Расчет фундаментов на действие вертикальных нагрузок
Чтобы исключить воздействие сил морозного пучения и для теплозащиты под ростверком или фундаментными балками должна устраиваться засыпка из шлака, керамзита и других подобных материалов. Под воротами, где отсутствуют постоянные нагрузки, не допускается установка пирамидальных свай и фундаментных балок. При необходимости под стойки ворот выполняется монолитный участок фундамента. Не рекомендуется также размещать короткие пирамидальные сваи между простенками (под окнами) без выполнения мероприятий. Несоблюдение этого требования может привести к деформациям ограждающих конструкций.
Расчет элементов железобетонных конструкций фундаментов на коротких пирамидальных сваях по образованию и раскрытию третий должен производиться в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
Расчет фундаментов на действие вертикальных нагрузок. В результате исследования совместной работы коротких пирамидальных свай с уплотненным грунтом установлено, что определяющим при восприятии вертикальных нагрузок, в большинстве грунтовых условий, является несущая способность грунта основания. Метод расчета несущей способности пирамидальных свай по первому предельному состоянию основан на взаимодействии сваи с уплотненным грунтом.
Сопротивление грунта можно выразить через сумму равнодействующих сил отпора грунта, нормальных к боковым граням сваи, R и равнодействующих сил трения и сцепления по каждой грани. При равновесии пирамидальной сваи, находящейся под осевой нагрузкой Р, сумма проекций всех сил на ось сваи равна нулю.
Так как по опытным данным лобовое сопротивление S по нижнему торцу пирамидальной сваи сечением 7x7 см не превышает 1% ее несущей способности, то этой силой пренебрегаем.
Нормальное к боковым граням сваи давление уплотненного грунта получено экспериментальным путем исходя из несущей способности сваи при работе грунта в упругопластической фазе. По результатам проведенных исследований в песчаных и связных грунтах построены графики зависимости от плотности сухого грунта рек и угла коничности пирамидальной сван. Для построения экспериментальных графиков использованы результаты исследований контактных напряжений.
С целью упрощения расчета несущей способности и использования в этих целях ЭВМ экспериментальные графики перестроены в таблицы для песчаных и связных грунтов.
Нормативные значения угла внутреннего трения и сцепления должны приниматься по характеристике уплотненного при погружении сваи грунта, которую можно определить исходя из средней плотности уплотненного грунта.
Зная плотность уплотненного грунта, можно определить коэффициент пористости. Нормативные значения, соответствующие условиям предельного равновесия грунта, в зависимости от коэффициента пористости можно определять.
Расчет несущей способности пирамидальных свай в просадочных грунтах следует производить исходя из условия полного замачивания грунтов в основании. Полностью замоченными считаются грунты при степени влажности G>0,8. При определении несущей способности фундамента в грунтовых условиях I типа по просадочности значения необходимо принимать по величине показателя консистенции грунта, который соответствует условному замачиванию просадочных грунтов до степени влажности не менее 0,8.
Заканчивается расчет по первому предельному состоянию проверкой условия, т.е. расчетная нагрузка на сваю N должна быть меньше допускаемой на сваю расчетной нагрузки или равна ей.
Статистическая обработка расчетных данных и результатов испытаний пирамидальных свай статической нагрузкой показала, что среднеквадратичные отклонения несущей способности свай составляют до 10% и это свидетельствует о достаточной точности расчетов.
Метод послойного суммирования
Таким образом, рассмотренную методику расчета несущей способности коротких пирамидальных свай по первому предельному состоянию, которая положена в основу ряда ведомственных нормативных и инструктивных документов, можно рекомендовать для практического применения.
Расчет коротких пирамидальных свай по предельным состояниям второй группы следует производить с учетом просадки подстилающего слоя грунта ниже острия сваи, например, методом послойного суммирования, как для условного фундамента.
Свайный фундамент в целом или отдельные пирамидальные сваи, рассчитываемые по предельным состояниям второй группы (по деформациям), должны удовлетворять условию.
Когда под острием пирамидальной сваи залегает слой грунта, необходимо определять величину суммарной осадки и просадки основания и сравнивать ее с предельно допустимой деформацией для данного вида грунта.
Расчетные значения осадки и просадки пирамидальной сваи и свайного фундамента определяются методом послойного суммирования, как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП II-15-74.
Среднее давление в плоскости острия сваи определяется с учетом нагрузки от здания, веса свай и ростверка, а также веса грунта в объеме условного фундамента.
При расчете основания по деформациям среднее давление на подстилающий слой не должно превышать расчетного давления на грунт основания условного массива R. Значения коэффициентов принимаются по СНиП II-15-74.
Давление на подстилающий слой неуплотненного грунта не должно превышать начального давления грунтов этого слоя.
При начальном давлении, превышающем расчетное давление по подошве условного фундамента, свайные фундаменты проектируются без учета просадочных деформаций грунта.
Определение осадки основания
В случае, когда условие не соблюдается, необходимо принять другой тип пирамидальных свай с большими размерами или предусмотреть уплотнение основания тяжелыми трамбовками.
Определение осадки основания методом послойного суммирования производится путем графического построения эпюр природного и дополнительного давления, а расчет выполняется в табличной форме. При наличии под острием пирамидальных свай просадочных грунтов дополнительно определяется природное давление грунта при степени влажности и строится соответствующая эпюра природного давления.
Определив осадку и просадку, производят их сопоставление с предельно допустимой величиной осадки фундамента. Если условие соблюдается, то принятые размеры пирамидальных свай соответствуют условиям расчета по деформациям в конкретных грунтовых условиях.
Приведенный расчет коротких пирамидальных свай на действие вертикальных нагрузок известен как метод, который использован при разработке различных указаний и методических рекомендаций. Для сравнения этого метода с другими, применяемыми в практике проектирования, а также для сопоставления их с результатами натурных исследований были проведены испытания коротких пирамидальных свай статической нагрузкой.
Сваи серий №1 и 2 испытывались на площадке, представленной с дневной поверхности на глубину до 1 м грунтом. Ниже залегает макропористый суглинок (мощность слоя 7 м), имеющий следующие характеристики: естественная влажность 0,12; плотность грунта 1,72 т/м3; плотность частиц сухого грунта 2,68 т/м3; угол внутреннего трения 25°; удельное сцепление 0,022 МПа; модуль общей деформации 14 МПа.
Сваи серий №3 и 4 испытывались на площадке, представленной с дневной поверхности мелкими маловлажными и влажными песками средней плотности: плотность грунта 1,64 т/м3; плотность сухого грунта 1,59 т/м3; естественная влажность 0,03-0,09; коэффициент пористости 0,68; угол внутреннего трения 32°.
| << ПРЕДЫДУЩАЯ ГЛАВА Основные положения по проектированию свайных фундаментов | СЛЕДУЮЩАЯ ГЛАВА >> Расчет фундаментов на коротких пирамидальных сваях | |
| << Содержание >> | ||