3. Практична робота № 2. Розрахунок пальового фундаменту з пірамідальних паль. Метод Одеського інженерно-будівельного інституту

Пірамідальні палі рекомендується застосовувати в піщаних грунтах незалежно від їх крупності, що залягають вище або нижче за рівень грунтових вод; у пилуватих пісках; у шаруватих відкладеннях грунтів, що складаються з комплексу піщаних, супіщаних, суглинистих і глинистих шарів різного генезису; у шарах насипних грунтів з ρ_d = 1,5 г/см³; у просадочних лесовидних супісках і суглинках (s_sl < 5 см) ρ_d ≥ 1,36 г/см³; у глинах, суглинках, супісках будь-якого генезису.

Пірамідальні палі можуть бути різного виду і мати різні геометричні розміри залежно від конструктивної схеми будівлі, грунтових умов і навантаження, що діє. Номенклатура пірамідальних паль ущільнення приведена в таблиці 3.1. Розрахункова схема для визначення несучої здатності пірамідальної палі – рис. 3.1.

Несуча здатність фундаменту з пірамідальних паль складається із суми опору грунту по бічній поверхні палі та по підошві ростверку і визначається за формулою:

=R_гр,_у.· V_а,п / s + R_гр·V_р  s, (3.1)

де: s – для палі і ростверку приймається рівним 0,5 s_u, але не більше 0,08 м;

R_гр,у – внутрішній реактивний опір ущільненого грунту по бічній поверхні палі, кПа. Визначається за графіком рис. 3.2,б в залежності від середньої щільності скелету грунту _d,у в межах зони ущільнення V_у;

_d,у – визначається за графіком 3.2,а в залежності від обєму палі та середньозваженого значення природної щільності скелету грунту _d,ср.

Якщо паля перетинає два шари, то _d,ср = (_d,₂· h₂+ _d,3·h₃) / h₂+h₃ (див. рис. 3.1,а);

V_а,п – обєм зони деформації навколо бічних граней палі, м³, визначається за графіком рис. 3.3,а, в залежності від обємного осідання палі: V_s,п=А_п · s =

D² ·s;

R_гр – внутрішній реактивний опір природного грунту по підошві ростверку, кПа, визначається за графіком рис. 3.3,б, в залежності від щільності скелету природного грунту _d,ср;

V_a,р – обєм зони деформації в основі ростверку, м³, визначається за графіком рис. 3.3,б, в залежності від обємного осідання ростверку V_s,р = А_р·s = 3D² ·s.

Рис. 3.1. Розрахункова схема для визначення несучої здатності пірамідальної палі.

а) без ростверка; б) з ростверком.

Ескіз палі	Конструкції палі	Марка палі	Клас бетону	Повздовжна арматура	Кут коніч- ності α	Витрати на палю			Довідко-ва маса палі, т		Відстань до петлі			Площа бічної поверхні палі , м²
						Бетону, м³	арма- тури, кг	, мм			, мм
		СП 2-70	В 15	4ø10А-I	8°32’	0.380	14.0	0.95		350		800	3.23
		СП 2,5-70	В 15	-	6°51’	0.475	16.2	1.20		350		900	4.04
		СП 3-70	В 15	-	5°43’	0.570	18.0	1.43		350		1000	4.83
		СП 3,5-70	В 15	-	4°55’	0.665	19.6	1.66		350		1000	5.63
		СП 2,5-80	В 15	-	7°59’	0.608	19.3	1.52		350		900	4.55
		СП 3-80	В 15	-	6°39’	0.730	20.7	1.825		400		1200	5.43
		СП 3,5-80	В 15	-	5°43’	0.851	22.8	2.13		400		1200	6.34
		СП 4-80	В 15	-	5°00’	0.972	24.7	2.43		400		1400	7.23
		СП 5-80	В 20	4ø10А-I	4°00’	1.220	26.4	3.05		400		1600	9.02
		СП4-40-20	В 15	4ø10А-I	1°90’	0,5	18.0	1,6		400		1400	6,23
		Примітки: Марка паль розшифровується таким чином: СП-паля пірамідальна. Перша цифра означає довжину пірамідальної палі L, м; друга – розмір поперечного перетину палі у голові D, см. Розмір сторони поперечного перерізу всіх паль в підошві – 100 мм, крім палі СП 4-40-20, розмір сторони поперечного перерізу якої в підошві – 200 мм.

Таблиця 3.1.

Палі пірамідальні квадратного перетину з поперечним армуванням

Приклад 3.1. Визначити несучу здатність пірамідальної палі з низьким ростверком під колону одноповерхової промислової будівлі. Інженерно - геологічні умови будівельного майданчика характеризуються даними, приведеними в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2.

Показники фізико-механічних властивостей грунтів.

№ п/п	Опис інженерно-геологічних злементів	Ідекс геолог. віку.	s, г/см3	, г/см3	w	wL	wp	Е, МПа	, град	с, кПа
1	Насипний шар (давність від-сипання 20 років)	Q1y	2,64	1,8	0,20	0,28	0,19	2,9	16	14
2	Лес	Qеоl	2,65	1,84	0,30	0,25	0,19	2,65	18	16
3	Глина	Qео	2,74	2,08	0,23	-	-	24,5	15	72

Рис.3.2. Графіки залежності: а) середньої щільності скелету грунту в межах зони ущільнення від щільності природного грунту і об`єму палі;

б) залежність внутрішного реактивного опору ущільненого грунту від щільності скелету грунту в зоні ущільнення.

Рис. 3.3. Графіки залежності об`ємів зони деформації в основі палі (а) і ростверку (б) від об`ємного осідання.

Навантаження на фундамент: N = 640 кН; F = 1,2·640 = 768 кН

Розрахункова схема наведена на рисунку 3.4. Приймаємо палю довжиною

3 м з розмірами зверху 0,7 х 0,7 м і знизу 0,1 х 0,1 м. Паля заглиблена в один шар, 0,1 м залишається для з`єднання з ростверком.

Рис. 3.4. Розрахункова схема до визначення величини опору пірамідальної палі з низьким ростверком.

Несуча здатність визначається за формулою 3.1 де: для палі R_гр,_у = f(_d,_у), а _d,_у = f(V_п; _d,ср); V_п = 0,57м³; _d = 1,5 г/см³.

Тоді за графіком рис. 3.2,а _d,у = 1,69 г/см³, за графіком рис. 3.2,б R _гр,у = 20,5кПа; V _а,п = f(V_s,п); V _s,п = D²·s = 0,7² · 0,06 =0,029 м³, за графіком рис. 3.3,а V_а,п =1,31 м³. Для ростверку R_гр = f(_d); _d = 1,5 г/см³; тоді за графіком рис. 3.2,б R_гр = 8,7 кПа; V_а,р = f(V_s,p); V_s,_p = 3D²· s = 3 · 0,7² · 0,06 = 0,09 м³; за графіком рис. 3.3,б V_а,р = 1,6 м³.

Підставивши в формулу 3.1 визначені параметри, одержимо несучу здатність пірамідальної палі з фрагментом низького ростверку:

= (20,5·1,31 + 8,7·1,6)/0,06 = 680 кН.

Розрахункове навантаження, що допускається на палю:

Р=

Кількість паль у фундаменті:

n = (768+768·0,1) / 485,7 = 1,74; приймаєм дві пірамідальні палі.

Розміщуємо палі в плані, виходячи з мінімальної відстані між ними, яка дорівнює 2D (D-розмір пірамідальної палі в голові), і призначаємо конструкцію і площу ростверка А_р (рис.3.5). Схеми розміщення паль в плані в стовпчатих пальових фундаментах див. рис. 3.6.

Рис. 3.5. Розміщення паль в пальовому фундаменті.

Рис. 3.6. Схеми розміщення паль в плані в стовпчатих пальових фундаментах.

Вага ростверку: =31.7 кН

Фактичне навантаження на палю складає:

Умова розрахунку пальового фундаменту за несучою здатністю грунту основи виконана.

Контрольні питання до роботи №2.

1. Написати формулу для визначення несучої здатності пірамідальної палі (F_d) методом Одеського інженерно-будівельного інституту.

2. Розрахункова схема для визначення несучої здатності пірамідальної палі.

3. Як визначається кількості паль у кущі?