85. За расчетную нагрузку принимается нагрузка, полученная при расчете фундамента на естественном основании.

За расчетные характеристики грунтов основания принимаются характеристики, полученные при исследовании оснований под ленточный фундамент.

2. Выбрать тип и размеры свай. При проектировании выбор вида свай следует производить исходя из конкретных условий строительной площади. Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий. Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в малосжимаемые грунты, прорезая более слабые напластования грунтов. Для выбора конструкции сваи и рациональной области ее применения рекомендуется использовать работы [2, с. 145; 2, о. 211-228]

В проекте необходимо дать обоснования выбора типа сваи и дать ее техническую характеристику (характер работы, способ изготовления, форма сечения, материал, способ армирования, конструкция нижнего конца, масса).

3. Определить расчетную несущую способность одной сваи.

Несущую способность свай следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных из следующих двух условий:

а) из условия сопротивления материала сваи;

б) из условия сопротивления грунта основания свай.

4. Определяется приближенно вес ростверка.

5. Определяется количество свай в кусте.

6. Конструируется ростверк.

7. Производится проверка по двум группам предельных состояний. Расчет свайных фундаментов и их оснований по I группе предельных состояний должен производиться на основе сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке, определенным по СНиП 2.01.07-85. Для перехода от нормативных нагрузок к расчетным нагрузкам I группы предельных состояний допускается использовать усредненный коэффициент надежности по нагрузке = 1,2.

Расчет каждого варианта сваи рекомендуется начинать с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез (грунтовая колонка), с отметками показателя текучести глинистых грунтов плотности и вида песчаных грунтов, уровня подземных вод, угла внутреннего трения и модуля деформации грунтов. На геологическом разрезе размещается свая, указываются отметки ее острия и подошвы ростверка. На основании анализа инженерно-геологических условий выбирается несущий слой, вид и размеры свай.

Глубина заложения ростверка назначается исходя из следующих факторов:

а) расчетной глубины промерзания грунта (для пучинистых грунтов);

б) размеров самого ростверка;

в) конструктивных особенностей здания (наличие подвалов, примыкание фундаментов соседних зданий);

г) условий производства работ при возведении фундамента. Исходя из расчетной нагрузки Р, допускаемой на сваю и условий (конструктивного) размещения свай в ростверке определяется условное давление под подошвой ростверка Рр, кПа, площадь ростверка Ар, приближенный вес ростверка GIp, согласно зависимостям

,

где N1 – расчетная нагрузка I группы предельных состояний по обрезу фундамента, кН;

d – размер поперечного сечения, М;

– коэффициент надежности по нагрузке;

– средний удельный вес материала ростверка и грунта, кН/м 3 ;

Читайте также:  Толщина фундамента под клееный брус

dp – глубина заложения подошвы ростверка, М. Количество свай в ростверке с учетом его веса определяется из выражения

где h – коэффициент, учитывающий действие момента M1 0 , принимается

= 1,1 – 1,6 (при M1= 0, = 1) Конструирование ростверка для ПГС осуществляется согласно раздела 7 СНиП [8].

Толщину ростверка устанавливают, исходя из условия работы

плиты ростверка на изгиб, а также из условия заделки свай.

Верхний концы свай должны заделываться в ростверк на высоту 50 мм и более. Если при расчете свай в фундаменте, работающем на горизонтальные нагрузки, принимается расчетная схема с жестким закреплением, арматура заделывается в ростверк на длину определяемую расчетом.

Минимальная толщина ленточного ростверка, обеспечивающая нормальную заделку свай, определяется из условия

где h1 – величина заделки свай в ростверк,

h2 – толщина плиты ростверка над сваей, определяемая из продавливания сваи через бетон для круглой сваи,

где d – диаметр сваи,

Rp – сопротивление бетона растяжению Для квадратной сваи h2 определяется по формуле

где d – размер стороны поперечного сечения. Рекомендуемая минимальная высота ростверка – 30 см.

Ширина ленточного ростверка при расположении свай в один ряд

см

где b – ширина ростверка,

Ширина ростверка (см) при многорядном расположении свай

где а – расстояние между осями свай, n – число рядов;

е – свес ростверка,

Рекомендуемая минимальная ширина ростверка – 40см. После определения предварительных размеров ростверка определяют изгибающие моменты над сваей и в середине пролета.

Для расчета изгибающих моментов под кирпичные и крупноблочные стены рекомендуется использовать «Руководство по проектированию свайных фундаментов и работу [5, с. 156-161]. По наибольшему моменту рассчитывают армирование ростверка [3, с. 164-177].

Расчет железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны по прочности производят на продавливание колонной, на продавливание угловой сваей нижней плиты ростверка по поперечной силе наклонных сечений, на изгиб, на местное сжатие под торцами сборных железобетонных колонн или под опорными плитами стальных колонн ([2], стр. 165-181).

8.Технико-экономическое сравнение различных вариантов фундаментов

В данном курсовой необходимо разработать несколько вариантов фундаментов, отличающихся материалом и конструкцией фундамента, глубиной заложения в плане. Обязателен вариант свайного фундамента. При наличии слабых грунтов необходимо предусмотреть искусственное основание.

Все варианты разрабатываются для одного сечения фундамента, наиболее нагруженного или находящегося в неблагоприятных грунтовых условиях. Оптимальный вариант фундамента принимается на основании технико-экономического сравнения различных вариантов. При этом нужно учитывать не только стоимость фундамента, но и стоимость по устройству основания. Подсчет объема работ и стоимости производится для 1 погонного ленточного фундамента или фундамента под колонну. Расчет стоимости ведется по укрупненным показателям.

Сравнение стоимости вариантов фундаментов производится в табличной форме, приведенной в работе [2, с.226].

Оценка курсовой работы

Критерии выставления оценок:

Максимальная сумма баллов в оценке курсовой работы – 100 баллов.

а) качество рукописи и графической части – до 35 баллов;

б) оценка рецензента – до 5 баллов;

в) качество доклада – до 20 балов;

г) уровень защиты и ответов на вопросы – до 40 баллов.

Сумма баллов
Качество рукописи и графики Оценка рецензента Качество доклада Уровень защиты
неудовлетвор. от 0 до39 от 0 до 5 от 0 до 10
удовлетворит. св. 40 до 60 св. 5 до 10 св. 10 до 20
хорошо св. 61 до 80 св. 10 до 15 св. 20 до 30
отлично св. 81до 100 св. 15 до 20 св. 30 до 40
Читайте также:  Фундамент своими руками 8х10

Итого по четырем позициям подсчитывается сумма баллов.

Источник

Вопрос 3 – Расчет и проектирование свайных фундаментов

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований ведут по двум группам предельных состояний:

по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков;

по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия (8.12):

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd — несущая способность сваи, определяемая любым из известных методов;

γ k — коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам ее испытания статической нагрузкой;

1,25 – по результатам динамических испытаний, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей – зондом;

1,4 – по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта, или расчетом практического метода.

Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок, а так же если фундамент расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчетной схеме сдвига грунта по цилиндрической поверхности скольжения.

Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок проводят из условия (8.1):

где Nd , Mx , My — расчетные усилия (вертикальная нагрузка, изгибающие моменты) в плоскости подошвы ростверка фундамента относительно главных центральных осей (Рисунок 21);

n – количество свай в фундаменте;

x i , y i — расстояния от главных осей до оси каждой сваи;

x и y — расстояния от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

Рисунок 30 – Размещение свай (а) и давление на грунт (б)

под подошвой фундамента устоя

В устоях наихудшее сочетание нагрузок в большинстве случаев вызывает внецентренное нагружение фундамента (Рисунок 30). Поэтому в устоях для лучшего использования несущей способности каждой сваи их размещают пропорционально эпюре давлений на грунт. Местоположение свай определяют путем разбиения эпюры давлений на участки равновеликой площади (объема). В центре тяжести площадок устанавливают сваи (Рисунок 31) и корректируют расстояния между ними в соответствии со СНиПами.

Рисунок 31 – Размещение свай под промежуточной опорой с разбиением

эпюры давлений на участки равновеликой площади (объема)

В промежуточных опорах балочных мостов, как правило, сваи располагают симметрично относительно продольной оси, так как изгибающий момент вдоль моста от сил торможения и трения в опорных частях моста может быть направлен в разные стороны.

При симметричном расположении свай (Рисунок 31) расчетную нагрузку определяют по формуле (8.14):

где Nd , Mx , My — расчетные усилия (вертикальная нагрузка, изгибающие моменты) в плоскости подошвы ростверка фундамента относительно главных центральных осей (Рисунок 30);

n – количество свай в фундаменте;

x i , y i — расстояния от главных осей до оси каждой сваи;

∑y 2 i и ∑ x 2 i — подсчитывают для половины количества свай в ряду и половины рядов свай;

Читайте также:  Строительство фундамента дома с коммуникациями

ymax и xmax — максимальные расстояния от главных осей до оси наиболее удаленной сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

m1 , m2 — соответствующее количество свай в ряду и количество рядов свай.

Полная нагрузка F на сваю состоит из расчетной нагрузки на сваю N и нагрузки от веса сваи G:

Для свай, работающих на выдергивание, полная нагрузка:

Полная нагрузка на сваю должна быть меньше несущей способности сваи по материалу или по грунту, значения которых определяют по вышеизложенным формулам:

При расстояниях между сваями меньше 6d сильно уплотненный сваями грунт образует грунтосвайный блок, основанием которого является подстилающий слой грунта в уровне низа свай.

Размеры условного фундамента принимают в виде прямоугольного параллепипеда, ограниченного зоной уплотнения грунта (Рисунок 32), с наклоном граней под углом φm / 4. Среднее значение расчетного угла внутреннего трения грунта φ m , прорезанных сваями, определяют по формуле:

где φ i — расчетный угол внутреннего трения i – го слоя грунта, расположенного в пределах глубины погружаемых свай в грунт;

h i — толщина i – го слоя грунта, м;

d — глубина погружения свай в грунт от его расчетной поверхности, м.

Рисунок 32 – Схема проверки несущей способности основания

Несущую способность грунта основания под подошвой условного фундамента проверяют по среднему давлению Р :

где Nс — нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, с учетом грунтового массива 1-2-3-4 и заключенными в нем сваями, кН;

γ n — коэффициент надежности;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.

Выдергивающие нагрузки.Несущую способность Fdu висячих забивных свай и свай оболочек, погружаемых без выемки грунта, работающих на выдергивание (опоры технологического оборудования и ЛЭП, анкерные устройства и т.д.), определяют по формуле (8.19):

где γ с — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 0,6 для свай , погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, γ с = 0,8 – для свай погружаемых в грунт на глубину 4 м, и более;

γ c f — коэффициенты условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;

u – периметр поперечного сечения сваи, м;

f i — расчетное сопротивление i — го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

h i — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Предельную нагрузку Nпр на сваю по грунту определяют по формуле (8.21):

где γ g — коэффициент надежности по грунту для опор мостов. При низком ростверке висячих свай и свай – стоек, при высоком ростверке – только при сваях – стойках принимают равным 1,4. В остальных случаях принимают по таблице 8.3 в зависимости от числа свай n.

Таблица 8.3 — Коэффициент надежности по грунту для опор мостов

Число свай в кусте , n 11…20 6…10 1…5
Коэффициент надежности, γ g 1,4 1,55 1,65 1,75

Расчетная длина сваи L расч определяется по формуле (8.22):

где f c р — среднее расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи, кПа. Оно определяется по формуле (8.23):

где f i — расчетное сопротивление i — го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

h i — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 2517 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник