Расчет несущей способности сваи по грунту

Свайные фундаменты

Конструкция свайного фундамента состоит из группы свай и ростверков, являющихся связывающим и распределяющим нагрузки звеном сооружения. На несущие плиты или балки, объединяющие сваи, опирают наземные части строений. В зависимости от своего места расположения относительно горизонта, ростверки бывают:

• низкими – находятся ниже уровня поверхности земли и передают через свою подошву часть усилия на грунт. Как правило, устраиваются не выше отметки промерзания;
• промежуточными – укладываются без заглубления непосредственно на поверхностном слое непучиноопасных грунтов. Вертикальное давление по подошве не передают;
• высокими – располагаются над уровнем земли под внутренними стенами домов при наличии технического подполья, а также под мостовыми опорами и т.д. Жесткость такой конструкции придают дополнительные наклонные сваи.

Проект сооружения может предусматривать различное расположение свайных стволов:

• одиночное – под легкие каркасные строения;
• ленточное (одно- или многорядное) – под несущие стены протяженных сооружений;
• кустовое – под массивные колонны и столбы;
• сплошное – под башни и высотные дома, имеющие небольшую площадь в плане.

Используя при возведении фундаментов в гражданском строительстве разные виды свай, удается увеличить объем сдаваемого жилья за счет повышения этажности строений, а также использования площадок с грунтами, имеющими неудовлетворительные характеристики. Кроме того, можно отметить значительное снижение трудоемкости и сокращение временных сроков на этапе земляных работ, по сравнению с открытым способом монтажа подземной части сооружения, дающее застройщику экономическую выгоду.

в 14:08

Главная | О нас | Обратная связь

Общая информация о свайных работах

Нормативная база, регулирующая процесс постройки свайных фундаментов, включает в себя два основополагающих документа:

• Во-первых – СНиП – 85 «Фундаменты свайного типа», который является основным при проведении практически любых работ, подразумевающих заглубление в грунт капитальных массивных опор.
• Во-вторых – СНиП «Фундаменты, основания и земляные сооружения». Положения данного норматива частично дублируют информацию, изложенную в предыдущем, но при этом их изучение тоже является желательным.

Все работы, связанные с подготовкой и возведением капитальных оснований, должны производиться исключительно в соответствии с данными СНиПами.

Техника на участке Техника на участке

Ключевым документом, описывающим процесс обустройства фундамента, является, проект производства работы.

В проекте приводится следующая информация:

• Календарный план, определяющий сроки выполнения каждой операции.
• Генеральный план с чертежами планируемого основания и привязками к результатам геодезической съемки.
• Спецификацию оборудования и устройств, необходимых для забивки свай или заглубления их иным способом. К примеру, СНиП на буронабивные сваи требует обязательного внесения в проект данных в отношении пробуриваемых скважин, армирования и состава бетонного заполнения.

Монтаж буронабивной опоры Монтаж буронабивной опоры

Определение несущей способности сваи — проблематика

Фактор роста нагрузок и напряжений в конструкциях определяет необходимость применения комплексных методов расчета при использовании свайных фундаментов. При этом ключевым является понимание системы «свайный фундамент – грунтовый массив».

Данные о несущей способности конструкции могут быть получены методами теоретического расчета (по материалу) и/или экспериментально-полевых испытаний на месте строительства (по грунту).

К теоретическим способам относят:

• методику расчета несущей способности свайного фундамента по СП ;

• методику по Р. Л. Нордлунду;

• метод М. Томлинсона.

Однако получение максимально точных результатов возможно только при комплексном подходе к решению вопроса. Это доказывает анализ и сравнение результатов серии аналитических расчетов с данными экспериментально-полевых испытаний (которые будут приведены ниже).

В свою очередь, это приводит к:

• существенным экономическим расходам (35-45%);

• увеличению сроков реализации проекта.

Комплексный подход к определению несущей способности фундамента с учетом максимальной несущей способности свай (по грунту и материалу) обеспечивает рациональность и экономичность конструкций.

Оглавление диссертации кандидат наук Алехин Виталий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СВАИ В СОСТАВЕ ГРУППЫ СВАЙ И ЕЕ ОТЛИЧИЯ ОТ ОДИНОЧНОЙ СВАИ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Определение предельного сопротивления одиночной сваи

1.2 Особенности работы сваи в составе группы свай

1.3 Проблемы проектирования свайных полей с учетом требований нормативных документов

1.4 Выводы к главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА И ВХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ В ЧИСЛЕННОМ ИССЛЕДОВАНИИ

2.1 Описание натурного эксперимента

2.2 Результаты численного моделирования и их сопоставление с натурным экспериментом

2.3 Выводы к главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТЕ В МЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ В ГРУППЕ СВАЙ

3.1 Особенности работы сваи в составе группы

3.2 Напряженное состояние в грунте в межсвайном пространстве и в основании свайного фундамента

3.3 Графо-аналитический метод определения напряжений в грунте в межсвайном пространстве в группе свай для однородных и разнородных грунтов

3.4 Аналитический метод определения напряжений в грунте в межсвайном пространстве в группе свай для однородных грунтов

3.5 Выводы к главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ СВАИ В ГРУППЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Численное исследование влияния параметров свайного фундамента и грунта на предельное сопротивление основания

4.2 Интерпретация результатов и определение зависимостей предельного сопротивления основания свай в составе групп от параметров свайного фундамента и предельного сопротивления основания одиночной сваи

4.3 Выводы к главе

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА В ПРАКТИКЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

5.1 Рекомендации по проектированию фундаментов в виде групп свай

5.2 Внедрение разработанной методики при проектировании жилого комплекса в г. Москва

5.3 Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Справки о внедрении результатов исследований

ВВЕДЕНИЕ

Вычисление коэффициентов постели

Для вычисления коэффициентов постели используются усредненные (в пределах зафиксированной глубины сжимаемой толщи HС) значения модуля деформации EГР и коэффициента бокового расширения mГР. Эти значения вычисляются по формулам.

Коэффициент постели С1 вычисляется тремя методами.

Метод 1. Коэффициент постели С1 вычисляется на основании усредненных значений EГР и mГР по формуле:

Метод 2. Коэффициент постели С1 вычисляется по формуле Винклера:

, где

Метод 3. Для определения коэффициента постели С1 используется формула метода 1. Отличие состоит в том, что для определения усредненного модуля деформации ЕГР3 вводится поправочный коэффициент u к величине модуля деформации i–того подслоя. Этот коэффициент изменяется от u1=1 на уровне подошвы фундамента до un=12 на уровне уже вычисленной границы сжимаемой толщи. Принято, что коэффициент u изменяется по закону квадратной параболы:

Кроме того, принимается, что дополнительное вертикальное напряжение по глубине распределено равномерно. Тогда

Суть метода 3 изложена в работах и состоит в том, что в действительности модуль деформации грунта по глубине нарастает. Не учет этого факта приводит к неоправданно завышенным значениям осадок, а, следовательно, и к заниженным значениям коэффициента постели С1.

Для методов 1 и 3 коэффициент постели С2 вычисляется по формуле:

Для метода 2 коэффициент постели С2 не вычисляется.

По результатам работы программы выполняется построение полей осадок, границ сжимаемой толщи, коэффициентов постели Пастернака и Винклера. Выполняется построение эпюр вертикальных напряжений в любой точке приложенной нагрузки (Рис. 4, 5).

Рис.5. Эпюра вертикального напряжения при различном распределении нагрузки вдоль свай

Расчет осадки свайного фундамента, как условного, строго в соответствии с нормами выполняется при K1, K2 = 0 и K3 = 1.

Если внешняя нагрузка на свайный фундамент задана на несколько уровней, то эпюра напряжений от нее будет иметь ступенчатый вид, отражающий уровни приложения соответствующих долей нагрузки. Так на Рис. 5-а показана эпюра вертикального напряжения при К1 = 0, К2 = 0, К3 = 1. На Рис. 5-б показана эпюра вертикального напряжения при К1 = , К2 = 0.9, К3 = Причем, К2 разбит еще на 10 подуровней (количество подуровней может изменяться по желанию пользователя). На Рис. 5-в показана эпюра вертикального напряжения при К1 = 0.1, К2 = 0.6, К3 = 0.3.

По результатам вычисления осадок предоставляется возможность вычисления их разностей между существующими и проектируемыми фундаментами. Определяются также перекосы фундаментов существующих зданий, возникающие от проектируемых сооружений (Рис. 6). Перекосы вычисляются между парами точек, заданных пользователем.

Рис.6. Таблицы осадок и перекосов

Система ГРУНТ входит в состав таких программных комплексов как ЭСПРИ 2013, ЛИРА-САПР и МОНОМАХ-САПР.

ВЫВОДЫ. Система ГРУНТ позволяет производить экспертную оценку осадок, кренов и перекосов сооружений, как на естественном, так и на свайном основании и оценивать влияние проектируемых новых зданий на существующую окружающую застройку.

Новые возможности системы ГРУНТ для определения параметров жесткости грунтового и свайного оснований Открыть

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

• грунт
• свайное основание

Общие указания по расчету свай

В своде правил, регламентирующем процесс строительства свайного фундамента (СП в редакции 2011 года) сказано, что расчет опор ведется по предельным значениям следующих характеристик:

• Физической прочности конструкционного материала свай и элементов ростверка.
• Несущей способности расположенного под пятой опоры грунта (с учетом уплотнения при монтаже опоры).
• Несущей способности пяты самой сваи, расположенной на крутопадающих слоях (откосах).
• Осадке сваи под действием вертикальной нагрузки.

Кроме того, рассчитывая железобетонные опоры нужно принимать во внимание склонность конструкционного материала к образованию трещин, раскрывающихся под действием нагрузки. А рассчитывая осадку под вертикальными силами, следует не забывать и о крутящих моментах на оголовке опоры.

Виды ростверков

Ростверк не является обязательным элементом конструкции. Он соединяет между собой опоры основания, придавая конструкции дополнительную жёсткость. Различают 3 основных вида ростверков:

1. Высокий. Соединительные элементы располагаются над поверхностью земли на расстоянии от 15 см и выше.
2. Повышенный. Ростверк располагает вровень с поверхностью земли или на высоте до 10 см.
3. Заглубленный. Монтаж ростверка проводится ниже уровня поверхности земли.

Деревянный ростверк

По способу сборки различают ростверки:

1. Сборные. Представляют собой сварные стальные балки, которые применяют при строительстве лёгкий построек с небольшим сроком эксплуатации.
2. Сборно-монолитные. Элементы с «замочными» соединениями. Используются для соединения опор оснований многоэтажных домов и промышленных сооружений.
3. Монолитные. Представляют собой единые конструкции, имеющие форму замкнутой или незамкнутой ленты. Применяются при строительстве жилых малоэтажных домов.

Алгоритм расчета свайного фундамента

Процесс расчета начинается с определения общего веса здания.

Он состоит из суммы массы всех конструкций:

• Кровля;
• Стены;
• Перекрытия;
• Железобетонный каркас.

При расчете толщина каждого слоя конструкции умножается на ее высоту и на плотность. В результате рассчитывается нагрузка на 1 м2 конструкции.

Кратковременные равномерно распределенные нагрузки (вес людей и мебели) берутся с расчетом 150 кг/м2. Сумма нагрузок вычисляется путем умножения значения на общую площадь здания. После этого определяется нагрузка от веса снега. Она будет зависеть от климатического района и форму крыши.

Чем больше угол наклона крыши, тем меньше будет снеговая нагрузка.

После этого определяется несущая способность каждой сваи и их количество в ростверках. Полученные значения дополнительно проверяют и только после этого приступают к дальнейшему проектированию и строительству здания.

Нюансы расчёта свайного фундамента

Некоторые особенности влияния нагрузки существуют для свайного фундамента. Поэтому рассмотрим пример вычисления.

Основные показатели, которые фигурируют в расчётах:

1. Радиус свай.
2. Длина.
3. Количество.
4. Расстояние, на котором размещаются соседние элементы.

Данный пример предусматривает упрощённые вычисления.

Начнём с вопроса, каким должен быть радиус винтовых свай:

Расстояние между сваями также зависит от предполагаемой нагрузки. Если для постройки здания применяется газобетон или шлакоблоки, то шаг составляет 2 м, для более лёгких каркасных строений, не более 3 м.