Опирание ростверка на сваи

Последовательность выбора типового ростверка следующая:

1. по (13.12) вычисляют необходимое количество свай в кусте;
2. по рис.13.25 принимают типовой куст свай;
3. проверяют выполнение условий (13.17) и (13.18) для наиболее и наименее нагруженных свай. Если какое-либо из условий не выполняется, принимают новый куст свай по рис.13.25 с большим количеством свай;
4. в зависимости от принятого куста свай, сечения колонны, схемы ростверка, максимальной нагрузки на угловую сваю, расчетной нагрузки на колонну по табл.13.10 принимают тип ростверка;
5. определив вертикальную нагрузку на уровне подошвы ростверка с учетом веса ростверка и грунта на его обрезах, вновь проверяют выполнение условий (13.17) и (13.18). В случае их невыполнения подбирают новый ростверк, руководствуясь указаниями п.4 и 5.

Типовые конструкции ростверка по серии 1.411.1-1/89 предназначены для сборных сплошных и двухветвевых колонн одноэтажных производственных зданий. Типоразмеры ростверков варьируют в широком диапазоне, чем обеспечивается применение серии для всего многообразия типов колонн и комбинаций нагрузок. Рекомендуемые серией 1.411.1.-1/89 габаритные размеры ростверков приведены в табл.13.11, где расчетный вес конструкции связан с размерами плитной части и высотой (рис.13.28, г).

Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается свободно опирающимся и жестким.

В соответствии с требованиями нормативных документов [47, 48] жесткое сопряжение свай с ростверком необходимо в случаях, когда:

а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, пылевато-глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах и т.п.);

б) в месте сопряжения свай с ростверком нагрузка, передаваемая на сваю, приложена с эксцентриситетом, выходящим за пределы ядра сечения сваи;

в) на сваи действуют горизонтальные нагрузки, перемещения от которых при свободном опирании оказываются больше предельных для проектируемого здания или сооружения;

г) сваи работают на выдергивающие нагрузки.

При выборе способа сопряжения свай с ростверком нагрузки на каждую сваю определяют из предположения, что такие суммарные нагрузки на фундамент, как вертикальная сила , горизонтальная сила и изгибающий момент распределяются между сваями равномерно. Если ни один из названных случаев, когда требуется жесткая заделка свай в ростверк, не реализуется, предусматривается свободное опирание ростверка на сваю.

Жесткое сопряжение свай с ростверком достигается одним из следующих способов:

1) заделкой сваи в ростверк на глубину, равную ее поперечнику;

2) заделкой в ростверк выпусков продольной арматуры свай. Тело сваи при этом заводят в ростверк на глубину 50…100 мм в случае проектирования промышленных и гражданских зданий и на 150 мм – при проектировании мостов.

Реализация второго способа сопряжения с использованием забивных свай достигается частичным разрушением головы сваи и обнажением арматуры.

Глубину заделки свай или выпусков арматуры в ростверк определяют, руководствуясь указаниями СНиП [38] по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. Расчетная глубина заделки должна быть не меньше значений, вытекающих из конструктивных требований:

1. Для фундаментов промышленных и гражданских зданий принято условие , при этом при использовании забивных сплошных свай; для полых круглых свай диаметром 30…80 см; для буронабивных свай (где — размер стороны поперечного сечения или диаметр круглой сваи).

При использовании преднапряженных свай длиной более 6 м для жесткой заделки применяют дополнительный каркас из ненапрягаемой арматуры, который заделывают в ростверк или оголовок на глубину не менее чем на 20 диаметров продольного стержня каркаса и не менее чем на 250 мм.

2. При проектировании свайных фундаментов мостов и при .

В случае заделки ствола сваи в ростверк на 150 мм выпуски арматуры должны быть по длине не менее 25 диаметров стержня для арматуры периодического профиля и 40 диаметров – для гладкой арматуры.

Примеры жесткого сопряжения свай с ростверком показаны на рис.13.32.

Свободное опирание ростверка на сваю в расчетных схемах считается шарнирным сопряжением. При монолитном ростверке шарнирное сопряжение конструктивно обеспечивается заделкой головы сваи в ростверк на глубину 5-20 см. Такая глубина заделки гарантирует равномерную передачу нагрузок по всему сечению сваи. Если забивную сваю не удается погрузить до проектной отметки, верхний ее конец срубывают до отметки, на 5 см превышающей отметку подошвы ростверка. При этом заведение продольной арматуры в ростверк не требуется.

При использовании сборных ростверков с оголовками сваи заводят в оголовок не менее чем на 10 см. Сваи, не доведенные при погружении до проектной отметки, срубывают таким образом, чтобы обеспечить указанную величину заделки в ростверк (рис.13.33, а).

Рис.13.32 — Жесткое сопряжение свай с ростверком: а – соединение

головной части сваи с насадкой; б, в – соединение ростверка со сваей прямоугольного сечения; г, д – соединение круглых свай с ростверком; 1- надфундаментая конструкция; 2 — насадка; 3 – выпуски ар-

матуры; 4 – полость, заполняемая бетоном; 5 – ростверк; 6 – спи-ральный хомут; 7 – подготовка; 8 – круглая свая сплошного сече-

ния; 9 – грунтовое ядро полой сваи; 10 – круглая полая свая

Рис.13.33 — Свободное опирание ростверков на сваи с насадками:

а – сопряжение без арматурных выпусков; б – сопряжение

с использованием выпусков арматуры; 1 – ростверк; 2 – насадка;

3 – полость, заполняемая бетоном; 4 – бетонная подготовка;

5 – выпуски арматуры

При использовании сборных ростверков с пирамидальными отверстиями сваю заводят в ростверк на 50 мм (рис.13.33, б). В безростверковых свайных фундаментах заделка сваи в сборный оголовок составляет 200 мм.

13.4.3. Расчет по деформациям. Цель расчета по деформациям – обеспечить для свайного фундамента выполнение условия

, (13.28)

где — осадка (м, см) свайных фундаментов; — предельная деформация основания.

Условие (13.28) должно выполняться для всех нормируемых видов деформации (осадок, кренов, горизонтальных перемещений), которые могут оказаться определяющими для данного фундамента.

Расчету по деформациям подлежат фундаменты из висячих свай, воспринимающие сжимающие нагрузки.

Значения обычно регламентируются заданием на проектирование здания или сооружения. При отсутствии таких данных пользуются данными СНиП [5].

Нормативными документами на проектирование свайных фундаментов предусмотрено несколько методов расчета деформаций в зависимости от типа фундамента, вида деформаций и характера загружений.

^ 13.4.4. Методы расчета деформаций. Осадку ленточных свайных фундаментов определяют по формуле

, (13.29)

Здесь — погонная нагрузка на свайный фундамент; — коэффициент Пуассона; — модуль деформации грунта активной зоны; — безразмерный коэффициент, принимаемый по номограмме на рис.13.34 в зависимости от приведенной ширины фундамента ( — глубина погружения сваи; — ширина фундамента) и приведенной глубины активной зоны (где — глубина нижней границы активной зоны).

Деформацию грунта под свайным фундаментом определяют в пределах активной зоны.

Нижняя граница активной зоны располагается на глубине, где дополнительные напряжения от фундамента не превышают структурной прочности грунта. Допускается нижнюю границу активной зоны принимать на глубине, где напряжения от внешней нагрузки не превышают 0,01 МПа.

Напряжения от внешней нагрузки в активной зоне ленточных свайных фундаментов

, (13.30)

где — погонная нагрузка на ленточный свайный фундамент, включая вес грунтосвайного массива; — глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка; — безразмерный коэффициент, принимаемый по табл.13.12 в зависимости от приведенных значений ширины свайного фундамента , глубины рассматриваемой точки и расстояния рассматриваемой точки от оси ленточного фундамента (где — ширина фундамента; — расстояние рассматриваемой точки до оси фундамента; — глубина рассматриваемой точки). Табл. 13.12 приведена с сокращениями, полностью значения коэффициентов даны в [49, 50].

Напряжения в плоскости нижнего конца свай не должны превышать расчетного давления на грунт на этом же уровне.

Границы условного фундамента определяются: сверху – поверхностью планировки грунта, снизу – плоскостью, проходящей через нижние концы свай, с боков – вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай.

Рис.13.34 — Номограмма для

определения коэффициента

Коэффициент Пуассона при практических расчетах рекомендуется принимать таким: для крупнообломочных грунтов – 0,27, для песков и супесей – 0,30, для суглинков – 0,35, для глин – 0,42.

Значения коэффициента определяют по номограмме на рис.13.34 следующим образом. Через точку, соответствующую вычисленному значению приведенной глубины сжимаемой толщи , проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с линией приведенной ширины фундамента и опускают перпендикуляр до линии коэффициента Пуассона грунта. Из точки пересечения проводят линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с осью ординат, на которой приведены значения коэффициента .