Вопрос. Проектирование центрально нагруженных свайных фундаментов

При проектировании свайных фундаментов необходимо: выбрать глубину заложения подошвы ростверка, тип, вид и размеры (длину и поперечное сечение) свай; найти несущую способность сваи; определить необходимое число свай в фундаменте; разместить сваи в плане и сконструировать ростверк; произвести проверку нагрузки, приходящейся на каждую сваю; определить осадку свайного фундамента. Глубину заложения подошвы ростверка выбирают, сообразуясь с особенностями сооружения (наличие подвальных этажей, приямков и т. п.), Иногда в районах глубокого сезонного промерзания ростверки закладывают в пределах глубины возможного промерзания даже в пучинистых грунтах. В этом случае под ними делают воздушный зазор размером, несколько большим величины ожидаемого пучения грунта под ростверком. Тем самым исключается воздействие нормальных сил морозного пучения грунта на подошву ростверка.

Размеры свай также выбирают с учетом характера напластования грунтов. Длина свай обусловливается расположением слоя относительно плотного грунта, на который можно передавать большую часть нагрузки. Под этим слоем не должно быть слабых грунтов, способных привести к неравномерным осадкам сооружения. Поперечное сечение свай принимают в зависимости от их длины, так как очень большая гибкость свай может вызвать искривление их ствола по мере погружения его в грунт

Расчет ведут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в центрально нагруженном кусте определяют по формуле

Зная число свай, их размещают в плане и конструируют ростверк. В центрально нагруженном свайном фундаменте сваи располагают рядами или в шахматном порядке Как отмечалось ранее, минимальное расстояние а между осями цилиндрических и призматических свай принимают равным 3d (d размер поперечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай зависит от точности погружения свай в грунт или от способа их

изготовления, Для забивных свай это расстояние чаще всего принимают равным размеру поперечного сечения сваи. Ростверк (обычно железобетонный) рассчитывают на продавливание колонной или сваей и на изгиб в соответствии с расчетом фундаментов по нормам на железобетонные конструкции.

Сваи, работающие только на сжатие, заделывают в ростверке обычно на глубину 5... 10 см. Сборные ростверки при возможности контроля допускается устанавливать непосредственно на головы свай на растворе. Сваи, работающие на выдергивание или изгиб, следует прочно заделывать в ростверк. Для этого бетон головы свай разбивают и обнаженную арматуру заделывают в ростверке. Проверку расчетной нагрузки, приходящейся на каждую сваю, при центральном нагружении фундамента осуществляют по формуле N=*(N0 + Gf+Gs)/n, A1.20) где G/, Gg— расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта и ростверка; в—принятое число свай в фундаменте. При этом должно удовлетворяться условие где ук — коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от точности определения несущей способности сваи.Если это условие не удовлетворяется, изменяют число свай и проводят повторную проверку.

Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундаментов При внецентренном загружении фундамента различают два случая: I случай-—момент действует постоянно; II случай— момент непостоянен и может действовать то справа, то слева. В I случае стремятся совместить центр тяжести сечений свай в кусте с точкой приложения равнодействующей. Тогда свайный куст будет испытывать центральное загружение, и нагрузку на сваи проверяют.

Размещать сваи с большей частотой у наиболее загруженного края ростверка нежелательно из-за возможного крена ростверка. Во II случае при проектировании таких фундаментов удается несколько снизить влияние момента на -их работу частичным смещением центра тяжести сечений свай в кусте относительно оси конструкции. Число свай внецеитренно нагруженного фундамента обычно и увеличивают приблизительно на 20 %,

Расчетную нагрузку на сваю при эксцентриситете относительно двух осей инерции площади сечений свай в кусте находят по формуле внецентренного сжатия

Учитывая, что при применении свай одинакового поперечного сечения и момент инерции сечения сваи относительно собственной оси инерции / во много раз меньше а при отсутствии заделки свай в ростверке вообще равен нулю, поэтому При учете ветровых и крановых нагрузок разрешается принимать расчетную нагрузку на крайние ряды свай на 20 % больше.

Опред-ие размеров ростверка. Зависят от особ-й наземн. констр-ций, усл-й нагружения, числа и размещения свай. Сопряжение ростверка со сваями: 1) свободное – заделка головы сваи в ростверк на глуб. 5-10 см, в расчетах условно учит-ся как шарнирное сопряжение; 2) жесткое – верхн. часть головы сваи разбивается, обнаженная арм. замонолич-ся в ростверк вместе с неразбитой частью на глуб min 300 мм. Жесткое сопряжение предусм-ся если: 1. стволы свай располаг-ся в слабых гр; 2. сжимающ. нагрузка приложена с эксцентриситетом, выходящим за пределы ядра сечения; 3. на сваю действ-т гориз. нагр., перемещ-е от кот. при свободн. опирании > предельных; 4. в фунд. им-ся наклонные / составные вертик. сваи; 5. сваи работают на выдергивающ. нагр.

Ростверк вып-ся из монолитн / сборн. ж/б.

Высоту ростверка назнач-т согл. расчетам / по конструктивн. соображениям, равной h₀+0,25, где h₀ – величина заделки сваи, но не < 0,3 м.

Глубина залож-я подошвы ростверка д. назнач-ся в завис-ти от конструктивн. решений подземной части зд-я и опр-ся аналогично глуб. залож-я фунд. на естесств. основании.

Располож-е свай в плане под стенами: а) линейное в 1 ряд; б) линейное в 2 ряда; в) шахматное. Минимальн. расстояния: от края ростверка до оси крайней сваи – d, между осями свай (3-6)d, где d – диаметр сваи.

20 вопрос Фундаменты глубокого заложения. Классификация, особенности и область применения.

Фундаменты глубокого заложения имеют следующие особен­ности: относительное заглубление фундамента — более 1,5-1-2,0; при таком заглублении отсутствует возможность разрушения естест­венного основания в виде выпирания грунта на поверхность;фундамент сооружается способами, исключающими необходи­мость предварительного вскрытия котлована;

Областью применения глубоких фундаментов является главным образом мостостроение.

В настоящее время применяются следующие типы фундамен­тов глубокого заложения: а) массивные опускные колодцы; б) и в) опускные сваи и колодцы-оболочки из сборных железобетон­ных секций; г) кессонные фундаменты (рис. 219).

Массивные и сборные опускные колодцы целесообразны в слу­чаях заложения подошвы фундамента в грунтах, не содержащих крупных включений.

В последнее время опускные сваи и колодцы-оболочки полу­чают широкое распространение в мостостроении.

Кессонные фундаменты следует использовать в водонасыщен­ных грунтах с включениями больших размеров (валуны, стволы погребенных деревьев и т. п.), когда сваи и опускные колодцы не могут быть применены.

Условия работы в кессоне, из камеры которого давлением сжа­того воздуха удалена вода, позволяют разбить (или подорвать мелкими зарядами) и вынуть любое препятствие.

Однако кессонные фундаменты дороги и, что самое главное, работа в камере кессона при повышенном давлении воздуха вредна для людей. Поэтому применяются они в настоящее время в исклю­чительных случаях.

При опирании на скальные грунты сваи-оболочки заделываются в основание путем разбуривания скважин больших диаметров. (более 0,8) специальными агрегатами и последующего заполнения этих скважин бетоном (см. рис. 219,в).