Расчет фундаментов на продавливание
Высота
плитной части фундамента проверяется
расчетом на продавливание. В условном
расчете принято, что продавливание
происходит по боковой поверхности
усеченной пирамиды, меньшим основанием
которой является колонна (или подколонник),
а боковые грани наклонены под углом
к горизонтали.
Центрально нагруженный фундамент [10]
Рис. 8.70. К расчету на продавливание центрально нагруженного фундамента
- среднеарифметическое
значение периметров верхнего и нижнего
оснований пирамиды продавливания в
пределах рабочей высоты фундамента
;
- сторона
нижнего основания пирамиды продавливания.
Условие прочности (рис. 8 .70):
, (8.0)
В условии прочности ( 8 .0) приняты обозначения:
-
продавливающая сила
; (8.0)
-
расчетное сопротивление бетона осевому
растяжению;
- среднеарифметическое значение
периметров верхнего и нижнего оснований
пирамиды продавливания в пределах
рабочей высоты фундамента
; (8.0)
-
сторона основания пирамиды продавливания
. (8.0)
Если
фундамент имеет подколонник, то в
формулах ( 8 .0), ( 8 .0) величины
заменяются размерами подколонника
.
Внецентренно нагруженный фундамент
Проверка прочности на продавливание внецентренно нагруженного фундамента производится со стороны наибольшего реактивного давления грунта (Рис. 8 .71). Условие прочности ( 8 .0) заменяется следующим:
, (8.0)
Здесь:
- продавливающая сила
; (8.0)
-
длина средней линии грани пирамиды
продавливания
; (8.0)
- часть
площади подошвы фундамента, ограниченная
нижним основанием рассматриваемой
грани пирамиды продавливания и
продолжением соответствующих ребер
до пересечения с контуром подошвы
фундамента (заштрихована на Рис. 8 .71);
- максимальное реактивное давление
грунта;
- нормальная сила и изгибающий момент,
действующие на подошве фундамента;
- площадь подошвы фундамента и его
момент сопротивления относительно
нейтральной оси.
Рис. 8.71. К расчету на продавливание внецентренно нагруженного фундамента
- сторона
основания пирамиды продавливания;
- средняя
линия грани продавливания
Свайные фундаменты
Если в верхней части основания лежат слабые грунты, то возникает необходимость в передаче давления от сооружения на более плотные грунты, которые часто залегают на значительной глубине. В таких случаях часто устраивают фундаменты из свай, свай-оболочек, оболочек и свай-столбов.
Типы свай и виды свайных фундаментов
Типы свай
По характеру передачи давления на основании различают сваи-стойки и сваи трения (висячие сваи) (рис. 9 .72).
Сваи-стойки опираются на несжимаемый грунт и при загрузке практически не получают вертикального перемещения. По этой причине между боковой поверхностью сваи и грунтом не возникают силы трения, если пренебречь продольной деформацией самой сваи. В связи с этим считают, что сваи-стойки передают давление только через нижний конец (пяту) и работают как сжатые стержни в упругой среде.
Сваи-трения под нагрузкой перемещаются вниз и по их боковым поверхностям возникают силы трения. Кроме того, под нижним концом (острием) сваи возникает вертикальная реакция. Несущая способность такой сваи равна:
, (9.0)
где
-
вертикальная реакция грунта, действующая
на острие сваи;
-
равнодействующая сил трения по боковой
поверхности сваи.
Рис. 9.72. Типы свай
а – свая-стойка; б – свая трения
Для получения меньших осадок свайных фундаментов СНиП [6] рекомендует доводить сваи трения до относительно плотных грунтов.
Виды свайных фундаментов и типы ростверков
Несущая способность одиночной сваи в большинстве случаев меньше нагрузки, передаваемой надземной конструкцией, поэтому свайный фундамент делают из нескольких свай. В зависимости от характера размещения свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов (рис. 9 .73):
одиночные сваи;
ленточные свайные фундаменты;
свайные кусты;
сплошное свайное поле.
Одиночные сваи применяют под сооружения, когда нагрузку от колонны здания или панелей воспринимает одна свая. Иногда сваи являются одновременно колоннами здания. Такие конструкции называют сваями-колоннами.
Ленточные свайные фундаменты устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями. Различают однорядное и многорядное размещение свай (в два-три ряда и более). При многорядном размещении свай свайный фундамент может без изгиба свай воспринимать не только вертикальную нагрузку, но и момент; при однорядном размещении свай внецентренно приложенная нагрузка вызывает изгиб свай.
Свайные кусты – это группы свай, расположенные под отдельными конструкциями (например, под колоннами). Минимальное число свай в одном кусте три.
Рис. 9.73. Виды свайных фундаментов
а – ленточный; б – свайный куст; в – сплошное свайное поле
Сплошное свайное поле устраивают под тяжелые сооружения, когда сваи располагают по некоторой сетке под всем сооружением или частью его. На сплошное свайное поле опираются все конструкции этой части сооружения (колонны, стены, оборудование). Чтобы все сваи фундамента работали одновременно, их объединяют железобетонной плитой или балкой, которые называются ростверком. Ростверк обеспечивает распределение нагрузки на сваи и приблизительно равномерную осадку, а при несимметричном загружении – осадку с креном.
Различают три типа свайных ростверков: низкий, повышенный и высокий (рис. 9 .74).
Рис. 9.74. Типы свайных ростверков
а – низкий; б – повышенный; в – высокий.
Низкий ростверк располагают ниже поверхности грунта. Он может передавать часть вертикального давления на грунт основания по своей подошве и при плотной обратной засыпке воспринимать давление от горизонтальных сил.
Повышенный ростверк располагается на поверхности грунта. Такие ростверки допустимы там, где при промерзании не происходит пучения грунта. Поскольку верхние слои сложены, как правило, слабыми грунтами, повышенные ростверки не могут передавать давление на грунт основания.
Высокий ростверк располагается выше поверхности грунта. Так как верхняя часть вертикальных свай имеет небольшое сопротивление поперечному изгибу при действии горизонтальных нагрузок, кроме вертикальных свай забивают наклонные сваи по двум-четырем направлениям. Высокие свайные ростверки применяют, главным образом при строительстве мостов и гидротехнических сооружений (например, причалов). Иногда свайные фундаменты делают без ростверков: на голову сваи надевают оголовник и на это уширение устанавливают несущие панели зданий.