Определение осадки свайных фундаментов.

Осадки – такие деформации, которые не вызывают коренного изменения структуры грунта и происходят вследствие уплотнения грунта под влиянием внешних нагрузок или собственного веса грунта.

Расчеты осадок оснований фундаментов по СНиПу производят методом послойного суммирования и линейно-деформированного слоя конечной толщины. Общая осадка фундаментов складывается из следующих элементов:

1.Остаточные осадки перемятого верхнего слоя грунта при подготовки котлована землеройными механизмами.

2. Пластических местных выдавливаний грунта в момент установки фундаментов и их загрузки.

3. Длительных осадок уплотнения и затухающей ползучести сжатой зоны грунта под фундаментами.

Для расчета осадок фундамента необходимо иметь следующие данные:

1.Инженерно-геолочические условия стройплощадки с указанием местности слоев грунта (литологический разрез), уровня грунтовых вод и физико-механиеческие свойства грунтов основания в пределах активной зоны сжатия и т.д.

2. Размер и формы фундамента, чувствительность здания к неравномерным осадкам.

3. Данные о глубине заложения фундамента и нагрузки на грунт от надфундаментных конструкций.

Расчет осадок методом послойного суммирования заключается в том, что осадку грунта под действие сооружений определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которых можно принимать без особых погрешностей средние значения действующих напряжений и характеристик грунтов.

Осадка основания фундамента определяется по формуле , где n – число слоев на которое разделена по глубине сжимаемая толща основания; h_i - толщина i-го слоя грунта; E_i – модуль деформации i-го слоя грунта;δ_ZPi – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-м слое грунта, β- безразмерный коэффициент равный 0,8.

При расчете осадки фундамента методом послойного суммирования сначала находят дополнительное среднее давление р₀, распределенное по подошве фундамента: где p_II – среднее давление по подошве фундамента от нагрузок, учитываемых при расчете по деформациям, δ_zgo- природное напряжение на уровне подошвы фундамента,γ- удельный вес грунта в пределах глубин заложения фундамента от природного рельефа d_n.

Зная р₀, определяют напряжение на разных глубинах под центром площади загружения и строят эпюру δ_zp. Величина δ_zp с глубиной убывает, поэтому при расчете целесообразно ограничиваться толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежительно малы. Нормы рекомендуют для обычных грунтов принимать сжимаемую толщу Н_с до глубины, на которой напряжение δ^/_zp не превышает 20% природного напряжения, т.е. δ^/_zp≤0,2δ_zg , где δ^|_zg - природное вертикальное напряжение на глубине Н_с.

При залегании сильносжимаемых грунтов с модулем деформации E₀≤5МПа ниже глубины, соответствующей условию , деформации учитывают до δ^/_zp≤0,1δ^/_zg. с целью проверки выполнения условия δ^/_zp≤0,2δ^|_zg или δ^/_zp≤0,1δ^/_zg строят эпюру δ_zg. Найдя значения δ_zg в пределах сжимаемой толщи, последнюю разбивают на слои применительно к напластованию грунтов. При большей толщине отдельных пластов их делят на слои толщиной h_i не более 0,4b, где b ширина подошвы фундамента. Зная, среднее давление δ_zp0 в каждом слое сжимаемой толщи, находят осадки фундамента s в виде суммы осадок поверхностей отдельных слоев где n число грунта в пределах сжимаемой толщи; h_i - толщина i-го слоя грунта;m_ν коэффициент относительной сжимаемости i-го слоя грунта. Заменив значение m_ν, согласно выражению m_ν=β/Е₀, и вынося за знак суммы, получим , .

Расчет по деформациям свайного фундамента Определяем контур условного фундамента. Для этого определяем осреднённое значение угла внутреннего трения грунта φIImt,град по следующей формуле где - расчётные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной соответственно ; Находим - сторону подошвы условного фундамента , где l´ -расстояние между крайними сваями. длина заглубления сваи в грунт Вычисляем среднее давление по подошве условного фундамента по формуле V = AH, A = ab

3. Проектирование свайных фундаментов.

Свайные фундаменты следует проектировать:

Исходя из условий строительной площадки на основе данных инженерно-геологических, геодезических и гидрометеорологических изысканий, расчетных нагрузок действующих на фундамент, на основе данных, характеризующих конструктивные и технологические особенности проектируемого здания или сооружения, назначения и условий их эксплуатации, на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов, с учетом местных условий строительства.

Классификация свай и свайных фундаментов:

Сваи представляют собой погруженные в грунт или изготовленные в грунте стержни, передающие нагрузки от сооружения на более плотные слои грунта.

-по материалу: ж/б, бетонные, деревянные, металлические

-по способу изготовления:

А) забивные ж/б, стальные, деревянные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств

Б) сваи-оболочки ж/б, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполненные частично или полностью бетонной смесью

В) набивные бетонные и ж/б, песко- и грунобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта

Г) буровые ж/б, бетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин грунтовой смесью или установки в них ж/б элементов

Д) винтовые-по условиям взаимодействия с грунтом основания:

А) сваи-стойки, передающие нагрузки на грунт нижним концом и опирающиеся на скальные и малосжимаемые грунты, к которым относятся крупноблочные грунты с песчаным заполнением средней плотности

Б) висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.

Забивные сваи и сваи оболочки

Забивные сваи подразделяются на:

А) по форме поперечного сечения

Б) по форме продольного сечения

В) по способу армирования: с ненапрягаемой продольной арматурой и поперечным армированием, предварительно напряженные со стержневой или проволочной арматурой и поперечным армированием или без него

Г) по конструктивным особенностям: цельные, составные

Д) по конструкции нижнего конца: с заостренным концом, с плоским концом, с объемным или плоским уширением.

Набивные сваи

Набивные сваи изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Их подразделяют:

- по форме поперечного сечения – круглые сплошные и кольцевые

- по форме продольного сечения – цилиндрические, гофрированные, конические, пирамидальные

- по способу образований скважин

-по способу устройства

Свайные ростверки

Ростверки – плиты, объединяющие головы свай и обеспечивающие их совместную работу классифицируют:

- по роду материала: бетонные, ж/б

- по форме в плане: ростверк, в основном повторяет план опорных частей сооружения или здания

- по заделки головы свай в ростверк: жесткая, шарнирная

- по расположению относительно поверхности основания: низкий или высокий свайный ростверк.

Выбор типа сопряжения свай зависит от конструктивной схемы здания или сооружения, наличия и величины горизонтальных нагрузок, а также соотношения между вертикальными и горизонтальными нагрузками.