Фундаменты мелкого заложения и свайные фундаменты

По условиям взаимодействия с грунтом сваи делятся на сваи-стояки и висящие сваи.

2.4 Несущая способность свай

Одиночные сваи в составе фундамента по несущей способности основания надо рассчитать, исходя из условия:

где  – расчетная нагрузка, которая передается на изгиб (продольное усилие от расчетных нагрузок, которые действуют на фундамент при наиболее невыгодном соединении);

 – расчетная нагрузка от веса сваи;

 – несущая способность сваи по грунту;

 – коэффициент надежности, что принимается равный 1,4;

 – расчетная нагрузка, которая допускается при изгибе.

Несущую способность сваи-стойки надо определять по формуле:

где  – коэффициент условий работы сваи в грунте, что принимается равным 1;

А – площадь опирания сваи на грунт, м2;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, кПа(т/м2), что принимается по [1, табл.VII.1].

Несущую способность висящей сваи за грунтом необходимо определять по формуле:

где     – коэффициент условий работы сваи в грунте, для забивной сваи gс=1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А – площадь опирания сваи на грунт, м2;

U – внешний периметр поперечного разреза сваи, г;

 – расчетное сопротивление первого пласта грунта, что стыкуется с боковой поверхностью сваи, г;

 – толщина первого пласта грунта, что стыкуется с боковой поверхностью сваи, г;

 и – коэффициенты условий работы грунта следовательно под нижним концом и возле боковой поверхности сваи, которые учитывают влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта и принимается для забивных свай [1, табл.VIII.3].

Используя схему деления рдел грунта hi, приведенную на рисунке 2 , определим несущую способность висящих свай, погруженным забиванием вибропогружателем в второй и третий пластов (сваи №1 и №2 соответственно).

Для сваи №1:

площадь разреза сваи А=0,6·0,6=0,36 м2;

периметр U=3.14·0.6 =1.88 м;

нижний конец сваи расположенный на глубине 14М Тогда за [ 1,табл.УIII.1 ].

R(14)=8218 кПа.

За [ 1,табл.УIII.2 ] f1=0 кПа, f2=0 кПа, f3=0 кПа, f4=0 кПа, f5=66.4 кПа, f6=69.2 кПа, f7=71.51 кПа,

Коэффициенты  для забивной сваи, погруженной молотом без подмыва равняются 1[1.табл.УIII.3].

F(1)=1(1·8218·0.283+684.62 )=3010.31 кН

Расчетная нагрузка, которая допускается при изгибе,

Для сваи №2, нижний конец которой углубленный на 16М от поверхности грунта:

R(16)=8338кПа; значение f1…f6такие же, как и для сваи №1,f7=72 кПа. F8=74.33 кПа.

F(2)=1(1·8338·0,283+962.24)=3321.89 кН

PСВАЙ=

2.5 Определение количества свай и расположение их в ростверке

Ориентировочное количество свай, необходимое для восприятия нагрузки на фундамент, рассчитывают по формуле:

где     – наибольшая вертикальная расчетная нагрузка на равные подошвы ростверка;

К – корректировочный коэффициент, который учитывает влияние изгибающего момента; принимается в зависимости от соотношения Рmax/Рmin. Рассчитывается по формуле

Для каждого соединения таких коэффициентов будет два (k1 и k2), так как расчет ведется по двум случаям. В первом случае учитывается действие всех моментов, а во втором нет, то есть Рмах=Рмін.

1 соединение

2 соединение

3оединение

4 соединение

5 соединение

6 соединение

Количество свай рассчитывается для свай которые углубленные на разную глубину. 1 соединение

2 соединение

3 соединение

4 соединение

5 соединение

6 соединение

т.к. V1=65.11+159.3=224.41 > V2=62.73+153.9=216.63,то будем рассчитывать сваи по 2материалу 16м

Сваи можно расположить в рядовом и шахматном порядках. Расстояние между осями забивных висящих свай на уровне нижних концов должна быть не меньшее 3d (где d=0,6 – диаметр круглого или сторона прямоугольного поперечного разреза ствола сваи), для наклоненных свай на равные подошвы ростверка не меньшее 1,5d. Расстояние между стволами буровых и набивных свай или оболочек должна быть не меньшее 1м.

Сваи и оболочки на равные подошвы ростверка надо расставлять одна относительно другой на расстоянии, достаточной для расположения необходимой арматуры ростверка, возможности качественного бетонирования и удобной забивки свай и оболочек. Расстояние от края ростверка к ближней сваи или оболочки должна быть не менее одного метра.

Сваи и оболочки на равные подошвы ростверка надо расставлять на расстоянии одна от другой необходимой арматуры ростверка, возможности качественного бетонирования и забивки свай и оболочек.

Железобетонный ростверк надо армировать на основе результатов расчета железобетонной конструкции. При этом возле подошвы ростверка укладывают в каждом промежутке между рядами свай в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Бетонный ростверк в его нижней части армируется конструктивно. При этом площадь поперечного разреза стержня арматуры вдоль и поперек оси моста необходимо принимать не меньшее 10 см2 на 1 м длины.

2.6 Определение расчетной вертикальной нагрузки на изгиб

Расчетная нагрузка на максимально нагруженный изгиб надо определить для наиболее плохих соединений нагрузок с наибольшим значением Рмах формулой

Nф, Мх,Мy,- соответствующее расчетное сжимающее усилие, расчету сгибающий момент относительно главных центральных осей Х і Y плана свай в подошве ростверка Хi и Yi - расстояние от главных осей к оси любой сваи Хмах и Умах расстояние от главных осей к оси каждой сваи, для которой вычисляется нагрузка

 2 · 5 (1.92)=36,1 м2

 2 · 3 (02 +2,42 +4,82)= 172,8м2

Вес сваи 0,57 · 16 ·15 · 1,1=150,48 кН

 2251,13+150,48=2401,61кН > Рпал=2372,78 кН

2.7 Определение заказной длины свай

Для фундамента опор мостов головы свай и оболочек надо жестко замуровать в ростверк на длину которая назначается расчетом и принимается не меньшее 2d. Допускается замуровывание свай в ростверк с помощью продольных выпусков арматуры, которая назначается расчетом но не меньшее 30 d стержней для арматуры периодического профиля и 40 d стержней для арматуры гладкой. При этом сваи в ростверк должны быть заведены не меньше чем на 10 см.

2.8 Проверка свайного фундамента как условно сплошного

Проверка несущей способности по грунту фундамента на сваях как условного фундамента мелкой закладки необходимо выполнять по формуле:

-максимальное давление на грунт на равные подошвы условного фундамента

R- расчетное сопротивление грунта основания

-коэффициент условий работы

- коэффициент надежности по назначению сооружения

Максимальное давление на грунт на равные подошвы условного фундамента надо определять по формуле

 = + ,

Nc-нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания ,кН;

асс,bc - размеры в плане условного фундамента в направления, параллельному и перпендикулярному площади действия нагружения ,г

Fh,Mc-соответственно гор. составная внешнего нагружения и ее момента относительно главной оси гор. разреза условного фундамента на уровне расчетной поверхности грунта, кНм;

К- коэффициент пропорциональности, который определяет наростание с глубиной коэффициента постели грунта

Св- коэффициент постели грунта на равные подошвы условного фундамента

d - глубина закладки условного фундамента по отношению к расчетной поверхности грунта.

Нормальная составная давления Nc включает вес опоры с учетом плиты ростверка, вес пролетного строения, временных нагружений, вес свай и вес грунтового массива 1-2-3-4. Вес типичных свай надо определять за формулой:

Gсв=

Вес грунтового массива параллелепипеда 1-2-3-4 определяется с учетом размещенного в нем объема воды по формуле:

 =

Vi-об"єм первого пласта грунта ;

 -удельный вес первого пласта грунта

-удельный вес воды, =10кН/м3

При определении объема первого пласта грунта стороны основания параллелепипеда надо определить согласно:

ac=

bc=;

a1,b1-расстояния между внешними гранями свай соответствующих плоскостей действия нагрузки, г. l-глубина погружения сваи, г. I,mt- среднее значение расчетных углов трения грунтов, разрезанных сваями

 ,

hi-толщина первого пласта грунта, разрезанного сваей

I,mt=

ac=

bc=

Вес грунтового массива

Значение коэффициентов К и Св необходимо определить по [1,табл. 25]

К1 = 3921кН/ м4 К2=5881 кН/ м4

Т.к. d=17,3 то Св=d·К2=5881·17,3= 101741,3 кПа

Имея несколько соединений действующих нагрузок необходимо определить Рмак для всех сумм.

Максимальное давление по подошве: Pmax,2=554,72кПа 

Расчетное сопротивление грунта основания

м3

Pmax2=554,72 kПa < =1884,93кПа.

Итак, прочность грунтового основания обеспечена.

2.9 Определение оседания свайного фундамента

Оседание свайного фундамента надо определить методом послойного суммирования по формуле

 - безразмерный коэффициент равняется 0.8

Gzp,I- среднее значение дополнительного нормального напряжения в первом пласте грунта, которое равняется наполсуммы значений нагрузок на верхней и нижней границе пласта по вертикали, hi - мощность и –ого пласта

Еi - модуль упругости пласта

n – количество рдел на которые разбитая сжимаемая толщина основания

Значение дополнительного давления на равные основания фундамента из свай надо определить как для условно массивного фундамента за формулой

Р- среднее давление на равные подошвы фундамента из свай, которые определяются как для условно массивного фундамента

Gzg,0- бытовое давление грунта на равные подошвы фундамента

Среднее давление на равные подошвы условно массивного фундамента определяется по формуле

NII,c- нормальная составная нагрузка, действующего на равные подошве фундамента с учетом веса грунта и свай

АII,c- площадь подошвы условного фундамента

Нормальная нагрузка от веса свай

Gгр=17421,42

От внешней погрузки Nнр= 6963+13000+11000=30963 кН

Суммарная нагрузка NII,c=30963+3163,5+17421,42=51547,92 кН

Размеры подошвы условного фундамента

вII,c=3,8+2 · 14,8 tg33,64/4=8,18

аII,c=9,6 +2·14,8 tg33,64/4=13,98

АII,c=

 расчетное значение угла внутреннего трения при расчетах за второй группой предельных состояний. Среднее давление

Таблица 8

Расчет бытовых давлений.

Дополнительное давление под подошвой условного фундамента

Для точек расположенных на границе текучести  zр=

 коэффициент расстояния который определяется по СНиПу нижнюю границу сжатой зоны рекомендуется определять путем сравнения дополнительного давления с 0.2 Gzg

Таблица 9

Расчет дополнительного давления

Нижняя граница активной (сжатой) зоны находится между отметками 33,7 и 9,4

Таблица 10

Вычисление оседания

3. РАСЧЕТЫ ПО ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТ ПО СООРУЖЕНИЮ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

В зависимости от грунтовых условий и глубины погружения свай надо принять наиболее рациональный способ погружения. Необходимо рассмотреть несколько целесообразных способов погружения ,учитывая при этом, что механизмы ударного действия (молоти) наиболее рациональные в глинистых грунтах, а вибропогружение рациональное в песчаных грунтах. В данном случае принимаем механизм ударного действия – молот.

Необходимую энергию удара молотая треба подбирать за величиной минимальной энергии удара за формулой

где N – расчетная нагрузка, которая передается на изгиб кН.

В зависимости от нужной величины энергии удара определяют сваебойный агрегат, характеристики которого приведены в [ ], табл. Д.1.

Принимаем трубчатый дизель – молот с воздушным охлаждением , которое имеет энергию удара молотая Eh 135,46кдж.

Принятый тип молота должен удовлетворять требованиям

где m1 – масса молотая, т

m2 – масса сваи с наголовником, т

m3 – масса подбабка, т

Ed – расчетная энергия удара, кдж, которая определяется по указаниям БНіП.

Для молотов БНіП рекомендует определять расчетную энергию удара по формуле :

где G – вес ударной части молота, кН

H – фактическая высота падения ударной части дизель – молотая, м, которая принимается на стадии окончания забивки сваи (для трубчатых дизель – молотов – 2,8 м.

Масса молота равняется 9,55 т, масса железобетонной сваи 0,6х0,6 см длиной 8 м – 6,9 т, масса наголовника и подбабка – 0,1 т.

Проверяем возможность использования молота по величине К.

В процессе погружение сваи надо контролировать ее отказ. При забивании свай длиной до 25 м определяется остаточный отказ сваи Sa ( при условии, что Sa >0,002 м) по формуле

где η – коэффициент (кН/м2), что принимается для железобетонной сваи с наголовником 1500;

А – площадь, ограниченная внешним контуром сплошного или полного поперечного разреза ствола сваи ( независимо от наличия или отсутствия в сваи острия),м2.

Ed – расчетная энергия удара, кдж;

Fd – несущая способность сваи по грунта, кН;

m1 – масса молотая, т;

m2 – масса сваи с наголовником, т;

m3 – масса подбабка, т;

ε – коэффициент восстановления удара при забивании железобетонных свай – оболочек молотами ударного действия с использованием наголовника из деревянного вкладыша, ε2=0,2.

0,0028 м >>0.002 м.

Все условия соблюдены. Фундамент будет работать нормально.

список использованной литературы

1.  Кирилов В.С. Основания и фундаменты. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1980.

2.  Методические указания к выполнению раздела курсовой работы «Фундаменты мелкого заложения» по дисциплине «Мосты и сооружения на автомобильных дорогах. Основания и фундаменты» (Сост. Н.П. Лукин, Ю.Ф. Кривоносов, В.П. Кожушко, С.Н. Краснов.– Харьков: ХАДИ, 1987).

3.  Методические указания по оформлению учебно-конструкторской документации в дипломных и курсовых проектах для студентов (Сост. Н.П. Лукин, В.П. Кожушко, С.Н. Краснов и др. – Харьков: ХАДИ, 1986).

4.  Методичні вказівки до виконання розділу курсової роботи “Опускні колодязі” з дисципліни «Мосты и сооружения на автомобильных дорогах. Основания и фундаменты» (Сост. В.П. Кожушко, Н.П. Лукин, Ю.Ф. Кривоносов, С.Н. Краснов.– Харьков: ХАДИ, 1992).

Страницы: 1, 2, 3