Расчет свайных фундаментов по предельным состояниям




Проектирование свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен производиться по предельным состояниям двух групп:

а) по первой группе: по прочности конструкций свай и свайных ростверков; по несущей способности грунта основания; по устойчивости оснований свайных фундаментов в целом, если на них передаются горизонтальные нагрузки или если основания ограничены откосами либо сложены крутопадающими слоями грунта;

б) по второй группе: по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок, по перемещением свай совместно с грунтом оснований от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов.

Порядок проектирования свайных фундаментов.

1. Определить действующие нагрузки и предварительно оценить грунтовые условия. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, должны определяться по главам СНиП 2.01.07-85. За расчетную нагрузку принимается нагрузка, полученная при расчете фундамента на естественном основании.

За расчетные характеристики грунтов основания принимаются характеристики, полученные при исследовании оснований под ленточный фундамент.

2. Выбрать тип и размеры свай. При проектировании выбор вида свай следует производить исходя из конкретных условий строительной площади. Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий. Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в малосжимаемые грунты, прорезая более слабые напластования грунтов. Для выбора конструкции сваи и рациональной области ее применения рекомендуется использовать работы [2, с. 145; 2, о. 211-228]

В проекте необходимо дать обоснования выбора типа сваи и дать ее техническую характеристику (характер работы, способ изготовления, форма сечения, материал, способ армирования, конструкция нижнего конца, масса).

3. Определить расчетную несущую способность одной сваи.

Несущую способность свай следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных из следующих двух условий:

а) из условия сопротивления материала сваи;

б) из условия сопротивления грунта основания свай.

4. Определяется приближенно вес ростверка.

5. Определяется количество свай в кусте.

6. Конструируется ростверк.

7. Производится проверка по двум группам предельных состояний. Расчет свайных фундаментов и их оснований по I группе предельных состояний должен производиться на основе сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке, определенным по СНиП 2.01.07-85. Для перехода от нормативных нагрузок к расчетным нагрузкам I группы предельных состояний допускается использовать усредненный коэффициент надежности по нагрузке = 1,2.

Расчет каждого варианта сваи рекомендуется начинать с составления расчетной схемы, где изображается геологический разрез (грунтовая колонка), с отметками показателя текучести глинистых грунтов плотности и вида песчаных грунтов, уровня подземных вод, угла внутреннего трения и модуля деформации грунтов. На геологическом разрезе размещается свая, указываются отметки ее острия и подошвы ростверка. На основании анализа инженерно-геологических условий выбирается несущий слой, вид и размеры свай.

Глубина заложения ростверка назначается исходя из следующих факторов:

а) расчетной глубины промерзания грунта (для пучинистых грунтов);

б) размеров самого ростверка;

в) конструктивных особенностей здания (наличие подвалов, примыкание фундаментов соседних зданий);

г) условий производства работ при возведении фундамента. Исходя из расчетной нагрузки Р, допускаемой на сваю и условий (конструктивного) размещения свай в ростверке определяется условное давление под подошвой ростверка Рр. кПа, площадь ростверка Ар. приближенный вес ростверка GIp. согласно зависимостям

где N1 – расчетная нагрузка I группы предельных состояний по обрезу фундамента, кН;

d – размер поперечного сечения, М;

– коэффициент надежности по нагрузке;

– средний удельный вес материала ростверка и грунта, кН/м 3 ;

dp – глубина заложения подошвы ростверка, М. Количество свай в ростверке с учетом его веса определяется из выражения

где h – коэффициент, учитывающий действие момента M1 0. принимается

= 1,1 – 1,6 (при M1 = 0, = 1) Конструирование ростверка для ПГС осуществляется согласно раздела 7 СНиП [8].

Толщину ростверка устанавливают, исходя из условия работы

плиты ростверка на изгиб, а также из условия заделки свай.

Верхний концы свай должны заделываться в ростверк на высоту 50 мм и более. Если при расчете свай в фундаменте, работающем на горизонтальные нагрузки, принимается расчетная схема с жестким закреплением, арматура заделывается в ростверк на длину определяемую расчетом.

Минимальная толщина ленточного ростверка, обеспечивающая нормальную заделку свай, определяется из условия

где h1 – величина заделки свай в ростверк,

h2 – толщина плиты ростверка над сваей, определяемая из продавливания сваи через бетон для круглой сваи,

где d – диаметр сваи,

Рсв – нагрузка на сваю,

Rp – сопротивление бетона растяжению Для квадратной сваи h2 определяется по формуле

где d – размер стороны поперечного сечения. Рекомендуемая минимальная высота ростверка – 30 см.

Ширина ленточного ростверка при расположении свай в один ряд

где b – ширина ростверка,

Ширина ростверка (см) при многорядном расположении свай

где а – расстояние между осями свай, n – число рядов;

е – свес ростверка,

Рекомендуемая минимальная ширина ростверка – 40см. После определения предварительных размеров ростверка определяют изгибающие моменты над сваей и в середине пролета.

Для расчета изгибающих моментов под кирпичные и крупноблочные стены рекомендуется использовать Руководство по проектированию свайных фундаментов и работу [5, с. 156-161]. По наибольшему моменту рассчитывают армирование ростверка [3, с. 164-177].

Расчет железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны по прочности производят на продавливание колонной, на продавливание угловой сваей нижней плиты ростверка по поперечной силе наклонных сечений, на изгиб, на местное сжатие под торцами сборных железобетонных колонн или под опорными плитами стальных колонн ([2], стр. 165-181).

8.Технико-экономическое сравнение различных вариантов фундаментов

В данном курсовой необходимо разработать несколько вариантов фундаментов, отличающихся материалом и конструкцией фундамента, глубиной заложения в плане. Обязателен вариант свайного фундамента. При наличии слабых грунтов необходимо предусмотреть искусственное основание.

Все варианты разрабатываются для одного сечения фундамента, наиболее нагруженного или находящегося в неблагоприятных грунтовых условиях. Оптимальный вариант фундамента принимается на основании технико-экономического сравнения различных вариантов. При этом нужно учитывать не только стоимость фундамента, но и стоимость по устройству основания. Подсчет объема работ и стоимости производится для 1 погонного ленточного фундамента или фундамента под колонну. Расчет стоимости ведется по укрупненным показателям.

Сравнение стоимости вариантов фундаментов производится в табличной форме, приведенной в работе [2, с.226].

Оценка курсовой работы

Критерии выставления оценок:

Максимальная сумма баллов в оценке курсовой работы – 100 баллов.

а) качество рукописи и графической части – до 35 баллов;

б) оценка рецензента – до 5 баллов;

в) качество доклада – до 20 балов;

г) уровень защиты и ответов на вопросы – до 40 баллов.

Название работы: Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний. Определение границ условного фундамента при расчёте осадок свайных фундаментов

Предметная область: Архитектура, проектирование и строительство

Описание: Определение границ условного фундамента при расчёте осадок свайных фундаментов. Расчёт оснований свайных фундаментов по второй группе предельных состояний по деформациям производится исходя из условия: s≤su 1 где s конечная стабилизированная осадка свайного фундамента определённая расчётом; su предельное значение осадки устанавливаемое соответствующими нормативными документами или требованиями проекта. В настоящее время в большинстве случаев свайный фундамент при расчёте его осадки s рассматривается как условный массивный.

Дата добавления: 2013-08-20

Размер файла: 34 KB

Работу скачали: 36 чел.

Задание 22. Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний. Определение границ условного фундамента при расчёте осадок свайных фундаментов.

Расчёт оснований свайных фундаментов по второй группе предельных состояний (по деформациям) производится исходя из условия:

где s - конечная (стабилизированная) осадка свайного фундамента, определённая расчётом;

s u - предельное значение осадки, устанавливаемое соответствующими нормативными документами или требованиями проекта.

В настоящее время в большинстве случаев свайный фундамент при расчёте его осадки s рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объём грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматриваются как единый массив АБВГ (рис.1), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков - вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном:

где h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка;

φ II. mt - осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта:

где φ II. i - расчётные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h i.

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находят по формулам:

b y =a b (m b -1)+d+2c (4)

l y =a l (m l -1)+d+2c

где a b и a l - расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям;

m b и m l - количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис.1,а m b =3; m l =4;

d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи.

При наличии в фундаменте наклонных свай плоскости АБ и ВГ проходят через их концы (рис. l,б). Размеры подошвы условного фундамента в этом случае определяются расстояниями между нижними концами наклонных свай.

Если в пределах глубины погружения свай залегают слои торфа или ила толщиной более 30 см, то, поскольку трение в них принимается равным нулю, осадку свайного фундамента из висячих свай определяют с учётом уменьшения габаритов условного фундамента, который принимается ограниченным с боков вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии c #146; определяемом как

где h mt - расстояние от нижнего конца сваи до подошвы слоя торфа или ила (рис.1,в);

φ II. mt - осреднённое расчётное значение, угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле (3) для слоев, залегающих ниже слоя торфа или ила.

Во всех рассмотренных случаях при определении осадок расчётная нагрузка, передаваемая условным фундаментом на грунт основания, принимается равномерно распределённой.

§ 34. Общие положения расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям

Общие сведения. Основания и фундаменты надлежит проектировать так, чтобы была надежно обеспечена возможность нормальной эксплуатации сооружений. Для этого они должны быть прочными и устойчивыми, т. е. обладать достаточной несущей способностью. Если это условие не выполнено, то несущая способность основания и фундамента может оказаться исчерпанной, в результате чего расположенное на них сооружение будет разрушено или деформировано в такой степени, что нормальная эксплуатация сооружения будет невозможна или значительно затруднена. Различают пять форм исчерпания несущей способности оснований и фундаментов:
1) исчерпание прочности фундамента (прочности материала фундамента), приводящее к его разрушению;
2) исчерпание устойчивости фундамента, приводящее к его опрокидыванию;
3) исчерпание устойчивости фундамента, вызывающее его сдвиг;
4) исчерпание прочности основания, приводящее к большим просадкам;
5) исчерпание устойчивости основания, сопровождающееся сдвигом массы грунта совместно с фундаментом по некоторой поверхности скольжения — глубокий сдвиг.
Наиболее характерные схемы потери устойчивости фундаментов: опрокидывание с поворотом; плоский сдвиг; глубокий сдвиг.
Расчеты, выполняемые с целью не допустить исчерпания несущей способности оснований и фундаментов, называют расчетами их на прочность и устойчивость.
Основания и фундаменты могут обладать достаточной несущей способностью, но под воздействием нагрузок получать значительные перемещения, недопустимые по условиям нормальной эксплуатации сооружений. Расчеты оснований и фундаментов, имеющие целью не допустить таких перемещений, называются расчетами по деформациям.
Железобетонные конструкции фундаментов рассчитывают также на трещиностойкость. Такие расчеты должны исключить возможность чрезмерного раскрытия трещин, при котором возникает опасность коррозии (ржавления) арматуры. На трещиностойкость фундаменты рассчитывают обычными методами расчета железобетонных конструкций, которые в настоящем курсе не рассматриваются.
Расчеты оснований и фундаментов на прочность, устойчивость по деформациям и на трещиностойкость, как и других строительных конструкций, выполняют по методу предельных состояний. Под предельным состоянием подразумевается такое напряженное состояние конструкций или оснований, когда при самом незначительном увеличении нагрузок они перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям: наступает их разрушение, возникают недопустимые деформации, происходит потеря устойчивости и т. п.
Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями рассчитывают по двум группам предельных состояний:
по первой группе — по несущей способности оснований, устойчивости фундаментов против опрокидывания и сдвига, устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов, прочности и устойчивости конструкций фундаментов;
по второй группе — по деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным перемещениям), трещиностойкости железобетонных конструкций фундаментов.


Расчет по первой группе предельных состояний выполняют с целью не допустить исчерпания несущей способности и устойчивости оснований и фундаментов. Расчет производят исходя из условия
F≤Fu, (6.1)
где F — силовое воздействие (нагрузка) на основание или на фундамент; Fu — несущая способность (сила предельного сопротивления) основания или фундамента.
Цель расчета по второй группе предельных состояний — исключить возможность возникновения недопустимых по условиям нормальной эксплуатации сооружения деформаций (осадок, кренов, сдвигов) оснований и фундаментов. Расчет производят, исходя из соблюдения условия s su, (6.2)
где s — совместная деформация основания и фундамента, определяемая расчетом; su —соответствующее предельно допустимое значение деформации.
При расчетах оснований и фундаментов необходимо иметь в виду, что по характеру действия на фундамент нагрузки подразделяют на постоянные и временные, которые могут действовать только в вертикальном направлении или же в горизонтальном и вертикальном направлениях одновременно. Последний случай является наиболее характерным для фундаментов мостов. К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкции, грунта и воды, а также горизонтальное давление грунта и воды. Остальные нагрузки относят к временным.
При проектировании фундаментов следует учитывать, что длительно действующие постоянные нагрузки оказывают решающее влияние на рост остаточной равномерной или неравномерной осадки оснований. Временные нагрузки, действующие на сооружение лишь в течение короткого промежутка времени, почти не оказывают влияния на увеличение остаточных деформаций. Это объясняется тем, что уплотнение фундаментом большой массы грунта представляет собой не кратковременное явление, а длительный, сложный, зависящий от многих факторов процесс. Кроме фактора продолжительности действия нагрузки на степень уплотнения грунтов оказывает большое влияние удельное давление, с увеличением которого возрастает осадка основания.
Основными характеристиками нагрузок и воздействий являются Их нормативные значения, принимаемые для постоянных нагрузок по проектным значениям геометрических параметров конструкций и по средним значениям плотности материалов; для временных (подвижных и монтажных) нагрузок по ожидаемым наибольшим значениям для предусмотренных условий эксплуатации сооружений или производства работ по их возведению.
Поскольку теоретические методы расчета совместной работы фундаментов и оснований пока еще недостаточно разработаны, при проектировании по предельным состояниям принимают систему расчетных коэффициентов, гарантирующих необходимую надежность проектных решений. Эти коэффициенты, именуемые коэффициентами надежности, позволяют раздельно учесть возможные отклонения в значениях действующих нагрузок, особенностях работы сооружений, в физико-механических свойствах материалов и грунтов.
Коэффициент надежности по нагрузке γf учитывает возможные отклонения в неблагоприятную сторону (большую или меньшую) значений нагрузок в процессе эксплуатации от их нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений от условий нормальной эксплуатации. Расчетные нагрузки и воздействия получают умножением их нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке.
Уменьшение вероятности одновременного превышения несколькими нагрузками их расчетных значений по сравнению с вероятностью превышения одной нагрузкой ее расчетного значения учитывают коэффициентом сочетаний.
Основными параметрами сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления, устанавливаемые нормами проектирования строительных конструкций с учетом случайной изменчивости механических свойств материалов.
Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований фундаментов и их деформации, являются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов (угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля деформации, сопротивлений одноосному сжатию и сдвигу скальных и мерзлых грунтов и т. д.).
  • читать дальше

    Основания

  • Источники: http://studopedia.ru/5_21948_proektirovanie-svaynih-fundamentov.html, http://5fan.ru/wievjob.php?id=29007, http://www.stroitelstvo-new.ru/fundament/proekt_6.shtml


    Комментариев пока нет!

    Ваше имя *
    Ваш Email *

    Сумма цифр внизу: код подтверждения