Проектирование свайных фундаментов

Выбор конструкции фундамента (свайного, на естественном или искусственном основании), а также вида свай и типа свайного фундамента (например, свайных кустов, лент, полей) следует производить исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов (с оценкой по приведенным затратам), выполненного с учетом требований по экономному расходованию ос

новных строительных материалов и обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов.

Свайные фундаменты следует проектировать на основе результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрометеорологических изысканий строительной площадки, а также на основе данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности проектируемых зданий и сооружений и условия их эксплуатации, нагрузки, действующие на фундаменты, с учетом местных условий строительства. Проектирование свайных фундаментов без соответствующего и достаточного инженерно-геологического обоснования не допускается.

Существуют различные виды свай.

1. По способу заглубления в грунт надлежит различать следующие виды свай:

а) забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;.

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

д) винтовые.

2. По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и висячие.

К сваям-стойкам надлежит относить сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, на малосжимаемые грунты.

К висячим сваям следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:

а) первой группы:

по прочности материала свай и свайных ростверков;

по несущей способности грунта основания свай;

по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта и т.п.

б) второй группы:

по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;

по перемещениям свай (горизонтальным u_p, углам поворота головы свай y_p) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов;

по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия

,

где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании; F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи; γ_к - коэффициент надежности принимается равным: 1,2 - если несущая способность свай определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой; 1,25 - если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом; 1,4 - если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта.

Расчетную нагрузку на сваю N, кН, следует определять, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле

,

где N_d - расчетная сжимающая сила, кН; M_x, M_y - расчетные изгибающие моменты, кН×м, относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка; n - число свай в фундаменте; x_i, y_i - расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м; х, у - расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

Расчет свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия

s £ s_u,

где s - совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения; s_u - предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента и сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП 2.02.01-83.

Расчет свай-стоек следует производить в следующем порядке.

Несущую способность F_d кН, забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт следует определять по формуле

F_d = g_c RA,

где g_c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g_c = 1; A - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для свай полых круглого сечения и свай-оболочек - равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.

Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа, следует принимать 20000 КПа.

Несущую способность F_d, кН, висячей забивной сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где g_c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g_c = 1; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл.7.1; A - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто; u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл.7.2; h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; g_cR g_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.7.3.

Необходимо суммировать сопротивления грунта по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой или возможен размыв грунта. В этих случаях следует суммировать сопротивления всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже уровня планировки (срезки) и дна водоема после его местного размыва при расчетном паводке.

После определения силы расчетного сопротивления сваи находят необходимое количество свай в ростверке:

,

где N_0I- нагрузка от конструкций по первому предельному состоянию; Ng - приближенный вес ростверка.

Для ленточного ростверка определяют шаг свай:

,

где K - количество рядов свай в ленте.

На основании полученных данных приступают к конструированию ростверка. Глубина заложения ростверка назначается также как и глубина заложения фундаментов, возводимых в открытых котлованах. Сваи раскладывают в плане на допустимом расстоянии от 3d до 6d. Расстояние от края сваи до края ростверка должно быть не менее 0,05м (рис.7.1).

а) б)

Рис. 7.1. Примеры раскладки свай а) в шахмитном порядке; б) рядами

Конструируют ростверк по высоте, исходя из расчета на прочность и проверяют максимальные усилия в сваях.

Окончательным расчетом свайного фундамента является расчет основания по деформациям, который производится по методу послойного суммирования для условного фундамента, размеры которого определяются по схеме 7.2.

Рис. 7.2. Схема для определения размеров условного фундамента

Таблица 7.1

Дата добавления: 2014-10-15