10. Определение несущей способности сваи в грунте. Основные этапы проектирования свайных фундаментов

Сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи, защемленные в грунте.

Несущую способность сваи, защемленной в грунте, опр по ф-ле

Fdi=_c(_crRA+Ui_cfh_iR_fi)

А несущую способность сваи-стойки – по ф-ле

Fdi=_cRA

Где c –коэф работы сваи в грунте, =й 1,0;cf,cr-коэф условий работы грунта под или над уширениями,по длине ствола и под нижним концом сваи; А-площадь опирания на грунт нижнего конца сваи; Ui – усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-ом слое грунта; R-расчетное сопротивление грунта под или над уширениямипо длине ствола и под нижним концом; Rfi –расч сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи; hi –толщина i-го слоя грунта,соприкасающегося с боков поверх сваи,принимаемая разбивкой массива на слои или по толщине прослоек.

Рекомендуется также опр несущюю способность сваи-стойки по материалу

F_di=_c(R_bA_b+RscA_S),

Где коэф,учитывающийособенности нагружения,гибкость и т.п.(для свай,полностью погруженных в грунт,=0); Rb – расч сопротивление бетона сваи, Rsc- расч сопртивл арматуры сжатию; A_S-площадь поперечного сечения продольной арматуры.

Основ этапы проектирования свайных фундаментов

1 выбор опорного пласта

2 опр длина сваи

3 выбир тип сваи

4 опр несущая способность одной сваи

5 находят расчетную нагрузку,допускаемую на одну сваю

6 опр кол-во свай

7 конструирование ростверка

8 находят вес ростверка и вес грунта на его уступах

9 опр усилие,передаваемое на одну сваю

10 расчитывают осадку свайного фундамента

11 проверка усилий по подошве фундамента.

11. Как определяется отметка подошвы ростверка для разных грунтовых условий

Глубину заложения подошвы ростверка следует назначать:

1) В грунтах, не подверженных морозному пучению, на любом уровне независимо от глубины промерзания и отсутствия при промерзании напорных грунтовых вод;

2) В грунтах, подверженных морозному пучению, вне расчетной глубины промерзания ( ниже не менее чем на 25 см ).

В зданиях с подвалами ростверк должен быть заглублен ниже пола подвала. Балочные ростверки фундаментов внутренних стен крупнопанельных зданий располагают выше пола технического подполья или подвала с отметкой верха ростверка на уровне низа перекрытия над подвалом. При этом каждая панель должна быть оперта не менее чем на 2 сваи.

12. Определение количества свай. Конструирование ростверка.

Расчет свайного фундамента по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится из условия

где - расчетная внешняя нагрузка, передаваемая на отдельную сваю при наиболее невыгодных сочетаниях усилий, с учетом собственного веса ростверка и свай; - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый при расчете по несущей способности равным 0,87; - коэффициент надежности метода испытаний, принимаемый по таблице.

Количество свай в отдельно стоящем свайном фундаменте (под колонну) может быть определено следующим образом:

А) определим ориентировочные размеры ростверка. Для этого определим среднее давление под подошвой ростверка по выражению

где Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН; d - размер поперечно­го сечения сваи, м.

Площадь подошвы ростверка в первом приближении может быть опре­делена по формуле

где - расчетная нагрузка по первой группе предельных состояний в плоскости обреза фундамента, кН; - осредненное значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах, принимаемое равным 20 кН/м³; - глубина заложения подошвы ростверка, м.

Вес ростверка с грунтом на его уступах можно определить по формуле

где - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый 1,1. Тогда количество свай

где = 1...1,6 - коэффициент, учитывающий действие момента. Для цен­трально нагруженных фундаментов = 1.

В ленточном фундаменте число свай на 1 м определится по той же фор­муле, в которой - расчетная распределенная по длине фундамента на­грузка на его обрезе, кН/м; - вес фундаментной стены с ростверком, кН/м. При этом расстояние между сваями l_c = l/п. Если расстояние между осями свай получится меньше 3d, то необходимо либо повышать несущую способ­ность свай (например, увеличением длины), либо располагать их в 2 - 3 ряда (возможно, в шахматном порядке).

Конструирование ростверка начинают с размещения свай в плане. Сваи размещают в виде: а) одиночных свай (под отдельно стоящие опоры); б) свайных кустов (под колонны); в) свайных лент (под стены зданий); г) сплошного свайного поля (под тяжелыми сооружениями). При этом стремятся к тому, чтобы линия равнодействующей всех сил при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок проходила через центр тяжести свайного поля в уровне подошвы ростверка. Под колонны сваи раз­мещают правильными рядами или в шахматном порядке (рисунок 1, а, б). Характер размещения свай (рядовой или шахматный) зависит от их количе­ства. Для внецентренно нагруженных фундаментов возможны несколько случаев расположения свай:

1. Сваи размещаются симметрично относительно оси колонны, но число их увеличивается для восприятия момента. В этом случае сваи нагружены неравномерно. Больше всего нагружены сваи крайнего ряда по направлению действия момента.

2. Сваи размещают равномерно, но центр подошвы ростверка смещают в направлении действия момента на среднюю величину эксцентриситета е. При этом все сваи нагружены равномерно и коэффициент η = 1.

3. Сваи размещают неравномерно, чтобы равнодействующая сил прохо­дила через центр тяжести свайного поля. При этом все сваи нагружены рав­номерно и коэффициент η = 1.

Размещение свай по схемам 2 и 3 допускается только при знакопостоян­ных моментах, мало изменяющихся по величине.

Под стены зданий сваи разметают в один или несколько рядов, исполь­зуя ленточные ростверки (рисунок 2.3, в, г). При размещении свай в один ряд наличие их в углах здания обязательно, а в местах пересечения стен - желательно.

После определения количества свай в кусте или шага в ленточном рост­верке и порядка их размещения уточняют размеры ростверка и рассчитыва­ют его фактический вес с фунтом на уступах. Размеры ростверка уточняют­ся из следующих соображений:

• расстояние между осями наиболее близко расположенных свай, защем­ленных в грунте, не менее 3d;

• расстояние от грани свай крайнего ряда до края ростверка не менее 0,05 м;

• расстояние между сваями-стойками не регламентируется и зависит от возможности их погружения в грунт и от нагрузок;

• расстояние в свету между буровыми, набивными сваями и сваями-оболочками принимается не менее 1 м.

Конструирование ростверка завершается определением веса ростверка и грунта на его уступах. Вес ростверка

где = 1,1 — коэффициент надежности по нагрузке; - объем ростверка, м³; = 24 кН/м³ - удельный вес железобетона.

Рисунок 1 - Размещение свай в ростверке: а, 6- ростверки пол ко­лонны; в, г - ленточные ростверки, с≥3d,

с₁≥2,6d.

Вес фунта на уступах ростверка

где — объем фунта на уступах ростверка, м³; - средневзвешенное зна­чение удельного веса фунта, кН/м , расположенного выше ростверка.