эл. учебник. И фундаменты
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Для забивных свай это расстояние чаще всего принимают равным размеру поперечного сечения сваи. Ростверк (обычно железобетонный) рассчитывают на про-давливание колонной или сваей и на изгиб (при значительном его развитии в плане) в соответствии с расчетом фундаментов но нормам на железобетонные конструкции. Подготовку под ростверк делают только при наличии слабых грунтов непосредственно под его подошвой, чтобы не перемешать бетонную смесь с грунтом при бетонировании. Сваи, работающие только на сжатие, заделывают в ростверке обычно на глубину 5... 10 см. Сборные ростверки при возможности контроля допускается устанавливать непосредственно на головы свай на растворе. Сваи, работающие на выдергивание или изгиб, следует прочно заделывать в ростверк. Для $того бетон головы свай разбивают и обнаженную арматуру ваделывают в ростверке. Проверку расчетной нагрузки, приходящейся на каждую сваю, при центральном нагружении фундамента осуществляют по формуле N = (Na + Of + ов)/п,(И.20) где G/, Gg— расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта и ростверка; и — принятое число свай в фундаменте. При этом должно удовлетворяться условие (11.21) где у*—коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от точности определения несущей способности сваи (см. с. 285), Если это условие не удовлетворяется, изменяют число свай и проводят повторную проверку. 11.3.3. Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундаментов При внецентренном загружеиии фундамента различают два случая: I случай — момент действует постоянно; II случай—момент непостоянен и может действовать то справа, то слева. В I случае стремятся совместить центр тяжести сечений свай в кусте с точкой приложения равнодействующей. Тогда свайный куст будет испытывать центральное загружение, и нагрузку на сваи проверяют по формулам (11.20) и (11.21). Размещать сваи с большей частотой у наиболее загруженного края ростверка нежелательно из-за возможного крена ростверка. Во II случае при проектировании таких фундаментов удается несколько снизить влияние момента на -их работу частичным смещением центра тяжести сечений свай в кусте относительно оси конструкции. Число свай внецентренно нагруженного фундамента обычно определяют по формуле (11,19) и увеличивают приблизительно на 20 %, 286 Расчетную нагрузку на сваю при эксцентриситете относи* тельно двух осей инерции площади сечений свай в кусте нахо« дят по формуле внецентренного сжатия Na + Gf+ Oa MxyAnМихАо
где Mx, My— моменты относительно главных осей инерции х и у площади горизонтального сечения свай в кусте; х и у— координаты центра сечения рассматриваемой сваи, для которой определяется нагрузка М; Ар — площадь поперечного сечения рассматриваемой сваи; Ixi, Iyi— моменты инерции сечения 1-й сваи относительно главных осей инерции х и у. Учитывая, что при применении свай одинакового поперечь ного сечения и момент инерции сечения сваи относительно собственной оси инерции / во много раз меньше А у\, а при отсутствии за-» делки свай в ростверке вообще равен нулю, поэтому 1-1 i-\ Тогда выражение (11.22) приводят к виду: JVn + Gf + G. Mxy Мих (11.23) При учете ветровых и крановых нагрузок разрешается при* нимать расчетную нагрузку iV на крайние ряды свай на 20 %', больше, чем по условию (11.21). Так как условие (11.21) часто не удовлетворяется даже с использованием коэффициента 1,2, приходится расчет повторять несколько раз, используя ме-> тод последовательного приближения. 11.3.4. Свайные фундаменты, воспринимающие горизонтальные нагрузки Обычно распорные надземные конструкции передают на основание наклонно направленную равнодействующую на-> грузку. Такая же нагрузка передается на основание и подпорными стенками, набережными и др. Горизонтальные состав* ляющие возникают от действия ветра тормозных сил, температурных деформаций и т, д, 287  ОС Рис. 11.21. Расположение свай при наклонной равнодействующей   На свайные фундаменты горизонтальные составляющие передаются во многих случаях. Когда эти усилия сравнительно невелики (при угле отклонения равнодействующей от вертикали а ^ 6°) их обычно передают на вертикально забитые сваи (рис. 11.21, а) за исключением случаев, когда верхние части сваи окружены слабыми грунтами. Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент, равномерно распределяют на сваи, причем горизонтальное усилие Я на одну сваю должно удовлетворять условию, аналогичному (11.21). В рассматриваемом случае Fd— это несущая способность свай на горизонтальную нагрузку. При больших углах отклонения равнодействующей от вертикали часть свай забивают наклонно, т. е. устраивают козловые сваи (рис. 11.21,6). Последние обеспечивают жесткость фундамента при действии горизонтальной силы. Сваи, забитые в двух направлениях, рассчитывают путем разложения равнодействующей на эти два направления. При действии горизонтальной составляющей на свайный фундамент с высоким свайным ростверком сваи с ростверком рассчитывают как рамную конструкцию с учетом упругой заделки свай в грунте. Иногда на вертикальные сваи, кроме горизонтальной составляющей, действует момент, отражающийся на горизонтальном смещении головы сваи. Воздействие момента на сваю учитывают расчетом по деформациям, изложенным в приложении 1 СНиП 2.02.03—85. 11.3.5. Определение осадки свайных фундаментов Свайные фундаменты из свай трения (висячих) рассчитываются дополнительно по второй группе предельных состояний (по деформации). Давление, передаваемое сваей треиия на грунт основания, вызывает в нем развитие напряжений, под действием которых грунты основания будут, как отмечалось ранее, испытывать деформации упругие, уплотнения и пластические (см. рис. 11.18). Деформации, возникающие в зоне уплотнения и упругие деформации за пределами этой зоны ниже плоскости, проходящей через нижние концы свай, развиваются аналогично деформации грунтов под фундаментами на естественном основании. Вследствие этого при расчете осадки 2R8 свайных фундаментов рассматривают условный фундамент. При этом принимают, что давление по подошве условного фундамента распределено равномерно. В случае сравнительно частого расположения свай это приблизительно соответствует действительности, начиная с глубины, равной одному-полутора размерам поперечного сечения свай. Этому способствует наличие уплотненной зоны грунта, которая образуется ниже свай, погруженных забивкой, вдавливанием и в некоторых других случаях. Когда сваи изготовлены в грунте или погружены ввинчиванием, под их нижними концами нет уплотненного грунта, поэтому они дают большую осадку. Этим и объясняется принятие существенно меньшего сопротивления грунта под нижними концами свай. Поскольку и под сваями такого вида напряженные зоны сливаются на некоторой глубине, их осадку определяют также исходя из осадки условного фундамента. Таким образом, задача сводится к нахождению площади, через которую давление передается на основание, и среднего давления, передаваемого на грунт. СНиП 2.02.03—85 рекомендует для определения размеров условного фундамента, заменяющего свайный, проводить наклонные плоскости под углом фц mt/iот точки пересечения наружной грани свай с подошвой ростверка (рис. 11.22,а). Здесь фи mt — средневзвешенное расчетное (по деформациям) значение угла внутреннего трения толщи грунтов в пределах длины сваи. Однако уширеиие условного фундамента в стороны не должно превышать половины шага свай (а/2) и, во всяком случае, быть, не больше 2d, считая от крайнего ряда свай (d— поперечный размер свай). Найдя размеры подошвы условного фундамента ABCD, . включающего в себя грунт, сваи и ростверк, а также глубину его заложения dfопределяют среднюю интенсивность давления  No/r В)  лЛ frrn" Г" I WV" <"  Рис. 11.22. Схемы условных фундаментов для расчета осадки 10 Б, И. Далматов ' 289 по подошве фундамента: Pmtи = Mm + Ори + Of и + Qgn)/(bJcl(U.24) где JVan — расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента; Орц, GnuGgii—вес соответственно свай, ростверка и грунта в пределах объема условного фундамента ABCD; be, U— ширина и длина подошвы условного фундамента. , Значение pmt и не должно превышать расчетное сопротивле ние грунта, найденное по формуле (9.11), т. е. должно быть удовлетворено условие (9.10). • Дополнительное давление р0, под действием которого уплотняются грунты основания, определяют по формуле (7.2). При этом удельный вес грунта у принимают как средневзвешенное значение в пределах глубины df. Зная р0, одним из методов расчета осадок, изложенных в п. 7, находят величину конечной осадки. При применении наклонных свай размеры подошвы условного фундамента устанавливают исходя из положения нижних концов свай, указанного на рис. 11.22,6.При высоком свайном ростверке или возникновении отрицательного трения в пределах длины свай размеры подошвы условного фундамента определяют путем проведения наклонных плоскостей под i глом Фп mt/4 с отметки, ниже которой по боковой поверхности свай развивается трение, поддерживающее их (рис. 11.22,в). 11.3.6. Учет рассеяния напряжений • в пределах длины свай Рассмотрим распределение вертикальных напряжений в плоскости, проходящей через нижние концы свай. При известном значении удельного трения по боковой поверхности свай, используя решение Д. Пати (1963 г.), полученное из задачи Р. Миндлина, можно найти вертикальные напряжения о>, s, действующие в интересующей плоскости (рис. 11.23). При удалении рассматриваемой точки от боковой поверхности сваи значения стг.« быстро уменьшаются и на некотором расстоянии становятся такими, при которых будут развиваться лишь упругие деформации, которые во много раз меньше деформаций уплотнения. По этой причине, в частности при расчете осадок обычных фундаментов, сжимаемая толща ограничивается, как правило, глубиной, на которой дополнительное напряжение не превышает 0,2 природного или не превосходит структурной ПРОЧНОСТИ Pstr(СМ. П. 2 И 7). Исходя из этих положений можно принять, что если напряжение 0Z. s < psir, то оно практически не уплотняет грунт. Следовательно, ту часть давления, которая передается боковой по* верхностью свай на грунт и вызывает напряжение в плоскости 290  Рис. 11.23. Расчетная схема для определения вертикальных напряжений в плоскости нижнего конца сваи с учетом рассеяния напряжений в пределах длины сваи нижних концов свай gz. $, меньшее pstr, можно считать рассеявшейся в массиве грунта в пределах длины сваи. В результате рассеяния напряжений при длинных сваях значительная часть нагрузки, которая передана на грунт боковой поверхностью сваи, не вызывает деформаций уплотнения грунтов ниже плоскости, проходящей через нижние концы свай. По этой причине в расчет надо принимать лишь часто заштрихованную часть эпюры (см. рис; 11.23), в пределах которой о*. s > Р*/г. Поскольку в момент осадки сваи сопротивление сдвигу боковой ее поверхности по грунту развивается в полной мере, максимальное усилие, передаваемое боковой поверхностью сваи, будет *?"-«£ vA; (11.25) обозначения те же, что в экспликации к формуле (11.4), Усилие, передаваемое нижним концом (острием) сваи на грунт, найдем по формуле где Nu—расчетная нагрузка, передаваемая на -сваю; определяется по выражению (11.20) от действия расчетных нагрузок при расчете по деформациям. Для нахождения дополнительного усилия Fa4- з, которое $ результате сопротивления сдвигу боковой поверхности сваи по грунту будет деформировать грунт ниже плоскости, проходящей через нижний конец сваи, надо определить объем тела Ю* 291 вращения эпюры aZsв пределах от гРдо гъ (рис. 11.23). С этой целью выразим агз, по Д. Пати: o-zs = afp, (11.26) где a — коэффициент напряжения, устанавливаемый по табл. 11.6; в случае квадратных свай трнаходят по формуле гр= ы/2п; fp — расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по грунту в пределах 1 ... 2 м у нижнего ее конца. Величину а Ф. К. Лапшин рекомендует определять исходя из аппроксимации кривой cr2S: При известном значении pstr, используя полученное выражение а, найдем расчетный радиус эпюры загружения: (11.27) Тогда усилие Fad.s, которое передается через боковую поверхность сваи и уплотняет грунты, расположенные ниже плоскости, проходящей через нижние концы свай, будет: Fad. s = 50,46 Ц0,31 + rp/ rb) (rp/rb) " — 1,31 ] I pr p.(ХУ.ЛЬ) Это выражение можно представить в виде: Fads = krfpr2p,(11.28') где kr— функция отношения гь/гр:
|