Б. Висячие сваи - раздел Образование, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ОСНОВАНИЯМ И ФУНДАМЕНТАМ 1.1. Основные сведения. 7
Их Расчет Производится, Как Правило, Только По Прочности Грун...
Их расчет производится, как правило, только по прочности грунта, т.к. по прочности материала она всегда заведомо выше.
Существуют следующие методы расчета:
· Динамический метод;
· Метод испытания пробной статической нагрузкой;
· Практический метод;
· Метод статического зондирования;
· Теоретические методы.
Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине ее отказа на отметке близкой к проектной. В основу метода положено, что работа, совершаемая свободно падающим молотом, GH (где G – вес молота, H – высота падения молота) затрачивается на преодоление сопротивления грунта погружению сваи; на упругие деформации системы «молот-свая-грунт»; на превращение части энергии в тепловую; разрушение головы сваи и т.п., т.е. на неупругие деформации.
В общем виде эта зависимость записывается следующим образом:
– уравнение работ
Н.М. Герсевомова,
где G∙H – работа падающего молота;
Fu∙Sa – работа на погружение;
G∙h – работа на упругие деформации;
α∙G∙H – работа на неупругие деформации;
Fu – предельное сопротивление сваи вертикальной нагрузке, кН;
Sa – отказ сваи, м;
Α – коэффициент, учитывающий превращение части энергии в тепловую
и т.п.
Отказ сваи (Sa) определяется либо по одному удару молота, либо, что чаще, вычисляется как среднее арифметическое значение погружения сваи от серии ударов, называемой залогом (число ударов от 4-х до 10).
Метод испытания свай статической нагрузкой. Несмотря на сложность, длительность и значительную стоимость этот метод позволяет наиболее точно установить предельное сопротивление сваи с учетом всех геологических и гидрогеологических условий строительной площадки
Метод используется либо с целью установления предельного сопротивления сваи, необходимого для последующего расчета фундамента, либо с целью проверки на месте несущей способности сваи, определенной каким-либо другим методом, например, практическим.
Проверке подвергаются в среднем до 1% от общего числа погруженных свай, но не менее 2-х.
Схема испытания выглядит следующим образом:
Рис.11.13. Испытание свай вертикальной статической нагрузкой:
1 – испытываемая свая; 2 – анкерные сваи; 3 – реперная система; 4 – прогибомеры (для замера осадки сваи от нагрузки); 5 – домкрат; 6 – упорная балка
Нагрузка прикладывается ступенями, равными от ожидаемого предельного сопротивления сваи. Каждая ступень выдерживается до условной стабилизации осадки сваи. Осадка считается условно стабилизировавшейся, если ее приращение не превышает 0,1мм за 1 час наблюдения для песчаных грунтов и за 2 часа для глинистых.
По данным испытаний строятся два графика:
Практика показала, что графики испытаний свай делятся на два типа (рис. 1.13б):
· с характерным резким переломом, после которого осадка непрерывно возрастает без увеличения нагрузки, данная нагрузка в этом случае и принимается за предельную;
· с плавным очертанием без резкого перелома, что затрудняет определение предельной нагрузки. В этом случае за предельную принимается та нагрузка, под воздействием которой испытываемая свая получила осадку S:
,
где ζ – переходной коэффициент, комплексно учитывает ряд факторов:
несоответствие между осадкой одиночной сваи и сваи в кусте,
кратковременность испытания (главный фактор) по сравнению с
длительностью эксплуатации здания и т.п., принимается равным ζ=0,2;
Su,mt – предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания (по СНиП 2.02.01-83*).
В итоге расчетная нагрузка на сваю по результатам статических испытаний:
,
где γс – коэффициент условий работы;
γg – коэффициент надежности по нагрузке;
Fu – частное значение, т.е. нормативное значение.
Практический метод (по таблицам СНиП). Широко применяется в практике проектирования, позволяет определить несущую способность сваи по данным геологических изысканий. Метод базируется на обобщении результатов испытаний большого числа обычных и специальных свай вертикальной статической нагрузкой, проведенных в различных грунтовых условиях с целью установления предельных значений сил трения, возникающих между сваей и окружающим грунтом, и
Рис.11.11. Расчетная схема к определению несущей способности сваи практическим методом
предельного сопротивления грунта под ее концом.
В результате составлены таблицы расчетных сопротивлений грунтов, которые позволяют определить сопротивление боковой поверхности и нижнего конца сваи и, просуммировать полученные значения по формуле:
Fd = ()
Найти ее НС Fd (kH)
R и fi - затабулированы
R→Zo – расстояние от поверхности до низа сваи; крупность песчаного грунта или IL глинистого грунта.
fi→Zi – расстояние от поверхности до середины рассматриваемого слоя, крупности песчаного грунта или IL глинистого грунта.
Особое внимание в этом методе расчета необходимо уделять правильности оценки физико-механических свойств грунта, особенно показателю текучести IL глинистых, который оказывает значительное влияние на результат расчета.
Этот метод, как правило, дает заниженное значение НС сваи.
При расчете сваи на выдергивающую нагрузку (например – анкерных свай) ее НС Fdu будет определяться только сопротивлением трению по боковой поверхности и рассчитывается по формуле:
Здесь – коэффициент условий работы меньше чем при вдавливающей нагрузке =0,6 для свай l<4 м, Jc=0,8, l<=4 м.
Остальное – то же, что и в формуле на вдавливающую нагрузку.
Все темы данного раздела:
Порядок проектирования ОиФ
1. Изучить материалы инженерно-геологических, гидрогеологических и геодезических изысканий на площадке будущего строительства. (Обязательно должно быть изучение архивных материалов, особенно в усло
Основные сведения
К ФМЗ относятся фундаменты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превышающее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву.
ФМЗ
ФМЗ во
А. Отдельные фундаменты
Могут выполняться в монолитном или сборном варианте. Представляют собой кирпичные, каменные, бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью.
- Фундаменты имеют наклонную бок
Б. Ленточные фундаменты
· Под стены: также устраивают либо из сборных блоков, либо монолитными.
Рис 10.6. Ленточные фундаменты:
а – моноли
В. Сплошные фундаменты
Выполняются, как правило, из монолитного железобетона.
- По конструктивным особенностям различают:
· Плитные (гладкие, ребристые);
· Коробчатые.
Г. Массивные фундаменты
Выполняются в монолитном варианте.
С целью сокращения объема бетона в тело массивного фундамента закладывают пустообразователи.
При передаче на такой фундамент бол
Расчет фундаментов мелкого заложения
Расчет ФМЗ начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров (это глубина заложения фундамента и размер его подошвы).
Далее производят расчет по двум предельным состоя
А. Определение глубины заложения фундамента
Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затрачиваемого материала и ниже стоимость его возведения. Однако при выборе глубины заложения фундамента приходится руково
Б Форма и размер подошвы фундамента
Форма бывает любая (круглая, кольцевая, многоугольная, квадратная, прямоугольная, ленточная, табровая, крестообразная и более сложная форма), но, как правило, она повторяет форму оп
В. Внецентренно нагруженные фундаменты
Это такие фундаменты, у которых равнодействующая внешних нагрузок (сил) не проходит через центр тяжести его подошвы.
Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного
Д. Проверка давления на слабый подстилающий слой грунта (проверка подстилающего слоя).
При наличии в сжимаемой толщи слабых грунтов необходимо проверить давление на них, чтобы убедиться в возможности применения при расчете основания (осадок) теории линейной деформативности грунтов.
Защита фундаментов и заглубленных помещений от подземных вод и сырости
Необходимость защиты фундаментов от подземных вод и сырости вызвана тем негативным воздействием, которое они оказывают на состояние строительных конструкций (появление на внутренней
Б. Дренаж
Это система дрен и фильтров, которая служит для перехвата, сбора и отвода подземных вод от сооружения.
Дренажи могут устраиваться как для одного здания (кольцевой дренаж), так и для компле
Общие положения
· Котлованами называют выемки различные по глубине, но с достаточно большими размерами в плане, устраиваемые в грунте и предназначенные для различных целей: устройство фундаментов, монтажа п
А Котлованы с естественными откосами
Устраивают в сухих и маловлажных устойчивых грунтах.
Если высота котлована hк≤5 м, то заложение откоса (отношение hк/b) определяется по таблицам
Б Котлованы с вертикальными стенками
могут быть: - с креплением
- без крепления
Без крепления допускается только в сухих и маловлажных устойчивых грунтах на непродолжительный срок. Глубина таких котло
В. Закладные крепления
Устраивают при глубине котлована до 2…4 м в сухих и маловлажных грунтах (рис. 14.2 а, б). Закладное крепление состоит из стоек, распорок и горизонтальных досок (забирки), которые за
Г. Анкерные и подкосные крепления
Устраивают в тех случаях когда исключается возможность установки распорок (широкий котлован, так же если распорки мешают возведению фундамента).
Для устройства анкерных
Д. Шпунтовые ограждения
Служат для крепления вертикальных стен котлована при глубине более 4-х метров, а также при любой глубине, но при уровне подземных вод выше дна котлована.
Шпунтовые огражден
Е. Расчет шпунтовых ограждений
- Шпунтовые стенки рассчитывают по первой группе предельных состояний;
- Подавляющее большинство методов основано на классической теории предельного равновесия грунтов (Ea, E
Защита котлованов от подтопления
· Для защиты котлованов от подтопления используют следующие группы методов:
- водопонижение;
- противофильтрационные завесы;
- комбинация первых двух мето
Общие положения
За последние годы наблюдается неуклонное увеличение объема строительства в сложных ИГУ. Все чаще для строительства используются площадки, сложенные слабыми грунтами – иглами,
Б. Шпунтовые конструкции
используются для улучшения условий работы грунтов как ограждающие элементы в основания сооружений
Шпунт погружают через толщу слабых грунтов в относительно плотный грунт. И
В. Армирование грунта
Метод армирования грунта заключается в введении в него специальных, армирующих элементов, уменьшающих его сжимаемость и увеличивающих его прочность. Армирование производится в виде
Уплотнение грунтов
Методы уплотнения грунтов подразделяют на:
- поверхностные, когда уплотняющие воздействия прикладываются на поверхности и приводят к уплотнению сравнительно небольшо
А. Укатка и вибрирование
Уплотнение укаткой производится самоходными и прицепными катками на пневматическом ходу, гружеными скреперами, автомашинами, тракторами. Помимо укатки используют виброкатки и самопе
Б. Трамбовка
-Ручные легкие трамбовки (при ограниченном фронте работ)
-Тяжелые трамбовки
Рис . Ручные легкие трамбовки
В. Подводные взрывы
применяются для уплотнения рыхлых песчаных грунтов или макропористых просадочных. Наибольший эффект при Sr=0,7…0,8
Рис. Схема уплотнения рыхлых пе
Г. Вытрамбовывание котлованов
Метод заключается в образовании в грунтовом массиве полости путем сбрасывания в одно и то же место трамбовки, имеющей форму будущего фундамента. Затем полость заполняется бетонной с
Д. Песчаные сваи
применяются для уплотнения сильно сжимаемых пылевато-глинистых грунтов, рыхлых песков, заторфованных грунтов на глубину до 18…20(м). (см. рис. 12.9)
Р
Грунтовые сваи
применяютсядля уплотненияи улучшения строительных свойств просадочных макропористых и насыпных пылевато-глинистых грунтов на глубине до 20(м).
Суть метода: устраивается вертикальная скважи
Д. Глубинное виброуплотнение
Применяют для уплотнения рыхлых песчаных грунтов естественного залегания, а также при укладке насыпных несвязных грунтов, устройстве обратных засыпок и т.п.
Е. Предварительное уплотнение оснований статической нагрузкой
Используют для уплотнения (улучшения строительных свойств) слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов и торфов, но на небольших площадках.
Рис. Схе
Ж. Уплотнение грунта водопонижением
Метод эффективен при уплотнении водонасыщенных грунтов (лучше мелкие или пылеватые пески) на больших площадях.
Рис. Схема уплотнения грун
А Цементация
Метод служит для закрепления (упрочнения) насыпных грунтов, галечниковых отложений, средних и крупнозернистых песков (сухих и влажных при Кф>80 м/сутки). Так же используют
Б Силикатизация
Применяется для химического закрепления песков с Кф=0,5…80 м/сут, макропористых глинистых просадочных грунтов с Кф=0,2…2 м/сут (лессы), и отдельных видов насыпных грун
В Смолизация
– закрепление грунтов смолами.Сущность метода заключатся во введении в грунт высокомолекулярных органических соединений типа карбамидных, фенолформальдегидных и других синтетических
Г Глинизация и битумизация
Глинизацию применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Через инъекторы в песок нагнетается водная суспензия бетонитовой глины с содержанием монтмориллонита ≥60%.
Опускные колодцы
Представляют собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под действием
Погружение опускных колодцев в тиксотропных рубашках
· Для преодоления сил трения, препятствующих погружению колодца, приходится увеличивать его вес, для чего стены делают значительно толще, чем требуется из условия прочности. Однако все-равно может
Расчет опускных колодцев
· Основным является расчет не на эксплутационные, а на строительные нагрузки, т.к. во время их изготовления и погружения последние оказываются в более напряженном состоянии, чем при эксплуатации.
Расчет на погружение и разрыв
-Погружение колодца обеспечивается при соблюдении условия:
Где T – полная расчетная сила трения грунта по боковой поверхности колодца;
F
Расчет на всплытие
-После полного погружения колодца в водонасыщенные грунты и устройства днища, на его подошву будет действовать гидростатическое давление воды, направленное снизу вверх. От всплытия
Кессоны
В сильно обводненных грунтах, содержащих прослойки скальных пород или твердых включений (валуны, погребенную древесину и т.д.) погружение опускных колодцев по схеме «насухо» требует
Тонкостенные оболочки и буровые опоры
Тонкостенная оболочка представляет собой пустотелый цилиндр из обычного или предварительно напряженного ж/б. Они начали широко применяться только с появлением мощных вибропог
Буровые опоры
Буровые опоры представляют собой бетонные столбы, которые возводят путем укладки бетонной смеси в предварительно пробуренные скважины. Укладка бетонной смеси производится под защитой либо глинистог
Стена в грунте
Этот способ предназначен для устройства фундаментов и заглубленных в грунт сооружений (рис. 13.13).
Рис.13.13. Конструкции, сооружаемые способом «стена в грунте»: а – котлованы в
А. Грунтовые анкера
Анкеры представляют собой устройства, служащие для передачи выдергивающих усилий от строительных конструкций на грунтовую толщу. Их используют для закрепления ограждений котлованов, стен подземных
Г Ввинчивание
свай, снабженных на конце винтовыми лопастями (винтовые сваи), осуществляется особыми механизмами, называемыми кабестанами.
5.3 Сваи, изготовляемые в грунте (на мес
А. Сваи без оболочки
применяют в связных сухих и маловлажных грунтах, где можно осуществлять бурение без крепления стенок скважин.
В водонасыщенных глинистых грунтах проходку скважин производят
Б. Сваи с извлекаемой оболочкой
можно применять практически в любых геологических и гидрогеологических условиях, поскольку используемые для их изготовления инвентарные обсадные трубы защищают стенки пройденной скв
В. Сваи с не извлекаемой оболочкой
применяют при отсутствии возможности качественного изготовления свай с извлекаемой оболочкой (в водонасыщенных глинистых грунтах текучей консистенции с прослойками песков и супесей)
Взаимодействие свай с окружающим грунтом
Взаимодействие свай с окружающим грунтом носит сложный характер и зависит от процессов происходящих в грунте при изготовлении и при их работе под эксплуатационными нагрузками. Процессы оказывают вл
А. Сваи-стойки
могут потерять несущую способность либо в результате разрушения грунта под ее нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, т.е. такую сваю необходимо рассчитывать: по про
Понятие о негативном трении
Если по тем или иным причинам осадка окружающего сваю грунта будет превышать нагрузку самой сваи, то на ее боковой поверхности возникнут силы трения , направленные не вверх, как обычно, а вниз –
Метод статического зондирования грунтов
- более дешевый и быстрый метод по сравнению с испытанием свай статическими нагрузками.
Заключается во вдавливании в грунт стандартного зонда, состоящего из штанги с конусом на конце (d
А. Метод испытания сваи пробной статической нагрузкой
Позволяет наиболее точно установить действительное сопротивление сваи горизонтальной нагрузке.
Проводятся испытания следующим образом (рис. 11.14). Нагрузка на сваю увеличивается ступенями
Б. Математические методы расчета свай на горизонтальную нагрузку
Ø 2 группы в зависимости от характера деформаций свай в грунте
- Первая группа – для коротких жестких свай, поворачивающихся в грунте без изгиба (рис. 11.15 а).
Разр
Проектирование и расчет свайных фундаментов
Выполняется в следующем порядке:
1. Оценка ИГУ (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи).
2. Определяется тип и размер сваи
А Основные положения расчета
Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний:
- По первой группе – по НС грунта основания свай; по устойчивости грунтово
Б Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане
- Центрально нагруженный свайный фундамент
· Зная Fd – несущую способность сваи и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необх
В. Расчет осадки свайного фундамента
· Сложность определения осадок свайного фундамента связана с тем, что они предают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай. При этом соотношение предав
Общие положения
К структурно-неустойчивым грунтам относят мерзлые и вечномерзлые грунты; лессовые просадочные грунты, слабые водонасыщенные, пылевато-глинистые, засоленные, за
А. Механические свойства мерзлых грунтов
Характерной особенностью вечномерзлых грунтов является то, что их свойства существенно зависят не только от вещественного состава и влажности , но и от их температуры, так ка
Из каждого опыта определяется коэффициент Просадочности
После чего строится график зависимости этого коэффициента от внешней нагрузки (p). Зависимость .
Имеет практически линейный характер и описы
Б. Принципы строительства на вечномерзлых грунтах
Существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах:
I принцип – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, со
Конструкции и методы устройства фундаментов, возводимых по принципу I.
Применение ФМЗ в этом случае не всегда оправдано по технологическим и экономическим соображениям. Прорезка оттаивающего слоя с заглублением фундамента в вечномерзлые грунты практикуется редко из-за
Фундаменты на лессовых и просадочных фундаментах
· Трудность строительства сооружений на лессовых просадочных грунтах состоит в том, что при обводнении грунтов в основании сооружений происходят большие и часто не равномерные дефор
Характеристики просадочных свойств.
· К числу основных характеристик относится относительная просадочность , начальное просадочное давление , начальная просадочная влажность .
· Относительная просадочность определяетс
А. Принципы строительства на просадочных грунтах
В первую очередь при проектировании оснований и фундаментов зданий на просадочных грунтах учитывают возможность их умачивания и возникновения просадочных деформаций.
Надежность и нормальна
Б. Улучшение строительных свойств просадочных грунтов
достигается их уплотнением или закреплением, устройством грунтовых подушек.
- Эффективным способом является уплотнение тяжелыми трамбовками. Но следует помнить, что удары т
Фундаменты на набухающих грунтах
· Многие виды пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенций при замачивании водой (и особенно, растворами серной кислоты) увеличиваются в объеме. В процессе набухания происходит под
Б. Улучшение свойств оснований
- При небольших толщах набухающих грунтов применяют предварительное замачивание и строительство ведется как на водонасыщенных ненабухающих грунтах (материалом грунтовых подуш
Новости и инфо для студентов