Основания и фундаменты (стр. 4 )

где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3;

db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db=2 м, при ширине подвала В$20 м – db=0).

Рисунок 3 - Схема к определению приведенной глубины заложения фундамента

Полученное значение R сравнивают с Рср. Перегрузка основания не допускается, недогрузка может составлять не более 5%. В случае, если условие (Pср ≤ R) не выполняется, или фактическое давление на грунт значительно меньше расчетного, следует изменить размеры фундамента и вновь сделать проверку давления под подошвой. Это изменение размеров надо делать несколько меньше (больше) коэффициента:

Проверка высоты фундамента из условия продавливания дна фундамента колонной

Продавливание осуществляется по поверхности пирамиды с наклоном боковых граней под углом 45°, равным углу распределения давления в бетоне, а верхним основанием пирамиды является площадь сечения колонны. Фундамент рассчитывают на продавливание, если его очертание выходит за пределы пирамиды продавливания.

Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана при действии продольной силы N (рисунок 4) производится из условия:

N£blRbtbmh0,p/A0 , (1)

где N – расчетная продольная сила, действующая в уровне торца колонны, определяется из условия

N=aNI

a - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы NI на плитную часть фундамента через стенки стакана и принимаемый равным

a = (1 - 0,4RbtAc/NI), но не менее 0,85;

Rbt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, принимаемое с необходимыми коэффициентами условий работы gb2 и gb3 в соответствии с таблицей 15 СНиП 2.03.01-84;

Ас = 2(bc + lc)dc – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента;

А0 – площадь многоугольника abcdeg (см. рисунок 4), равная

A0 = 0,5b(l-lp-2h0,p)-0,25(b-bp-2h0,p)2

bm = bp + h0,p

bm – средняя ширина пирамиды продавливания, м;

h0,p – рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры, м;

bp, lp – размеры по низу меньшей и большей сторон стакана (см. рисунок 4), м.

Если условие (1) выполняется и толщина дна стакана, принятая вначале, достаточна, то общую высоту фундамента не меняют. Если же по расчету требуется большая толщина дна стакана, то необходимо изменить высоту фундамента с учетом требуемой толщины дна стакана. Соответственно меняется и глубина заложения фундамента.

Рисунок 4 - Схема образования пирамиды продавливания.

6 Разработка варианта свайного фундамента

6.1 Выбор типа, материала и конструкции свай

При выборе конструкции сваи принимают материал, форму сечения и размеры сваи (размеры сваи выбирают предварительно и изменяют в зависимости от результатов последующего расчета). Выбор материала свай определяется гидрогеологическими условиями.

Сваи по характеру работы разделяют на сваи-стойки и висячие (сваи трения). Сваи-стойки прорезают слабый грунт и опираются на слой практически несжимаемого грунта – скальную породу, крупнообломочные грунты, глины в твердом состоянии. Сваи-стойки передают нагрузку на грунт только через нижний конец сваи. Висячие сваи передают нагрузку за счет трения по боковой поверхности сваи и сопротивления под нижним концом сваи. Эти сваи применяются в обычных сжимаемых грунтах.

Сваи подразделяются по материалу: бетонные, железобетонные, металлические, деревянные, комбинированные. По способу устройства: сваи, погружаемые в грунт в готовом виде и сваи, изготовляемые в грунте.

Сваи, погружаемые в грунт в готовом виде, подразделяются по форме поперечного сечения: квадратные, круглые, треу­гольные, сплошного сечения, с полостью.

Сваи, изготавливаемые в грунте, называются набивными. Они подразделяются на буровые, буронабивные и устраиваемые в выштампованном ложе, и могут быть с уширением вдоль ствола, без уширения и с уширенной пятой.

Из забивных свай применяются призматические, сваи-колонны, пирамидальные, ромбовидные (в пучинистых грунта), булавовидные (при прорезке слабых грунтов) и составные. Забивные, сваи не рекомендуются при прорезке насыпных грунтов с твердыми включениями и глинистых твердых. Опирание допускается на все виды грунтов, кроме торфов, заторфованных грунтов, илов, глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции.

Буронабивные сваи диаметром 40-170 см с уширением и без уширения рекомендуются во всех грунтовых условиях, особенно когда нельзя применять забивные сваи.

Набивные сваи в выштампованном ложе (коническая, бипирамидальная, с уширением, без уширения) применяются так же, как и забивные, но обладают большей несущей способностью по сравнению с забивными.

Сваи забивные железобетонные квадратного сечения под­разделяются на три типа:

I. Сплошные сваи с поперечным армированием с ненапрягаемой стержневой и напрягаемой стержневой, проволочной и прядевой арматурой:

2.Сплошные сваи без поперечного армирования ствола с напрягаемой стержневой, проволочной, прядевой арматурой, располагаемой в центре сечения сваи.

3. Квадратные сваи с круглой полостью с ненапрягаемой стержневой и напрягаемой проволочной арматурой.

Сваи I типа рекомендуется применять при прорезке всех
видов сжимаемых грунтов, кроме насыпей с твердыми включениями, а также глинистых грунтов твердого сложения. Опирание свай I типа на все виды грунтов, кроме торфов, заторфованных грунтов, илов, глинистых грунтов текучей консистенции. Предпочтение сваям с предварительно напряженной продольной арматурой. Лишь в исключительных случаях применяются сваи без предварительно напряженной продольной арматуры.

Сваи 2,3 типов рекомендуются при прорезке песков сред­ней плотности и рыхлых, супесей пластичных и текучих, суглин­ков и глин от полутвердой до текучей консистенции. При дру­гих видах грунтов возможность применения устанавливается пробной забивкой. Нижние концы свай допускается опирать на все виды грунтов, кроме скальных, вечномерзлых, торфов, заторфованных, слабых глинистых грунтов текучей консистен­ции. Запрещается применять сваи 2 и 3 типов при действии сил пучения, сейсмических и погружать вибрацией.

Забивные железобетонные круглые сваи. Полые круглые сваи диаметром от 40 до 80 см цельные длиной от 4 до 12 м и составные 12-48 м рекомендуется применять при прорезке слабых грунтов и опирании на любые виды грунтов за исключе­нием торфов и слабых глинистых грунтов. Эти сваи рекоменду­ются при больших горизонтальных усилиях.

Буронабивные сваи с диаметром ствола 400-1700 мм с уширением до 3500 мм рекомендуются при больших нагрузках (горизонтальных и вертикальных) и сложных геологических условиях. Особенно целесообразны при длине свай более 10 м. Рекомендуются:

-когда прорезаются насыпи с твердыми включениями или твердые глинистые грунта, т. е. нельзя применять забивные сваи;

-на стесненных площадках, где сложно транспортировать и устраивать забивные сваи;

-вблизи существующих зданий, где нельзя применять забивку или вибропогружение.

Буроиньекционные сваи можно устраивать в любых грунтовых условиях. Они объединяют работу буронабивных свай и грунтовых анкеров и хорошо работают на сжатие и растяжение. Буроиньекционные сваи, это сваи малого диаметра (80-250 мм) и длиной до 5 м.

6.2 Выбор глубины заложения ростверка

Глубина заложения подошвы ростверка не зависит от глубины сезонного промерзания (т. е. климатических условий) и определяется только конструктивными требованиями, но должна быть не менее 0,5 м от пола подвала или планировочной отметки.

6.3  Выбор длины сваи

Длина свай (размер от головы до начала заострения) определяется геологическими условиями и отметкой заложения подошвы ростверка. Длина сваи выбирается такой, чтобы свая прорезала слабые сильносжимаемые грунты и заглублялась в слой прочного грунта. Нельзя оставлять нижний конец сваи в слабых грунтах. Заглубление в слой прочного грунта должно быть не менее 1 м. Заделка свай в ростверк при действии только центральной нагрузки предусматривается равной 50 – 100 мм.

С учетом выше описанного требуемая длина сваи:

Lсв = (0,1 + Lслаб. + 1)

где 0,1 м – заделка сваи в ростверк;

1,0 м – заглубление в прочный грунт;

Lслаб. - толщина слоя слабого грунта.

6.4 Определение несущей способности сваи

Несущая способность сваи по грунту определяется по СНиП 2.02.03.-85 «Свайные фундаменты»

Несущую способность Fd, кН, висячей забивной сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, следует определять по формуле:

(2)

где gс - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gс = 1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 1 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;

А – площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 2 СНиП 2.02.03-85;

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м. Пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м (см. рисунок 5);

gсR, gcf – 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 таблице 3 СНиП 2.02.03-85.