Предварительное проектирование ростверка

 

При определении числа свай в свайном фундаменте сле­дует различать два варианта устройства свайных роствер­ков: вариант 1 (отдельно стоящие фундаменты) - свайный куст под колонны здания с рас­положением свай в плане на участке квадратной, прямоуголь­ной и других форм (в этом случае обычно применяют свай­ный ростверк из трех и более свай; вариант 2 (ленточные фундаменты) - ленточный ростверк под сте­ны здания при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два и более рядов в линейном или шахматном порядке.

Вариант 1. Нагрузка сосредоточена в точке (колонна). Предварительно необходимое число свай в фундаменте под колонну (в кусте) рассчитывается по формуле, исходя из допущения, что ростверк передает равномерную нагрузку на свайный куст. Расчет ведется по первой группе предельных состояний.

                       ,                      (4.3)

где 1,2 – коэффициент, учитывающий наличие момента; γ _q  -коэффициент надежности, равный 1,25 при определении несущей способности экспериментально и 1,4 – при определении другими методами; N _I – расчетная нагрузка на обрезе фундамента, собранная по первому предельному состоянию (кН); d – глубина заложения подошвы ростверка; а - шаг свай в ростверке.

Схема размещения свай в ростверке приведена на рис. 4.2.

  

                   а                            б                      в

        г                                               д                   

                                                             

                     е                                                      ж                                                                                   

з   

 

Рис. 4.2. Размещение свай в кусте отдельно стоящих фундаментов

                

                             

Полученное по формуле количество свай  округля­ется до целого числа в большую сторону. Округление возмож­но и в сторону уменьшения, если уменьшенное количество не менее 95% расчетного числа свай. Если найденное коли­чество свай по каким-либо соображениям неприемлемо, его можно изменить, принимая другие размеры свай. Несущая способность свай в этом случае соответственно уменьшается или увеличивается.

После определения числа свай необходимо разместить их по площади подошвы ростверка (рис. 4.2). При центральной нагрузке форму ростверка отдельных свайных фундаментов в плане  рекомендуется  принимать  квадратной, если этому не препят­ствуют  фундаменты  соседних зданий, подземные сооружения,  фундаменты  под оборудование и т. п. Обычно  сваи  разме­щают  либо по прямоугольной сетке продольными и попереч­ными рядами параллельно сторонам его подошвы (так называемый  линейный  или  рядовой порядок),  либо  под  углом  к  ним  (шахматный  порядок). Ряды свай располагают на рав­ных расстояниях. Оси одиночных  свайных рядов  должны со­впадать с линиями  действия нагрузок. Оси  свайных рядов  и  кустов  привязываются  к  осям  здания.  Каждая  свая в проекте должна иметь    свой   порядковый номер.   При   их  размещении  в  плане по площади ростверка необходимо стремиться к со­кращению его размеров  до  конструктивного минимума. Этого  можно достичь правильным выбором порядка размещения свай и установлением минимальных расстояний между ося­ми смежных свай. Минимальное расстояние между осями висячих параллельно погруженных забивных свай без уширений в их нижнем конце должно быть не менее 3 d. Это условие диктуется прежде всего тем, что при меньших рас­стояниях между сваями их несущая способность снижается, при меньшем расстоянии очередную сваю невозможно погру­зить до проектной отметки, поскольку она попадает в грунт, уплотненный предыдущей рядом забитой сваей. Расстояние между сваями-стойками не регламентируется и зависит от нагрузок и возможности их забивки до прочного грунта. Мак­симальное расстояние между забитыми сваями в осях, как правило, не должно превышать 6 d. При большем расстоянии требуется излишне интенсивное армирование плиты рост­верка и увеличение ее размеров.

Если требуемое число свай не размещается в пределах предварительно принятой площади подошвы ростверка А _р,  размеры подошвы должны быть увеличены.

Размеры ростверка должны быть рассчитаны по формулам:

а) для ростверков, в которых расстояние между сваями равно (3¸6) d (схемы а, г, е  на рис. 4.2)

                    l _p = b _p = 3 d (g_p – 1) + d + 2 c_o,                  (4.4)

где l _p и b _p – ширина и длина ростверка; c_o – расстояние от края сваи для края ростверка, принимаемое равным 0,1 м;

б) для ростверков с шахматным расположением свай

                        + d + 2 c_o,      (4.5)

где m _p – количество рядов свай по ширине или длине ростверка.

Размеры ростверков рекомендуется принимать кратными 300 мм, а подколонника - кратными 150 мм.

Вариант 2 (ленточный фундамент). Нагрузка рассредоточена по линии. В этом случае нагрузка на фундамент собирается на 1 м стены здания по первому предельному состоянию. Количество свай также принимается на 1 пог. м стены по формуле

                                 n = N _I × g _k / F_d,                             (4.6)

где N _I – расчетная нагрузка от веса здания;g _k – коэффициент надежности, равный 1,4.

В зависимости от числа свай на 1 пог. м фундамента определяют число рядов по ширине ростверка. Примеры размещения свай в ростверке приведены на рис. 4.3.

Расстояние между рядами

                                                  (4.7)                                               

Ширина ростверка  

                                     b _p = а + d + 2 c_o.                         (4.8)

При однорядном расположении свай в ростверке возможен случай, когда расстояние 1000 мм не удовлетворяет требуемому удалению свай друг от друга. Например, при диаметре свай 350 и 400 мм. В этом случае следует применять шахматное расположение свай, то есть использовать двухрядное расположение свай (рис. 4.3 б). Тогда расстояние между рядами должно быть не менее

                            .                      (4.9)

а

б

в

г

д

Рис. 4.3. Схемы расположения свай в ленточном ростверке:

а – однорядное; б, в, г - двухрядное; д - трехрядное

Если количество свай на 1 пог. м два и более, то расположение свай в ростверке может быть осуществлено схемами, приведенными на рис. 4.3 в, г, д.

Обычно не рекомендуется иметь на 1 пог. м ростверка более 3 свай, так как в этом случае ширина ростверка достигает больших размеров. Например, при свае диаметром 300 мм ширина ростверка должна быть не менее 2 м. В этом случае увеличивая длину сваи, добиваются повышения несущей способности сваи, что уменьшит количество свай в ростверке.