14.4. Проектирование свайных фундаментов
При расчете и проектировании свайного фундамента из свай-стоек его несущая способность определяется суммой несущих способностей отдельных свай. При этом несущая способность сваи выбирается по наименьшей из способности по грунту и по материалу. Этот расчет соответствует требованиям первой группы предельных состояний. Расчет по второй группе не производится, так как сваи-стойки опираются на практически несжимаемый грунт.
Фундаменты из висячих свай рассчитывают по первой и второй группам предельных состояний. Количество свай определяют в соответствии с первой группой, а осадку – в соответствии со второй.
Количество свай определяют по формуле
, (14.8)
где γк и Fd – то же, что и в формуле (14.1);
N1 – расчетная нагрузка от сооружения;
а – шаг свай;
d – глубина заложения подошвы ростверка;
γср1 = 0,02 МН/м3 – усредненное значение объемного веса (расчетное) ростверка и грунта.
Если фундамент внецентренно нагруженный, то количество свай дополнительно увеличивают на 15...20 %. Полученное количество свай размещают в плане. При этом расстояния между осями свай-стоек должно быть 3...6 dс (dс – ширина квадратной сваи или диаметр круглой); а минимальное расстояние между осями свай-стоек 1,5 dc. Расстояние от внешней стороны сваи до края ростверки при однорядном расположении свай должно быть не менее 0,2 dс + 5 см, двух- и трехрядном – 0,3 dс + 5 см, большем числе рядов – 0.4 dс + 5 см.
Высота железобетонного ростверка определяется из условия его продавливания сваей или поддерживаемой сваей конструкцией:
, (14.9)
где dс – ширина или диаметр сваи или поддерживаемой конструкции;
N1 – расчетное усилие;
Rb1 – сопротивление бетона осевому растяжению.
По конструктивным соображениям высота ростверка принимается h ≥ ho + 0,25 м, но не менее 30 см, так как минимальная глубина заделки сваи в ростверк ho = 5 см.
Далее определяют нагрузку, приходящуюся на каждую сваю. При центральной нагрузке используют выражение
; (14.10)
при внецентренной –
, (14.11)
где N1, Nр1, Nгр1 – нагрузка соответственно от веса сооружения, ростверки и грунта на ростверке;
Мх, Му – моменты от расчетных нагрузок относительно главных центральных осей ростверка;
х и у – расстояния до оси рассчитываемой сваи;
хi и уi – расстояния от главных осей до оси каждой сваи и фундаменте.
Фундамент считается запроектированным верно, если полученное значение N отвечает условию (14.1).
При расчетах фундамента из свай трения по второй группе предельных состояний его условно заменяют массивным жестким фундаментом. Границы этого условного фундамента АБВГ (см. рис. 30) определяются размерами ростверка, свай и некоторым объемом окружающего грунта. Этот объем обусловлен предположением, что давление от крайней сваи передается на грунт под углом α = φllml/4. Считается, что давление на грунт передается подошвой этого условного фундамента (плоскость БВ). При центральной внешней нагрузке напряжения под подошвой этого фундамента не должны превышать расчетного сопротивления грунта основания:
, (14.12)
где NII – расчетная нагрузка от веса сооружения;
NрII , NсвII , NгрII – вес ростверка, свай и грунта в объеме условного фундамента;
Ау – площадь условного фундамента, определяемая в предположении, что давление на грунт передается под углом.
При внецентренной нагрузке необходимо определить краевые напряжения под подошвой условного фундамента:
, (14.13)
где МII – момент от расчетных нагрузок;
Wу – момент сопротивления подошвы условного фундамента.
Полученное значение pmах должно удовлетворять условию: pmах≤1,2R. Кроме того, должно быть pmjn ≤ 0, р ≤ R.
Определение осадки условного фундамента производится методами, описанными в главе 12.
Список рекомендуемой литературы
Основная
1. У х о в С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа. 2004, 565 с.
2. Б е р м е н о в М.В. Расчет оснований и фундаментов. М.: Высшая школа, 2000.
3. Д а л м а т о в Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. – М.: Стройиздат, 1988, 535 с.
4. Ц ы т о в и ч Н.А. Механика грунтов. Краткий курс. – М.: Высшая школа, 1983.
5. СТБ 1076-97. Конструкции бетонных и ж/б фундаментов. Мн., 1997.
6. В е с е л о в В.А. Проектирование оснований и фундаментов. – М.: Стройиздат, 1990.
7. А л е к с е е в В.М., Калугин П.И. Проектирование оснований и фундаментов сельских зданий и сооружений. Воронеж. Изд. Вор. ун-та, 1990.
8. К у м а ч е в В.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Учебное пособие. Мн.: ООО «Красико-Принт», 1999.
9. Я г у п о в Б.А. Строительные конструкции, основания и фундаменты. – М.: Стройиздат. 1991, 665 с.
10. Основания и фундаменты. Справочник. – М.: Высшая школа. 1991.
11. СТБ 1075-97. Сваи ж/б. Общие технические условия. Мн., 1997.
12. СТБ 943-93. Грунты. Классификация. Мн., 1995.
13. СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений. – М., 1999.
14. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. – М., 1986.
Дополнительная
1. Грунтоведение. Под ред. Е.М. Сергеева. М.: МГУ, 1971, 535 с.
2. Ч а п о в с к и й Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. – М.: Недра, 1975.
3. Проектирование забивных свай. (П4 – 2000 к СНБ 5.01.01-99). Мн., 2001.
4. Л а л е т и н Н.В. Основания и фундаменты. М.: Высшая школа. 1970, 351 с.
5. СТБ 1162-99. Сваи ж/б для мостовых опор. Технические условия. Мн., 1999.
6. Проектирование оснований и фундаментов в пучинистых при промерзании грунтах. (П9-2000 к СНБ 5.01.01-99). Минск, 2001.
7. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. М., 1988.
8. К у м а ч е в В.И., П о н а с е н к о Л.В. Основания и фундаменты. Методические указания по курсовому проектированию. Горки. БГСХА, 2005.
Содержание
Предисловие ........................................................................................ 3
Глава 1. Основные понятия и определения ...................................... 3
1.1. Значение дисциплины .................................................................. 3
1.2. Структура дисциплины ................................................................ 5
1.3. Основные понятия ........................................................................ 5
1.4. Виды грунтов ................................................................................ 6
Глава 2. Состав и строение грунта .................................................... 7
2.1 Состав грунта ................................................................................. 7
2.2. Характеристики твердых частиц ................................................ 8
2.3. Виды воды в грунте ...................................................................... 8
2.4. Газ в грунте ................................................................................. 10
2.5. Строение грунта ......................................................................... 10
Глава 3. Основные физические свойства и их показатели ............ 10
3.1. Основные свойства грунтов ...................................................... 10
3.2. Показатели свойств .................................................................... 11
3.3. Расчетные формулы для определения показателей ................ 15
Глава 4. Особые свойства грунтов ................................................... 18
4.1. Пластичность .............................................................................. 18
4.2. Набухаемость .............................................................................. 19
4.3. Усадочность ................................................................................ 20
4.4. Размягчаемость ........................................................................... 21
4.5. Размокаемость ............................................................................ 21
4.6. Тиксотропность .......................................................................... 22
4.7. Плывунность ............................................................................... 23
4.8. Просадочность ............................................................................ 23
4.9. Пучинистость .............................................................................. 24
Глава 5. Водопроницаемость грунтов ............................................. 25
5.1. Фильтрационные зависимости .................................................. 25
5.2. Определение фильтрационных характеристик
песчаных грунтов ..................................................................................... 26
5.3. Особенности изучения глинистых грунтов ............................. 26
5.4. Особые условия изучения фильтрации .................................... 27
Глава 6. Сжимаемость грунта .......................................................... 28
6.1. Компрессионные испытания ..................................................... 28
6.2. Коэффициент сжимаемости грунта .......................................... 30
Глава 7. Сопротивление грунтов сдвигу ......................................... 32
7.1. Испытания грунта на плоский сдвиг ........................................ 32
7.2. Особенности испытаний водонасыщенных
глинистых грунтов ................................................................................... 34
7.3. Сдвиг в условиях трехосного сжатия ....................................... 36
7.4. Полевые испытания грунтов ..................................................... 38
Глава 8. Распределение напряжений в грунте ............................... 39
8.1. Напряженное состояние грунта ................................................ 39
8.2. Напряжения при сосредоточенной и распределенной
нагрузках ................................................................................................... 41
8.3. Метод угловых точек ................................................................. 42
8.4. Эпюры и изобары ....................................................................... 43
Глава 9. Виды оснований и фундаментов, их выбор ..................... 44
9.1. Виды оснований и фундаментов .............................................. 44
9.2. Условия строительства и варианты оснований
и фундаментов .......................................................................................... 47
Глава 10. Основные положения проектирования оснований
и фундаментов неглубокого заложения ................................................. 50
10.1. Две группы предельных состояний ........................................ 50
10.2. Нагрузки и характеристики грунтов ...................................... 51
10.3. Глубина заложения фундамента ............................................ 53
10.4. Расчет размеров фундамента по расчетному
сопротивлению грунта ............................................................................ 53
10.5. Жесткость фундамента ............................................................ 55
Глава 11. Расчет оснований по первому предельному состоянию 57
11.1. Общие положения .................................................................... 57
11.2. Симметричная схема разрушения .......................................... 58
11.3. Несимметричная схема разрушения ....................................... 59
11.4. Плоский сдвиг .......................................................................... 60
Глава 12. Расчет оснований по второму предельному состоянию 61
12.1. Общие положения .................................................................... 61
12.2. Определение границы активной зоны .................................... 61
12.3. Метод послойного суммирования .......................................... 62
12.4. Метод эквивалентного слоя .................................................... 64
12.5. Осадка гидротехнических сооружений .................................. 64
12.6. Взаимное влияние фундаментов ............................................. 65
12.7. Расчет крена фундамента ........................................................ 65
12.8. Изменение осадки во времени ................................................ 66
12.9 Проверка слабого слоя грунта ................................................. 67
Глава 13. Искусственные основания ............................................... 68
13.1. Определение размеров искусственного основания .............. 68
13.2. Замена грунтов ......................................................................... 69
13.3. Поверхностное уплотнение .................................................... 70
13.4. Глубинное уплотнение ............................................................ 71
13.5. Химическое закрепление ......................................................... 72
13.6. Электрохимическое закрепление ............................................ 73
13.7. Термическое укрепление ......................................................... 73
13.8. Закрепление смолами ............................................................... 74
13.9. Цементация, битумизация, глинизация грунтов ................... 74
Глава 14. Свайные фундаменты ....................................................... 75
14.1. Общие положения .................................................................... 75
14.2. Типы и конструкции свай ........................................................ 76
14.3. Несущая способность свай ...................................................... 78
14.4. Проектирование свайных фундаментов ................................. 81
Список рекомендуемой литературы ................................................ 84
Содержание ........................................................................................ 86
<предыдущая страница