Вес грунта на уступе ростверка
Инженерно-геологические условия площадки строительств. Физико-механические свойства грунтов , страница 14
R и fi — расчетные сопротивления грунта соответственно под нижним концом сваи, кПа, определяемое по табл.7, СНиП 2.02.03-85, и i-го слоя по боковой поверхности сваи, кПа.
R=6300 кПа при IL=0,2.
А—площадь опирания на грунт сваи, м 2 принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто; А=0,21м 2
и — наружный периметр поперечного сечения сваи =1,633м;
hi — толщина 1-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м;
gcR и gcf—коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи gcR =1,0 ,gcf =1,0 [табл.3, СНиП 2.02.03-85] .
Свая изготовлена из бетона В25.
Rb =14,5 МПа = 14500 кН/м 2 Ab = 0,21м 2
Арматура - 6 стержней диаметром 25 класса А-III RA = 365000 кН/м 2
AА = 23,55 см 2 =0,00236 м 2
Принимаем за расчётную нагрузку на 1 сваю наименьшую - полученную по грунту FRs=2092 кН.
Определение условного давления под подошвой ростверка.
dC=0,52 м - поперечное сечение сваи.
Определение ориентировочной площади подошвы ростверка.
=17 кН/м 2 d r =4,5 м =1,1 - коэффициент перегрузки
Определение расчётной нагрузки от веса ростверка.
Определение требуемого количества свай.
шт. принимаем 8 свай.
Размещение свай, конструирование ростверка и определение фактического веса ростверка NР.
Расстояние между осями свай в ленточных фундаментах определяется по выражению:
к - количество рядов;
FRs - расчётная нагрузка допускаемая на сваю;
Ng - нагрузка от сооружения и собственного веса ростверка на 1 погонный метр. Однако из конструктивных соображений принимаем расстояние между сваями 1,5 м, а количество свай в одном ряду грузовой площади равным 8.
Определение фактического веса ростверка NР и грунта на его уступах Nсв.
Определение фактического давления на сваю.
Определение веса свай: NСВ =кН
недогруз= что допустимо.
Расчёт осадки свайного основания.
Найдем средневзвешенное расчётное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:
Предварительное определение веса ростверка
Исходя из условия конструктивного размещения свай на расстоянии 3d друг от друга находится условное давление под подошвой ростверка:
| (3.4) |
d – размер поперечного сечения сваи: d = 0.35 м.
Условная площадь подошвы ростверка определяется по формуле:
| (3.5) |
Nо,II – расчетная нагрузка по обрезу фундамента: Nо,II = 1392.15 тс;
dр – глубина заложения подошвы свайного ростверка: dр = 2.5 м;
Где Q - вес фундамента и грунта на его уступах, кН,
Определяем вес фундамента и грунта на его уступах
Среднее давление под подошвой фундамента
Определяем значения величин в формуле (6.6)
к=1,1, т.к. характеристики грунта определены по таблицам.
kz=1 при ширине подошвы фундамента b<10м. (d=1,4м<10м).
d1 –глубина заложения фундамента для зданий без подвала, d1= d=1,4м.
dв – глубина подвала. Для зданий без подвала dв=0. СII=4кПа.
Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле (2.6)
Проверяем условие (6.4)
Условие удовлетворяется, ширина подошвы фундамента принята достаточной.
Расчёт осадки основания по формуле
Этот расчёт можно не производить, т.к. коэффициент пористости е =0,55 < 0,6.
6.3 Конструирование фундамента
Подбираем стеновые блоки по приложению Г, таблица 4. При толщине стены 38 см принимаем стеновой блок марки ФБС 24.4.6 с размерами:
длина l =2380мм, ширина b =400мм, высота h =580мм.
Определяем ориентировочно количество стеновых блоков
где hn – высота блок – подушки;
hб - высота стенового блока.
Принимаем 2 стеновых блока по высоте фундамента.
Окончательное конструирование фундамента.
По обрезу фундамента проектируем гидроизоляцию из руберойда по слою цементной стяжки. Толщина горизонтального шва кладки блоков - 20мм. Конструирование фундамента см. рисунок 6.1
Рисунок 6.1– Конструкция фундамента
6.4 Расчёт тела фундамента на прочность
Сечение фундамента изображено на рисунке 6.2
Величина С=(1,4 – 0,4) /2=0,5м
Расчётная нагрузка на обрез фундамента
Рисунок 6.2 - Расчётная схема фундамента
Давление под подошвой фундамента
Поперечная сила в расчётном сечении
Рабочая высота фундамента
h 0 = h – a = 0,3 – 0,035 = 0,265 м
где защитный слой а = 0,035м, т.к. грунт маловлажный (при влажных грунтах а=0,07м).
Минимальная рабочая высота фундамента
Полная высота фундаментной подушки
h = 0,2 + 0,035 = 0,235м.<0,3м, значит высота блок - подушки h=0,3м принята достаточной.
Расчётный изгибающий момент
Площадь рабочей арматуры
По сортаменту арматурной стали принимаем рабочую арматуру.
Принято 5Ø 12 A-300 As =5,65 см 2 . Эта арматура располагается на 1м длины блок-подушки, значит шаг стержней 1 / 5= 0,2м = 200мм.
расчёт и конструирование ленточного фундамента
1. перечислить виды нагрузок, которые передаются на фундамент.
2. С какой площади перекрытия (покрытия) передаётся нагрузка на фундамент?
3. На какую часть длины собирается нагрузка на фундамент?
4. От чего зависит ширина подошвы фундамента?
5. Расшифруйте марку блок - подушки ФЛ 12.24, стенового блока ФБС24.5.6.
6. На что работает блок - подушка?
7. Где располагается рабочая арматура в блок - подушке, на что она работает?
8. Какая нормативная литература использовалась при расчёте фундамента?
7 расчет свайного фундамента
7.1 исходные данные
7.2 Сбор нагрузок
7.2.1 Сбор нагрузок на 1м 2 перекрытия чердачного перекрытия и крыши выполнен в таблицах7.1,7.2,7.3.
Таблица 7. 1- Сбор нагрузок на 1 м 2 плиты перекрытия
Примечание – Конструкцию пола см. рисунок 7.1
Таблица 7.2- Сбор нагрузок на плиту перекрытия чердака
Примечание – Конструкцию перекрытия см. рисунок 7.2
Таблица 7.3- Сбор нагрузок на 1погонный метр чердачной крыши
Примечание – Конструкцию крыши см. рисунок 7.3
7.2.2 Расчёт полной нагрузки на свайный фундамент
Расчёт ведётся для фундамента под внутреную несущую стену.
1.Нагрузка от собственного веса стены
7.3 Определение несущей способности висячей забивной сваи, Fd, кН, погружаемой без выемки грунта, следует определять как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности, по формуле (7.1)
где gс – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемой =1
R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимается по таблице 5 приложения Г;
А – площадь опирания на грунт сваи, м 2 принимая по площади поперечного сечения сваи брутто;
U – наружный периметр поперечного сечения, м.
fi - расчётное сопротивление i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи кПа (тс/м 2 ), принимаемое по таблице 6 приложения Г;
ni – толщина i – го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
gсr gсf - Коэффициенты условий работы грунта соответствено под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимается по таблице 6 приложения Г.
Виды и толщина слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи:
- глина, IL =0.4, толщина слоя h1 =2,4м;
- суглинок, IL =0.4, толщина слоя h2 =2,0м;
- песок пылеватый, толщина слоя h3 =3,0м.- общая толщина, соприкасается со сваей - 2,6м.
Длина сваи принята 7м. Сечение сваи 300×300мм.
Определяем данные к расчету по формуле (7.1)
R=1400 кПа – при глубине погружения сваи 7м, грунт – песок пылеватый.
Несущая способность сваи по формуле (7.1)
Определяем шаг сваи, м
7.3 Расчёт прочности на усилия при монтаже и транспортировке
Принимаем продольную арматуру с Ø 16 А 300, из условия технологии сварки принимаем поперечную арматуру Ø 6 А 240 с шагом 100 и 200 мм.
При расчете на транспортные усилия должно выполняться следующее условие
Мсеч – несущая способность сечения колонны при работе на изгиб
Определение приближенного веса ростверка и числа свай
4. Определение приближенного веса ростверка и числа свай.
Число свай определяем по формуле 9,25[9]
где ==1,5 - коэффициент учитывающий действие момента;
Принимаем число свай 1шт.
5. Конструирование ростверка.
Габаритные размеры ростверка (подколонника) в плане равны 0,6х0,6м, по высоте – 1,3м.
;
;
6. Проверка усилий передаваемых на сваи.
При действии момента, наиболее нагруженными оказываются сваи, максимально удаленные от центра тяжести свайного поля (в рассматриваемом случае yi=0). Вычисляем суммарную расчетную нагрузку на сваю в уровне подошвы ростверка и момент в уровне подошвы ростверка.
Расчетное усилие, передаваемое на сваю, определяем по формуле 9,29
Свая сжата, расчетное усилие на сваю не превышает силы расчетного сопротивления сваи.
7. Расчет осадок фундамента.
средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах глубины заложения условного фундамента dc; сII=2 кПа – параметр сцепления несущего слоя грунта,
Проверяем давление на грунт по подошве фундамента pII=432,79кПа<R=1396,04кПа. Требование по п.2,41 СНиП 2.02.01-83 удовлетворено. Расчет осадки основания можно выполнять, используя решения теории упругости. Так как ширина подошвы фундамента меньше 10м, для расчета осадки фундамента используем метод послойного суммирования.
Природное давление на уровне подошвы условного фундамента
Дополнительное давление по подошве условного фундамента
Вычисление природных и дополнительных напряжений под подошвой условного фундамента колонны К1.
Осадка фундамента 0,7см меньше предельно допустимой осадки фундаментов su=12см производственных зданий с металическим каркасом.
Рис. 8.21 Расчетная схема к определению осадки свайного фундамента под колонну К1.
8.5.3 Проектирование фундамента под колонну К2.
1. Исходные данные.
Наиболее невыгодное сочетание нагрузок на уровне обреза фундамента
N=696,83кН, М= 76,79кН*м, Q=20кН.
2. Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта и конструкции сваи.
3. Определение несущей способности и силы сопротивления сваи по материалу и по грунту.
4. Определение приближенного веса ростверка и числа свай.
Число свай определяем по формуле 9,25[9]
где ==1,5 - коэффициент учитывающий действие момента;
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.
Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.
При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.
1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай (черт. 1.). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II-17-77 „Свайные фундаменты”.
Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами - монолитным, со стальными колоннами - с помощью анкерных болтов.
Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения
1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).
Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные - длительные, кратковременные, особые - должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", а значения коэффициентов надежности по назначению - согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.
При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.
При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g b2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g b2 принимается равным 1.
1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 dsv, где dsv - диаметр свай.
2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ
А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ
2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.
Расчет ростверков на продавливание колонной
2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c=0,4h0 (см. черт. 1):
где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия
При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
здесь n - число свай в ростверке;
n1 - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
Rbt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;
h0 - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;
иi - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;
сi - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;
a - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле
здесь Af - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле
здесь bcol, hcol - размеры сечения колонны;
hапс - длина заделки колонны в стакан фундамента.
При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1) приобретает следующий вид:
c1 - расстояние от грани колонны с размером bcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
c2 - расстояние от грани колонны с размером hcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.
Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.
При сi>h0 ci принимается равным h0; при сi<0,4h0 сi принимается равным 0,4h0.
При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c1=с2=с формула (4) будет иметь следующий вид:
При установке в пределах пирамиды продавливания поперечной арматуры расчет должен производиться из условия
(6)
но не более 2Fb. Сила Fb принимается равной правой части условия (1).
Сила Fsw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани пирамиды продавливания, по формуле
(7)
где Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы;
Asw - суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей боковые грани пирамиды продавливания.
2.3. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков производится по тем же формулам, что и на продавливание центрально-нагруженных ростверков, но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной где - сумма реакций всех свай, расположенных с одной стороны от оси колонны в наиболее нагруженной части ростверка за вычетом реакций свай, расположенных в зоне пирамиды продавливания с этой же стороны от оси колонны.
В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.
При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина , определяется в каждом направлении отдельно; в расчет принимается большая из этих величин.
Примечание. При стаканном сопряжении колонны с ростверком и эксцентриситете продольной силы в колонне величину , допускается определять, принимая величину момента, передающегося на ростверк от колонны, равной Если при этом дно стакана располагается выше плитной части ростверка, должна быть дополнительно выполнена проверка ростверка на продавливание при полном моменте и соответствующей ему сумме реакций свай из условия, что меньшим основанием пирамиды продавливания служит площадь подколонника.
2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, расчет ростверка на продавливание выполняется как при колонне со сплошным прямоугольным сечением, соответствующим внешним габаритам двухветвевой колонны (черт. 2).
Черт. 2. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной двухветвевой колонной
2.5. При многорядном расположении свай (черт. 3) помимо расчета на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружной грани колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°; при этом реакции свай, находящихся в пределах площади нижнего основания пирамиды продавливания, не учитываются.
Черт. 3. Схема образования пирамид продавливания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны
2.6. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай (черт. 4) производится из условия
где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций обеих свай от продольной силы N, действующей в колонне;
Rbt, h0; c1; bcol, hcol, a - обозначения те же, что в формулах (1) и (3);
с2 - расстояние от плоскости грани колонны с размером hcol до наружной грани штатной части ростверка.
Черт. 4. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной в двухсвайном фундаменте
2.7. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай также производится по формуле (8), но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной Fper=2Fi, где Fi - реакция наиболее нагруженной сваи от продольной силы N и момента М, действующих в колонне.
2.8. При стаканном сопряжении колонны с ростверком, когда стенки стакана подколонника имеют большую толщину (ds>0,75hp), или в штатных ростверках (черт. 5) при заглублении колонны в штатную часть ростверка не менее чем на 1/3 ее высоты, помимо расчета ростверка на продавливание в соответствии с пп. 2.2 - 2.7 следует производить расчет ростверка на раскалывание колонной от силы N по формуле
где N - продольная сила, действующая в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
m - коэффициент, вычисляемый по формуле
здесь s sid - напряжение бокового обжатия, МПа, определяемое по формуле
(11)
здесь Ab - наименьшая площадь вертикального сечения ростверка по оси колонны за вычетом вертикальной площади сечения стакана и площади трапеции, расположенной под колонной, с наклоненными под углом 45° сторонами (на черт. 5 площадь трапеции показана пунктирными линиями);
Rbt, a - обозначения те же, что в формуле (1);
а - условное обозначение вводимой в расчет стороны сечения колонны (bcol или hcol);
Допускается принимать m =0,75.
Найденная по формуле (9) несущая способность ростверка по раскалыванию сравнивается с его несущей способностью на продавливание () и принимается большая из этих величин.
Черт. 5. Схема свайного фундамента с плитным ростверком
При этом несущая способность ростверка, определенная по формуле (9), должна приниматься не более его несущей способности на продавливание колонной от верха ростверка от продольной силы и момента, действующих в этом сечении. Расчет на продавливание от верха ростверка производится по пп. 2.2 - 2.7 с введением в правую часть формул (1); (4); (5); (8) коэффициента 0,75 и принимая h0 равным расстоянию от рабочей арматуры плиты до верхней горизонтальной грани ростверка.
Расчет ростверков на продавливание угловой сваей
где Fai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения);
h01 - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени.
иi - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания высотой h01, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;
b i - коэффициент, определяемый по формуле
(13)
здесь k - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.
В преобразованном виде формула (12) будет иметь вид
где
b01; b02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка (черт. 6);
c01; c02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;
b 1 и b 2 - значения этих коэффициентов принимаются по табл. 1.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.
Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.
При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.
1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай ( черт. 1 .). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II -17-77 „Свайные фундаменты”.
Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами - монолитным, со стальными колоннами - с помощью анкерных болтов.
Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения
1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).
Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные - длительные, кратковременные, особые - должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", а значения коэффициентов надежности по назначению - согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.
При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.
При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g b 2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g b 9 принимается равным 1.
1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 dsv , где dsv - диаметр свай.
2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ
А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ
2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.
Расчет ростверков на продавливание колонной
2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1 ) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c =0,4 h 0 (см. черт. 1 ):
где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия
При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N , действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
здесь n - число свай в ростверке;
n 1 - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
Rbt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;
h0 - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;
и i - полусумма оснований i -й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m ;
с i - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;
a - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле
здесь Af - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле
здесь bcol , hcol - размеры сечения колонны;
h апс - длина заделки колонны в стакан фундамента.
При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1 ) приобретает следующий вид:
c 1 - расстояние от грани колонны с размером bcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
c 2 - расстояние от грани колонны с размером hcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.
Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.
При с i > h 0 ci принимается равным h 0; при с i <0,4 h 0 с i принимается равным 0,4 h 0.
При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c 1=с2=с формула (4 ) будет иметь следующий вид:
При установке в пределах пирамиды продавливания поперечной арматуры расчет должен производиться из условия
но не более 2 Fb . Сила Fb принимается равной правой части условия (1 ).
Сила Fsw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани пирамиды продавливания, по формуле
где Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы;
Asw - суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей боковые грани пирамиды продавливания.
В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.
При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина , определяется в каждом направлении отдельно; в расчет принимается большая из этих величин.
Примечание. При стаканном сопряжении колонны с ростверком и эксцентриситете продольной силы в колонне величину , допускается определять, принимая величину момента, передающегося на ростверк от колонны, равной Если при этом дно стакана располагается выше плитной части ростверка, должна быть дополнительно выполнена проверка ростверка на продавливание при полном моменте и соответствующей ему сумме реакций свай из условия, что меньшим основанием пирамиды продавливания служит площадь подколонника.
2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, расчет ростверка на продавливание выполняется как при колонне со сплошным прямоугольным сечением, соответствующим внешним габаритам двухветвевой колонны ( черт. 2 ).
Черт. 2. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной двухветвевой колонной
2.5. При многорядном расположении свай ( черт. 3 ) помимо расчета на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружной грани колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°; при этом реакции свай, находящихся в пределах площади нижнего основания пирамиды продавливания, не учитываются.
Черт. 3. Схема образования пирамид продавливания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны
2.6. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай ( черт. 4 ) производится из условия
где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций обеих свай от продольной силы N , действующей в колонне;
Rbt , h 0; c 1; bcol , hcol , a - обозначения те же, что в формулах (1 ) и (3);
с2 - расстояние от плоскости грани колонны с размером hcol до наружной грани плитной части ростверка.
Черт. 4. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной в двухсвайном фундаменте
2.7. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай также производится по формуле (8 ), но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной Fper =2 Fi , где Fi - реакция наиболее нагруженной сваи от продольной силы N и момента М, действующих в колонне.
2.8. При стаканном сопряжении колонны с ростверком, когда стенки стакана подколонника имеют большую толщину ( ds ³ 0,75 hp ), или в плитных ростверках ( черт. 5 ) при заглублении колонны в плитную часть ростверка не менее чем на 1/3 ее высоты, помимо расчета ростверка на продавливание в соответствии с пп. 2.2 - 2.7 следует производить расчет ростверка на раскалывание колонной от силы N по формуле
где N - продольная сила, действующая в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
m - коэффициент, вычисляемый по формуле
здесь s sid - напряжение бокового обжатия, МПа, определяемое по формуле
здесь Ab - наименьшая площадь вертикального сечения ростверка по оси колонны за вычетом вертикальной площади сечения стакана и площади трапеции, расположенной под колонной, с наклоненными под углом 45° сторонами (на черт. 5 площадь трапеции показана пунктирными линиями);
Rbt , a - обозначения те же, что в формуле (1 );
а - условное обозначение вводимой в расчет стороны сечения колонны ( bcol или hcol );
Допускается принимать m =0,75.
Найденная по формуле (9 ) несущая способность ростверка по раскалыванию сравнивается с его несущей способностью на продавливание ( ) и принимается большая из этих величин.
Черт. 5. Схема свайного фундамента с плитным ростверком
При этом несущая способность ростверка, определенная по формуле (9 ), должна приниматься не более его несущей способности на продавливание колонной от верха ростверка от продольной силы и момента, действующих в этом сечении. Расчет на продавливание от верха ростверка производится по пп. 2.2 - 2.7 с введением в правую часть формул (1 ); (4) ; (5); (8) коэффициента 0,75 и принимая h 0 равным расстоянию от рабочей арматуры плиты до верхней горизонтальной грани ростверка.
Расчет ростверков на продавливание угловой сваей
где Fai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения);
h 01 - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени.
и i - полусумма оснований i -й боковой грани фигуры продавливания высотой h 01, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;
b i - коэффициент, определяемый по формуле
здесь k - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.
В преобразованном виде формула (12 ) будет иметь вид
b 01; b 02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка ( черт. 6 );
c 01; c 02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;
b 1 и b 2 - значения этих коэффициентов принимаются по табл. 1 .
Ростверка, расчет условного фундамента
Расчет свайных фундаментов и их оснований ведут по двум группам предельных состояний:
по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков;
по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.
Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия (35):
где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;
Fd - несущая способность сваи, определяемая любым из известных методов;
1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам ее испытания статической нагрузкой;
1,25 – по результатам динамических испытаний, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей – зондом;
1,4 – по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта, или расчетом практического метода.
Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок, а также если фундамент расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчетной схеме сдвига грунта по цилиндрической поверхности скольжения.
Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний при действии вертикальных нагрузок проводят из условия (36):
где, S - деформация свайного фундамента (осадка или относительная разность осадок), определяемая расчетом;
S u - предельно допустимая величина деформации свайного фундамента, устанавливаемая заданием на проектирование или определяемая по СНиП 2.02.01 - 83.
Фундаменты из свай, работающих как сваи – стойки, рассчитывать по деформациям от вертикальных нагрузок не требуется.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю определяют по формуле (37):
где Nd , Mx , My - расчетные усилия (вертикальная нагрузка, изгибающие моменты) в плоскости подошвы ростверка фундамента относительно главных центральных осей;
n – количество свай в фундаменте;
x i , y i - расстояния от главных осей до оси каждой сваи;
x и y - расстояния от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.
7.2 Пример расчета и проверки конструкции ростверка
Примем площадь ростверка из следующих соображений. Расчетная площадь 1,54 кв.м, принятая 2,25 кв.м. Расстояния между центрами соседних свай должны быть не менее 3d, чтобы не накладывалось напряжение в грунте на соседние сваи и не происходил их «выпор». Расстояние свеса ростверка (расстояние от центра крайней сваи до кромки ростверка) должно быть равно d. В принятой свае С9 - d = 0,3 м, а 3d = 0,9 м. При количестве свай 4 конструкция ростверка будет иметь следующий вид (рисунок 7.1).
Необходимо найти величины:
Объем принятого ростверка Vp:
где VP – объем ростверка, м 3 ;
Vк – объем опирающейся в ростверк части колонны (опоры), м 3 .
Vp – объем ростверка, м 3 ;
Vrp – объем грунта, м 3 ;
Рисунок 7.1 – Схема расположения свай в фундаменте
V р = 1,5 х1,5 х1,7 = 3,83 м 3 ;
N р = 0,85 * (3,83*23) = 74,78 кПа;
Максимальное и минимальное давление на грунт от сваи или расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, определяют по формуле:
где Mx , Mу – изгибающие моменты вдоль оси х и оси у, кН·м;
у, х – расстояния от главных осей до оси (центра) сваи, для которой определяется расчетная нагрузка, м.
Рисунок 7.2 – Ростверк фундамента
Fd = 647,59 кПа > Рmax = 575,92 кПа.
7.3 Расчет условного фундамента
где L - длина сваи, м;
li – длина i-го участка, м.
Далее находим по формуле (29) коэффициент (угол) рассеивания напряжений с глубиной: град. , (42)
Найдем размеры и площадь площадки давления (условного фундамента) по формулам:
где rс – расстояние между сваями, м;
lсв – длина сваи, м;
Площадь условного фундамента:
Aф.усл = 4,1 х 4,1 = 16,81 м 2 .
Рисунок 7.3 – Схема распределения давления на грунт
Найдем нагрузку от веса условного фундамента:
Ny = 16,81*( 3,7*14,52+1,97 * 14,22 + 3,4*16,87+1,63*15,70) =
=16,81*(53,72+28,01+57,36+25,59)= 16,81*164,68=2768,27 кН.
Средний вес грунта условного фундамента:
Определяем расчетное сопротивление грунта:
= 1,1 (38,27 + 599,18) = 701,20 кПа.
Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента на грунт:
РII = (1180 + 2768,27) / 16,81 = 234,88 кПа. РII < RII - условие соблюдается.
Практическое занятие № 8 - Технико-экономическое обоснование выбора варианта фундамента в ценах 1984 года
8.1 Определение объемов фундаментов и работ при их устройстве
8.1.1 Объемы по устройству внецентренно нагруженного
Элементы работ согласно расчетам практического занятия №5:
а) Разработка грунта под фундамент - 71,83 м 3 .
б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) - 30,6 м 2 .
в) Устройство монолитного фундамента - 11,82 м 3 .
8.1.2 Объемы по устройству свайного фундамента
Элементы работ согласно расчетам практических занятий №6-7:
а) Разработка грунта под фундамент - 22,03 м 3 .
б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) - 10,88 м 2 .
в) Устройство монолитного ростверка - 4,664 м 3 .
г) Погружение железобетонных свай – 4 шт.:
0,81 х 4 = 3,24 куб.м.
Полученные значения заносим в таблицу 8.1, и производим сравнение двух вариантов фундаментов по технико-экономическим показателям.
Таблица 8.1 – Технико-экономические показатели
По итогам расчетов принимаем вариант свайного фундамента, вследствие оптимальных технико-экономических показателей.
Читайте также: