Свайные фундаменты
Свайные фундаменты состоят из железобетонных свай и железобетонных ростверков. Их устраивают в виде:
- лент под стены зданий с расположением свай в один, два и более рядов;
- «кустов» под колонны (рис. 1.11):
Рисунок 1.11 - Свайный фундамент под колонну
1 - колонна; 2 - подколенник; 3 - плитная часть; 4 - сваи
- сплошного «свайного» поля, под тяжелые сооружения со сравнительно небольшими габаритами в плане и распределенными по всей площади нагрузками (рис. 1.12);
Рисунок 1.12 - Пример расположения свай в виде свайного поля
- одиночных свай и свай-колонн, у которых выступающая над поверхностью грунта часть заменяет колонну.
В монолитном строительстве применяют забивные (заводского изготовления) (рис. 1.13; 1.14) и набивные (построечного изготовления) сваи (рис. 1.15).
Рисунок 1.13 - Конструкция железобетонной сваи квадратного сечения с поперечным армированием ствола
а - общий вид; б - конструкция острия сваи с напрягаемой арматурой; в - д - примеры армирования сваи арматурой соответственно стержневой, напрягаемой прядевой и напрягаемой проволочной
Рисунок 1.14 - Конструкция железобетонных полых круглых свай и свай-оболочек
а , б - цельные сваи и сваи-оболочки соответственно без наконечника и с наконечником; в - болтовые элементы стыков секций: г - сварные элементы стыков секций
Рисунок 1.15 - Армирование буронабивных свай
а - в - сваи, армированные соответственно на всю глубину, укороченными каркасами и каркасами с частично оборванными стержнями
Забивные сваи изготавливают прямоугольного, круглого и кольцевого сечений с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой.
Сваи квадратного сечения имеют длину от 3 до 20 м и размеры поперечного сечения от 200 до 400 мм.
Круглые полые сваи могут быть цельными длиной 4-12 м и составными при длине секций 6-12 м.
Диаметр круглых свай 400, 500, 600 и 800 мм, свай-оболочек 1000, 1200, 1600 мм.
При армировании забивных свай ненапрягаемой арматурой целесообразно использовать в качестве рабочей арматуру классов А500С и А500СП, имеющую предельные деформации при сжатии, близкие по величине предельным деформациям бетона при сжатии
εso = σт/Е s = 500/2×10-5 = 250×10-5.
В этом случае не происходит, как при армировании классом А400, выпучивания арматуры при достижении ею текучести во время забивки раньше достижения предельных деформаций в бетоне, вызывающего внутренние растягивающие усилия и преждевременно разрушающего бетон верхней части сваи.
Набивные сваи чаще всего устраивают в виде железобетонных буронабивных свай с уширенной пятой и без нее. Они представляют собой элементы из монолитного железобетона, бетонируемые в предварительно пробуренных скважинах и имеют длину 10-40 м и диаметр ствола сваи не менее 400 мм.
Сваю армируют в зависимости от действующих на нее нагрузок. При действии только вертикальных сжимающих усилий, когда не требуется рабочего армирования, сваю следует конструктивно армировать только в верхней части постановкой 4-12 стержней Ø14-20 мм и длиной 1400-2000 мм. Выпуски из свай для связи с ростверком должны иметь длину 250-400 мм.
При действии на сваю горизонтальных нагрузок и моментов армируют весь ствол либо его часть, определяемую расчетом, с учетом необходимой длины заанкеривания рабочей арматуры.
Армирование осуществляется в виде жесткого каркаса, усиленного приваркой поперечной арматуры Ø10-16 мм или хомутов из полосовой стали толщиной Ø5-6 мм и шириной 50-60 мм с шагом 3-4 м по длине каркаса.
Ростверки свайных фундаментов чаще всего выполняют в монолитном железобетоне.
Плиты ростверка рекомендуется армировать в каждом направлении отдельными сварными сетками при расстоянии между рабочими стержнями 200 мм. Сварка должна быть во всех точках пересечения стержней. Можно применять также и вязаные сетки при условии обязательной сварки всех точек пересечения в двух крайних рядах по периметру сеток. Для обеспечения анкеровки рабочей арматуры по концам сеток на расстоянии 25 мм от конца продольных стержней предусматривают поперечные стержни половинного (по сравнению с продольными) диаметра.
При заделке верхних концов свай в плиту ростверка на глубину 50 мм арматурные сетки укладывают сверху на голову свай. При большей глубине заделки свай в ростверк попадающие на сваи стержни сетки вырезают, обеспечивая таким образом защитный слой сваи 50 мм.
Компенсацию вырезанных стержней производят укладкой дополнительных стержней, привязываемых к основной сетке.
Сопряжение сваи с ростверком выполняют в виде условно-шарнирного опирания или жесткого защемления (рис. 1.16).
Рисунок 1.16 - Примеры конструктивного решения сопряжения железобетонной сваи с монолитным ростверком
а - шарнирное опирание; б - жесткая заделка; 1 - ростверк; 2 - бетонная подготовка; 3 - свая; 4 - арматурные выпуски
При шарнирном опирании голову сваи заделывают в ростверк на 5-10 см.
Жесткое сопряжение свай с ростверком осуществляют заделкой головы сваи на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, либо заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки.
В последнем случае в голове предварительно напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый каркас, выполняющий роль анкерной арматуры. Длина анкеровки определяется по формуле (12). Глубина заделки головы сваи в ростверке не должна быть меньше диаметра сваи (большей стороны ее сечения).