202 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема к расчету осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайного фундамента

Осадка свайного фундамента определяется одним из методов ме­ханики грунтов как для условного фундамента на естественном осно­вании. Границы условного фундамента определяются следующим об­разом (рис. 3.2):

— сверху — поверхностью планировки грунта;

— снизу — плоскостью на уровне нижних концов свай;

— с боков — вертикальными плоскостями, отстоящими от наруж­ных граней крайних свай на величину .

Величина определяется как средневзвешенное значение уг­ла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваями

, (3.13)

где и — соответственно углы внутреннего трения (для рас­четов по второму предельному состоянию) и толщины слоев грунта, пройденных сваями от подошвы ростверка.

В собственный вес условного фундамента при определении осадки включаются вес свай NCB и ростверка ,а также вес грунта в объеме условного фундамента.

Размеры подошвы условного фундамента определяют по выра­жениям

(3.14)

(3.15)

где b, а — размеры в пределах внешних граней крайних свай, м;

l — глубина погружения сваи в грунт от низа ростверка, м.

Определяется площадь подошвы условного фундамента

Производится проверка условия

, (3.17)

где -расчетная нагрузка по обрезу фундамента, кН;

— вес ростверка и свай;

вес грунта в пределах условного фундамента АВСД;

— расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы ус­ловного фундамента АВСД, определяемого по формуле СНиП 5.01.-01- 2002 [3, с.50] для размеров .

Если условие (3.17) не соблюдается, то можно увеличить расстояние между сваями или применить сваи большей длины.

Рис. 3.2 — Схема к расчету осадки свайного фундамента

4. Расчет фундамента с применением пэвм

Для второго сечения, указанного в задании, также необхо­димо определить размеры подошвы фундамента. Это можно осуществить по методике, изложенной в п.2.3, либо расчетом с использованием ПЭВМ.

На ПЭВМ расчеты можно выполнить используя программные продукты «Фундамент 10.1» либо «Мономах 4».

Пример результатов расчета

с использованием программы «Фундамент 10.1».

Cтолбчатый на естественном основании

1. — Исходные данные:

Тип грунта в основании фундамента:

Пылевато-глинистые, крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем 0.25&ltIL&lt0.5

Осадка свайного фундамента

На данной странице представлена информация об осадке свайного фундамента. Вы узнаете, что это за процесс и какие факторы на него влияют. Мы рассмотрим методы расчетов осадки, способы ее фактического определения и технологии предотвращения осадки железобетонных свай.

Что такое осадка фундамента и что на неё влияет

Осадка свайного фундамента — это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки — неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.

Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:

  • Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;
  • Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.

Грузонесущуя способность железобетонной опоры по материалу будет всегда больше, чем аналогичная характеристика грунта. Если в расчетах фундамента допущены ошибки, то пласт грунта в котором расположена опорная часть свай, под весом здания будет уплотняться и проседать, что приведет к уменьшению нулевого уровня фундамента (его осадке).

Данная проблема особенно характерна для висячих свай, которые получают устойчивость за счет трения почвы с боковыми стенками опоры. Сваи стойки, опирающиеся на глубинные, несжимаемые пласты грунта, ввиду высокой плотности породы практически не подвергаются осадке.

Расчёт осадки — методы

Специалисты, занимающиеся проектированием фундаментов, определяют расчетную осадку свай исходя из второй группы предельных состояний железобетонных опор, для чего используется два метода:

  • Способ послойного суммирования;
  • Способ эквивалентного слоя.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Способ послойного суммирования

Данный метод рекомендован к применению действующим СНиП, он является наиболее часто используемым способом вычислением осадок свайных оснований.

При использовании способа послойного суммирования свайное основание принимается за условную монолитную конструкцию, размеры которой считаются по контуру крайних точек свайного поля. На нижеприведенной схеме размеры свайного основания представлены границами АВДС.

Первоначально составляется габаритная схема основания АБСД, при расчетах используется величина уклона «а», выводящаяся из следующих формул:

  • φcp — усредненный угол внутреннего трения контактирующих со сваей слоев почвы, определяемый посредством геодезических изысканий;
  • а — эпюра рассеивания нагрузок по высоте свайной опоры.

После определения величины «а» производится расчет длины и ширины основания AБCД по формуле:

Полученные габаритные характеристики применяются в формуле расчета давления на опорную часть фундамента (Р усп). Давление сопоставляется с удельным сопротивлением контактирующих со сваями пластов грунта (R усл. фун).

Удельное сопротивление почвы, в свою очередь, выводится по формуле:

Читать еще:  Кирпичный способ укладки печи

Если в результате сопоставления нагрузок и сопротивления грунта получается соблюдение условий, составляются эпюры нагрузок на сваи «σ0z» и «σбz» (приведены на схеме), и по формуле S выводится величина осадки основания.

Способ эквивалентного слоя

Альтернативный способ эквивалентного слоя подразумевает расчет осадки исходя из контролируемого бокового расширения почвы. В данном случае за эквивалентный слой принимается пласт почвы (hэ), который при невозможности пространственного расширения дает удельную осадку, аналогичную общей осадке равномерно нагруженного фундамента. По простому — вместо послойного суммирования слоев используется одномерный коэффициент, совокупный для всех контактирующих со сваей пластов грунта.

Мощность условного эквивалентного слоя высчитывается на основе коэфф. Пуансона, коэффициента жесткости фундамента (w) и его габаритной ширины (b) по формуле:

При этом за А принимается коэффициент, индивидуальный для каждого типа грунта: А равно .

Используемое при расчетах соотношение Aw (коэффициента грунта и жесткости фундамента) именуется величиной эквивалентного пласта, нормативные данные которого представлены в нижеприведенной таблице:

Осадка фундамента рассчитывается по формуле: , в которой:

  • Ро — эксплуатационное давление на опорную часть свайного фундамента (от массы здания, снеговых и полезных нагрузок);
  • mv — нормативный коэфф. сжимаемости почвы.

Как определить осадку свайного фундамента

Фактическая осадка свай определяется посредством их статических испытаний. В процессе испытаний на опору гидравлическими домкратами оказывается давление и с помощью прогибомера измеряется величина осадки сваи от полученной нагрузки.

Технология статических испытаний предназначена для определения критических и предельных нагрузок, которые может выдержать свайный фундамент. Под критической нагрузкой подразумевается давление, которое приводит к резкой осадке (проваливанию) сваи в грунт, величина которой в 5 и более раз превышает осадку от ранее полученного сваей давления. Осадка предельного типа определяется по нагрузке, на 1 ступень меньшей, чем нагрузка приводящая к критической осадке.

Для проведения испытаний используются гидравлические домкраты с усилием давления от 50 до 200 тонн, измерения ведутся с точностью до 0.1 мм. Прогибомер фиксируется на высотных реперах, которые представлены стойками, удаленными от сваи на 1-2 метра, и закрепленными на них ригелями (на ригелях посредством ступицы фиксируется измерительный прибор).

Допустимые нормы осадки

На практике кирпичные здания, фундамент которых подвергся неравномерной усадке более чем на 12 см, получают серьезные деформации, вплоть до появления на стенах и перекрытиях сквозных трещин.

Как избежать осадки

Предотвратить осадку фундамента можно еще на стадии проектирования основания. Если расчеты показывают, что величина осадки превышает допустимою норму, нужно заменить висячие сваи на сваи-стойки — использовать опоры большей длины, которые работают в грунте не за счет сопротивления почвы боковым стенкам конструкции, а за счет опирания на глубинный пласт несжимаемого грунта.

Снизить риск осадки фундамента можно и посредством увеличения сопротивления грунтов, что достигается за счет их цементации. Данный метод особенно эффективен в условиях почвы, обладающей низкой плотностью. Его суть заключается в нагнетании в толщу грунта бетонной смеси либо силикатного раствора с помощью специальных инъекторов.

Инъектор представляет собой перфорированную стальную трубу, которая погружается в почву и подключается к бетононасосу. Подача смеси ведется в пласты грунта, в которых расположена опорная часть сваи. В результате вокруг опорной подошвы сваи, после отвердевания смеси, образуется монолитная бетонная подушка, которая предотвращает осадку фундамента под внешними нагрузками.

Полезные материалы

Свайный фундамент своими руками — пошаговая инструкция

СК «Установка Свай» занимается возведением фундаментов на железобетонных сваях.

Как рассчитать свайный фундамент

В местностях с зыбкими, слабыми грунтами предпочтительные виды фундаментов под дома и сооружения – свайный и свайно-ростверковый.

Как закрыть свайный фундамент

Свайный фундамент, особенно высокий фундамент с ростверком на сваях , обычно стараются закрыть.

Расчет осадок свайного фундамента

Расчет осадок фундаментов на сваях-стойках не производится, так как они передают нагрузку на практически несжимаемое или малосжимаемое основание. Величина осадки свайного фундамента из свай, защемленных в грунте, определяется расчетом по предельным состояниям второй группы.

Фундаменты из свайных полей размером более 10´10 м рекомендуется рассчитывать по схеме линейно деформируемого слоя. При этом размеры условного фундамента принимают равными размеру ростверка в плане, а расчет производят по среднему давлению на основание в плоскости подошвы плитного ростверка, увеличив расчетную толщину слоя на величину, равную глубине погружения свай, и приняв модуль деформации слоя, прорезаемого сваями, равным бесконечности или модулю упругости материала свай.

Расчет осадки в прочих случаях рекомендуется выполнять с использованием метода послойного суммирования. Границы условного фундамента показаны на рисунке 2.4. Вертикальные грани условного фундамента отстоят от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии

,

где h – длина части сваи, соприкасающейся с грунтом; φII,m – средневзве-шенное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваями;

Читать еще:  Укладка керамической плитки на теплый пол

jII,i – расчетные значения угла внутреннего трения для отдельных слоев грунта, прорезаемых сваей, толщиной hi.

Это вызвано тем, что за счет трения по боковой поверхности между стволом сваи и грунтом часть грунта также вовлекается в совместную работу и может рассматриваться как часть фундамента.

Таким образом, размеры условного фундамента определятся по формулам:

,

где b и l – расстояния между наружными гранями крайних рядов свай по ширине и длине фундамента, м.

Расчет производится в той же последовательности, что и для фундамента на естественном основании. Напряжения в основании условного массивного фундамента определяются так же, как и для фундамента на естественном основании под действием Nо1 и собственного веса условного фундамента, в который входит вес ростверка, вес свай и вес грунта в пределах объема abcd (см. рисунок 2.4).

Полученное расчетом значение осадки не должно превышать предельное значение, определяемое по таблице 1.16 или по таблице Б.1 [1].

Расчеты свайного фундамента завершаются подбором сваебойного оборудования. Можно использовать методику, описанную в справочной литературе [2, с. 207-210].

Пример. Выполняем проверку давления на грунт от условного фундамента ABCD (рисунок 2.5). Определим средневзвешенное значение угла внутреннего трения jII,m и размеры подошвы условного фундамента ly и by, учитывая, что расстояние между наружными гранями крайних рядов свай b = 2,3 м и l = 3,5 м:

Вес условного массива

Полное давление под подошвой условного фундамента

Расчетное сопротивление грунта R под подошвой условного фундамента определим по формуле (В.1) [1], принимая d = dy и b = by и учитывая, что gс1 = 1,25; gс2 = 1; k = 1; kz = 1; My = 0,43; Mq = 2,73; Mc = 5,31 (для jII = 18° несущего слоя); b = 3,85 м; gII = 18 кН/м 3 – удельный вес грунта, расположенного под подошвой условного фундамента; d = 17 м; сII = 30 кПа – сцепление несущего слоя грунта; = (16×1,2+19×4,8+19×8+18×3)/(1,2+4,8+8+3)= = 18,6 кН/м 3 – средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах глубины заложения условного фундамента;

Проверяем давление на грунт по подошве фундамента

Т а б л и ц а 2.6 – Определение природных и дополнительных давлений

Номер границ слоевГрунтz, мx = 2z/baszg, кПаs, кПаszр,ср, кПа
Глина Е=19 МПа1,000
1,540,80,848
3,081,60,532
4,622,40,325
6,163,20,210
Sszр,ср=

Расчет осадки фундамента определим по формуле

Полученное значение осадки фундамента меньше предельно допустимой осадки фундамента su = 8 см для зданий с железобетонным каркасом.

2.8 Принципы расчета горизонтально нагруженных свайных фундаментов

Фундаменты ряда сооружений (мостовые опоры, путепроводы, эстакады и др.) могут испытывать горизонтальные нагрузки, соизмеримые по величине с вертикальными. Расчет таких фундаментов включает в себя два этапа: первый – на вертикальную нагрузку, как это изложено выше, и второй – проверка сваи на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Расчет одиночных свай в статическом отношении сводится к тому, что свая рассматривается как балка, имеющая заданные размеры и заданные нагрузки на одном конце, на упругом винклеровском основании, характеризуемом коэффициентом постели, линейно увеличивающимся с глубиной.

На основе решений строительной механики получены формулы для определения горизонтального перемещения сваи в уровне подошвы ростверка u и угла ее поворота y, расчетного давления s, оказываемого на грунт боковыми поверхностями свай, а также для определения изгибающих моментов М и поперечных сил Q в различных сечениях по длине сваи. Последовательность расчета включает:

а) расчет свай по деформациям, который сводится к проверке условий допустимости расчетных значений горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота:

u 0,6 м), заключающийся в сопоставлении расчетного давления s с несущей способностью грунта;

в) проверку прочности свай как внецентренно сжатых элементов, сопротивления материала по предельным состояниям первой и второй групп.

Свайные фундаменты с наклонными сваями рассматриваются как пространственные статически неопределимые рамные конструкции, взаимодействующие с упругим (винклеровским) основанием. Стойками этой рамы являются сваи, а ригелем – ростверк. Взаимодействие грунта и свай может быть учтено двумя способами: как жесткая условная заделка свай в грунте или как деформация гибкого стержня в упругой среде. В любом случае расчет ведется методом перемещений.

Кроме того, для низких ростверков дополнительно учитывается сопротивление грунта по его боковым поверхностям.

Расчетные схемы для высокого и низкого ростверков приведены на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Расчетные схемы свайных фундаментов: а – с высоким ростверком; б – с низким ростверком

Для упрощения расчета вводятся «характерные центры» стержневой системы: С – упругий центр (если сила приложена в этой точке, то она вызывает только поступательное движение всей системы); Q – центр нулевых перемещений (сила, проходящая через него перпендикулярно оси OZ, вызывает поворот ростверка вокруг точки О).

Читать еще:  Можно ли бетонировать пол в погребе

Расчет усилий и перемещений выполняют в следующем порядке:

1 Определяют усилия, передающиеся на плоскую расчетную схему (расчетный ряд свай), по формулам:

,

где– расчетная нормальная сила в уровне подошвы ростверка, кН; Т – расчетная горизонтальная нагрузка, действующая на расстоянии h от точки О; h =M/F; kр – количество расчетных рядов; М – суммарный момент от всех сил относительно точки О, действующий в расчетной плоскости.

2 Вычисляют относительные значения единичных реакций системы по формулам:

;

;

;

,

где ai – проекции углов наклона свай на расчетную плоскость (положительные при отклонении свай от вертикальной оси влево); п – число свай в расчетном ряду; пф – число фиктивных свай (при расчете низкого ростверка); хi – расстояния от оси, проходящей через центр тяжести свайного поля в уровне подошвы фундамента, до осей свай (положительные – влево от точки О); ln – расчетная длина сжатия свай, м; lм – расчетная длина изгиба свай, приближенно принимаемая ; l – свободная длина сваи (для низкого ростверка l =0).

3 Для низкого ростверка находят количество фиктивных горизонтальных свай по формуле

,

где Fp – реактивный отпор грунта при единичном горизонтальном перемещении ростверка; Асв – площадь сечения сваи, м 2 ; Еb – модуль упругости бетона сваи, кПа.

Значение Fp можно определить по формуле

где b – ширина боковой грани ростверка, перпендикулярной к плоскости расчетной схемы, м; Ег – модуль деформации грунта, расположенного у боковой грани ростверка, кПа.

4 Определяют положение характерных центров С и Q по формулам:

При этом должно выполняться условие c

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10236 — | 7596 — или читать все.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Расчет осадки основания свайного фундамента как условного массивного

Расчет осадки кустового свайного фундамента условного массивного производится так же, как фундамента мелкого заложения. Данный расчет приведен в подразд. 3.7, а схема на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схема к расчету осадки основания свайного куста

Расчет осадки свайного ленточного фундамента

Расчет осадки свайного ленточного фундамента производится по методике, данной в руководстве и СНиП по проектированию свайных фундаментов [9, 17]. В основу расчета заложено предположение о распределении напряжений в толще грунтов основания от сосредоточенной нагрузки, расположенной на определенной глубине ниже поверхности грунта. В ленточном свайном фундаменте нагрузка считается приложенной в плоскости острия свай (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Расчетная схема свайного ленточного фундамента

Принимается условие, что нагрузка от свай воспринимается массивом грунта основания, ограниченного сверху поверхностью планировки грунта, снизу — плоскостью, проходящей через нижние концы свай, с боков — вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням рядов (в двухрядном ростверке) или ряда свай, по длине принимается 1 пог. м ростверка. Напряжения в активной зоне (ниже плоскости острия свай) фундамента определяются по [9, прил. 7]:

где PI — погонная нагрузка на свайный фундамент, кН/м, с учетом веса фундамента в ви.

Подошва ростверка заложена на глубину 1,5 м от поверхности планировки.

Нагрузки. Нормативные нагрузки на 1 м ростверка в уровне обреза равны

NIIo = 270 кН и MIIo = 3 кН/м. Свайные фундаменты рассчитываются на расчетные нагрузки с коэффициентом нагрузки гf = 1,2, тогда

В расчете необходимо учесть вес 1 пог. м стены и ростверка, которые могут быть вычислены совместно:

Общая нагрузка на 1 пог.м свайного фундамента равна

N п oI = NoI + GфI = 294 + 38 = 332 кН/м.

Расчет длины свай. Расчет длины и несущей способности висячей железобетонной сваи с поперечным сечением 3030 см, длиной 6 м производится по формуле

где гс = 1; гсr = гсf = 1; А = 0,3 • 0,3 = 0,09 м 2 ; U = 4 • 0,3 = 1,2 м; R = 3380 кПа — для расчетной глубины , = dp + c = 1,5 + 5,7 = 7,2 м погружения нижнего конца сваи (см. рис. 4.3), принимается по [17, табл. 1] для суглинков с Il = 0,3.

Определение расчетных сопротивлений грунта f по боковой поверхности сваи производится для грунта толщиной слоев не более 2 м по средним глубинам их расположения, считая от поверхности планировки (табл. 4.2), f1 = 32,5 кПа; f2 = 39 кПа; f3 = 42,5 кПа. По вышеуказанной формуле находим

Fd = 1 1 3380 0,09 + 1,2 1 (32,5 2 + 39 2 + 42,5 1,7) = 555,8 кН.

Таблица 4.2Расчетные сопротивления грунта f по боковой поверхности

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector