79 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конструирование ростверка свайного фундамента

4.3. Конструирование ростверка свайного фундамента:

Размещение свай в плане и конструирование ростверка выполняем конструктивно, опираясь на следующие требования:

— равнодействующая от постоянных нагрузок должна проходить как можно ближе к центру тяжести условной подошвы свайного фундамента;

— минимальное расстояние в плане между осями свай должен быть менее (36)d, где d-диаметр круглой или размер стороны поперечного сеченияквадратной сваи, принимаем 3d=30,3=0,9 м.;

— расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда сваи принимаем равным размеру поперечного сечения сваи, т.е. 0,15 м.;

— с целью использования унифицированной опалубки габаритные размеры ростверка в плане должны быть кратны 0,3 м, а по высоте-0,15 м.

Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в плане 1,5х1,5 м. Материал ростверка — бетон кл. В15.

4.4. Проверка свайного фундамента на действие моментной нагрузки:

Принимаем 4 сваи и располагаем их на расстоянии 0,9 м в осях друг от друга.

Нагрузка с учетом изгибающего момента, действующего на крайние сваи N(2)=(Fv+ Fv,p )/n ± (M·y)/Σyi 2 = (1900+450)/4+(60*0,45)/(4*0,45 2 )=620,83кН

Где Fv,p– ориентировочное значение веса ростверка, кН;

Mx и My– расчетные изгибающие моменты, кН·м, относительно главных

центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

yi и xi – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

y и x– расстояние от главных осей до оси каждой сваи, для которой

вычисляется расчетная нагрузка, м.

Ориентировочное значение веса ростверка и грунта на его обрезах можно

определить по формуле

где γmt –осредненный удельный вес грунтобетонной призмы(20-22 кН/м 3 ).

Проверим выполнение условие: N(1)=811кН > N(2)=620кН

Условие выполняется, поэтому конструируем ростверк для фундамента из 4 свай.

4.5. Проверка напряжений под подошвой условного фундамента:

Осредненное значение угла внутреннего трения

где — расчетное значение угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта, толщинойHi;

H – глубина погружения свай в грунт.

Размеры подошвы условного фундамента складываются из расстояния между осями крайних свай, стороны сечения сваи и 2, где — расстояние от внешней грани сваи до границы условного фундамента

Ширина подошвы условного фундамента:

Длина подошвы условного фундамента:

Глубина заложения условного фундамента: d = 10,8 м.

Вес условного фундамента:

Вес грунта Gгр=Σγ•h=18.5•2,85+0,3*10,18+10,77*5+19.2•1=129,2мПа=129,2кН

Суммарная вертикальная нагрузка в подошве условного фундамента:

Среднее давление в подошве фундамента:

Определяем расчетное сопротивление грунта основания несущего

слоя под подошвой условного фундамента:

, где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы, γс1 = 1,4 и γс2 = 1,2,

k – коэффициент, k = 1,1, т.к. прочностные характеристики грунта (ИГЭ-4), залегающего под подошвой условного фундамента (ϕ и cII), определены по справочникам;

Мγ, Мq, Мс – коэфф., зависящие от угла внутреннего трения ϕ несущего слоя грунта, для ϕ = 23° Мγ = 0,66, Мq = 3,65, Мс = 6,24;

bу.ф. – ширина условного фундамента, bу.ф. = 3,67 м;

Технология

Конструирование свайных фундаментов.

1. Выбор конструкции и размеров свай должен осуществляться с учётом значений и направления действия нагрузок на фундаменты (в том числе монтажных нагрузок), а также технологии строительства здания или сооружения. Число свай в фундаменте и их размеры следует назначать из условия максимального использования прочности материала свай и грунтов основания при расчётной нагрузке, допускаемой на сваю ( ТУ 5264–001–18173095–2014 ).

2. Для восприятия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов допускается предусматривать вертикальные, наклонные и козловые сваи.

3. Фундаменты из винтовых свай в зависимости от действующих нагрузок следует проектировать в виде одиночных свай или свайных кустов. Рекомендуемое количество винтовых свай в кустах: две, три и более.

При конструировании фундаментов из винтовых свай необходимо соблюдать условие ограничения минимального расстояния между лопастями свай: расстояние между осями винтовых свай должно быть не менее 2-х диаметров лопасти сваи. Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне нижней плоскости ростверка, также должно быть не менее 2-х диаметров лопасти сваи.

4. Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, уровня расположения нижней части ростверка с учётом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов.

Существует два способа увеличить несущую способность сваи:

а) Увеличение длины сваи. Данный способ будет эффективен в том случае, если грунт находящийся, ниже запланированной отметки будет обладать лучшими характеристиками (согласно СП).

Если характеристики грунта приблизительно одинаковые, несущая способность будет увеличена, но не значительно т.к. она повысится только за счет силы трения ствола сваи об грунт. В данной ситуации целесообразно применение следующего способа.

Читать еще:  Какой маркой бетона заливать ленточный фундамент

б) Увеличение диаметра сваи и лопасти или только диаметр лопасти (согласно ТУ 5264–001–18173095–2014 ).

5. В зависимости от конструктивных особенностей здания или сооружения могут быть применены монолитные железобетонные, металлические ростверки и т.д..

6. Глубина заложения лопасти винтовой сваи должна превышать расчётную глубину сезонного промерзания-оттаивания не менее, чем на диаметр лопасти сваи.

7. При проектировании фундаментов на винтовых сваях на основаниях, включающих органоминеральные и органические грунты, следует назначать глубину погружения лопасти больше глубины заложения слоёв этих грунтов. Расчёт фундаментной конструкции должен проводиться по схеме высокого свайного ростверка.

8. При размещении свай в плане необходимо стремиться к минимальному числу их в свайных кустах (группах) или к максимально возможному шагу свай в лентах, добиваясь наибольшего использования принятой в проекте несущей способности свай. Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %, а от кратковременных нагрузок — на 20%.

9. Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким.

Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5—10 см.

Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в случае, когда:

а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах и т.п.);

б) в месте сопряжения сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю, приложена к ней с эксцентриситетом, выходящим за пределы ее ядра сечения;

в) на сваю действуют горизонтальные нагрузки, значения перемещений от которых при свободном опирании оказываются более предельных для проектируемого здания или сооружения;

г) в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи;

д) сваи работают на выдергивающие нагрузки.

10. Жесткое сопряжение винтовых свай с монолитным железобетонным ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, или с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки в соответствии с требованиями СНиП 52-01. В последнем случае в голове предварительно напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры.

Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных элементов при условии обеспечения требуемой прочности.

11. Сваи в кусте, нагруженного фундамента следует размещать таким образом, чтобы равнодействующая постоянных нагрузок, действующих на фундамент, проходила возможно ближе к центру тяжести плана свай.

12. При применении свай расстояние от осей свай до наружных граней строительных конструкций близко расположенных зданий и сооружений должно быть не менее 2d (где d — диаметр лопасти сваи).

13. Глубину заложения подошвы свайного ростверка следует назначать в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом.

14. Для фундаментов мостов подошву ростверка следует располагать выше или ниже поверхности акватории, ее дна или поверхности грунта при условии обеспечения расчетной несущей способности и долговечности фундаментов исходя из местных климатических условий, особенностей конструкции фундаментов, обеспечения требований судоходства и лесосплава, надежности подлежащих осуществлению мер по эффективной защите свай от неблагоприятного воздействия знакопеременных температур среды, ледохода, истирающего воздействия перемещающихся донных отложений и других факторов.

15. При разбивке осей свай отклонение от проектного положения в плане не должно превышать ±5 мм. Проектное положение свай рекомендуется закреплять на месте металлическими штырями, забитыми на глубину 0,2—0,3 м.

16. Расчеты конструкций свай всех видов следует производить на воздействие нагрузок, передаваемых на них от здания или сооружения.

Конструирование ростверка свайного фундамента

Расчет оснований по несущей способности

Учет подстилающего слоя слабого грунта

Конструирование ростверка

Ростверк устраивают по верху свай для обеспечения совместной Работы свай и несущих надземных элементов сооружения. Конструирование ростверка начинают с размещения свай в плане. Сваи размещают в виде: а) одиночных свай (под отдельно стоящие опоры); б) свайных кустов (под колонны); в) свайных лент (под стены зданий); г) сплошного свайного поля (под тяжелыми сооружениями).

При этом необходимо стремиться к компактному размещению Свай таким образом, чтобы линия равнодействующей всех сил при
наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок проходила через центр тяжести свайного куста в уровне подошвы ростверка. Под колонны сваи размещают правильными рядами или в шахматном порядке, объединяя сваи отдельными ростверками прямоугольными (квадратными, круглыми) в плане (рис. 9.5, а, б). Характер размещения свай (шахматный или правильными рядами) зависит от числа свай. Для центрально нагруженных фундаментов сваи размещают симметрично относительно оси поперечного сечения колонны. Для внецентренно нагруженных фундаментов возможны три схемы размещения свай:
1. Сваи размещают симметрично относительно центра колонны, но число их увеличивается для восприятия момента введением коэффициента rjw> 1 (см. формулу (9.25)). При этом сваи нагружены неравномерно. Наиболее нагружены сваи, максимально удаленные от центра колонны в направлении действия момента.
2. Сваи размещают неравномерно, но так, чтобы равнодействующая всех сил проходила через центр тяжести свайного поля. При этом все сваи нагружены равномерно, a rjM = 1.
3. Сваи размещают равномерно, но центр подошвы ростверка смещают в направлении действия момента относительно центр3 поперечного сечения колонны на среднюю величину эксцентрИ’ ситета ем. При этом все сваи оказываются нагруженными равномерно, а Т)м= 1.
Размещение свай по схемам 2 и 3 возможно, если момент действующих на фундамент сил является постоянным.
Под стены зданий сваи размещают в один или несколько рядов вдоль осей стен и используют ленточные ростверки (см. рис. 9.5, в, г) При размещении свай в один ряд наличие свай в углах здания обязательно, в местах пересечения стен — желательно. Круглые в плане сооружения имеют обычно ростверки круглые или кольцеобразные. Сваи размещают по концентрическим окружностям.
Минимальное расстояние между осями забивных висячих свай принимают не менее 3d, где d — сторона или диаметр поперечного сечения сваи. Расстояние между сваями-стойками не регламентируется и зависит от нагрузок и возможности их погружения в грунт. Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай, свай-оболочек принимается не менее 1 м. Расстояние в свету от края сваи до края ростверка с учетом возможного отклонения от проектного положенния сваи при забивке должно быть не менее 5 см. Отклонение сваи при забивке для однорядного расположения свай допускается 0,2 d.
Ростверки под колонны (рис. 9.6, а, в, г ), как правило, устраивают монолитные, из бетона класса не ниже В12,5. Верх ростверка принимают на 150 мм ниже уровня пола. Для возможности использования стандартных опалубок высота ступеней ростверка принимается кратной 150 мм. В текучепластичных и текучих связных грунтах под ростверком устраивают подготовку из втрамбованного в грунт щебня или бетона толщиной 100 мм.

Читать еще:  Какую марку бетона использовать для фундамента

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Глинистая почва по длине сваи

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

  • нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
  • нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

КонструкцияНагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических60 кг/кв.м.
керамочерепицы120 кг/кв.м.
битумной черепицы70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования150 кг/кв.м.
от снегаопределяется по табл. 10.1 СП “Нагрузки и воздействия” в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузкиКоэффициент
Постоянная для:
– дерева
– металла
– изоляции, засыпок, стяжек, железобетона
– изготавливаемых на заводе
– изготавливаемых на участке строительства
1,1
1,05
1,1
1,2
1,3
От мебели, людей и оборудования1,2
От снега1,4

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

  • шаг свай;
  • длина сваи до края ростверка;
  • сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

  • P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
  • R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
  • S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
  • u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
  • fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
  • li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
  • 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

  • B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
  • М — масса здания без учета веса свай;
  • L — длина обвязки;
  • R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector