15.Указания по расчету свай.

(см. п. 3 СНиП “Св. фундаменты”) Расчет св. фунд и их оснований вып-т по 2м гр. предельн. сост-й. По 1й гр: 1. по прочности материала св и ростверков; 2. по несущ. способн-ти гр основ-я; 3. по несущ способн-ти основ-й св. фунд, если на них передаются значит. горизонт. нагр-и / если основания ограничены откосами / сложены крутопадающими слоями гр. По 2й гр.: 1. по осадкам оснований св и св. фунд от вертикальн. нагр; 2. по перемещениям св (горизонтальным, углам поворота головы св.) совместно с гр основ-й от действия горизонт. нагр. и мом.; 3. по образованию / раскрытию трещин в эл-х ж/б констр-й св. фунд.

Расчет св и св. фунд и их оснований по несущ. способн-ти необх. вып-ть на основные и особые сочетания нагр, по деформациям — на основн. сочетания.

При расчете св по прочности материала расч. сопр-ие бет принимают с учетом коэфф-та усл-й раб._cb, учит. влияние сп-ба производства свайных работ (по СНиП).

Расчеты конструкций св всех видов произв.на возд-ие нагр, передаваем от зд-я, а забивных св, кроме того,-на усилия, возникающ в них от собств. веса при изгот-ии, складировании, транспортировке св, при подъеме их на копер за 1точку, удаленн от головы свай на 0,3l, где l — длина св.

Усилия в св от возд-ия собств. веса опред-т с учетом коэфф-та динамичности Кд, равного: 1,5 — при расчете по прочности; 1,25 — при расчете по образованию и раскрытию трещин. При этом коэфф-т надежности по нагрузке к собственн весу св γ_f=1.

Одиночн св в составе фунд и вне его по несущ способн-ти гр основания рассчит-т, исх. из усл-я: , где N — расч нагр, передаваемая на св, определяем., рассматривая фунд как рамную констр-ю, воспринимающ. вертикальн и горизонтальн нагр и изг. мом: , где N_d — расч сжимающ сила; M_x, M_y — расч изг. мом отн. главных центральн осей х и у плана св в плоскости подошвы ростверка; n — число св в фунд; x_i, y_i — расст-я от главн осей до оси кажд св; х, у — расст-я от главн осей до оси кажд св, для кот. выч-ся расч нагр. F_d — расч несущ способн-ть гр основ-я одиночн св; - коэф-т надежн-ти.

Проверка устойчивости св фунд и его основ-я д. производиться в соотв. с треб-ми СНиП с учетом действия дополнит. горизонт-х реакций от св, приложенн к сдвигаемой части гр.

Св и св фунд след рассчит-ть по прочности мат-ла и производить проверку устойчивости фунд-в при действии сил морозного пучения, если основание сложено пучинистыми гр.

Расчет св и св фунд по деф-циям след. произв-ть исх. из усл-ия: s  s_u, где s — совместная деф-ция св, св фунд и сооружения (осадка, перемещ-е, отн разность осадок св и св фунд), определяемая расчетом по указаниям СНиП; s_u — предельн. знач-е совместной деф-ции основания св, св фунд и сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП.

17.Расчет несущей способности сваи-стойки.

(см. п. 4.1 СНиП “Свайные фундаменты”) Несущ. способн-ть опр-ся по форм: , γс=1-коэф-т усл-я раб. св в гр, А – площадь опирания св на гр: 1. для св сплошного сеч-я = площ. поперечн. сеч-я, 2. для полых св круглого сеч-я, свай-оболочек = площади нетто при отсутствии заполнения их бетоном / = площади брутто при заполнении бет на выс. не < 3d, где d – диаметр св.; R – расч. сопр-ие гр под нижн. концом св-стойки: 1. для забивн. св, опир-ся на скальн. и малосжимаем. гр = 20000кПа, 2. для набивных и буровых свай, св-оболочек, заполняемых бет и заделанных в невыветрелый скальный грунт без слабых прослоек не < чем на 0,5м опр-ся по форм: , где Rc,n – нормативн. знач-е предела прочн-ти на одноосное сж-е скальн. гр в водонасыщ. сост-ии, γ_g=1,4 – коэф-т надежности по гр, l_d – расч. глуб. заделки св в гр, d_{f –} наружн. диаметр заделанной в скальн. гр части св.

16.Расчет несущей способности висячих забивных свай всех видов, свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта.

( см. п. 4.2, 4.3, 4.5 СНиП “Свайные фундаменты”) Несущ. способн-ть св, раб-х на сжимающую нагр, опр-т как сумму сил расч. сопр-й гр. основ-ия под нижн. концом св и на ее боковой поверх-ти: , где γ_с=1 – коэф. усл-й работы св в гр, R – расч. сопр-ие гр под нижним концом св (по СНиП), А – площадь опирания св: 1. площадь попер. сеч-я св. брутто; 2. площадь попер. сеч-я камуфлетного уширения; 3. площадь попер. сеч-я св-оболочки нетто; U – наружн. периметр попер. сеч-я св; f_i - расч. сопр-ие i-того слоя гр. осн-я по боков. поверх-ти св; h_i – толщ. i-того слоя гр, соприкасающ. с боковой поверх-ю св; , - коэф. усл-я раб. гр под нижн. концом св и по боковой поверх-ти, учит. влияние сп-ба погружения св на расч. сопр-ие.

Cуммировать сопр-ия гр. следует по всем слоям гр, пройденным св, за ислюч. случаев, когда проектом предусм-ся планировка территории срезкой / возможен размыв грунта. Тогда следует суммировать сопр-ия всех слоев гр, расположенных соответственно ниже ур. планировки (срезки) и дна водоема после его местного размыва при расчетном паводке.

Для забивных свай, опир-ся нижн. концом на рыхлые песч. гр / пылевато-глинистые гр с показ-м текуч-ти I_L>0,6, несущ. способн-ть след. опр-ть по рез-м статическ испытаний св.

Несущ. способ-ть висячей забивной св и св-оболочки, погружаем. без выемки гр, раб-х на выдергивающую нагрузку, опр-т по форм: F_du = , где u, _cf, h_i, f_i — то же, что в форм. выше; _c— коэфф. усл-й раб: =0,6 для св, погружаемых в гр на глуб. <4м, =0,8 — для всех зд-й кроме опор ЛЭП.

18.Расчет несущей способности висячих набивных и буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном.

(п. 4.6, 4.9 СНиП “Св. фунд”), раб-х на сжимающ. нагр : где _c — коэфф-т усл-й раб. св: при опирании ее на пылевато-глинист. гр. со степ. влажности <0,9 и на лессовые гр = 0,8, в ост-х случ-х = 1; _cR – коэфф-т усл-й раб. гр под нижн. концом св:= 1 во всех случ-х, за исключ. св с камуфлетными уширениями, для кот-х _cR=1,3, и св с уширением, бетонируемым подводным способом, для кот. _cR = 0,9; R – расч. сопр-ие гр под нижним концом св, принимаемое по СНиП; A — площадь опирания на гр св: 1. для набивных и буровых св без уширения — равна площади попер. сеч-я; 2. для набивных и буровых свай с уширением — площади попер. сеч-я уширения; 3. для св-оболочек, заполн-х бет — площади попер. сеч-я оболочки брутто; u — периметр попер. сеч-я св; _cf — коэфф-т усл-й раб. гр на боковой поверхн-ти св, зависящ от сп-ба образ-ния скв. и усл-й бетонирования и принимаемый по СНиП; f_i — расч. сопр-ие i-гo слоя гр на боков. поверх-ти сваи; h_i - толщ. i-того слоя гр, соприкасающ. с боковой поверх-ю св.

Несущ. способн-ть набивной и буровой св и св-оболочки, раб-х на выдергивающие нагр опр-т по форм: .

14.Проектирование свайных фундаментов.

Ведут по 2м гр. предельн. состояний, выполняя расчет самого фунд, ростверка и свай по прочности, устойчивости и деф-циям, а бет. и ж/б свай и ростверка – дополнит. на трещиностойкость.

В фунд. со сваями-стойками кажд. свая работает самостоятельно, но на перераспределение нагр. м/у ними м. оказ-ть влияние констр-я и жесткость ростверка.

Полн. несущ. способность фунд. опр-ся как сумма несущ. способностей входящих в него свай по мат-лу / по гр.

Расчет фунд. со сваями-стойками по деф-циям основания при вертик. нагр. не треб-ся, т.к. они погруж-ся до практически несжимаемых грунтов.

Число свай опр-т, исх. из расчетн. нагр. на фунд и корректируют при их размещ-ии в плане.

Висячие сваи – условно приним-т фунд. за массивн. жесткий фунд. глубокого залож-я, контур кот. ограничен размерами ростверка, свай и окруж. грунтом. Приним-т, что нагр. на грунт перед-ся по подошве и по боковой поверх-ти массива и воприним-ся грунтами, нах-ся ниже плоскости острия свай. Грунты, залегающ. ниже свай, приним-ся за основание условн. фунд. Давление по подошве усл. фунд. принимают равномерно-распределенным, а площадь опр-т при положении передачи сил трения под углом к боковой поверх-ти крайних свай.

Фунд из свай, раб-х как висячие одиночные сваи, воспринимающ. вне кустов выдергивающие нагр., рассчит-ть по деформ-циям не треб-ся.

В завис-ти от размещ-я свай в плане свайн. фунд. м.б.: 1. в виде одиночн. свай под отдельн. констр-ции; 2. свайн. ленты под стены зд-й с располож-м свай в 1,2 ряда; 3. свайн. кустов под кол. с располож-м свай в плане на участке квадратн., прямоуг., трапециедальн. и др. форм: 4. сплошн. свайн. поля под тяжелые сооруж-я со сваями, равномерно расположенными под всеми сооруж-ми и объединен. сплошным ростверком.

18.Определение 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.

27.Расчет свай на горизонтальные нагрузки и изгибаемые моменты.

(см. прилож. 1 СНиП “Св. фундаменты”, п. 1,2,3) После расчетов и конструир-я свайн. фунд. опр-т перемещ-е свай совместно с гр. основ-я от действия нагр. и изг. мом. – опр-т перемещ-е головы сваи и угол ее поворота.

Свая рассчит-ся как стержень, взаимод-й с основанием. Сист. свая-грунт проходит 2 стадии н.д.с.

1 стадия. Гр., окружающ. сваю, рассм-ся как упругая, линейно деформируемая среда, характеризуем. коэфф. постели грунта Сz на боковой поверх-ти сваи: Сz=k*z/γс, где k – коэф. пропорц-ти (зависит от вида гр, по СНиП), z – глуб. располож-я сеч-ия сваи в гр., для кот. опр-ся коэф. постели, γс – коэф.усл-й раб, =1 при 2хстадийном и =3 при 1стадийном расчете.

2 стадия. В верхн. части гр, окружающ. сваю, образ-ся зона предельн. равновесия (пластическ. зона), характеризуем. прочностным коэфф. пропорц-ти α (по СНиП). Ниже этой обл. гр. раб-т упруго как на 1й стадии..

За предельное сост-е системы свая-грунт приним-ся момент образ-я в свае пластическ. шарнира в пределах / на границе обл. предельн. равновесия гр.

Расчет – в 2 стадии, если сваи расположены многорядно с ростверком, опирающ-ся на гр, при отсутствии сейсмич. возд-й, т.е. учит-т возм-ти последоват. развития 1й и 2й стадии н.д.с. гр.

Расчет свай на совместн. действие гориз. и вертик. сил и мом. д. вкл.: 1) расчет несущ. способн-ти в случае возм-ти развития 2 стадии н.д.с. гр. по усл-ю: Н≤Fd/γk, Н – попер. сила, действ. на 1 сваю, Fd – несущ. способн-ть сваи, γk =1,4 – коэф. надежности; 2) проверку устойчивости гр. в случ., когда расчет ведется с допущением развития только 1й стад. н.д.с. гр.; 3) расчет свай по деф-циям, вкл. проверку соблюдения усл-й: Up≤Uu; ψp≤ ψu, где Up и ψp – расч. знач-я гориз. перемещ-я головы сваи и угла ее поворота, Uu и ψu – предельн. знач-я гориз. перемещ-я и угла поворота, устанавливаем. в задании на проектир-ие; 4) проверку сечений свай по сопротивлению материалов (на прочность по образ-ю и раскрытию трещин) на совместн. действие M, N, Q. Вып-ся в завис-ти от мат-ла свай.

28.Конструктивные методы улучшения условий работы грунтового основания.

1. Устр-во грунтов. подушек – для частичной замены сильносжимаемых гр. в основании зд-я. Вып-т из гравия, крупн. и ср. песка, щебня, шлака, минер. отходов. С пом. них недостатки слабого гр. компенсир-ся за счет располож-я в прочном гр. наиб. норм. напряж-й и зон сдвигов. Размеры гр. подушки опр-ся расчетом. Толщина опр-ся из усл-й: 1. осадка подушки и нижележащ. слоев не д.б. > предельн.; 2. по подошве подушки д. вып-ся усл-е σzg+ σzp≤Rz, где σzg – вертик. напряж-е от собств. веса гр, σzp – вертик. напряж-е от внешн. нагр, Rz – расч. сопр-ие слабого гр. Размеры гр. подушки рассчит-ся из усл-я обеспечения устойчивости слабого гр. от действия гориз. сил; д. вып-ся усл-е Еп<Еа, где Еп – пассивное давление слабого гр, Еа – активное давление гр. подушки: Еа= Еа'+ Еа'', где Еа' – распор гр. подушки с учетом действия равномерно распределенной нагр от гр, лежащ. выше подушки, Еа'' – распор гр. подушки от нагр, передаваем. фунд. Для обеспеч-я устойчивости подушки пров. усл-е: Еп/( Еа'+ Еа'')≤1,2-1,5

2. Прим-е шпунтового огражд-я – прим-ся, если есть опасность выпирания слабого гр. из-под фунд. в стороны. В гр. забивают шпунтов. огражд-е с заделкой его в фунд. плиту с укладкой дренирующей прослойки. Но в этом случае возм. большая осадка основ-я, поэтому это приемлимо для зд-й, допускающих развитие значит. осадок.

3. Созд-е боковых пригрузок (насыпь) – в зонах возм. выпирания гр. Вып-ся для обеспеч-я устойчивости зд-й, построен. на поверх-ти таких насыпей. Гр. отсыпают слоями, выс. опр-ся расчетом. => > устойчивость основ-я.

4. Армирование гр – заглубление в гр. анкерных устр-в. Прим-т при возвед-ии сооруж-й для восприятия внешн. выдергивающих усилий, если есть необх-ть крупных строит. работ нулевого цикла (устр-во глубоких котлованов в близости от сущ-х зд-й, при реконструкции зд-й в стесненных усл-х).

31.Поверхностное уплотнение.

а) Укаткой – для всех видов песч., глинистых, крупнообломочн. гр на свободн. участках и при большом фронте работ, обеспечивающ. маневренность механизмов. Исп-ся для послойного уплотнения при возвед-ии грунтовых подушек, насыпей, земляных сооруж-й разл. назнач-я, при подсыпке и подготовке основ-я под полы. Осущ-ся самоходными катками на пневматическ. ходу, груженными скреперами, автомашинами, тракторами. На гр. перед-ся наклонное давление: вертикальн. от собств. веса мех-ма и горизонт. за счет тягового усилия. Наиб. эффективно – от колеса/ барабана.

б) Трамбующими машинами непрерывного действия – для всех гр, в стесненных усл-х, при ограниченном фронте работ для возведения обратных засыпок котлованов, траншей, засыпки пазух вблизи подземных констр-ций, в местах примыкания земляных сооруж-й к конструкциям. Трамбующ. машины: самоходные на базе трактора, самоходные прицепные виброкатки, подвесные на кране виброплиты и вибротрамбовки, мех. трамбовки с пружинными ударными мех-мами. Тромбование связано с ударами рабоч. органа о гр. Уплотнение происх. под воздействием ударной энергии, часть кот. расход-ся на уплотнение, а др. часть поглощ-ся гр. за счет упругого сжатия.

в) Тяжелыми тромбовками – свободное сбрасывание с пом. крана-экскаватора с выс. 5-10м тромбовок диаметром 1,4-3,5м и весом 40-150кг. Для всех видов гр. в природном залегании, вновь отсыпанных при подготовке оснований под фунд., устр-ве грунтовых подушек, насыпей, землян. сооруж-й, обратных засыпок котлованов.

г) Вытрамбовывание котлованов под фунд- сбрасывание в одно место с выс. 4-8 м тромбовки 15-100кг, имеющ. форму будущ. фунд. Прим-ся в просадочн. лёссовых, глинистых гр, в т.ч. водонасыщенн., маловлажных пылеватых, мелких песч. гр под отдельно стоящие фунд, ленточн. прерывистые фунд., фунд. с уширенным основанием. Прим-ся навесное оборуд-е к крану-экскаватору со стрелой драглайн / к трактору.

30.Глубинное уплотнение.

а) Пробивкой скважин – ударным снарядом пробивают скважины с вытеснением гр. в стороны и созданием уплотненных зон; затем их засыпают местным гр. с послойным уплотнением снарядом. Скв. располаг-т на расст-ии (2,5-5)d - диаметров скв. Образ-ся массив уплотненного гр. – повышенная прочность и низкая сжимаемость. Верхн. часть массива, разуплотненная за счет выпирания гр., перед закладкой фунд. снимается / доуплотняется. Прим-ся в просадочн. лёссовых и насыпных глинистых гр. со степ. влажности 0,3-0,7. Для пробивки прим-т станки ударно-канатного бурения / навесное оборуд-е к крану-экскаватору.

б) Вибрационное и виброударное – в рыхлых песч. гр. на глуб > 1,5 м в усл-х естественного залегания, при укладке гр. в насыпи, обратной засыпке пазух котлованов. На гр. передаются колебательные и ударные возд-я от рабоч. органа => более плотная укладка гр. и его уплотнение. С < частоты и > амплитуды вибрационн. возд-я переходят в виброударн. Прим-т виброустановки, гидровибрационные установки, глубинные вибраторы.

в) Взрывами - одновременное взрывание в водной/грунтовой среде установленных по определенной сетке на некоторой глубине от поверхности зарядов взрывчатого в-ва => разрушение существующей структуры гр. и его дополнит. уплотнение. Происх. под возд-м ударной волны и колебании гр., возникающ. при взрыве. Уплотнение подводными взрывами – в просадочных лёссовых (1й тип грунтов. усл-й по просадочности) и гр., рыхлых песч. и глинистых гр.; глубинными взрывами – в просадочн. лёссовых (2й тип грунтов. усл-й по просадочности), в рыхлых песч. и супесч. гр.

г) Предварит. замачиванием – в просадочн. гр. Уплотнение происх. в нижн. слоях просадочной толщи, где напряжение от собств. веса > начальное просадочное давление, а верхн. слои остаются недоуплотненными. Целесообразно на вновь застраиваемых территориях, т.к. д.б. исключено замачивание гр. в основании существ-х зд-й. Для полного устранения просадочности прим-т в комплексе с уплотнением тяжелыми тромбовками, взрывами, устр-м грунтовых подушек.

Уплотнение гр. предварит. обжатием.

а) понижением У.Г.В. В слабых гр. Путем откачки воды ч/з иглофильтры/др. способами.

б) Пригрузкой. При слабых водонасыщенных илах, гл. и сугл., находящ-ся в текучем и текучепластичн. состоянии, в торфах. Роль пригрузки вып-т насыпь. Т.к. эти гр. облад. малой водонепроницаемостью, то для ускорения движения отжимаемой воды и уменьшения времени уплотнения устраивают вертик. дрены из песка и искусств. мат-в.

в) Песч. сваями – забивка в гр. мет. трубы с закрытым концом с последующ. заполнением уплотнен. песч. гр. Вокруг ствола сваи образ-ся уплотненная зона слабого гр. за счет его смещения в окружающ. обл. После устр-ва песч. сваи и извлечения мет. трубы, ее вновь погружают в тело устроенной сваи, досыпают песок и снова уплотняют. Исп-ся песок крупный и средн. крупности. Над песч. сваями устр-т песч. подушку толщ. 50 см.

г) Известковыми сваями – в слабых водонасыщ. глинистых гр. В толще гр. устраивают скв. 32-50 см, заполняем. негашеной комовой известью на выс 1 м и уплотняют. При взаимод-ии ее с поровой водой происх. ее гашение, приводящее к > диаметра сваи на 60-80% и дополнит. уплотнению гр., < его влажности. Над сваями отсыпают слой местного гр. толщ 1,5-3м и уплотняют тяж. тромбовками