6.2. Порядок розрахунку пальових фундаментів

На практиці такі розрахунки є складнішими за розрахунки фундаментів неглибокого закладання і займають значний об’єм. Тому в курсовому проекті передбачено мінімальний об’єм розрахунків, що забезпечують засвоєння основних положень проектування пальових фундаментів. Цей розрахунок виконується для трьох перерізів для безпідвальної будівлі, що розглядалася для фундаментів неглибокого закладання (або для випадку, коли підвал розташовано під всією будівлею). Тому вихідні дані для проектування пальових фундаментів зберігаються, як і повністю використовується оцінка ґрунтових умов. Тип паль, що розраховуються, приведено в завданні.

Розрахунок пальових фундаментів по кожному перерізу включає:

• визначення навантажень на пальові фундаменти за І групою граничного стану;

• встановлення глибини закладання підошви ростверку та конструкції пальового фундаменту;

• характеристику паль, що приймаються при проектуванні;

• дослідження зміни несучої здатності паль двох перерізів із глибиною для ґрунтових умов майданчика (з таблицями, графіками, висновками);

• розрахунок несучої здатності одиночної палі прийнятих розмірів (необхідно обґрунтувати розміри палі, скласти розрахункову схему, визначити несучу здатність та допустиме розрахункове навантаження на палю);

• розрахунок пальових фундаментів за окремими перерізами;

• визначення розташування паль у плані (для заданих перерізів), складання ескізу пальового поля;

• розрахунок та конструювання ростверків (для заданих перерізів, визначити армування, при необхідності виконати перевірку ростверку на продавлювання, скласти ескізи та замаркувати ростверки);

• виконання перевірки пальових фундаментів за несучою здатністю (для всіх перерізів, привести ескіз ростверку, збір навантажень та перевірку навантаження на одиночну палю). В разі її невиконання, внести зміни в конструкцію фундаменту з обґрунтуванням необхідних додаткових розрахунків.

Такий порядок розрахунку в цілому зберігається для стрічкових, стовпчастих та плитних пальових фундаментів і збігається з порядком реального проектування [39].

6.3. Глибина закладання підошви ростверку

При попередньому призначенні глибини закладання ростверку необхідно врахувати конструктивні особливості будівлі, її підземної частини, розміри поперечного перерізу паль, можливу конструкцію ростверку та те, що палі вигідно використовувати при мінімальному об’ємі земляних робіт. При цьому тільки для слабонавантажених фундаментів необхідно враховувати вплив глибини промерзання ґрунтів та можливість морозного здимання (випинання) фундаментів.

При наявності залягання з поверхні слабких ґрунтів (рослинного шару, заторфованих та замулених ґрунтів) необхідно призначити глибину з повною виїмкою цих ґрунтів або їх заміною на ґрунтову подушку, щоб забезпечити нормальне бетонування ростверку в період будівництва та добру якість підготовки під підлогу, мощення та їх нормальну експлуатацію в подальшому. Слабкі шари ґрунту, що залягають на глибині, при призначенні глибини закладання ростверку не враховують.

Для цивільних будівель і споруд при призначенні глибини закладання ростверку необхідно забезпечити нормальну конструкцію цокольної частини та можливість прокладення вводів і виводів водонесучих мереж (на це вказано в розділі “Визначення мінімальної глибини…” - див. п.3.1). На практиці з метою економії об’єму фундаментних стін під внутрішні стіни інколи зменшують кількість рядів блоків, а пальові фундаменти влаштовують з високими ростверками. Проте, такі рішення на практиці себе не завжди виправдовують.

Для панельних будинків можливе використання й інших рішень. При курсовому проектуванні необхідно приймати конструкцію пальового фундаменту із ростверку і стінових блоків. Така конструкція, з одного боку, є найпростішою, а з другого – використання стінових блоків вже розглянуто при розрахунку фундаментів неглибокого закладання, що спрощує виконання проектної роботи студентом.

При проектуванні пальових ростверків рівень їх підошви спочатку приймається наближено з використанням таких загальних підходів. Для стрічкових фундаментів товщина плити ростверку приймається за умови заведення голови палі в ростверк. Тобто мінімальна товщина буде дорівнювати розміру сторони поперечного перерізу (діаметру) палі з прибавкою 50 мм, тобто h_r = d + 0.05 м. Це означає, що мінімальна товщина ростверку за реальних умов повинна складати 350…450 мм. Окрім цієї плити необхідно влаштувати ще цокольну частину будівлі. При цьому вимоги по її “прив’язці”, що викладені вище в п.3.3, зберігаються. Ширина ростверку для визначення несучої здатності палі не має практичного значення. Вона уточнюється при розрахунку пальового стрічкового фундаменту, коли визначається рядність паль.

Розглянемо приклад попереднього призначення розмірів пальового стрічкового фундаменту. Відомо, що положення верхнього обрізу фундаменту при “прив’язці” складає 0.4 м від поверхні, а для фундаменту використовують палі перерізом 300 х 300 мм. При цьому потужність рослинного шару h₁ = 0.5 м, а нижче залягають тверді супіски, що рекомендовані в якості несучого шару для фундаментів неглибокого закладання. Будинок опалюваний. Характер прокладання водонесучих мереж до будинку приймати до уваги не будемо, як не будемо розглядати конструкцію підлоги в межах першого поверху та необхідність прокладення тут технічних (підпільних) каналів.

Тоді мінімальна товщина ростверку: h_r = 0.30 + 0.05 = 0.35 м.

Приймаємо в першому наближенні h_r = 0.40 м. По верху ростверку влаштовуємо один ряд цокольних блоків. Складаємо ескіз стрічкового фундаменту (рис. 32).

Глибина котловану в даному випадку складає: h_к = 0.6 + 0.4 - 0.4 = 0.6 м. Тут перші величини в сумі складають повну висоту фундаменту з ростверком, а від’ємна величина – цокольна частина вище рівня оточуючої поверхні ґрунту.

Для стовпчастих пальових фундаментів глибина закладання підошви ростверку встановлюється як для фундаментів неглибокого закладання. При цьому враховується положення верхнього обрізу на позначці – 0.150 м, заглиблення збірної колони чи заведення монолітної залізобетонної колони в тіло фундаменту, а для збірних ще й мінімальна товщина нижче торця колони 200 мм та 50 мм на підливку цементним розчином в стакані. Для металевих колон положення верхнього обрізу ростверку залежить від розмірів бази та її прийнятого положення відносно підлоги.

Для стовпчастих па-льових фундаментів товщина плитної частини також повин-на призначатись мінімальноh_г = d + 0.05 м. Але конструкція цього фундаменту в нижній частині багато в чому залежить від розмірів ростверку в плані (кількості паль в фундаменті) та навантаження, що передаєть-ся колоною на фундамент. Тобто розрахунок на про-давлювання ростверку коло-ною визначає товщину плитної частини ростверку. Підколонна частина за конструкцією пов’язана із загальним рішенням будівлі. Як і фундаменти неглибокого закладання, стовпчасті пальові фундаменти можуть мати низький або високий підколонник. Тому в курсовому проекті конструкція верхньої частини ростверку приймаємо як для цього ж перерізу при розрахунку стовпчастого фундаменту (неглибокого закладання).

Для висотних будівель, димових труб, водонапірних веж та ін. пальові фундаменти можуть конструюватись як плитні. Розміри плитних ростверків в плані визначаються положенням будівлі або споруди та потрібною кількістю паль для даного фундаменту. В цих випадках при реальному проектуванні товщина плитної частини складає 0.6…1.2 м, а в окремих випадках навіть 1.2…1.8 м. При цьому положення низу ростверку визначається з урахуванням конструктивних та технологічних особливостей будівлі або споруди. Тут рішення пальових фундаментів завжди носять індивідуальний характер.

Останнім часом палі використовують не тільки як фундаменти, а й як конструкції огородження. Глибина котлованів, стінки яких закріплюються пальовим рядом, може досягати 10...15 м і навіть більше. Для сприйняття горизонтального тиску ґрунту, такі палі додатково закріплюються ґрунтовими анкерами. Отже, область використання паль і пальових фундаментів невпинно зростає.