Конструирование свайного ростверка. Уточнение его размеров

Ростверк устраивают поверху свай для обеспечения совместной работы свай под нагрузкой.

Начинают с размещения свай в плане и определения размеров подошвы ростверка.

Сваи в центрально нагруженном свайном фундаменте располагают рядами или в шахматном порядке (рис. 7).

Размеры ростверка также определяются и размерами надфундаментного сооружения (рис.6).

При небольших значениях эксцентриситетов фундамента сваи допускается размещать симметрично относительно геометрической оси опорной конструкции (например, колонны).

Согласно указанию СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» минимальное расстояние между осями свай d_min принимают равным 3d – для висячих свай и 1,5d – для свай-стоек. Максимальное расстояние между сваями определяется конструкцией сопряжения сваи с ростверком и обычно не превышает 6d (рис.6).

,

где n_p – число рядов свай

 

Рис.6. Конструкция свайного фундамента

Рис.7. Расположение свай в плане

 

Размеры ростверка:

Размеры ростверка могут изменяться по отношению к предварительно назначенным, но не должны быть меньше размеров опирающейся на него конструкции (колонны, быка моста и т.п.).

1. Размеры ростверка в плане принимаются кратными 30см.

2. Высота ростверка определяется из условий заделки колонны и свай. Конструктивная высота ростверка назначается на 40см больше глубины стакана для опорного сооружения. Размеры по высоте кратны 15см.

Следует отметить, что заделка свай в ростверк на 5-10см обеспечивает свободное опирание ростверка на сваю и учитывается в расчетах условно как шарнирное соединение.

Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями предусматривается в следующих случаях:

1. Сваи погружены в слабые грунт (рыхлые пески, глинистые грунты текучей консистенции, илы, торфы и др.);

2. На сваю действуют горизонтальные нагрузки и горизонтальные перемещения больше, чем предельно допустимые для данного здания или сооружения.

3. Имеются наклонные или составные вертикальные сваи.

4. Сваи работают на выдергивание.

 

Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным ростверком проектируется в соответствии с требованиями СНиП по проектированию железобетонных конструкций.

Для железобетонных ростверков свайных фундаментов принимается бетон класса не ниже В15.

 

Расчет осадки свайного фундамента. Выбор основного варианта

В результате нагружения свайного фундамента грунт основания уплотняется, сжимается, фундамент получает осадку, следовательно, получают деформации и наземные конструкции.

Сложность определения осадок свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность свай и их нижние концы. При этом, соотношение передаваемых нагрузок зависит от многих факторов: числа свай, их длины, расстояния между ними, свойств грунта, способа погружению свай.

Поэтому свайный фундамент при расчете его осадки рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании, что соответствует требованиям СНиП 2.02.03-85. Далматов Б.И. стр.161, Костерин Э.В. Основания и фундаменты, 1990г. §30.

Расчет осадки начинают с построения расчетной схемы (рис.9) и определения контура ABCD условного фундамента.

Рис.9. Расчетная схема условного фундамента

 

– угол распространения давления под ростверком.

– средний угол внутреннего трения толщи грунтов, в которых

находится свая (средневзвешенное значение).

h = h₁ + h₂ + h₃ – толщина слоев грунта, пройденных сваей.

 

– площадь условного фундамента,

,

.

Далее определяем вес условного фундамента давление на основание.

,

где – высота условного фундамента,

- площадь условного фундамента или – для ленточного фундамента.

Находим:

p – среднее давление под подошвой условного фундамента,

p_o – дополнительное (к природному) давление на основание.

 

,

.

,

где –природное давление существовавшее на отметке

подошвы условного фундамента до начала строительства,

- средний удельный вес грунта в пределах глубины , рассчитанный по формуле:

.

 

Замечание:

При наличии грунтовой воды необходимо учитывать взвешивание, как в вычислениях G_у.ф. (γ_{прив.взв.}≈1,2тс/м³), так и в вычислениях σ_zg и γ’; расчет σ_zg ведется от отметки природного рельефа.

Вертикальное напряжение в основании от нагрузки определяется по формуле:

,

где – коэффициент, зависящий от формы подошвы фундамента и относительной глубины («дзетта»), .

табл.1, стр.30 СНиП 2.02.01-83^*

табл.55, стр.128 Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений.

Затем необходимо рассчитать собственно осадку S условного фундамента, методика которого подробно изложена в разделе 3 [5] и здесь не приводится.

По вычислении значений осадок фундаментов проверяют условие S≤S_u, где S_u – предельно допустимая величина деформации (осадки), а также –относительная неравномерность осадок.

Например:

Склад S_u = 10см,

Водонапорная башня S_u = 20см,

Водосброс .

 

При наличии горизонтальной силы необходимо определять горизонтальное смещение голов свай. (Руководство стр.100-105; Далматов стр.177-182)

 

Условие (Δ_r)_пред = 1-2см.

Если Δ_r> (Δ_r)_пред – то следует применять вместе с вертикальными наклонные сваи.

 

В заключении по результатам расчетов необходимо дать таблицу, например:

1. Для свайных фундаментов принята забивная свая С11-30.

2. За грунт опирания под нижним концом сваи принята глина (слой №3, , , ).

3. Расчетная нагрузка на сваи принята N = 43тс; 44,2 тс.

4. Количество свай в фундаменте Ф1 = 10; Ф2 = 12.

5. Расчетная осадка фундамента Ф1 составляет S = 3,9см; Ф2 – S = 2,7см.

По окончании расчетов необходимо сравнить два конкурирующих варианта фундаментов и выбрать наиболее рациональный.

Одной из важнейших особенностей является вариантное проектирование фундаментов. Из рассчитанных двух вариантов выбирают тот, который требует меньше затрат (материалов, средств, времени), учитывает технические возможности строительных фирм, не наносит вред окружающей среде.

Примеры:

Заключение

В данной работе было рассмотрено два варианта фундаментов: мелкого заложения и свайный фундаменты. В качестве фундаментов мелкого заложения принимаются монолитные отдельностоящие фундаменты из железобетона. Глубина заложения фундаментов 1,6 и 2,2 м. Необходимые размеры подошвы для наиболее нагруженного фундамента мелкого заложения: 2,0м 6,6 м. Осадка фундамента – 3,9 см.

В качестве альтернативного варианта рассматриваются свайные фундаменты. По способу заглубления выбираем забивные сваи, по условию взаимодействия с грунтом – висячие. По форме и конструкции сваи принимаются квадратнопоперечного сечения с заостренным концом. Принимаем сваи: 30 30, l =8 м. принимаем фундамент с низким ростверком, необходимые размеры подошвы ростверка для наиболее нагруженного фундамента: 2,4 м 5,4 м. Осадка фундамента – 2,7 см. Оба вида фундаментов соответствуют требованиям как по несущей способности, так и требованиям по совместным деформациям (осадки, крены).

Для данного сооружения, с нашей точки зрения, целесообразно выбрать фундаменты мелкого заложения, т.к. они требуют меньшего расхода материала и, следовательно, дешевле. Окончательно принимаем за основной вариант – фундаменты мелкого заложения.

 

Заключение

Нами рассмотрены два возможных варианта фундаментов под мостовые опоры. В любом случае работы по возведению фундаментов будут производиться в сухом русле (до пуска воды в канал). Работы будут вестись в открытом котловане. Можно заметить, что фундаменты мелкого заложения получились распластанными, что потребовало устройства бетонных приливов к быкам со стороны, обращенной к берегу. Это необходимо для того, чтобы не допустить среза консоли фундамента. Эти приливы, помимо того, что они значительно увеличивают объем бетона, создают еще дополнительные трудности в процессе производства работ, особенно если учесть, что фундаменты (а соответственно и приливы) неодинаковы под левой и правой мостовыми опорами. В отличие от фундаментов мелкого заложения фундаменты свайные не требуют никаких дополнительных работ при возведении быка. Плита ростверка получилась достаточно компактная. Никаких технологических трудностей при забивке свай возникнуть не должно; грунт допускает забивку, наклонные сваи не требуются. Кроме того, поскольку оба фундамента одинаковы, они более технологичны, чем фундаменты на естественном основании. Окончательно в качестве основного варианта фундаментов под мостовые опоры принимаем свайные фундаменты.

 

Рекомендуемая литература

1. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. М., 1995.

2. Свод правил СП 24.133300.2011 Свайные фундаменты. М.,2011.

3. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. Учебное пособие под редакцией Б.И.Далматова, 2-е изд. М., изд-во АСВ, СПб, СПбГАСУ, 2001.

4. Фундаменты гражданских и промышленных зданий и сооружений. Альбом конструкций: учебное пособие для проектирования. СПб. Изд-во Политехнического ун-та, 2010.

5. Основания и фундаменты. Фундаменты мелкого заложения: конструкции, определение размеров, расчет осадок: метод.указания В.А. Мельников. – СПб.:Изд-воПолитехн. Ун-та, 2011.

6. В.А. Яроменко, А.Н. Баданин, О.В. Тягнибидин. Проектирование фундаментов промежуточных опор постоянных мостов. СПб. Изд-во ВТУ ЖДВ, 2009.

 

Содержание

Введение …………………………………………………………………………..
1. Область применения свайных фундаментов. Выбор типа и размеров свай …………………………………………………..
2. Оценка инженерно-геологических условий основания и назначение расчетной длины сваи ……………………………..
3. Определение несущей способности свай. Расчет числа свай ………………………………………………………………
4. Конструирование свайного ростверка. Уточнение его размеров ……………………………………………………..
5. Расчет осадки свайного фундамента. Выбор основного варианта ……………………………………………………
Заключение …………………………………………………………………..……

Рекомендуемая литература …………………………………………...…………21