Проектирование свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен производиться по предельным состояниям двух групп:

а) по первой группе: по прочности конструкций свай и свайных ростверков; по несущей способности грунта основания; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом, если на них передаются горизонтальные нагрузки или если основания ограничены откосами либо сложены крутопадающими слоями грунта;

б) по второй группе: по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок, по перемещением свай совместно с грунтом оснований от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов.

Порядок проектирования свайных фундаментов.

1. Определить действующие нагрузки и предварительно оценить грунтовые условия. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, должны определяться по главам СНиП 2.01.07-85. За расчетную нагрузку принимается нагрузка, полученная при расчете фундамента на естественном основании.

За расчетные характеристики грунтов основания принимаются характеристики, полученные при исследовании оснований под ленточный фундамент.

2. Выбрать тип и размеры свай. При проектировании выбор вида свай следует производить исходя из конкретных условий строительной площади. Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий. Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в малосжимаемые грунты, прорезая более слабые напластования грунтов. Для выбора конструкции сваи и рациональной области ее применения рекомендуется использовать работы [2, с. 145; 2, о. 211-228]

В проекте необходимо дать обоснования выбора типа сваи и дать ее техническую характеристику (характер работы, способ изготовления, форма сечения, материал, способ армирования, конструкция нижнего конца, масса).

3. Определить расчетную несущую способность одной сваи.

Несущую способность свай следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных из следующих двух условий:

а) из условия сопротивления материала сваи;

б) из условия сопротивления грунта основания свай.

4. Определяется приближенно вес ростверка.

5. Определяется количество свай в кусте.

6. Конструируется ростверк.

7. Производится проверка по двум группам предельных состояний. Расчет свайных фундаментов и их оснований по I группе предельных состояний должен производиться на основе сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке, определенным по СНиП 2.01.07-85. Для перехода от нормативных нагрузок к расчетным нагрузкам I группы предельных состояний допускается использовать усредненный коэффициент надежности по нагрузке = 1,2.

Расчет каждого варианта сваи рекомендуется начинать с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез (грунтовая колонка), с отметками показателя текучести глинистых грунтов плотности и вида песчаных грунтов, уровня подземных вод, угла внутреннего трения и модуля деформации грунтов. На геологическом разрезе размещается свая, указываются отметки ее острия и подошвы ростверка. На основании анализа инженерно-геологических условий выбирается несущий слой, вид и размеры свай.

Глубина заложения ростверка назначается исходя из следующих факторов:

а) расчетной глубины промерзания грунта (для пучинистых грунтов);

б) размеров самого ростверка;

в) конструктивных особенностей здания (наличие подвалов, примыкание фундаментов соседних зданий);

г) условий производства работ при возведении фундамента. Исходя из расчетной нагрузки Р, допускаемой на сваю и условий (конструктивного) размещения свай в ростверке определяется условное давление под подошвой ростверка Р_р, кПа, площадь ростверка А_р, приближенный вес ростверка G_Ip, согласно зависимостям

,

где N₁ – расчетная нагрузка I группы предельных состояний по обрезу фундамента, кН;

d – размер поперечного сечения, М;

– коэффициент надежности по нагрузке;

– средний удельный вес материала ростверка и грунта, кН/м³;

d_p – глубина заложения подошвы ростверка, М. Количество свай в ростверке с учетом его веса определяется из выражения

где h – коэффициент, учитывающий действие момента M₁⁰, принимается

= 1,1 – 1,6 (при M₁= 0, = 1) Конструирование ростверка для ПГС осуществляется согласно раздела 7 СНиП [8].

Толщину ростверка устанавливают, исходя из условия работы

плиты ростверка на изгиб, а также из условия заделки свай.

Верхний концы свай должны заделываться в ростверк на высоту 50 мм и более. Если при расчете свай в фундаменте, работающем на горизонтальные нагрузки, принимается расчетная схема с жестким закреплением, арматура заделывается в ростверк на длину определяемую расчетом.

Минимальная толщина ленточного ростверка, обеспечивающая нормальную заделку свай, определяется из условия

где h₁ – величина заделки свай в ростверк,

h₂ – толщина плиты ростверка над сваей, определяемая из продавливания сваи через бетон для круглой сваи,

где d – диаметр сваи,

Р_св – нагрузка на сваю,

R_p – сопротивление бетона растяжению Для квадратной сваи h₂ определяется по формуле

где d – размер стороны поперечного сечения. Рекомендуемая минимальная высота ростверка – 30 см.

Ширина ленточного ростверка при расположении свай в один ряд

см

где b – ширина ростверка,

d – размер сваи.

Ширина ростверка (см) при многорядном расположении свай

где а – расстояние между осями свай, n – число рядов;

е – свес ростверка,

Рекомендуемая минимальная ширина ростверка – 40см. После определения предварительных размеров ростверка определяют изгибающие моменты над сваей и в середине пролета.

Для расчета изгибающих моментов под кирпичные и крупноблочные стены рекомендуется использовать "Руководство по проектированию свайных фундаментов и работу [5, с. 156-161]. По наибольшему моменту рассчитывают армирование ростверка [3, с. 164-177].

Расчет железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны по прочности производят на продавливание колонной, на продавливание угловой сваей нижней плиты ростверка по поперечной силе наклонных сечений, на изгиб, на местное сжатие под торцами сборных железобетонных колонн или под опорными плитами стальных колонн ([2], стр. 165-181).

Технико-экономическое сравнение различных вариантов фундаментов

В данном курсовой необходимо разработать несколько вариантов фундаментов, отличающихся материалом и конструкцией фундамента, глубиной заложения в плане. Обязателен вариант свайного фундамента. При наличии слабых грунтов необходимо предусмотреть искусственное основание.

Все варианты разрабатываются для одного сечения фундамента, наиболее нагруженного или находящегося в неблагоприятных грунтовых условиях. Оптимальный вариант фундамента принимается на основании технико-экономического сравнения различных вариантов. При этом нужно учитывать не только стоимость фундамента, но и стоимость по устройству основания. Подсчет объема работ и стоимости производится для 1 погонного ленточного фундамента или фундамента под колонну. Расчет стоимости ведется по укрупненным показателям.

Сравнение стоимости вариантов фундаментов производится в табличной форме, приведенной в работе [2, с.226].

Оценка курсовой работы

Критерии выставления оценок:

Максимальная сумма баллов в оценке курсовой работы – 100 баллов.

Распределение следующее:

а) качество рукописи и графической части – до 35 баллов;

б) оценка рецензента – до 5 баллов;

в) качество доклада – до 20 балов;

г) уровень защиты и ответов на вопросы – до 40 баллов.

Итого по четырем позициям подсчитывается сумма баллов.

Если сумма баллов:

а) от 0 до 39 – неудовлетворительно;

б) св. 40 до 60 – удовлетворительно;

в) св. 61 до 80 – хорошо;

г) св. 81 до 100 – отлично.