Файл: Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине основания и фундаменты.pdf

28 0
св
загл
l
l
l
l
= + +
, (36) где
0
l – глубина заделки сваи в плиту ростверка, м
l
– расстояние от подошвы плиты ростверка до кровли несущего слоя, м
загл
l
– величина заглубления сваи в несущий слой грунта, м.
При этом следует иметь в виду, что экономически почти всегда наибо- лее выгодным оказывается фундамент с меньшим числом более длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких.
Во всех случаях первоначальный выбор марки (типоразмера) сваи яв- ляется ориентировочным, вопрос об уточнении размеров свай решается в хо- де дальнейших расчетов свайных фундаментов и их оснований по предель- ным состояниям первой и второй групп.
Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается от пла- нировочной отметки в зависимости от следующих факторов: наличия подва- лов и подземных коммуникаций, возможности пучения грунтов при промер- зании, глубины заложения фундамента примыкающих сооружений, размера ростверка и не зависит от геологических условий.
В жилых и общественных зданиях при отсутствии подполья верх рост- верка должен быть на 0,1–0,15 м ниже планировочной отметки. При этом в глинистых грунтах под ростверком наружных стен устраивается подсыпка из щебня, шлака или крупнозернистого песка толщиной не менее 0,2 м (0,1 м под ростверки внутренних стен), а в песчаных грунтах ростверк укладывает- ся по слою щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0,1 м.
В зданиях с подвалом, примыкающими технологическими каналами или приямками глубина заложения подошвы ростверка назначается с таким расчетом, чтобы отметка низа ростверка располагалась на 0,3–0,5 м ниже от- метки пола подвала, примыкающих заглубленных помещений и коммуника- ций, а при отсутствии вблизи ростверков заглубленных помещений верх ро- стверка назначается от уровня планировочной отметки.
В пучинистых грунтах при назначении глубины заложения ростверка следует учитывать глубину промерзания грунтов так же, как для фундаментов мелко- го заложения.
При заложении ростверка в пределах глубины промерзания под ним следует устраивать воздушный зазор величиной не менее 0,2 м.
Высота ростверка назначается согласно расчету на продавливание в соответствии с требованиями норм проектирования железобетонных кон- струкций. Обычно по конструктивным соображениям высота ростверка
25
,
0
+
≥
зад
p
l
h
м, но не менее 30 см (
зад
l
– значение заделки сваи в ростверк, принимаемое 5–10 см).
При жестком соединении оголовок сваи после забивки разбивается от- бойным молотком таким образом, что бы оставшаяся бетонная часть была замоноличена в ростверк не менее, чем на 50 мм, а длина освобожденных ар- матурных выпусков осталась не менее 50 диаметров этих выпусков (рис.7).

29
В данном примере длина арматурных выпусков 600 мм для арматуры диа- метром 12 мм. В том случае, если высота ростверка не позволяет полностью замонолитить выпуски, их загибают в тело ростверка перед его заливкой.
Рисунок 7 – Узел сопряжения оголовка сваи с ленточным ростверком
3.3.8.
Определение несущей способности одиночной висячей забивной сваи. В общем случае несущая способность сваи определяется ис- ходя из двух условий: сопротивления грунта основания свай в соответствии с требованиями СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты.
Актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85» и сопротивления материала свай в соответствии с требованиями СНиП 52- 01-2003. «Бетонные и железобетонные конструк- ции». Так как в общей стоимости свайных фундаментов стоимость свай со- ставляет 70%, рациональность конструкции свайных фундаментов определя- ется максимальным использованием прочности материала свай и грунтов основания при минимальной площади сечения и длине свай. В идеальном случае расчетная нагрузка на сваю по материалу должна быть равна расчет- ной нагрузке на нее по грунту. Однако это положение трудно выполнимо и при проектировании свайных фундаментов принимают меньшее из этих зна- чений. При выполнении курсовой работы расчет несущей способности свай по материалу можно не производить, т.к. для большинства стандартных ви- сячих свай сопротивление их материала обычно больше сопротивления грун- та основания (для заданных инженерно-геологических условий).
Наиболее распространенным методом определения несущей способности висячей забивной сваи по грунту, которым пользуются на ста- дии технического проекта, является практический метод расчета по таблицам расчетных сопротивлений грунтов.
Согласно действующим нормам, сваи и свайные фундаменты по несу- щей способности грунтов оснований рассчитывают по формуле
k
d
F
N
g
=
, (37)

30 где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие от расчетных нагрузок при наиболее невыгодном их сочетании), кН;
d
F – расчетная несущая способность сваи по грунту, кН;
k
g
– коэффициент надежности, принимается равным
k
g
=1,4, если несущая способность определена расчетом.
Несущая способность
d
F
кН, висячей забивной сваи, работающей на сжимаемую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопро- тивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле






⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
∑
=
n
i
i
i
cf
cR
c
d
h
f
u
A
R
F
1
g g
g
, (38) где
c
g
– коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый
c
g
= 1,0;
cR
g
,
cf
g
– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые независимо друг от друга (для свай, погружаемых механическими, паровоздушными и дизельными молотами
cR
g
=
cf
g
=1,0);
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по таблице, кПа;
А – площадь поперечного сечения сваи брутто, м
2
;
u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;
i
f
– расчетное сопротивление i–го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по таблице, кПа;
i
h
– толщина i–го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
В формуле (38) суммирование расчетных сопротивлений грунта долж- но производиться по всем слоям грунта, пройденным сваей.
Для вычисления несущей способности сваи по вышеуказанной форму- ле необходимо вычертить на миллиметровой бумаге в масштабе 1:100 или
1:200 инженерно-геологическую колонку с указанием характеристик физико- механических свойств грунтов, толщин слоев грунта, прорезаемых сваей. На колонку наносится положение свайного ростверка, определяется положение нижнего конца сваи и расчетная длина сваи. За расчетную длину сваи, при- нимается длина сваи от подошвы ростверка до начала заострения сваи. При наличии под подошвой ростверка слабых (не нормируемых) грунтов, расчет- ная длина сваи уменьшается еще и на толщину слабых грунтов между по- дошвой ростверка и кровлей первого прочного слоя грунта. Нанесение кон- тура сваи на геологическую колонку позволяет определить количество слоев основания и их толщин в пределах расчетной длины сваи. Значения расчет- ных сопротивлений R и
i
f
определяются в зависимости от глубины располо-

31 жения того или иного рассматриваемого уровня и характеристик физических свойств грунтов на этом уровне. Расчет ведут в следующей последовательно- сти.
В пределах фактического контакта ствола сваи с грунтом каждый слой грунта разбивают на отдельные участки высотой не более 2 м, на каждом участке сопротивление
i
f
принимают постоянным, а равнодействующую в пределах каждого участка считают приложенной к его середине.
Определяют глубину погружения нижнего конца сваи и глубину рас- положения середины каждого i – расчетного слоя грунта
i
z
. При планировке территории строительной площадки подсыпкой или срезкой до ±3 м указан- ные глубины отсчитываются от природного рельефа.
По табл. 1,2 прил. 10 определяют расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи R и по боковой поверхности сваи
i
f
в каждом выделен- ном участке грунта. Для плотных песчаных грунтов значения R по табл.1 прил.10 следует увеличить на 60%, но не более чем 20000 кПа. Для супесей при числе пластичности
p
I
≤ 4 и коэффициенте пористости e<0,8 расчетные сопротивления R и
i
f
следует определять как для пылеватых песков средней плотности. Значения расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов по боковой поверхности свай следует увеличивать на 30%, а супесей и су- глинков с коэффициентом пористости e<0,5 и глин с коэффициентом пори- стости e<0,6 при любых значениях показателя текучести
L
I
следует увели- чивать на 15% по сравнению со значениями, приведенными в табл. 2 прил.10.
Для промежуточных значений средней глубины расположения слоя грунта и промежуточных значений показателя текучести пылевато-глинистых грун- тов значение
i
f
, так же как и для значения R при промежуточных значениях глубины погружения нижнего конца сваи и
L
I

32
p
N – расчетная несущая способность одной сваи, кН
(
)
k
d
m
p
F
F
N
g
,
min
=
, (40) где
m
F
– несущая способность сваи по материалу, кН;
d
F – несущая способность сваи по грунту, кН;
k
g
=1,4 – коэффициента надежности.
Количество свай под колонну определяется по формуле
p
общ
N
N
n
=
, (41) где
общ
N
– общая нагрузка, приходящаяся на колонну, кН/м.
Если количество свай в кусте
n
под колонну не превышает 8-10 шт., то проектируют ростверк. Если же
n
больше 10, то необходимо увеличить се- чение сваи или их длину. При этом длину забивных свай не следует прини- мать более 10-12 м в связи со сложностью забивки их на большую глубину.
При проектировании свайных фундаментов необходимо соблюдать следующие конструктивные требования:
- расстояние между осями висячих свай должно быть в пределах
(
)
d
6 3
(
d
- сторона квадратной сваи или диаметр круглой сваи);
- минимальное расстояние между осями свай-стоек d
5
,
1
;
- расстояние в свету между ствола буровых, набивных свай, скважина- ми свай-столбов и сваями оболочками должно быть не менее 1 м;
- между уширенными пятами свай, свай-столбов и свай-оболочек при устройстве их в твердых и полутвердых пылевато-глинистых грунтах – 0,5 м, а в остальных разновидностях нескальных грунтов – 1 м.
Таким образом, расстояние между осями смежных свай
св
l
под про- дольную и торцовую стены определяется по формуле
d
d
n
L
l
cm
св
6 3
÷
=
=
(42)
Если
св
l
< d
3 – то сваи устанавливают в несколько рядов
ð
n и новое расстояние
св
l
вычисляют по формуле
d
d
n
n
L
l
р
cm
св
6 3
1
÷
=
⋅
=
, (43) где
1
n
– количество свай в ряду, шт.
Если
св
l
> d
6
,то необходимо увеличить количество свай под стену. В этом случае новое значение количества свай определяется по формуле
d
L
n
cm
6
=
. (44)

33
По конструктивным соображениям высота ростверка должна быть не менее 30 см, а ширина – не менее 40 см.
При свободном соединении головы сваи входят в ростверк на высоту 5-
10 см. Такое соединение осуществляется для центрально нагруженных свай.
Расстояние от края ростверка до внешней стороны вертикально нагру- женной сваи (c) при свободном ее закреплении в ростверк принимается при размещении свай:
- однорядном – не менее 0,2d +5 см;
- двух-и трехрядном - 0,3d +5 см;
- при большем числе рядов - 0,4d +5 см;
Ширина ростверка при однорядном расположении свай определяется выражением
c
d
b
2
+
=
, (45) где c- свес ростверка, м.
Ширина ростверка при многорядном расположении свай определяется выражением
(
1)
2
p
р
b
c n
d
c
=
− + +
, (46) где
p
c - расстояние между осями свай в соседнем ряду, м.
3.3.10.
Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента как условного фундамента мелкого заложения. Плиту ростверка вместе со сваями, грунтом межсвайного пространства и некоторым объемом грунта, окружающим свайный фундамент, рассматривают как условный массивный фундамент в форме прямоугольного параллелепипеда. За счет работы боко- вой поверхности свай размеры подошвы условного фундамента оказываются больше размеров сторон свайного куста. Границы условного фундамента с заглубленным в грунт ростверком определяются так: снизу – горизонтальной плоскостью, проходящей через нижние концы свай (без учета заострения), с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней край- них рядов вертикальных свай на расстояние равное
4
Пmt
р
l
tg
φ
⋅
, уширение условного фундамента в стороны не должно превышать половины шага свай и не быть более 2d в случаях, когда под нижними концами свай залегают пы- левато-глинистые грунты с показателем текучести
L
I
> 0,6
; сверху - поверх- ностью планировки грунта. Размеры подошвы условного фундамента (шири- ну
ó
b
и длину
ó
l
) можно определить по формулам:
(
)
1 2
4
Пmt
у
рb
b
р
b
m
b
d
l
tg
ϕ
=
− ⋅ + +
⋅
, (47)
(
)
1 2
4
Пmt
у
рl
l
р
l
m
b
d
l
tg
ϕ
=
− ⋅ + +
⋅
, (48)

34 где
рb
m
,
рl
m
– количество рядов свай соответственно по ширине и длине фундамента;
b
b
,
l
b
– расстояние между рядами свай соответственно по ширине и длине фундамента;
d
– размер поперечного сечения свай.
Для вычисления среднего давления p необходимо определить площадь подошвы условного фундамента
ус
А и нагрузки, передаваемые на эту пло- щадь от собственного веса всех элементов, входящих в объем условного фун- дамента.
Рисунок 8 – Схема к расчету условного фундамента
1.
Площадь условного фундамента определим по формуле






⋅
+
+
=
=
4 2
2 2
,
0
mt
II
p
ус
ус
tg
l
d
c
b
А
ϕ
,м
2
(49) где
p
c – расстояние между рядами свай, м;
d
– сторона сваи, м;
0
l
– рабочая длина сваи, м;
mt
II ,
ϕ
– осредненное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваей, град. м
Площадь условного фундамента составит
1
ус
ус
А
b
=
⋅
, м
2