Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основания и фундаменты. Методическое пособие к выполнению курсового проектирования для студентов по направлению подготовки 270800.62 «Строительство» п
.pdf
лы N, приложенной по обрезу фундамента, и изгибающего момента М на
)2(
6
max
2
i
i
xi
pp
bc
M
)2(
6
max
2
i
i
yi
pp
lc
M
WMkANp
ii
//
lck
ii
/21
N
A
S
c
h
h
l
c
c
c
h
l
R
1
2
3
i
3
2
1
p
min
p
max
p
i
M
уровне подошвы, действующего в плоскости определяемого момента Мi.
Изгибающий момент Мi в сечении i, определяемый в направлении l
(большего размера подошвы),
и в направлении b (меньшего размера подошвы)
,
где сi – длина консоли от края фундамента до расчетного сечения (рис.
2.11); р
– максимальное краевое давление на грунт, определяемое по
max
формуле (2.5); рi – давление на грунт в расчетном сечении,
,
где
.
Рисунок 2.11.- К определению площади сечения арматуры
51
2.4.4. Расчет прочности поперечных сечений подколонника
x
M
y
M
uc
N
M
q
I
II
I
II
h
h
H
h
l
uc
q
f
2/
0 cx
le
2/(8,0
cQxxkx
NihQMM
6/2/
0 cxc
lel
xQxxxk
NehQMM
0
7,0
Расчет продольной арматуры железобетонного подколонника производится на внецентренное сжатие в двух сечениях по высоте (рис. 2.12):
прямоугольном на уровне плитной части (сечение I-I) и коробчатом стаканной части на уровне заделанного торца колонны (сечение II-II).
При расчете прямоугольных сечений I-I принимаются расчетные
усилия: нормальная сила N по обрезу фундамента и изгибающие моменты
и
на уровне рассматриваемого сечения.
Рисунок 2.12.- Расчетные сечения подколонника
Для коробчатого сечения III-III или III’-III’ стаканной части подколонника площадь сечения поперечной арматуры (рис. 2.13) допускается
определять от действия условных изгибающих моментов Мkx и Mky относительно оси, проходящей через точку k (k’), без учета нормальной силы:
в плоскости x (вдоль стороны l)
при
при
в плоскости y (вдоль стороны b)
,
52
;
при
2/
0 cy
be
2/(8,0
cQyyky
NbhQMM
6/2/
0 cyc
beb
yQyyyk
NehQMM
0
7,0
n
kiiS
n
kiiS
MzARMzAR
11
,;
2/
0 c
le
n
ikS
zMA
1
/
6/2/
0 cc
lel
n
ikS
zMA
1
/
,
при
,
где N, Mx,.My, Qx, Qy - нормальная сила, изгибающие моменты и горизонтальные силы на уровне обреза фундамента.
Стенки стакана армируют горизонтальными сварными сетками,
площадь поперечной арматуры которых в сечении III-III или III’-III’ '
(рис. 2.13) определяется из уравнений:
где Ai , - площадь всех стержней одного направления в сетке; zi -
расстояние от плоскости сетки до низа колонны; Rs - расчетное сопротивление арматуры.
При одинаковых диаметрах поперечной арматуры и одинаковой
марке стали площадь сечения поперечной рабочей арматуры каждой
сварной сетки
при
, (2.17)
при
. (2.18)
Поперечное армирование подколонника при действии нормальной
силы в пределах ядра сечения (e0<hc/6) назначается конструктивно. Если
это необходимо по расчету, то допускается увеличивать диаметр стержней двух верхних сеток по сравнению с диаметром стержней остальных
сеток, который назначается в соответствии с расчетом.
При заглублении стакана в плитную часть фундамента площадь сечения поперечной рабочей арматуры сеток также определяется по формулам (2.17), (2.18), а сетки поперечного армирования устанавливаются в
пределах подколонника.
Стенки стакана допускается не армировать в следующих случаях:
при их толщине поверху более 200 мм и более 0,75 высоты верхней ступени (при глубине стакана большей, чем высота подколонника); при их
53
толщине поверху более 200 мм и более 0,75 глубины стакана (при глубине
c
M
h
1
f
l /2
l /6
c
c
z
z
z
z
2
3
4
h
a
Q
III
IIIIII'
III'
N
стакана меньшей, чем высота подколонника). Проверка прочности дна
стакана подколонника производится расчетом на местное смятие от торца
колонны.
Рисунон 2.13.- Расчетные сечения стакана
2.4.5. Расчет фундамента по второй группе предельных состояний
(на раскрытие трещин)
Для внецентренно сжатых подколонников и изгибаемой плитной
части ширина раскрытия трещин рассчитывается следующим образом:
если Mt/M
2/3, то проверяется длительное раскрытие трещин от
S
действия момента Mt,
если Mt/M
от действия момента Ms (где Mt – момент от постоянных и длительных
1/3, то проверяется кратковременное раскрытие трещин
S
нагрузок; MS - суммарный момент, включающий и кратковременные
нагрузки).
Проверка ширины раскрытия трещин при однорядном армирова-
нии не производится в следующих случаях :
если коэффициент армирования превышает 0,02 для арматуры
классов А-II и A-III;
если при любом диаметр арматуры не превышает 22 мм для клас-
са А-II и 8 мм для класса A-III.
54
Упругопластический момент сопротивления фундамента в растя-
2
11
275,0292,0 bhW
plI
'
'
1
1
bh
hbbf
bs
EE /
plbtsercrc
WRM
crc
MM
3
s
s
1crc
d1005,320
E
a
0
/bhA
s
zAMss/
2/1
0
hz
10518,1/1 L
0
/ bhRMLbn
bs
EE /
u,crccrc
aa
ucrca,
ммa
ucrc
2,0,
ммa
ucrc
3,0,
нутой зоне
,
где
- коэффициент, учитываемый в случае таврового сечения
с полкой в растянутой зоне, для прямоугольного сечения γ1 = 0;
- соотношение между модулями упругости арматуры и бетона.
Момент трещинообразования определяется по формуле
,
где R
– расчетное сопротивление бетона растяжению по второй группе
btser
предельных состояний,
, (2.20)
здесь M – момент в поперечном сечении фундамента от нормативных
нагрузок.
Если условие (2.20) не выполняется, то проверяют ширину рас-
крытия трещин по формуле
,
где δ - коэффициент, принимаемый равным 1; φ1- коэффициент при длительном действии постоянных и временных нагрузок, принимаемый 1,6 15μ; η - коэффициент при использовании стержневой арматуры периоди-
ческого профиля, принимаемый равным 1;
- коэффициент ар-
мирования, принимаемый не более 0,02;
тянутой арматуре в сечении с трещиной, здесь
внутренней пары сил (здесь
- напряжение в рас-
- плечо
,
,
); d – диаметр стержневой арматуры, мм).
Ширина раскрытия трещин сравнивается с максимально допусти-
мой по условию
,
где
те,
вых вод;
- предельно допустимая ширина раскрытия трещин в фундамен-
- для фундаментов, находящихся ниже уровня грунто-
- для фундаментов, находящихся выше уровня
грунтовых вод.
При невыполнении этого условия необходимо либо изменить кон-
струкцию фундамента, либо увеличить проектный класс бетона и усилить
армирование фундамента с последующей корректировкой всех расчетов.
55
3. СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
à)
á)
â)
3.1 . Общие сведения о свайных фундаментах
Сваями называют погружаемые или сформированные в грунте в
вертикальном или наклонном положении относительно длинные элементы, передающие нагрузки на нижележащие слои грунта основания.
Фундаменты из свай часто применяют при наличии в верхней зоне
грунтов основания слабых грунтов, когда возникает необходимость передачи нагрузки от сооружения на более плотные грунты, залегающие в
данном случае на некоторой, иногда значительной глубине.
В условиях современного строительства свайные фундаменты используют очень широко. Большинство жилых и общественных зданий с
количеством этажей более девяти возводят на свайных фундаментах. Это
объясняется повышенной несущей способностью свайных фундаментов
по сравнению с фундаментами, возводимыми в открытых котлованах, а
также сравнительно меньшей трудоемкостью земляных работ.
Свайным фундаментом считают группу свай, объединенных сверху
специальной конструкцией в виде плит или балок, называемых роствер-
ками, которые предназначены для передачи и равномерного распределения нагрузки на сваи. Ростверки, являясь несущими конструкциями, служат для опирания надземных конструкций зданий на сваи.
Рисунок 3.1.- Схемы свайных ростверков: а - низкий ростверк;
б - промежуточный ростверк; в - высокий ростверк
56
Различают свайные фундаменты с низким ростверком, промежу-
точным и высоким.
Низкий ростверк (рис. 3.1, а) расположен ниже спланированной по-
верхности земли. Являясь частью свайного фундамента и взаимодействуя
с грунтом основания, он способен передавать часть вертикального давления на основание по своей подошве и воспринимать горизонтальные усилия. При устройстве ростверка в зоне промерзания на него будут действовать нормальные и касательные силы морозного пучения, поэтому низкие
ростверки в пучиноопасных грунтах рекомендуется располагать ниже зоны промерзания или использовать мероприятия, направленные на снижение вредного воздействия в результате промерзания.
В свайном фундаменте с низким ростверком в совместной работе
участвуют сам ростверк, сваи и грунт, находящийся в межсвайном пространстве, причем сваи работают в основном на сжатие.
Промежуточный ростверк устраивают непосредственно на по-
верхности грунта без заглубления (рис. 3.1, б) и используют при устройстве свайных фундаментов на непучинистоопасных грунтах. В связи с
тем, что верхние слои грунта, как правило, имеют низкую несущую способность, промежуточные ростверки не могут передавать вертикальное
давление по своей подошве.
Высокие ростверки расположены на некотором расстоянии от по-
верхности земли (рис. 3.1, в). Свайный фундамент с таким ростверком
применяют под внутренние стены гражданских и жилых зданий с техническими подпольями, мостовые опоры и др.
Для увеличения жесткости при действии горизонтальных нагрузок,
кроме вертикальных, забивают и наклонные сваи. Такие конструкции рассчитывают как плоские или пространственные рамы, в которых ростверк
считается жестким или гибким ригелем, а сваи - вертикальными или
наклонными стойками, работающими на изгиб, внецентренное сжатие или
растяжение
В практике строительства применяют следующие типы свайных
фундаментов: из одиночных свай, ленточные свайные фундаменты, свайные кусты и сплошные свайные поля.
57
Фундаменты из одиночных свай используют только под легкие, как
правило, каркасные здания, когда нагрузку, передаваемую колонной, может воспринять одна свая. В некоторых случаях применяют так называемые сваи-колонны, которые, являясь одновременно и сваями и колоннами
здания, приводят к существенному снижению трудоемкости строительномонтажных работ.
Кусты свай (рис. 3.2, а) используют в основном под отдельные опо-
ры (колонны и столбы). Количество свай в таком фундаменте должно
быть не менее трех. Допускается применение свайного куста и из двух
свай, но только в случае, если с помощью проектных и конструктивных
мероприятий удается предотвратить развитие изгиба свай в плоскости,
перпендикулярной оси, проходящей через обе сваи.
Ленточные свайные фундаменты применяют в основном под не-
сущие стены и другие протяженные конструкции. Сваи в фундаменте
располагают в один, два или более рядов в линейном или шахматном порядке (рис. 3.2, б). При многорядном расположении свай ленточный фундамент, имея большую жесткость, способен воспринимать внецентренно
приложенную нагрузку без изгиба свай, в то время как при однорядном
расположении сваи будут работать на изгиб.
Сплошные свайные поля (рис. 3.2, в) применяют под тяжелые мно-
гоэтажные и башенные сооружения, имеющие небольшие габариты в
плане. Свайным полем часто называют также систему свай, размещенных
на строительной площадке под строящееся сооружение. Поля могут состоять из одиночных свай, кустов или системы свай под ленточные фундаменты.
Широкое применение в гражданском строительстве свайных фундаментов обусловлено возрастанием нагрузки от возводимых зданий и
сооружений, увеличением объемов строительства на площадках с неудовлетворительными грунтовыми условиями, а в некоторых случаях - возможностью получения более простых и экономически выгодных решений
конструкций подземных частей зданий.
Сваи различают по условиям изготовления и погружения, материалу, из которого они изготовляются, по способу передачи нагрузки на
58
грунты оснований, а также по размерам и формам поперечного и про-
d
3d
3d
d
3d
3d
0,5d
3d
3d
b
a a a aa
c
a a a a a
c
c
(3...6)d
a a a a a
b
3d
3d
3d
(3...6)d
(3...6)d
(3...6)d (3...6)d (3...6)d
a)
á)
â)
b
о p p p о
p
дольного сечений.
Рисунок 3.2. Типы свайных фундаментов: а - кусты свай; б - ленточные свайные
фундаменты; в - сплошное свайное поле.
Проектирование свайных фундаментов включает в себя решение
следующих вопросов: выбор глубины заложения ростверка, типа конструкции свай; определение несущей способности свай, назначение требуемого количества свай в фундаменте; конструирование фундамента;
расчет ростверка; определение усилий, действующих на наиболее нагруженные сваи, и их сравнение с предельно допустимыми по грунту и материалу; расчет деформаций фундаментов и их сравнение с предельно допустимыми. Проработка этих вопросов, исходя из наиболее экономного и
рационального решения, является весьма сложной, трудоемкой задачей,
которая в настоящее время решается на основе вариантного, оптимизационного проектирования с применением различных компьютерных программ.
Глубину заложения подошвы ростверка назначают в соответствии с
конструктивными и эксплуатационными особенностями зданий и сооружений и климатическими условиями района строительства. Как правило,
подошву ростверка закладывают на глубине большей, чем глубина подвалов, приямков и коммуникаций, а также ниже глубины сезонного промер-
59
зания в пучинистоопасных грунтах. В некоторых случаях ростверк располагают в пределах зоны пучения, при этом между ростверком и грунтом
создают воздушный зазор, исключая тем самым воздействие нормальных
сил морозного пучения на подошву ростверка. Однако в данном случае
следует учитывать касательные силы морозного пучения, действующие на
ростверк и сваи. Для получения наиболее экономичного решения подошву ростверка необходимо располагать как можно выше, сводя к минимуму
объем земляных работ.
Тип и конструкцию свай назначают исходя из особенностей инже-
нерно-геологических данных грунтов основания на строительной площадке, а также применяемого оборудования при устройстве фундаментов.
В условиях современного строительства наиболее целесообразное решение удается получить при использовании забивных свай. Однако в некоторых случаях при необходимости применения свай повышенной несущей способности устраивают фундаменты из набивных свай, в том числе
и с уширенной пятой.
3.2. Способы погружения и типы свай
В практике строительства сваи, изготовляемые на заводах промышленности строительных материалов, погружают в грунт с поверхности
земли или дна котлована с помощью следующих способов: забивкой с
помощью сваебойных молотов; погружением с помощью вибропогружателей и вибромолотов; вдавливанием статической нагрузкой; завинчиванием.
Забивные сваи погружают в грунт с помощью специальных
сваебойных молотов. Для обеспечения целостности сваи при забивке на
голову (верхнюю часть) сваи надевают специальный металлический наголовник, в который помещают прокладку из дерева, резины и других упругих материалов, несколько снижающих эффективность удара, однако
предохраняющих от разрушения материал сваи внутри наголовника. Погружение сваи будет достаточно эффективным и не займет много времени, если вес ударной части молота будет больше, чем вес сваи с наголовником.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]