Файл: Свайные фундаменты. Виды сваи. Особенности их работы.docx
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Международная образовательная корпорация
Казахская головная архитектурно-строительная академия
РЕФЕРАТ
Тема: Свайные фундаменты. Виды сваи. Особенности их работы.
Выполнил: Абдурахманов С
Группа: РПЗС 20-6
Проверила: Ажгалиева Б.А.
Алматы 2023 г.
При невозможности устройства фундамента мелкого заложения в случае недостаточной несущей способности верхних слоев грунта применяют свайные фундаменты - комплекс свай, объединенных в единую конструкцию, передающую нагрузку на основание. Конструктивно свайный фундамент состоит из свай различной конструкции и ростверка [9]. Свая - это полностью или частично погруженный в грунт стержень, служащий для передачи давления от сооружения на нижележащие слои грунта. Ростверк – распределительная балка или плита, объединяющая головы свай и перераспределяющие на них нагрузку от вышерасположенных конструкций. Различают высокий ростверк, если его подошва располагается выше поверхности грунта, и низкий ростверк, если его подошва опирается на грунт или заглубляется в нем. Возможно возведение комбинированного свайно-плитного фундамента - фундамент, состоящий из железобетонной плиты (свайного ростверка) и свай, совместно передающих нагрузку на основание. Сваи являются основным конструктивным элементом свайного фундамента. Именно они позволяют передать давление от сооружения на глубоко расположенные плотные слои грунта. Помимо этого сваи уплотняют окружающий их грунт и тем самым улучшают его механические характеристики. Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане бывают следующих видов [20]: а) фундамент на одиночных сваях - под отдельно стоящие опоры; б) фундамент в виде свайных лент - под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с рас- 8 положением свай в один, два ряда и более; в) фундамент на свайных кустах - под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапецеидальной и другой формы; г) фундамент в виде сплошного свайного поля - под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва которого опирается на грунт. Ростверк (от немецкого «решетчатая конструкция») объединяет головы свай для их совместной работы под нагрузкой. В настоящее время решетчатые ростверки применяются в фундаментах на деревянных и металлических сваях, что встречается довольно редко. Для железобетонных свай ростверк выполняется в виде сплошной железобетонной плиты или ленты. По его расположению относительно поверхности грунта различают два вида свайного фундамента: с низким и высоким ростверком [1]. Фундамент с низким свайным ростверком (рис. 1.1) полностью заглублен в грунт. В таком фундаменте сваи работают в основном на восприятие вертикальной нагрузки, а горизонтальные передаются на грунт боковой поверхностью плиты ростверка. Рис. 1.1. Схема фундамента с низким свайным ростверком Сооружение такого фундамента требует разработки котлована. Но так как в промышленном и гражданском строительстве все равно требуется
производить земляные работы по устройству подвалов, 9 подведению подземных коммуникаций и т.д., этот вид фундаментов получил широкое распространение. Кроме того, сплошная плита ростверка может служить полом подвальных помещений здания. Следует отметить, что полностью заглубленный фундамент иногда устраивают и по архитектурно-эстетическим соображениям. В фундаментах с высоким свайным ростверком плита располагается выше поверхности грунта (рис. 1.2). В таком случае сваи работают не только на вертикальные нагрузки, но и на горизонтальные, что вызывает в них изгибающий момент. Ростверк же служит только для размещения надфундаментной части сооружения и объединения голов свай для их совместной работы. Рис. 1.2. Схема фундамента с высоким свайным ростверком При сооружении такого фундамента не требуется разработка котлована, что упрощает производство работ. Фундаменты этого вида нашли широкое применение в транспортном строительстве при возведении искусственных сооружений. Кроме того, в целях сохранения верхнего слоя вечномерзлых грунтов такие фундаменты применяются при промышленном и гражданском строительстве в северной климатической зоне. Плита низкого и высокого ростверков выполняется, как правило, без уступов. В низком ростверке в основном применяют вертикальные сваи. В высоком ростверке возможно применение как вертикальных, так и наклонных свай. Расстояние между осями забивных висячих свай без уширений в 10 плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d - или диаметр круглого, или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного поперечного сечения ствола сваи), в уровне подошвы плиты - не менее 1,5dсв. Для свай-стоек - не менее 1,5d (рис. 1.3) [17]. Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек, а также скважинами свай-столбов должно быть не менее 1,0 м; расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвердых пылевато-глинистых грунтах - 0,5 м, в других нескальных грунтах - 1,0 м. Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне подошвы ростверка принимают исходя из конструктивных особенностей фундаментов и обеспечения их надежности заглубления в грунт, армирования и бетонирования ростверка. Расстояние в свету между сваей и вертикальной гранью плиты ростверка: - не менее 25 см; - при сваях-оболочках диаметром свыше 2 м - не менее 10 см. Заделка голов свай в ростверк (рисунок 1.3): - деревянные сваи - не менее 2dсв; - ж.б. сваи при d < 0,6 м - > 2dсв; - ж.б. сваи при d > 0,6 м - > 1,2 м. Допускается заделка свай в ростверке с помощью
выпусков стержней продольной арматуры длиной, определяемой расчетом, но не менее 30 диаметров стержней при арматуре периодического профиля и 40 диаметров стержней при гладкой арматуре. При этом сваи заведятся в ростверк не менее чем на 10 см. Железобетонный ростверк армируют по расчету, бетонный ростверк армируют конструктивно в его нижней части (в промежутках между сваями) [19]. Глубину заложения подошвы свайного ростверка назначают в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ро- 11 стверка, определяемой расчетом (но не менее 50 см выше заделки сваи в ростверк). При необходимости забивки сваи ниже стоянки копра применяют подбабок. Подбабок устанавливают на сваю при необходимости забивки ее ниже уровня, обеспечиваемого стрелами копра (рис. 1.5). Рис. 1.3. Схемы заделки свай в ростверк Для обеспечения проектного положения сваи в процессе погружения применяют направляющий каркас или кондуктор – конструкции для обеспечения проектного положения свай в процессе их погружения. Пространственный каркас состоит из нескольких деревянных или металлических горизонтальных рам с ячейками для установки сваи. Рамы размещены в разных уровнях и соединены стойками и диагональными связями. В качестве кондукторов используются железобетонные элементы ростверка или металлические рамы с гнездами для погружаемых свай. Каркас, собранный из инвентарных металлических конструкций, может быть использован в качестве внутреннего распорного крепления котлована и основы подмостей (рис. 1.5). 12 Рис. 1.4. Подбабок: 1 - наголовник; 2 - деревянный вкладыш; 3 - амортизирующая прокладка; 4 - стальная труба; 5 – натяжное устройство; 6 - железобетонная свая Для предотвращения разрушения сваи при забивке на ее голову надевают наголовник - конструкцию для защиты головы сваи от разрушения при ударе молота, а также для центрирования молота на свае. Для защиты деревянной сваи от размочаливания достаточно на ее голову одеть бугель (рис. 1.6, б), выполненный в виде кольца из полосовой стали. Для забивки пакетной сваи бугель делают в виде прямоугольной рамки. При забивке железобетонной сваи, обладающей большой жесткостью необходимо смягчение удара, для этого применяется более сложные конструкции наголовника (рис. 1.6, а),
выполненного в виде стакана с двумя полостями, в которых размещены амортизирующая прокладка 3 и деревянная пробка 1. Наружные крючки служат для подъема наголовника. Надетый на сваю наголовник центрируется и закрепляется на ней деревянными клиньями. 13 Рис. 1.5. Инвентарный направляющий каркас: 1 - верхний ярус балок; 2 - стойки; 3 – диагональные связи; 4 - нижний ярус балок; 5 - маячная свая; 6 - лежень; 7 - фиксатор Рис. 1.6. Наголовники свай: а - для железобетонной сваи; б - для круглой деревянной сваи; 1 - вкладыш из прочной древесины; 2 - стальной корпус; 3 - амортизирующая прокладка; 4 - железобетонная свая; 5 - стальной бугель При строительстве на пучинистых грунтах необходимо предусматривать меры, предотвращающие или уменьшающие влияние сил морозного пучения грунта на свайный ростверк. 14 1.2. Классификация свай Сваи в фундаментах начали применяться в глубокой древности. Первоначально сваи применялись для уплотнения грунтов с целью повышения несущей способности оснований, затем - в качестве несущих элементов, передающих нагрузку от плиты фундаментов на грунт. Сваи изготавливали из лесоматериалов и забивали в грунт ручными молотами. Головы свай срезали ниже уровня воды, защищая их от соприкосновения с воздухом. В настоящее время в фундаментостроении применяется более 100 типов свай, которые можно классифицировать по трем наиболее существенным признакам [9, 11]: - по особенностям передачи нагрузки на грунт (сваи-стойки, висячие, уплотнения, трения); - по способу заглубления или устройства свай в грунте (изготавливаемые заранее и погружаемые в готовом виде; изготавливаемые в проектном положении; комбинированные); - по материалу: деревянные, бетонные, ж.б., стальные, комбинированные. Классификация свай по не основным признакам: 1. по форме поперечного сечения: - круглые; - многогранные; - квадратные; - трубчатые; - прямоугольны - крестовые; - треугольные; - и т.д. 2. по форме продольного сечения: - цилиндрические (призматические); - конические; - пирамидальные; - с рифленой поверхностью. 3. по характеру действующего усилия: - сжатые; - растянутые; - изгибаемые. 15 4. по расположению в фундаменте: - вертикальные; - наклонные. По особенностям передачи нагрузки на грунт наиболее распространены сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки передают нагрузку на грунт в основном нижним концом на малосжимаемые грунты (скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, твердые глины). Висячие сваи передают нагрузку на любые грунты нижним концом и за счет сил трения по боковой поверхности. Деревянные сваи в капитальных конструкциях применяются очень редко, так как им присущи ряд недостатков [7]: - ограниченная длина; - трудности погружения в плотные грунты; - способность к загниванию; - возможность повреждения насекомыми. Хорошо сохраняются сваи, длительное время постоянно находящиеся под водой. Для этого уровень срезки деревянных свай должен быть на 0,5 м ниже УГВ или УМВ. Также оправдано применение деревянных свай при устройстве временных и краткосрочных сооружений со сроком службы до 10 лет. Деревянные одиночные сваи изготавливают из бревен с диаметром ствола 22 - 28 (30) см с сохранением их конусности. Влажность лесоматериала свай не ограничивается. Одиночные сваи, как и любые другие, включают следующие конструктивные элементы: - голову –
верхний конец сваи, оборудуется металлическим бугелем из полосовой стали (рис. 1.7, а); - острие – нижний конец сваи (рис. 1.7, б). На острие набивается башмак из полосовой стали (рис. 1.7, в); - тело – часть сваи между головой и острием. 16 а) б) в) Рис. 1.7. Голова, острие и башмак одиночной деревянной сваи а) б) Рис. 1.8. Стык в обойме из трубы (а) и на накладках (б): 1 – обойма; 2 – ерши (шурупы); 3 – накладки из уголка; 4 – болты Одиночная свая обычно имеет длину 6,5 - 8,0 м. При недостаточной длине бревен сваи наращивают до необходимой длины забла- 17 говременно (в процессе изготовления) или в ходе забивки. Стыкование бревен осуществляется с помощью отрезка трубы (в обойме) или при помощи накладок из уголкового стального проката (рис. 1.8). Кустовые сваи получают путем объединения двух бревен одинакового диаметра с притеской их по длине. Бревна стягиваются болтами, устанавливаемыми через 1,5 - 2,0 м или скобами, устанавливаемыми не реже чем через 0,8 м. Диаметр бревен принимается таким же, как и для одиночных свай (рис. 1.9). Нижний конец сваи сваи заостряется и на него одевается металлический башмак, независимо от вида грунта, в который свая погружается(рис.