Кудрявцев И.А., Пироговский К.Н. Основания и фундаменты - файл n3.doc

Кудрявцев И.А., Пироговский К.Н. Основания и фундаменты
скачать (2777.3 kb.)
Доступные файлы (6):
n1.doc168kb.12.06.2003 11:40скачать
n2.doc886kb.21.07.2003 09:43скачать
n3.doc2376kb.29.05.2003 14:33скачать
n4.doc1292kb.12.06.2003 11:43скачать
n5.doc1095kb.23.05.2003 12:02скачать
n6.docскачать

n3.doc

  1   2   3

2ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

НА СВАЙНОМ ОСНОВАНИИ




2.1 Виды свай и область их применения
Все выпускаемые и изготавливаемые на сегодняшний день сваи можно классифицировать по ряду признаков:

– по материалу: железобетонные, бетонные, металлические, деревянные;

– по способу изготовления и погружения: сборные и монолитные, забивные, вдавливаемые, погружаемые завинчиванием, буроопускные, буронабивные, пневмонабивные, буроинъекционные;

– по конструкции: цельные и составные квадратные, круглые, прямоугольные и многоугольные, с уширением или без него, с острием или без острия, призматические и пирамидальные, сплошного сечения и полые, сваи-колонны;

– по характеру работы в грунте: сваи-стойки, которые опираются нижним концом на малосжимаемые или несжимаемые грунты, и сваи, защемленные в грунте, работающие главным образом за счет трения по боковой поверхности;

– по виду армирования: с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием или без него.

Действующие на сегодняшний день СНБ 5.01.01-99 дают следующую классификацию свай (таблица 2.1).
Т а б л и ц а 2.1 – Классификация и технология устройства свай

Вид свай

Материал, форма и сечение сваи

Технология устройства

Сваи заводского изготовления (сборные)

Бетон, железобетон, дерево, металл, комбинированные

Форма: цилиндрическая, коническая, пирамидальная, призматическая

Поперечное сечение: круглое, квадратное, кольцевое, многоугольное, профильное

Погружение вертикальное или наклонное забивкой, задавливанием, вибропогружением, завинчиванием, погружением элементов в скважину

Сваи, изготавливаемые на строительной площадке

Бетон, железобетон, инъекционные растворы,

Изготавливаются методом укладки материала


П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 2.1

Вид свай

Материал, форма и сечение сваи

Технология устройства




грунтоцемент, известь, грунтовые смеси

Форма: цилиндрическая, коническая, пирамидальная, призматическая

Поперечное сечение: круг­лое, квадратное, многоугольное, профильное

свай в заранее пробуренные, штампованные или пробитые вертикальные или наклонные скважины с использованием бурового или виброоборудования, штампов различной конфигурации


Забивные призматические железобетонные сваи с поперечным армированием сплошного сечения и с полостью рекомендуются к применению на любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, за исключением насыпей с твердыми непробиваемыми включениями. Они могут воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Забивные призматические железобетонные сваи без поперечного армирования ствола рекомендуется применять при прорезке песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков и глин туго-, мягко- и текучепластичной, а также текучей консистенции при условии, что они погружены в грунт на всю длину или выступают над поверхностью на высоту не более 2 м при их расположении внутри помещения здания. Не рекомендуется их применение для мостов и портовых гидротехнических сооружений. Не допустимо применение свай без поперечного армирования в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вдавливающей нагрузки на сваю, при наличии сил выдергивающих, при погружении их в грунт с помощью вибрации.

Трубчатые сваи и сваи-оболочки длиной до 40 м применяются для прорезания слабых грунтов большой мощности при строительстве любых зданий и сооружений при больших вертикальных вдавливающих и выдергивающих, а также горизонтальных нагрузках.

Ромбовидные сваи (рисунок 2.1, а) решают проблему повышения несущей способности и устойчивости на пучинистых грунтах. Такая свая нижними наклонными гранями передает на грунт не только касательные, но и нормальные усилия. При этом их несущая способность при одинаковой длине в 1,6–1,8 раза выше, чем призматических.

Пирамидальные сваи (рисунок 2.1, б) рекомендуются к использованию в тех же условиях, что и призматические. Их преимущество – повышенная несущая способность (в 1,5–2 раза по сравнению с призматическими того же объема) за счет эффекта расклинивания грунта.

Сваи-колонны (рисунок 2.1, в) рекомендуются к применению в песках средней плотности и глинистых грунтах тугопластичной и полутвердой консистенции, а также при прорезании рыхлых песчаных и мягкопластичных

глинистых грунтов для бескрановых каркасных зданий с нагрузкой на колонну до 500 кН, опор сооружений с нагрузкой до 1000 кН, технологических трубопроводов с нагрузкой до 20 кН/м.



Рисунок 2.1 – Современные сваи: а – ромбовидные; б – пирамидальные;

в – сваи-колонны
Буронабивные сваи в зависимости от грунтовых условий и имеющегося оборудования подразделяются на несколько типов: БСС – в устойчивых глинистых грунтах (сухих); БСВг – в неустойчивых глинистых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин глинистым раствором; БСВо – в неустойчивых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин трубами, оставляемыми в грунте; БСИ – в неустойчивых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин извлекаемыми трубами; БССм – в устойчивых глинистых грунтах (сухих) для малонагруженных зданий и сооружений.

В зависимости от грунтовых условий принимаются сваи:

– при необходимости прорезания грунтов мощностью более 20 м – БСС и БСВо длиной 20–30 м и БСИ длиной 20–50 м;

– при опирании свай на глинистые грунты твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции, на скальные, полускальные и песчаные грунты, при прорезании: слоя насыпи с твердыми включениями – БСВо, длиной до 30 м и БСИ длиной 20–50 м; слоя просадочных грунтов толщиной более 10 м – БСС длиной 12–30 м; слоя глинистых грунтов от мягкопластичной до текучей консистенции толщиной более 10 м – БСВг длиной 15–20 м, БСВо длиной 15–30 м и БСИ длиной 20–50 м; слоя набухающих грунтов – БСС длиной 10–30 м и БССм длиной 3–6 м с уширенной пятой.

Буроинъекционные сваи – разновидность буронабивных свай. Отличаются они малым диаметром (15–20 см) и большой длиной (25–30 м), применяются при реконструкции зданий и сооружений для усиления их оснований и фундаментов, устройства фундаментов под встроенные сооружения и технологическое оборудование в стесненных условиях внутри эксплуатируемых или возведенных зданий и сооружений или при необходимости устройства новых фундаментов вблизи них, когда отрывка котлованов или забивка свай может привести к недопустимым деформациям существующих конструкций.
2.2 Выбор несущего слоя и определение размеров свай
Как правило, сваи применяются для прорезания грунтов с ненормируемыми характеристиками и слабых грунтов (насыпных, рыхлых песчаных грунтов, илов, торфов, текучих и текучепластичных глинистых грунтов и т.п.).

Требования к несущему слою грунта для свайного фундамента аналогичны требованиям для фундаментов на естественном основании. В то же время надо иметь в виду, что в общей стоимости свайного фундамента стоимость свай составляет до 60–70 %, поэтому необходимо как можно полнее использовать прочность материала свай и грунтов основания. В то же время, иногда бывает рациональнее использовать более длинные сваи, что ведет к увеличению их несущей способности и, соответственно, к уменьшению их количества.

Длина свай определяется, в первую очередь, заложением ростверка и заложением кровли несущего слоя. Требуемая длина сваи (рисунок 2.2) может быть определена по формуле
l = hз + hн + h,


где hз – глубина заделки сваи в ростверк, принимается равной: при свободном опирании ростверка на сваи – 5–10 см, при жестком сопряжении ростверка со сваями – 0,5 м; hн – глубина погружения нижнего конца свай в несущий грунт, принимается равной: не менее 0,5 м – в крупнообломочные, гравелистые, крупные и средние пески, в пылевато-глинистые грунты с IL  0,1, и не менее 1,0 м – в прочие нескальные грунты; h – расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя.

Рисунок 2.2 – Схема к определению длины сваи

Глубину заложения подошвы ростверка следует назначать:

– в грунтах, не подверженных морозному пучению, на любом уровне независимо от глубины промерзания и отсутствия при промерзании напорных грунтовых вод;

– в грунтах, подверженных морозному пучению, вне расчетной глубины промерзания (ниже не менее чем на 25 см ).

В зданиях с подвалами ростверк должен быть заглублен ниже пола подвала. Балочные ростверки фундаментов внутренних стен крупнопанельных зданий располагают выше пола технического подполья или подвала с отметкой верха ростверка на уровне низа перекрытия над подвалом. При этом каждая панель должна быть оперта не менее чем на две сваи.

По полученной требуемой длине выбирается тип и марка сваи.
2.3 Определение несущей способности сваи
Сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи, защемленные в грунте.

Несущую способность сваи, защемленной в грунте, определяют по формуле
, (2.1)
а несущую способность сваи-стойки – по формуле
, (2.2)
где ?с – коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,0; ?cr, ?cf – коэффициенты условий работы грунта под или над уширениями, по длине ствола и под нижним концом сваи, принимаемые в зависимости от вида грунта и способа устройства равными ?cr – 0,8–1,2, ?cf  – 0,5–1,0; допускается принимать ?cr и ?cf по таблице 2.2; А – площадь опирания на грунт нижнего конца (поперечного сечения) сваи, м2, или ее уширения «брутто», в т.ч. с учетом их конечных размеров после инъекции или вытрамбовки, а для свай-оболочек – по площади «нетто»; Ui – усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-том слое грунта, м; R – расчетное сопротивление грунта под или над уширениями (при выдергивании) по длине ствола и под нижним концом, принимаемое по данным инженерных изысканий (испытаний) или опыта строительства в аналогичных условиях, утвержденным аналитическим или эмпирическим формулам, таблицам и согласованным нормам; Rfi – расчетное сопротивление (прочность) i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, МПа, определяемое с учетом отсутствия или наличия инъекционной опрессовки или уплотнения грунта и принимаемое аналогично R; hi – толщина i-го слоя грунта, м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, принимаемая разбивкой массива на слои или по толщине прослоек.

Таблица 2.2 – Таблица коэффициентов условий работы cr и cf

Способы погружения забивных свай и свай-оболочек без выемки грунта в грунтовых условиях

Коэффициенты условий работы

cr

cf

1 Погружение свай подвесными, паровоздушными и дизельными молотами

2 Погружение в пробуренные лидерные скважины с заглублением сваи ниже забоя скважины не менее 1 м при ее диаметре:

а) равном стороне квадратной сваи

б) на 0,05 м менее стороны квадратной сваи

в) на 0,15 м менее стороны квадратной сваи или диаметра круглой

3 Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии исключения подмыва на последнем метре

4 Вибропогружение (вибровдавливание) свай-оболочек и свай в грунты:

а) пески:

– крупные и средние

– мелкие

– пылеватые

б) пылевато-глинистые грунты с IL = 0,5

супеси

суглинки

глины

в) пылевато-глинистые грунты с IL  0

5 Погружение молотами полых свай с открытым нижним концом при диаметре:

а) 0,4 м и менее

б) от 0,4 до 0,8

6 Погружение любым способом полых круглых свай с закрытым нижним концом на глубину 10 м и более с устройством камуфлетного уширения в песчаных грунтах средней плотности и в пылевато-глинистых грунтах при IL  0,5:

а) при диаметре уширения 1,0 м независимо от видов грунтов

б) то же 1,5 м в песках и супесях

в) то же 1,5 м в суглинках и глинах

7 Погружение вдавливанием свай:

а) в пески средней плотности крупные, средние и мелкие

б) в пески пылеватые

в) в пылевато-глинистые грунты с IL  0,5


1,0

1,0

1,0
1,0
1,0

1,2

1,1

1,0
0,9

0,8

0,7

1,0


1,0

0,7
0,9

0,8

0,7


1,1

1,1

1,1


1,0

0,5

0,6
1,0
0,9

1,0

1,0

1,0
0,9

0,9

0,9

1,0


1,0

1,0
1,0

1,0

1,0


1,0

0,8

1,0

г) то же с IL  0,5

1,0

1,0

Примечание – Коэффициенты cr и cf по поз. 4 для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести 0 < IL < 0,5 определяются интерполяцией.


Значения R и Rfi можно принимать по таблицам 2.3 и 2.4 соответственно.
Таблица 2.3 – Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи

Глубина погружения нижнего конца сваи, м

Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, R, кПа

песчаных грунтов средней плотности

гравелистых

крупных



средних

мелких

пылеватых



пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL ,равном

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6


3
4
5
7
10
15
20

25

30

35


7500
8300
8800
9700
10500
11700
12600

13400

14200

15000

(6600)

7000

(6800)

5100

(7000)

6200

(7300)

6900

(7700)

7300

(8200)

7500
8500

9000

9500

10000


3000
3800
4000
4300
5000
5600
6200

6800

7400

8000

(3100)

2000

(3200)

2500

(3400)

2800
3300

(4000)

3500

(4400)

4000

(4800)

4500

5200

5600

6000

(2000)

1200

(2100)

1600

(2200)

2800

(3700)

3300

(4000)

3500

(4400)

4000

(4800)

4500

5200

5600

6000


1100
1250
1300
1400
1500
1650
1800

1950

2100

2250


600
700
800
850
900
1000
1100

1200

1300

1400

Примечание – В скобках даны значения R для песчаных грунтов в тех случаях, когда они не совпадают с соответствующими значениями R для пылевато-глинистых грунтов.


Рекомендуется также определять несущую способность сваи-стойки и по материалу по формуле
(2.3)
где ? – коэффициент, учитывающий особенности загружения, гибкость и т.п. (для свай, полностью погруженных в грунт, ? = 0); Rb – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии, кПа; Ab – площадь поперечного сечения бетона сваи, м2; Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа; As – площадь поперечного сечения продольной арматуры.

Из вычисленных значений Fdi в расчет берется меньшее значение.
Таблица 2.4 – Расчетные сопротивления грунта Rfi по боковой поверхности сваи

Средняя глубина расположения слоя грунта, м

Расчетные сопротивления по боковой поверхности свай Rfi, кПа

песчаных грунтов средней плотности

крупных и средних

мелких

пылеватых













пылевато-глинистых при показателе текучести IL, равном

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1

2

3

4

5

6

8

10

15

20

25

30

35

35

42

48

53

56

58

62

65

72

79

86

93

100

23

30

35

38

40

42

44

46

51

56

61

66

70

15

21

25

27

29

31

33

34

38

41

44

47

50

12

17

20

22

24

25

26

27

28

30

32

34

36

8

12

14

16

17

18

19

19

20

20

20

21

22

4

7

8

9

10

10

10

10

11

12

12

12

13

4

5

7

8

8

8

8

8

8

8

8

9

9

3

4

6

7

7

7

7

7

7

7

7

8

8

2

5

5

5

6

6

6

6

6

6

6

7

7

Примечания

1 Значения Rfi для плотных песков следует увеличивать на 30 % по сравнению с данными таблицы 2.4.

2 Глубину погружения нижнего конца свай и среднюю глубину расположения слоя грунта соответственно в таблицах 2.3 и 2.4 при планировке срезкой, подсыпкой, намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10 м – от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки или намыва.

3 Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести IL значения R и Rfi в таблицах 2.3 и 2.4 определяются интерполяцией.
  1   2   3


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