эл. учебник. И фундаменты
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
наблюдается выпор грунта. В связи с этим определить сопротивление сваи при воздействии горизонтальной нагрузки довольно сложно. Поскольку сооружения, как правило, не допускают существенных горизонтальных смещений, расчет чаще всего ве- Рис. 11.16. Расчетные схемы при действии на сваю горизонтальной составляющей и момента а — при свободном опирании ростверка на сваю; б—при заделке сваи в рост-» верке 280 дется по деформациям. При этом, если нет других ограничений, в качестве допустимого принимают смещение, равное 1 см. С целью увеличения жесткости системы ростверк — свая голову сваи прочно заделывают в ростверке. При этом горизонтальное смещение сваи уменьшается. Расчет свай, воспринимающих горизонтальную силу и мо- мент, приводится в приложении 1 СНиП 2.02.03—85. Сопротив- ление свай горизонтальной нагрузке часто определяют экспери- ментальным путем. Для этого между двумя забитыми сваями устанавливают домкрат и прикладывают к сваям горизонтальную силу. С целью получения момента эту силу прикладывают на некоторой высоте над поверхностью грунта. Несущую способность свай, работающих на горизонтальную нагрузку, определяют по формуле (11.14). 11.3. Проектирование свайных фундаментов П.3.1. Работа свай в кусте Сваи трения передают усилия на грунты основания через боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикальных напряжений, возникающих в горизонтальной плоскости, проходящей через нижний конец сваи, будет иметь различное очертание. При блин женно такую объемную эпюру можно представить в форме конуса, который проецируется на вертикальную плоскость в виде треугольника (рис. 11.17,д.). Под действием этой нагрузки в основании ниже указанной плоскости будут развиваться деформации грунтов. При загрузке свайного куста конусообразные объемные эпюры пересекаются, и при некотором расстоянии а между   а) г// in in /ftй 'ill HI III Ml »■ r/T7Z '// ШУ/I ill If/ 4   Рис, 11.17, Эшоры давлений в плоскости, проходящей через нижние концы свай 281  Рис. 11.18. Схема развития зон деформаций под сваей осями свай суммарная эпюра напряжений в плоскости их нижних концов может быть представлена в разрезе в виде сложной фигуры (рис. 11.17,6), у которой максимальное напряжение существенно превышает напряжение, возникающее при загрузке одиночной сваи. Вследствие большей площади загружения в плоскости нижних концов свай в кусте и большей интенсивности давления следует ожидать большую осадку свайного куста по сравнению с осадкой одиночной сваи. В связи с этим максимальное сближение свай в кусте ограничивают, принимая расстояние между осями а не менее 3d (здесь d— диаметр свай). Однако и при а = 3d наблюдаются значительно большие осадки, чем при загрузке одиночной сваи.  По этой причине некоторые'специалисты считают, что несущая способность свай в кусте меньше, чем одиночных. Это, в принципе, неверно, так как несущая способность сваи зависит от прочности — устойчивости грунтов, окружающих сваю, а не от деформации уплотнения грунтов в основании. Давление, передаваемое нижним концом одиночной сваи в начале загружения, будет вызывать только упругие деформации грунта; по мере увеличения давления под сваей появится зона уплотнения, при некотором значении давления под сваей возникнет зона пластических деформаций, в которой грунт будет находиться в предельном равновесии. Зона пластических деформаций станет передавать давление от сваи как вниз/ так и в стороны. В этом случае в основании одиночной сваи следует различать три зоны (рис. 11.18): зону предельного равновесия (пластических деформаций) /, зону уплотнения грунта 2, вону упругих деформаций 3. При сравнительно частом размещении свай в кустах развитие зон пластических деформаций ограничивается из-за возникновения в грунте напряженного состояния от загрузки соседних свай. По этой причине устойчивость грунтов под свайным кустом, как правило, существенно выше, чем под одиночными сваями. Однако осадка свайного куста вследствие большого объема грунта, подвергающегося уплотнению в его основании, превышает осадку одиночных свай при той же нагрузке на каждую сваю. Учитывая повышение устойчивости грунтов под свайным кустом, некоторые исследователи считают возможным уменьшать число свай в кусте, размещая их на большем расстоянии друг от друга, 282   Рис. 11.19. Линии равных вертикальных напряжений в основании свайного и обыч* ного фундаментов при различной их ширине а — под узким свайным фундач ментол!; б — то же, под широ* КИМ При устройстве свайных кустов с низким свайным ростверк ком часто возникает желание учесть работу ростверка, пере- дающего часть давления на грунт межсвайного пространства по своей подошве. Такой учет возможен, когда под подошвой ростверка залегает относительно хороший грунт и в пределах длины свай нет слоев снльносжимаемых грунтов. Кроме того, необходимо помнить, что учет сжимаемости грунтов межсвай- ного пространства приводит к уменьшению значения трения свай о грунт, так как последний перемещается вместе са сваями вниз. При учете работы межсвайного пространства под ростверком свайные фундаменты проектируют по второй группе предельных состояний (по деформациям). Для выяснения особенностей работы грунта основания свай- ного куста сопоставим ее с работой естественного основания под обычными фундаментами. На рис. 11.19 приведены линии равных вертикальных напряжений под узким (а) и широким (б) свайными фундаментами (правые части схем). В левых ча- стях схем показаны аналогичные линии при отсутствии свай и той же ширине фундамента. Применение свай при узких фун- даментах позволяет заглубить напряженную зону. В таком случае даже при однородных грунтах осадки существенно умень- шаются благодаря исключению осадок разуплотнения и воз- можного расструктуривания при отрывке котлована, а также вследствие того, что однородные грунты на глубине обладают, как правило, меньшей сжимаемостью. Рассмотрение рис. 11.19,6 приводит к заключению, что при широких фундаментах применение висячих свай не позволяет существенно заглубить напряженную зону. В то же время про резать всю толщу слабых грунтов часто затруднительно. Изложенное свидетельствует, что во многих случаях целее- сообразно применять сваи большей длины. К окончательному суждению о рациональности того или иного решения приходят на основе технико-экономического сравнения вариантов. 233 11.3.2. Проектирование центрально нагруженных свайных фундаментов При проектировании свайных фундаментов необходимо: выбрать глубину заложения подошвы ростверка, тип, вид и размеры (длину и поперечное сечение) свай; найти несущую способность сваи; определить необходимое число свай в фундаменте; разместить сваи в плане и сконструировать ростверк; произвести проверку нагрузки, приходящейся на каждую сваю; определить осадку свайного фундамента. При проработке этих вопросов в вариантах стремятся найти наиболее экономичное и рациональное решение, что легко достигается с применением ЭВМ. Глубину заложения подошвы ростверка выбирают, сообразуясь с особенностями сооружения (наличие подвальных этажей, приямков и т. п.), а при пучинистых грунтах — также с глубиной промерзания, как это изложено для фундаментов в п. 9.5. Иногда в районах глубокого сезонного промерзания ростверки закладывают в пределах глубины возможного промерзания даже в пучинистых грунтах. В этом случае под ними делают воздушный зазор размером, несколько большим величины ожидаемого пучения грунта под ростверком. Тем самым исключается воздействие нормальных сил морозного пучения грунта на подошву ростверка. Однако надо учитывать, что промерзание пучинистого грунта в межсвайном пространстве может привести к поднятию свай. По этой причине сваи должны быть рассчитаны на воздействие касательных сил пучения и в случае необходимости загружены до промерзания. Меньшая глубина заложения подошвы ростверка обычно обеспечивает более экономичное решение. В ряде случаев представляется возможным вообще не заглублять ростверк в грунт (высокий или повышенный свайный ростверк, рис. 11.3), что позволяет свести к минимуму объем земляных работ. Тип и вид свай выбирают, исходя из характера напластования грунтов, в зависимости от оборудования и опыта устройства свайных фундаментов, имеющегося у строительной организации. Во многих случаях наиболее рационально устройство забивных свай. Однако при необходимости применения свай большой несущей способности целесообразнее набивные сваи с уширенным нижним концом. Размеры свай также выбирают с учетом характера напластования грунтов. Длина свай обусловливается расположением слоя относительно плотного грунта, на который можно передавать большую часть нагрузки. Под этим слоем не должно быть слабых грунтов, способных привести к неравномерным осадкам сооружения. Поперечное сечение свай принимают в зависимости от их длины, так как очень большая гибкость свай может вызвать искривление их ствола по мере погружения его в грунт, В то же время сечение свай стремятся принимать наименьшим, когда их несущая способность обусловливается удельным трением грунта по боковой поверхности сваи. При одном и том же расходе бетона сваи меньшего сечения имеют большую боковую поверхность на 1 м3 бетона и, следовательно, большее относительное сопротивление их сдвигу. Однако это ведет к увеличению числа свай в фундаменте. Несущую способность сваи определяют в соответствии с рекомендациями п. 11.2. Иногда приходится уточнять размеры сваи и повторно находят Fa. Число свай в фундаменте устанавливают исходя из допущения, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд под стену. Расчет ве-дут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в центрально нагруженном кусте определяют по формуле где у* — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2 при статических испытаниях свай, 1,25 — при статическом зондировании, испытании эталонной сваи и динамическом испытании с учетом упругих деформаций и 1,4 —при определении Fdрасчетом или динамическим методом без учета упругих деформаций; No— расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента; а — шаг свай; d— глубина заложения подошвы ростверка; ут-— средний удельный вес материала ростверка, фундамента и грунта. Зная число свай, их размещают в плане и конструируют ростверк. В центрально нагруженном свайном фундаменте сваи располагают рядами (рис. 11.20, а) или в шахматном порядке (рис. 11.20,6). Как отмечалось ранее, минимальное расстояние а между осями цилиндрических и призматических свай принимают равным 3d (dразмер поперечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай а* зависит от точ« ности погружения свай в грунт или от способа их изготовления. |
п)