Реферат - Плитно-свайный фундамент - файл n1.docx

Реферат - Плитно-свайный фундамент
скачать (4141.1 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx4153kb.19.05.2010 08:04скачать

n1.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский Государственный Университет

Заочный инженерно-экономический факультет

Реферат

на тему «Расчет плитно-свайного фундамента»
Выполнил студент группы ЗИЭФ – ПГС – 476

Гарманова Наталья Викторовна

Принял преподаватель

Ивашенко Юлий Алексеевич
Челябинск

2010 г.

Введение


На сегодняшний день большинство крупных городов испытывают нехватку площадей для строительства новых зданий. Одним из способов рационального использования городских территорий является высотное строительство.

Строительство таких объектов обязательно должно сопровождаться мониторингом как оснований фундаментов, конструкции здания, так и окружающей его среды, включая находящиеся в зоне влияния строительства другие здания и сооружения.

При проектировании и строительстве высотных зданий особое место занимает проблемы оснований и фундаментов. Это вызвано тем, что средние давления по пятну застройки зданий достигают 0,5…0,8 МПа, а иногда и более. В то же время требования к величинам предельных деформации оснований, особенно к их неравномерности и кренам зданий, остаются крайне жесткими.

В качестве основных типов фундаментов высотных зданий в настоящее время рекомендуются: свайные, комбинированные плитно-свайные и плитные, в том числе повышенной жесткости (коробчатые) фундаменты.

Рассмотрим основные моменты расчета плитно-свайных фундаментов.

Особенности проектирования плитно-свайных фундаментов высотных зданий


Как показывает мировой опыт, высотное здание обычно имеет вид башни, для которой размеры в плане существенно меньше высоты.

В этих условиях следует отметить две основные особенности нагрузок на фундаменты высотных зданий: высокие вертикальные нагрузки и большие значения моментов, что может приводить к крену здания.

Конструкции высотных зданий, как правило, имеют достаточно высокую жесткость, поэтому грунт под фундаментами такого здания работает как в основании жесткого штампа.

Под краями жесткого фундамента образуются зоны пластических деформаций. При среднем давлении по подошве фундамента, не превышающем расчетного сопротивления, эти зоны не оказывают существенного влияния на осадку фундамента (рис. 1, кривая 1). Однако следует учитывать, что величина крена фундамента по упругому решению значительно отличается от решения по упругопластической модели грунта: при нагрузке, равной расчетному сопротивлению, крен здания может в 1,5 раза превышать расчетные ожидания по методике норм (рис. 1, кривая 2). Для высотного здания (при высоком положении центра тяжести надземной конструкции) необходимо учитывать дополнительный эксцентриситет, появляющийся при смещении центра тяжести вследствие крена здания. Как показывает решение с учетом такой простейшей геометрической нелинейности, крен фундаментов высотного здания при среднем давлении по подошве, равному расчетному сопротивлению грунта, может увеличиваться до 2 раз по сравнению с решением упругой задачи (рис. 1, кривая 3).

рис1.png

Графики на рис. 1 изображены на координатной плоскости в относительных единицах, поэтому их вид сохраняется для грунтов оснований с разными физико-механическими характеристиками и для различных размеров фундаментов.

Еще одной особенностью расчета плитно-свайного фундамента является ограничения, налагаемые на вертикальные нагрузки на фундамент и моменты. Для второй группы предельных состояний такая область допустимых значений нагрузок на фундамент изображена на рис. 2.

рис2.png

Прямые 1, 2 и 3 соответствуют стандартным ограничениям на величины нагрузок и моментов для условной линейной эпюры контактных давлений: pmin>=0, pср<=R, pmax<=1,2R. Прямые 4 и 5 ограничивают допустимые вертикальные нагрузки и моменты соответственно по предельной величине крена фундамента и по предельной его осадке. Их положение по отношению к прямым 1, 2 и 3 может быть различными, поэтому конкретная форма области допустимых величин нагрузок на фундамент может отличаться от изображенной на рис. 2. При учете дополнительного эксцентриситета величина крена будет зависеть от вертикальной нагрузки. В результате крен увеличивается по сравнению с линейным решением. Следовательно, допустимый момент, соответствующий предельной величине крена, будет меньше, и область допустимых значений нагрузок будет ограничена кривой 6. Однако, при учете нелинейной работы грунта величина крена может значительно превышать получаемую при расчете в упругой простановке, поэтому предельно допустимые значения моментов оказываются соответственно меньшими, и реальная зона допустимых нагрузок должна быть ограничена кривой 7.

Метод расчета осадки плитно-свайного фундамента


Качественная картина деформации грунтов между сваями при передаче на них нагрузки через низкий ростверк и, опирающийся на грунт, представлена на рис. 3а, а при передаче нагрузки только на свай через высокий ростверк, располагающийся над грунтом, - на рис. 3б.

рис7.png
Для более четкого выявления указанной особенности деформации песчаных грунтов применительно к низкому ростверку были испытаны кусты из трех модельных свай длиной 0,7 м и глубинными марками. Результаты измерений перемещений, происходивших при нагружении этих кустов, приведены на рис. 4. Аналогичные результаты были получены при испытании куста натурных свай поперечным сечением 30х30 см, погруженных в глинистые грунты (рис. 5). Из рис. 4 и 5 видно, что при передаче нагрузки через ростверк грунт, расположенный непосредственно под подошвой ростверка смещается больше, чем в уровне нижних концов свай. Следовательно, здесь имеет место проскальзывание околосвайного грунта по боковой поверхности сваи.

Приведенные результаты экспериментальных исследований позволяют рассматривать плитно-свайный фундамент в виде традиционного условного фундамента с использованием герсервановской линейно-деформируемой модели грунта в соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.

Метод расчета осадки таких фундаментов основан на совместном рассмотрении жесткости свай и плиты. В этом расчете, когда в работу включается плита, приблизительно принимают на сваи 85% общей нагрузки на фундамент, на плиту - 15%.

Согласно Своду правил по проектированию и устройству свайных фундаментов СП50-102-2003:

Расчет осадки комбинированного свайно-плитного (КСП) фундамента производят на основе определения частных значений жесткости всех свай и ростверка, коэффициента их взаимодействия и коэффициента жесткости всего фундамента:

а) жесткость всех свай определяют по формуле

,

где - жесткость одной сваи, определяемая как отношение нагрузки на сваю к ее осадке ; осадка , м, одиночной висячей сваи следует определять по формуле ,

- общее число свай в фундаменте;

- см. таблицу 7.19;

б) жесткость плиты определяют по формуле

,

где - средний модуль деформации грунта на глубине до , м ( - ширина плиты), кПа;

- площадь плиты (, где - длина плиты, м), м;

- коэффициент Пуассона грунта;

- коэффициент площади, зависящий от отношения :




1



2



3



5



10





0,88



0,86



0,83



0,77



0,67




в) общую жесткость КСП фундамента вычисляют по формуле

.

Осадку КСП фундамента вычисляют по формуле

.

При этом часть нагрузки, воспринимаемой сваями, составит

,

а часть нагрузки, воспринимаемой плитой, составит

.

Определение расчетных показателей КСП фундамента производят методом последовательных приближений:

а) имея площадь ростверка здания и задавшись расстоянием между сваями порядка , находим число свай в фундаменте

;

б) при максимально допустимой осадке свайного фундамента расчетная осадка одиночной сваи равна

,

где в первом приближении принимают значение по таблице 7.19, имея значения и при и ;

в) определяют расчетную нагрузку на сваю по формуле

,

где значение принимают по таблице 7.18, которое в первом приближении при принятом значении равно ;

г) определяют расчетную нагрузку на одиночную сваю свайного фундамента , приходящуюся от внешней расчетной нагрузки на фундамент . При этом принимается, что сваи воспринимают 85%

.

Полученное расхождение между значениями и указывает направление уточнения расчета главным образом за счет изменения значения с включением в расчет фактических значений и .

Выполненные расчеты осадки КСП фундаментов рекомендуется дополнительно проверить на осадку как условного фундамента.

При расчете КСП фундамента жесткого ростверка следует учитывать, что в результате перераспределения нагрузок нагрузка на крайние ряды свай, особенно на угловые, значительно выше средней нагрузки на сваю в фундаменте, что может вызвать значительные изгибающие моменты на краях и в углах ростверка.

Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать нагрузки на сваи в ростверке в зависимости от средней нагрузки на сваю в фундаменте : в крайних рядах - , в том числе на угловых сваях - .
Таблица 7.18




Значения при , равном






100



1000



10000



10



0,19



0,16



0,15



25



0,18



0,10



0,08



50



0,17



0,06



0,05




Таблица 7.19


Число свай

Значения коэффициента






;

;

;
















3



5



7



10



3



5



7



10



3



5



7



10



4



1,40



1,30



1,20



1,10



2,45



2,00



1,80



1,70



2,75



2,25



2,00



1,80



9



2,25



2,00



1,90



1,80



3,90



3,25



2,90



2,65



4,35



3,55



3,15



2,85



16



2,85



2,50



2,35



2,25



4,90



4,10



3,65



3,30



5,50



4,50



4,00



3,60



25



3,30



3,00



2,75



2,60



5,60



4,75



4,25



3,90



6,50



5,25



4,70



4,25



36



3,70



3,30



3,10



2,90



6,40



5,35



4,80



4,30



7,20



5,85



5,25



4,70



49



4,00



3,55



3,30



3,15



6,90



5,75



5,10



4,70



7,75



6,35



5,60



5,10



100



4,70



4,20



4,00



3,70



8,20



6,80



6,10



5,50



9,20



7,50



6,70



6,00



196



5,40



4,80



4,50



4,25



9,35



7,75



7,00



6,35



10,50



8,60



7,65



6,90



400



6,15



5,50



5,10



4,85



10,60



8,85



7,90



7,20



12,00



9,80



8,70



7,80



1000



7,05



6,30



6,00



5,55



12,30



10,00



9,15



8,25



13,80



11,25



10,05



9,00



Примечания:

  1. В каждом столбце при других значениях коэффициент определяют по формуле .

  2. Таблица составлена для свайных кустов квадратной формы. Для кустов прямоугольной формы число свай принимают равным квадрату числа свай по короткой стороне фундамента.




















Влияние динамических нагрузок


Особое внимание при расчетах высотных зданий следует уделять влиянию динамических нагрузок. В районах с низкой сейсмической активностью основным источником динамических воздействий для жилых зданий является динамическая составляющая ветровой нагрузки. Для высотных зданий воздействие ветровых нагрузок может приводить к значительным амплитудам колебаний на верхних этажах здания, что может негативно сказываться на самочувствии людей в помещениях, а также к появлению дополнительных напряжений в надземных конструкциях и грунтах основания. Поэтому система «основание-фундамент-здание» для восприятия динамических нагрузок должна обладать достаточной жесткостью.

Для расчета амплитуд колебания высотного здания боле перспективным представляется прямое интегрирование уравнений колебаний системы «основание-фундамент-здание» во времени. Такой подход при необходимости позволяет рассчитать динамическое поведение конструкции и грунта с учетом нелинейных явлений.

На рис. 7 представлены сравнительные амплитуды смещений верхнего этажа здания при расчете на неподатливом основании и с учетом податливости основания для здания на естественном основании.

Учитывая высокую сложность расчетов осадки, крена и напряженно-деформированного состояния основания фундамента высотного здания целесообразно применение специальных программ основанных на методе конечных элементов.

рис6.png

Заключение


При расчете основания плитно-свайного фундамента необходимо производить оценку всех факторов, оказывающих негативное влияние на устойчивость фундамента, с применением новейших измерительных и вычислительных технологий; учитывать геотехнические проблемы (сложность расчета, устройства и эксплуатации); рассматривать и учитывать жесткость основания, фундамента (как плиты, так и свай) и надземной части здания в комплексе.

Список используемой литературы


  1. СП 500-02-2003 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и устройство свайных фундаментов».

  2. «Основания, фундаменты и механика грунтов». М.: Выпуск 4 - 2003.

  3. СНиП 2.02.03-85* «Свайные фундаменты».

Оглавление


Введение…………………………………………………………………………………..2

Особенности проектирования плитно-свайных фундаментов высотных зданий…..3

Метод расчета осадки плитно-свайного фундамента………………………………...5

Влияние динамических нагрузок………………………………………………………10

Заключение………………………………………………………………………………12

Список используемой литературы……………………………………………………13

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации