Меню

Внецентренно нагруженные ленточного фундамента



Расчётные схемы внецентренно нагруженных ленточных фундаментов под несущие стены. Расчёт и конструирование ленточных фундаментов под ряды колонн. Метод прямолинейной эпюры

Существуют две основные расчётные схемы внецентренно нагруженных ленточных фундаментов под несущие стены в зависимости от очерёдности устройства пола подвала, надподвального перекрытия и производства обратной засыпки грунта.

Схема 1.Обратная засыпка грунта за пазухи фундамента производится до устройства пола подвала и надподвального перекрытия. Расчётная схема фундамента принимается в этом случае в виде консольного стержня с жёстким защемлением в уровне его подошвы (рис. 19, а). В результате изгибающий момент от активного давления грунта может быть вычислен по формулам:

,

.

Схема 2. Обратная засыпка грунта за пазухи фундамента производится после устройства пола подвала и надподвального перекрытия. Расчётная схема фундамента в этом случае принимается в виде вертикального стержня с шарнирно неподвижной опорой в уровне перекрытия над подвалом и жёстким защемлением в уровне подошвы фундамента (рис. 19, б). Изгибающий момент от активного давления грунта вычисляют по следующим зависимостям:

,

,

, ,

hf — высота блок-подушки (монолитной ленты).

При устройстве мягкой гидроизоляции поверху блок-подушки (рис. 20, а) в расчётной схеме фундамента принимают шарнирное закрепление в нижней части стены подвала (схема 3), согласно которому изгибающие моменты от внешней нагрузки и от активного давления грунта в этом уровне равны нулю:

, .

Рис. 19. Расчётные схемы внецентренно нагруженного ленточного фундамента при производстве обратной засыпки грунта: а – до устройства пола подвала и надподвального перекрытия, б – после устройства пола подвала и надподвального перекрытия

Приведенные три схемы справедливы для монолитных и сборных железобетонных фундаментов при отношении ширины фундаментных блоков к ширине блок-подушки bfb / bf ≤ 0,7 и ширине блок-подушки bf ≥ 1 м. При невыполнении этих условий для сборных ленточных фундаментов используют схему 4 (рис. 20, б), которая идентична схеме 3, но фундамент считают центрально нагруженным:

, .

Рис. 20. Расчётные схемы внецентренно нагруженного ленточного фундамента: а – при устройстве мягкой гидроизоляции поверху блок- подушки, б – для сборных фундаментов при bfb / bf > 0,7 и bf

,

, .

Также аналогичен расчёт блок-подушки в сечении 1-1 по образованию и раскрытию трещин.При этом изгибающий момент Мn,1 и отпор грунта (pn,max , pn,min , pn,1) вычисляют от нормативных нагрузок. Первоначально проверяют условие

.

Если оно не соблюдается, то расчёт ширины раскрытия трещин acrc,2 и acrc,1 выполняют по аналогии с проверками плитной части отдельных фундаментов под колонны.

Ленточные железобетонные фундаменты под ряды колонн выполняют с тавровым поперечным сечением и преимущественно монолитными (рис. 21, поз. 1). Ширину подошвы bf (рис. 21, поз. 6) ленточного фундамента обычно принимают постоянной по длине. В том случае, если имеются участки с резко повышенной нагрузкой, устраивают местное уширение подошвы фундамента. Толщину полки у наружного края принимают не менее 200 мм (рис. 21, б), а толщину полки у ребра hpl (рис. 21, поз. 9) из расчёта, чтобы поперечная сила от отпора грунта могла быть воспринята только бетоном без поперечного армирования ленты.

Рис. 21. Конструктивные элементы ленточного фундамента под ряды колонн: а – продольный разрез, б – опирание монолитной колонны, в – опирание сборной колонны

При консольных вылетах плитной части не более 75 см её толщину (рис. 21, поз. 12) рекомендовано принимать постоянной, а при больших вылетах — переменной с утолщением к ребру, но с уклоном i ≤ 1:3 (рис. 21, поз. 13). Ширину ребра br (рис. 21, поз. 10) принимают исходя из размеров опирающихся на него колонн. При монолитных колоннах (рис. 21, б) ширина ребра должна быть шире колонны не менее чем на 50 мм в каждую сторону от её грани для удобства установки опалубки колонны. При сборных колоннах (рис. 21, в, поз. 4) ширину ребра принимают равной ширине подколонника (рис. 21, поз. 3). Высоту ребра hr (рис. 21, поз. 8) принимают постоянной по всей длине фундаментной ленты lf (рис. 21, поз. 7). Она зависит от глубины заложения фундамента и уровня его обреза.

Характер напластования грунтов (их податливость) определяет выбор метода расчёта ленточного фундамента, а его геометрические характеристики и, прежде всего, высота ребра hrкатегорию жёсткости. Ленточные фундаменты под колонны разделяют на две основные категории:

1. Условно абсолютно жёсткиефундаменты, которые в силу своих конструктивных особенностей (hr ≥ 1/6∙l , где l — шаг колонн) практически не изгибаются в продольном направлении под действием внешних нагрузок. Реактивное давление грунта по подошве таких фундаментов определяют без учёта их совместной работы с основанием (деформации фундаментов малы по сравнению с деформациями основания). Принимается, что реактивное давление грунта изменяется по линейному закону не только по ширине фундаментной ленты, но и по её длине (рис. 22, а).

Рис. 22. Эпюры реактивного давления грунта и изгибающих моментов в ленточных фундаментах под ряды колонн: а – условно абсолютно жёсткий фундамент, б – гибкий фундамент

2. Гибкиефундаменты, которые в силу своих конструктивных особенностей (hr 3 , а при наличии подвала — γm = 17 кН/м 3 );

— сумма продольных сил от нормативных вертикальных нагрузок на все колонны ленточного фундамента.

При монолитных ленточных фундаментах величину bf принимают в большую сторону кратно 100 мм, а при сборных подбирают блок-подушку большего размера по каталогу. После этого уточняют значение расчётного сопротивления грунта основания R.

Для жёстких ленточных фундаментов дальнейшие расчёты выполняют по методу прямолинейной эпюры. Для гибких ленточных фундаментов этот метод используют как предварительный с целью подбора размеров поперечного сечения фундаментной ленты. Согласно этому методу реактивное давление принимают по прямолинейной эпюре, которое при симметричном нагружении ленты вдоль её оси имеет вид прямоугольника, а при несимметричном нагружении – вид трапеции (рис. 23, а). Первоначально проверяют краевые давления на грунт от нормативных нагрузок с учётом собственного веса фундамента и грунта на его уступах:

,

,

— момент сопротивления подошвы фундамента;

— сумма всех нормативных вертикальных нагрузок на фундаментную ленту;

— сумма моментов от всех нормативных вертикальных нагрузок на фундаментную ленту (за положительный принимают момент против хода часовой стрелки);

xi — расстояние от левого конца фундаментной ленты до оси i-ой колонны.

При выполнении указанных условий производят расчёт основания по второй и первой группе предельных состояний, а затем переходят к расчётам фундаментной ленты по несущей способности. В этом случае реактивное давление грунта определяют от расчётных нагрузок без учёта собственного веса фундамента и грунта на его уступах по формулам:

Рис. 23. Расчётные схемы ленточного фундамента под ряды колонн по методу прямолинейной эпюры: а – вдоль оси ленты, б – в поперечном направлении, в – при определении внутренних усилий

,

,

.

Изгибающие моменты и поперечные силы в фундаментной ленте вычисляют как в консольной балке, вводя условную заделку в заданном сечении x (рис. 23, в):

,

,

Mgr — изгибающий момент в заданном сечении от реактивного давления (отпора) грунта,

Читайте также:  Объект капитального строительства фундамент домов

;

— сумма изгибающих моментов от вертикальных нагрузок, расположенных левее заданного сечения;

— сумма изгибающих моментов, передаваемых колоннами, расположенными левее заданного сечения.

По величине найденного максимального изгибающего момента Мx,max определяют необходимый по условию прочности (как для бетонного фундамента) момент сопротивления поперечного сечения W, а по нему уточняют ранее принятые конструктивные размеры фундаментной ленты и вычисляют её его изгибную жёсткость EJ:

, , ,

Rbt — расчётное сопротивление бетона фундаментной ленты растяжению;

Wpl , W — соответственно упругопластический и упругий моменты сопротивления поперечного сечения фундаментной ленты;

γ — коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения (γ = 1,2 для таврового сечения с полкой в нижней зоне).

Источник

Внецентренно нагруженные фундаменты

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

, где

NII – суммарная вертикальная нагрузка, включая Gf и Gg;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Двузначную эпюру стараются не допускать, т.к. в этом случае образуется отрыв фундамента от грунта.

Давление принимаем на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

, но

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

;

Деформационный шов представляет собой зазор между двумя и более сопрягаемыми элементами конструкции. На величину деформаций влияет длина сопрягаемых элементов или расстояние между деформационными швами. Для уменьшения влияний деформации и предотвращения повреждений конструкции специально расчленяют на отдельные участки, разделенные деформационными швами. При определении величины зазора деформационного шва желательно придерживаться схемы, что он должен в 4 раза превышать прогнозируемую деформацию.

Вопрос №7. Особенности расчета фундаментов стен подвальных этажей

Фундаменты и стены подвальных этажей можно возводить из крупных блоков и штучных камней. Минимальная прочность раствора зависит от влажности грунта и состава раствора, а прочность каменных материалов определяется еще морозостойкостью.

Фундаменты применяются преимущественно ленточные, но могут быть столбчатые. При возведении ленточных фундаментов из отдельных блоков для обеспечения связи между отдельными камнями устраивают армированные пояса, в которые укладывают арматурные каркасы. Уширение фундаментов в поперечном направлении производится уступами. Минимальное отношение высоты уступа к его ширине зависит от давления на грунт, марки раствора в кладке фундамента и колеблется от 1 : 1,25 до 1 :2. Чем больше давление на грунт и ниже марки раствора, тем больше высота уступа. 2. Наружные стены подвальных этажей находятся под воздействием: бокового давления грунта; внецентренно приложенной нагрузки от перекрытия подвального этажа; центрально или внецентренно приложенной нагрузки от вышележащей части стены; нагрузки, находящейся на поверхности земли, которую принимают не менее Р = 10 000 Па.

При расчете стена рассматривается как стойка с двумя неподвижными шарнирными опорами, расположенными на уровне низа подвального перекрытия и низа бетонного пола подвала. Нижняя опора считается шарнирной ввиду малой жесткости заделки по сравнению с жесткостью стен. Если бетонного пола нет, то за расчетную высоту стойки принимается высота подвала до подошвы фундамента. Временную нагрузку Р в расчете можно заменить добавочным эквивалентным слоем грунта. Эпюра бокового давления грунта на 1 м стены подвала представляет собой трапецию с верхней и нижней ординатами. Если рассматриваемый участок стенки будет длиной более 1 м (например, расстояние между осями оконных проемов), то эту величину надо учесть в формулах. Если ось вышележащей стены совпадает с осью стены подвала, то нагрузка от вышележащих этажей считается приближенной центрально, и в расчете учитывается только случайный эксцентриситет е0 =2 см. Если толщина стены подвала меньше толщины стены, расположенной под ней, дополнительно учитывают случайный эксцентриситет е0 = 8 см.Внецентренно приложенная нагрузка создает изгибающий момент. Для проверки прочности стены намечаются сечения: на уровне низа перекрытия над подвалом, а также сечение, где действует наибольший пролетный момент.

Вопрос №8. Особенности расчета и проектирования прерывистых ленточных фундаментов

Ленточные прерывистые сборные фундаменты. Возведение ленточного фундамента из сборных типовых блоков-подушек не всегда является оптимальным решением, так как проектируемая расчетная ширина подошвы фундамента обычно не совпадает с шириной типовых плит-подушек (ФЛ), которые чаще всего шире необходимых размеров. В случае несовпадения расчетной ширины фундамента с шириной типовых блоков устраивают прерывистый фундамент из блоков-подушек ближайшего большого типового размера, укладывая их с промежутками.

Прерывистые фундаменты проектируют с превышением или без превышения нормативного давления основания. Последовательность монтажа прерывистых сборных элементов фундамента выполняют в том же порядке, что и при устройстве сплошных ленточных фундаментов, начиная с установки маячных блоков в углах здания.

Промежутки между блоками-подушками засыпают песком до устройства горизонтальной гидроизоляции.

Рис. 1. Ленточный прерывистый сборно-монолитный фундамент: 1 — блоки-подушки ФЛ; 2 — фундаментные блоки стен ФБС; 3 — монолитный бетон класса В12,5

При устройстве ленточных прерывистых сборно-монолитных фундаментовприменяются те же сборные элементы, что и при возведении сборных прерывистых фундаментов. Тип бетонного блока выбирают в зависимости от толщины стены. Сборно-монолитные прерывистые фундаменты выполняют в следующей технологической последовательности. Монтаж начинают с установки маячных блок-подушек в углах здания. После выверки их проектного положения раскладывают рядовые блоки-подушки с интервалами, которые определяют по расчету или принимают по таблице. Угловые блоки-подушки должны быть шире рядовых, так как на них будут опираться блоки двух стен. На рядовые блоки-подушки устанавливают стеновые блоки ФБС, ширина которых может быть 300, 400, 500 и 600 мм в зависимости от промежутка между блоками-подушками. Затем между рядами стеновых блоков закрепляют щиты опалубки и заполняют послойно бетоном класса не менее В12,5 (М150), уплотняя каждый слой вибратором. Для ввода в дом коммуникаций в монолитных участках предусматривают отверстия. При этом перед бетонированием в опалубку устанавливают патрубки или изготовленный из досок короб нужного размера.

Применение фундаментов такой конструкции дает возможность сократить количество блоков-подушек на 20-30%, а стеновых блоков на 50%, уменьшить количество швов и заделок кирпичом или бетоном, но возникает дополнительная работа по устройству опалубки, доставке инертных материалов (песка и щебня), цемента, приготовлению и укладке бетонной смеси, уходу за бетоном и др.

Вопрос №9. Определение размеров подошвы прямоугольных внецентренно нагруженных фундаментов

Внецентренно нагруженные фундаменты это фундаменты, у которых равнодействующая внешних нагрузок (сил) не проходит через центр тяжести его подошвы.

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

, где

NII – суммарная вертикальная нагрузка, включая Gf и Gg;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Поскольку в случае действия внецентренного нагружения максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента давление допускается принимать на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

Читайте также:  Минусы свайного фундамента для бани

, но

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

Рис. 10.14. внецентренное загружение фундамента относительно двух глвных осей инерции:

а – смещение равнодействующих внешних сил; б – устройство несимметричного фундамента.

Поскольку в этом случае максимальное давление будет только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение удовлетворяло условию:

, но при этом проверяются условия:

; — на наиболее нагруженной части.

Вопрос №10. Расчет и конструирование тела фундамента на естественном основании. Проектирование жестких фундаментов

Применяемые в строительстве железобетонные фундаменты могут быть представлены следующими типами: монолитные с применением многооборачиваемой инвентарной опалубки; сборные железобетонные из одного блока; сборно-монолитные.

Следует различать две схемы расчета на продавливание в зависимости от вида сопряжения фундамента с колонной:
1-я — при монолитном сопряжении колонны с фундаментом или подколонника с плитной частью фундамента при высоте подколонника hcf і= 0,5 (lcf — lc), а также при стаканном сопряжении сборной колонны с высоким фундаментом. В этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа монолитной колонны или подколонника на действие продольной силы N и изгибающего момента М;
2-я — при стаканном сопряжении сборной колонны с низким фундаментом — при высоте подколонника, удовлетворяющей условию hcf — dp 3 ), именуемый «коэффициентом постели».

Из приведенного выражения следует, что осадка поверхности основания возникает только в месте приложения давления pи поэтому модель грунта можно представить в виде совокупности отдельно стоящих пружин (рис.1,а).

В действительности на реальном грунтовом основании пони­жение поверхности наблюдается и за пределами нагруженного участка (рис.1,б), образуя упругую лунку. Кроме того, коэф­фициент постели не учитывает размеров подошвы фундамента и не является постоянной величиной для данного грунта. Как показали исследования, данная гипотеза дает достаточно достоверные резуль­таты для слабых грунтовых оснований.

Рис. 1. Деформация поверхности грунта основания: а – по теории местных упругих деформаций; б – по теории общих упругих деформаций

Теория общих упругих деформаций основана на гипотезе упру­гого полупространства, согласно которой основание работает как сплошная однородная упругая среда, ограниченная сверху плос­костью и, бесконечно простирающаяся вниз и в стороны. Дефор­ма­ционные свойства упругой среды характеризуются вели­чиной модуля деформации, который не зависит от величины нагруз­ки под подошвой фундамента, в отличие от коэффициента постели. При нагружении такого упругого основания деформации имеют место не только в месте приложения нагрузки, но и за ее пределами (рис.1,б), что и наблюдается под реальными фундаментами.

Исходными уравнениями деформаций основания в теории общих упругих деформаций являются:

— для случая плоской деформации – решение Фламана

(2)

— для случая пространственной и осесимметричной деформации – решение Буссинеска

(3)

где s осадка упругой полуплоскости или полупространства; сосредоточенная сила для случая пространственной деформации; p погонная полосовая нагрузка для случая плоской деформации: коэффициент деформируемости полупространства; R, x расстояние до рассматриваемой точки ограничивающей плоскости; D постоянная интегрирования.

Вопрос №15. Статические испытания свай. Определение несущей способности свай по данным статических испытаний. Совместная работа свай в кусте

Метод испытания свай статической нагрузкой позволяет наиболее точно установить предельное сопротивление сваи с учетом всех геологических и гидрогеологических условий строительной площадки

Метод используется либо с целью установления предельного сопротивления сваи, необходимого для последующего расчета фундамента, либо с целью проверки на месте несущей способности сваи, определенной каким-либо другим методом, например, практическим. Проверке подвергаются в среднем до 1% от общего числа погруженных свай, но не менее 2-х. Нагрузка прикладывается ступенями, равными от ожидаемого предельного сопротивления сваи. Каждая ступень выдерживается до условной стабилизации осадки сваи. Осадка считается условно стабилизировавшейся, если ее приращение не превышает 0,1мм за 1 час наблюдения для песчаных грунтов и за 2 часа для глинистых.

По данным испытаний строятся два графика:

Практика показала, что графики испытаний свай делятся на два типа (рис. 1.13б):

  • с характерным резким переломом, после которого осадка непрерывно возрастает без увеличения нагрузки, данная нагрузка в этом случае и принимается за предельную;
  • с плавным очертанием без резкого перелома, что затрудняет определение предельной нагрузки. В этом случае за предельную принимается та нагрузка, под воздействием которой испытываемая свая получила осадку S:

,

где ζ – переходной коэффициент, комплексно учитывает ряд факторов:

несоответствие между осадкой одиночной сваи и сваи в кусте,

кратковременность испытания (главный фактор) по сравнению с

длительностью эксплуатации здания и т.п., принимается равным ζ=0,2;

Su,mt – предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания (по СНиП 2.02.01-83 * ).

В итоге расчетная нагрузка на сваю по результатам статических испытаний:

,

где γс коэффициент условий работы;

γg коэффициент надежности по нагрузке;

Fu – частное значение, т.е. нормативное значение.

Совместная работа свай в кусте. Если рассматривать свайный куст из висячих свай, то эпюры вертикальных давлений под нижним концом каждой из свай (при расстоянии между сваями – с) будут накладываться друг на друга (см. схему). В результате максимальное давление под нижним концом данной группы свай может превысить величину давления от одной сваи σ21, возрастёт и площадь передачи давления на основание. При расстоянии между свай с > 3d – это влияние уже практически незначительно.

При расположении свай между осями от 3d до 6d грунт между сваями будет находиться в уплотненном состоянии и включается в работу совместно со сваями (см. схему). Такое расположение свай создаёт практически равномерное давление под их нижним концом и способствует увеличению несущей способности. Однако на практике, в целях сокращения объёмов работ по ростверку, стремятся расположить сваи на минимальном расстоянии, т.е. выбирают с=3d, что рассматривается как оптимальная величина.

Следует подчеркнуть, что такой свайный куст будет получать осадку большую по сравнению с одиночной сваей, при условии равных давлений под остриём.

Вопрос №16. Динамические испытания. Формула Герсеванова. Процессы, протекающие в грунтах при забивке свай. Совместная работа свай в кусте

Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине ее отказа на отметке близкой к проектной. В основу метода положено, что работа, совершаемая свободно падающим молотом, GH (где G – вес молота, H – высота падения молота) затрачивается на преодоление сопротивления грунта погружению сваи; на упругие деформации системы «молот-свая-грунт»; на превращение части энергии в тепловую; разрушение головы сваи и т.п., т.е. на неупругие деформации.

В общем виде эта зависимость записывается следующим образом:

– уравнение работ Н.М. Герсевомова,

где G∙H – работа падающего молота;

G∙h – работа на упругие деформации;

α∙G∙H – работа на неупругие деформации;

Fu – предельное сопротивление сваи вертикальной нагрузке, кН;

Α – коэффициент, учитывающий превращение части энергии в тепловую

Отказ сваи (Sa) определяется либо по одному удару молота, либо, что чаще, вычисляется как среднее арифметическое значение погружения сваи от серии ударов, называемой залогом (число ударов от 4-х до 10).

Читайте также:  Опалубка под столбчатый фундамент своими руками


Опыт показывает, что по мере забивки сваи в песок отказы все уменьшаются, а нередко, после достижения определенной глубины, свая больше не погружается. Однако, если применить более мощный молот — сваю удается забить еще на некоторую глубину. Забивка свай в песчаный грунт сопровождается его уп­лотнением.
В случае забивки свай в пластичные глинистые грунты кар­тина существенно меняется. Сначала так же, как и в песке, на­блюдается уменьшение отказов, но с некоторой глубины погру­жение сваи происходит при одном и том же отказе (в отдельных случаях он даже увеличивается).

В связи с этим, динамические испытания надо проводить: для свай, забитых в песчаные грунты, — по истечении не менее 3 су­ток, а для свай, забитых в глинистые грунты, — по истечении не менее 6 суток после окончания их забивки.

Совместная работа свай в кусте. Если рассматривать свайный куст из висячих свай, то эпюры вертикальных давлений под нижним концом каждой из свай (при расстоянии между сваями – с) будут накладываться друг на друга (см. схему). В результате максимальное давление под нижним концом данной группы свай может превысить величину давления от одной сваи σ21, возрастёт и площадь передачи давления на основание. При расстоянии между свай с > 3d – это влияние уже практически незначительно.

При расположении свай между осями от 3d до 6d грунт между сваями будет находиться в уплотненном состоянии и включается в работу совместно со сваями (см. схему). Такое расположение свай создаёт практически равномерное давление под их нижним концом и способствует увеличению несущей способности. Однако на практике, в целях сокращения объёмов работ по ростверку, стремятся расположить сваи на минимальном расстоянии, т.е. выбирают с=3d, что рассматривается как оптимальная величина.

Следует подчеркнуть, что такой свайный куст будет получать осадку большую по сравнению с одиночной сваей, при условии равных давлений под остриём.

Вопрос №17. Классификация и типы свай и свайных фундаментов. Определение несущей способности забивных и буронабивных свай практическим методом

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания. Отдельные сваи или группы свай, объединенные поверх распределительной плитой или балкой, образуют свайный фундамент. Распределительные плиты или балки, объединяющие головы свай, выполняются, как правило, из железобетона и называются ростверками. Ростверк воспринимает, распределяет и передает на сваи нагрузку от расположенного выше сооружения.

Типы свайных ростверков: а, б – низкий; в – высокий

Свая, находящаяся в грунте, может передавать нагрузку от сооружения либо через нижний конец (пята), либо совместно с боковой поверхностью сваи за счет трения последней об грунт. В зависимости от этого, по характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на

б) висячие сваи (сваи трения)

Рис.11.2. Схемы передачи нагрузки сваями на грунты основания:

а – сваи-стойки ; б – висячие сваи

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным наполнителем, глины твердой консистенции). Такие сваи практически всю нагрузку передают через нижний конец, т.к. при их малых вертикальных перемещениях не возникают условия для возникновения сил трения на ее боковой поверхности.

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольной силы (N) свая получает перемещение (дает осадку), достаточное для возникновения сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом. В результате нагрузка на основание передается как боковой поверхностью, так и нижним концом сваи. Несущая способность такой сваи определяется суммой сопротивления сил трения по ее боковой поверхности и грунта под острием:

По расположению свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов:

1) одиночные сваи применяют под легкие сооружения в качестве опор

2) группы свай (свайный куст), устраивают под колонны или отдельные опоры конструкций, передающие значительные вертикальные нагрузки (рис. 11.3а).

3) ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяженные конструкции.

4) сплошные свайные поля устраивают под тяжелые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане. Сваи располагаются в определенном порядке под всем сооружением (рис. 11.3 в).

Практический метод (по таблицам СНиП). Широко применяется в практике проектирования, позволяет определить несущую способность сваи по данным геологических изысканий. Метод базируется на обобщении результатов испытаний большого числа обычных и специальных свай вертикальной статической нагрузкой, проведенных в различных грунтовых условиях с целью установления предельных значений сил трения, возникающих между сваей и окружающим грунтом, и предельного сопротивления грунта под ее концом.

В результате составлены таблицы расчетных сопротивлений грунтов, которые позволяют определить сопротивление боковой поверхности и нижнего конца сваи и, просуммировать полученные значения по формуле:

Fd = ()

Найти ее НС Fd (kH)

R и fi — затабулированы

R→Zo – расстояние от поверхности до низа сваи; крупность песчаного грунта или IL глинистого грунта.

fi→Zi – расстояние от поверхности до середины рассматриваемого слоя, крупности песчаного грунта или IL глинистого грунта.

Этот метод, как правило, дает заниженное значение НС сваи.

Вопрос №18. Определение несущей способности свай при горизонтальной нагрузке практическим методом и по данным испытаний

Причиной значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты могут быть горизонтальные нагрузки от кранов в цехах, температурные расширения технологических трубопроводов предприятий, односторонний обрыв проводов ЛЭП, волновые воздействия и т.д.

Метод испытания сваи пробной статической нагрузкойпозволяет наиболее точно установить действительное сопротивление сваи горизонтальной нагрузке.

Проводятся испытания следующим образом (рис. 11.14). Нагрузка на сваю увеличивается ступенями, горизонтальные перемещения на каждой ступени фиксируются прогибомерами.

Каждая ступень нагрузки выдерживается до условной стабилизации горизонтальных смещений. По результатам испытаний строятся графики зависимости горизонтальных перемещений сваи от нагрузок (рис. 11.14 б) по которым и определяется предельное сопротивление сваи.

Рис. 11.14. Испытания свай горизонтальной нагрузкой:

1 – опытная свая; 2 – гидровлический домкрат; 3 – апрогибомер; 4 – упор из статического груза

За предельное сопротивление сваи Fu принимается нагрузка на одну ступень менее той, при которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

НС определяется по формуле

Fd = ; = 1

Вопрос №19. Расчет и проектирование свайных фундаментов при центральном нагружении

Проектирование и расчет свайных фундаментов выполняется в следующем порядке:

1.Оценка ИГУ (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи).

2.Определяется тип и размер сваи

3.Определяется НС сваи (расчетная, допустимая на сваю нагрузка)

допускаемая нагрузка на сваю по материалу конструкции из выражения

Где m – коэффициент условиия работы, m =0,85 для свай сечением 0,3 х 0,3м и m = I для свай большего сечения; Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию; Ab — площадь поперечного сечения сваи; φ- коэффициент продольного изгиба; Rs – расчетное сопротивление арматуры; As— площадь арматуры сваи.

допускаемая нагрузка на сваю по грунту по формулам:

для сваи- стойки Рсв гр = γcRA/k

Источник