Расчет ленточных центрально-сжатых фундаментов по материалу

Расчет прочности ленточных фундаментов заключается в опре­делении арматуры в подушке фундамента и проверке достаточности высоты подушки на действие поперечной силы. В случае если в ленточном фундаменте не требуется установки подушки, то рас­чет прочности по материалу не проводится, а просто назначается класс прочности бетона фундамента.

Как и отдельно стоящие фундаменты, ленточный фундамент по прочности рассчитывается на действие расчетных нагрузок. Как уже отмечалось, нагрузка на ленточный фундамент собирается на условно вырезанный метр длины фундамента. Расчетное сечение принимается по краю фундаментных блоков (рис. 12.11).

Расчет фундамента по материалу в общем случае проводится в следующей последовательности:

1. Определяют давление под подошвой фундамента: р = N/b.

2. Находят поперечную силу, приходящуюся на консольный участок подушки: Q = pl_K.

3. Определяют изгибающий момент, действующий на консоль­ный участок подушки: М= (24/2.

4. Определяют требуемую площадь арматуры, приходящейся на один погонный метр фундаментной подушки:

5. Принимают шаг постановки стержней арматуры в сетке (100—200 мм) и по сортаменту арматуры (Приложение 3) назна­чают ее диаметр, учитывая, что требуемая площадь арматуры опре­делена на один погонный метр фундаментной подушки;

6. Проверяют достаточность высоты подушки. Так как фунда­ментная подушка не имеет поперечных стержней.

12.2. Свайные фундаменты

12.2.1. Общие положения

Сваи представляют собой стержни, погруженные в грунт или изготовленные в грунте и передающие нагрузки от сооружения грунту.

Верхние части свай объединяются плитой или балкой, которые называются ростверком. Ростверк передает нагрузки от сооружения на сваи и обеспечивает их совместную работу. Сваи с ростверком 'составляют свайный фундамент. В ряде случаев применяют безростверковые свайные фундаменты, к ним относят сваи-колонны и одиночные сваи, на которые надевают специальные оголовки. Свайные фундаменты проектируют на основе инженерно-геологи­ческих и гидрологических условий строительной площадки в со­ответствии с указаниями СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Выполнение свайных фундаментов не требует устройства боль­ших котлованов и траншей. Вместе с тем сваи позволяют переда­вать нагрузки на плотные грунты, лежащие глубоко от поверхно­сти, обладающие большей несущей способностью, чем грунты, лежащие вблизи поверхности земли. При соответствующих спо­собах погружения свай они дополнительно могут уплотнять сла­бые грунты.

12.2.2. Классификация свай

По материалу сваи могут изготавливаться железобетонными, бетонными, стальными, деревянными. Выбор материала свай определяется гидрогеологическими условиями, особенностями возводимого сооружения, применяемым для устройства свай обо­рудованием и другими факторами.

По способу изготовления и заглубления в грунт различают сле­дующие виды свай: сборные и монолитные, забивные, вдавлива­емые, завинчиваемые, буроопускные, буронабивные, в том числе с уплотненным забоем, набивные в пробивных скважинах, виб­роштампованные. Применение различного вида свай должно обо­сновываться технико-экономическими расчетами.

Для забивных свай чаще всего используются железобетонные сваи, они могут применяться независимо от уровня грунтовых вод и в любых грунтах при отсутствии включений валунов. Стальные и деревянные сваи используются редко. Погружение в грунт за­бивных свай выполняют при помощи молотов, вибропогружате­лей (вибрация ослабляет сцепление между зернами грунта и между грунтом и сваей и способствует погружению свай в грунт), вибровдавливающих и вдавливающих устройств.

Железобетонные сваи изготавливают сплошного сечения (квад­ратные, прямоугольные, круглые и др.) и пустотелые с открытым или закрытым нижним концом. Круглые пустотелые сваи большого диаметра (обычно 100—160 см) называются сваями оболочками.

Сваи без поперечного армирования ствола (рис. 12.12, а), при­меняют для восприятия вдавливающих нагрузок до 500 кН и го­ризонтальных нагрузок до 15 кН при условии полного погруже­ния свай в грунт и в случае, если часть сваи выступает до 2 м над поверхностью грунта и находится внутри помещения с положи­тельными температурами.

Сваи с поперечным армированием ствола (рис. 12.12, б) реко­мендуется применять для всех видов зданий и сооружений в лю­бых грунтах для восприятия вдавливающих, выдергивающих и горизонтальных нагрузок.

Наряду с забивными сваями достаточно часто применяют на­бивные и буронабивные сваи (рис. 12.13). Набивные сваи изготав­ливают в скважине, предварительно пробитой в грунте. При про­бивке грунт уплотняется, и за счет уплотнения повышается несу­щая способность свай. Набивные сваи выполняются диаметрами до 1,2 м включительно, длиной до 50 м.

Набивные сваи различаются по способам изготовления. Так, набивные виброштампованные сваи изготавливаются путем запол­нения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой вибро­штампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закреп­ленным на ней вибропогружателем. В случае возможного обруше­ния стенок скважины применяют набивные сваи с извлекаемой или с неизвлекаемой оболочкой. При их изготовлении в проби­тую скважину опускается инвентарная труба, нижний конец ко­торой закрыт бетонной пробкой, в трубу подается бетонная смесь, и по мере заполнения трубы бетоном она извлекается из скважи­ны, бетон при уплотнении вдавливается в грунт. Бетонная проб­ка остается под нижним концом сваи. При необходимости после заполнения бетонной смесью оставляют также и трубы, которые в этом случае являются оболочкой сваи.

Для увеличения несущей способности набивных свай внизу сваи может выполняться уширенная пята. Для ее устройства в нижней части скважины механическим способом или камуфлет-ным взрывом выполняется полость, которая после заполнения бетоном и образует уширенную пяту.

Буронабивные сваи изготавливают в заранее пробуренных сква­жинах. По способам изготовления и размерам они выполняются аналогично набивным сваям.

Набивные и буронабивные сваи могут усиливаться арматурой. Арматурные каркасы ставятся на всю длину или только в верхней части сваи. Выпуски арматуры позволяют обеспечить связь свай с ростверком.

Недостатком набивных и буронабивных свай является слож­ность контроля за качеством выполненных свай. Пробные рас­копки свай иногда выявляют, что бетон свай расчленен осыпав­шимся со стенок скважины грунтом, особенно часто это слу­чается при выполнении свай малого диаметра, а оставлять в грунте инвентарные трубы дорого. Вместе с тем буронабивные сваи позволяют производить работы практически без сотрясе­ний земли, что важно при выполнении работ вблизи существу­ющих зданий, целостность которых может нарушаться при за­бивке свай.

Известные конструкции свай очень разнообразны и по формам поперечного сечения, и по формам продольного сечения, и по способам заглубления в грунт или изготовления в грунте, и по конструкции различных элементов (ствола, оголовка, острия свай, армирования и т.п.). Рассмотренные конструкции свай наиболее простые и достаточно часто применяются в строительстве.