Вибір типу і схеми фундаментів - пальові фундаменти

Найпопулярніше

Вибір типу і схеми фундаментів

Тип і схему фундаментів вибирають в результаті техніко-економічного порівняння різних практично здійсненних варіантів конструкції фундаментів, враховуючи витрати матеріалів, праці, вартості і терміни виконання робіт. Порівнянню підлягають варіанти фундаментів з паль, паль-оболонок, паль-стовпів з плитою, заглибленою в грунт, і плитою, що підноситься над грунтом.

Стосовно до опор мостів рекомендується з`ясувати, в першу чергу, доцільність будівництва фундаментів з плитою, розташованою над ґрунтом. Для малих і середніх мостів доцільно застосовувати фундаменти з плитою-подферменніком (див. Рис. 2.13), а на річках з льодоходом - фундаменти з плитою, яка є одночасно фундаментної частиною опори (див. Рис. 2.12).

Вибір оптимальної схеми пальових фундаментів є складним завданням, рішення якої зводиться до виявлення конструкції з найменшої кількості паль мінімально можливого поперечного перерізу. Завдання додатково ускладнюється тим, що в різних умовах раціональність тієї чи іншої схеми фундаменту може оцінюватися різними показниками. Якщо, наприклад, вирішальним фактором для міцності фундаменту є несуча здатність паль по грунту, то більш раціональна та конструкція, в палях якої (при однаковому їх числі) виникають менші поздовжні сили. Якщо вирішальним фактором є міцність паль за матеріалом, то більш доцільна конструкція, в палях якої виникають менші згинальні моменти.

Найбільш простими в будівництві є фундаменти з вертикальних паль з плитою, розташованої переважно над грунтом. Тому вибір схеми фундаменту слід починати з дослідження можливості створення конструкції з одних вертикальних паль збільшеного поперечного перерізу. Такі фундаменти рекомендуються до застосування у випадках, коли при мінімальній кількості вертикальних паль, призначеному з умови сприйняття вертикальної і горизонтальної сил, згинальних моментів в палях від впливу горизонтальної сили безпечні для їх міцності.

Можливі конструкції фундаментів, що складаються з одного, двох або кількох рядів вертикальних паль. Міцність і жорсткість таких фундаментів на дію горизонтального навантаження і моменту забезпечується роботою паль на вигин і опором грунту горизонтальному зсуву і повороту паль, а дворядних фундаментів, крім того, - роботою паль в умовах жорсткої закладення їх верхніх кінців в плиту.

У разі недостатньої горизонтальній жорсткості фундаменту з вертикальних паль або великих згинальних моментів в палях

Мал. 5.1. Схеми фундаментів з вертикальних паль, розташованих:

а- далі від осі сімметріі- б - ближче до осі симетрії фундаменту

Мал. 5.2. Фундаменти з паль, розташованих: а - по козловий схеме- б - по віяловій схемою

доцільно частину або всі палі розташувати похило. В цьому випадку істотно зростає жорсткість фундаменту .без збільшення числа паль або розмірів їх поперечного перерізу і довжини.

Ефект від застосування похилих паль буде тим більше, чим вище розташована плита фундаменту по відношенню до поверхні грунту, менше перетин паль, слабкіше верхні шари грунту і більш міцний грунт в рівні нижньої частини паль. Однак застосування похилих паль часто призводить до істотного збільшення в них поздовжніх зусиль.

У зв`язку з різноманіттям схем і складним характером роботи фундаментів з похилими палями поки не представляється можливим запропонувати конкретні рекомендації щодо вибору оптимальної схеми в кожному конкретному випадку проектування пальового фундаменту. Раціональна схема може бути обрана в результаті аналізу декількох варіантів фундаментів, складених з урахуванням викладених нижче деяких основних положень конструювання.

Положення ставляться до вибору раціональної плоскою схеми фундаменту, але їх можна використовувати для вибору просторової конструкції, якщо в якості досліджуваних схем прийняти проекції даної конструкції на дві взаємно перпендикулярні вертикальні площині, які проходять через осі опори.

При рівній кількості паль однакового перетину і однакових розмірах плити симетричні фундаменти (рис. 5.1, а), у яких палі з меншими кутами нахилу до вертикалі (в тому числі і вертикальні палі) розташовані далі від осі симетрії, в більшості випадків мають велику міцність і жорстокістю в порівнянні з фундаментами з більш близьким розташуванням таких паль до осі симетрії (рис. 5.1,6).

Фундамент з паль, розташованих по козловий схемою (рис. 5.2, а), має значно більшою жорсткістю при дії на

Мал. 5.3. Схеми розташування паль в фундаментах: а - веерное- б - козловое- в - вертикальне

нього горизонтальних навантажень в порівнянні з фундаментом з паль, розташованих по віяловій схемою (рис. 5.2,6).

Якщо фундамент сприймає великі горизонтальні навантаження, то поздовжні усілія- в палях можна зменшити, збільшуючи нахили паль до вертикалі.

У фундаментах слід уникати застосування паль з нахилами до вертикалі 1:10 і менше, так як незначні відхилення фактичних нахилів таких паль від проектних (в процесі виробництва робіт) можуть істотно змінити умови роботи фундаментів.

Про те, як впливають зміна величини нахилу паль у фундаменті і сама схема фундаменту на зусилля в палях і переміщення плити, можна судити за наведеними нижче результатами розрахунку (табл. 5.1) трьох плоских схем фундаменту (рис. 5.3), що складається з п`яти залізобетонних порожнистих паль діаметром 0,8 м і вільної довжиною 5 м. у рівні низу плити верхні кінці паль розташовані по фасаду фундаменту через 2 м. Палі заглиблені в грунт на 15 м.

Нахил паль - 3: 1 і 8: 1. Фундаменти розраховані на вплив горизонтального навантаження 50 тс, яка додається в рівні підошви плити.

З наведених у табл. 5.1 даних видно, що найбільші поздовжні зусилля в палях різних схем від однієї і тієї ж навантаження розрізняються в 3,5 рази, згинальні моменти - в 11 разів, а гори;

Таблиця 5.1

Навіть в одній схемі фундаменту, що відрізняється тільки величиною нахилу паль, поздовжні зусилля і моменти мають істотну різницю. При дії інших навантажень вплив схеми розташування паль може виявитися менш істотним. Так, при дії тільки центрально прикладеної вертикального навантаження поздовжні сили в палях всіх схем фундаментів, розглянутих в табл. 5.1, мало відрізняються одна від одної.

Якщо на опори впливають ексцентрично прикладені горизонтальні сили, наприклад гальмівні сили з однієї колії двоколійного моста, бічні удари льоду і інші, то рекомендується палі в фундаменті розташовувати так, щоб його жорсткість на кручення була якомога більшою. Фундаменти з віяловим розташуванням похилих паль в двох взаємно перпендикулярних площинах (рис. 5.2, б) мають значно меншу жорсткість на кручення.

Щоб підвищити жорсткість фундаменту на кручення від впливу ексцентрично прикладених горизонтальних сил при наявності похилих паль, їх рекомендується розташовувати так, щоб не менше 30-40% загального числа похилих паль не перетинаються вертикальної осі фундаменту і проходило можливо далі від неї.

Характерна особливість фундаментів з несиметричними плоскими схемами розташування паль, наприклад фундаментів підвалин, полягає в тому, що зменшення горизонтальних навантажень іноді призводить до збільшення переміщень плити, а також поздовжніх зусиль і напружень в палях. З огляду на цю особливість, фундаменти несиметричною схеми слід перевіряти розрахунком не тільки на найбільші, а й найменші значення можливих горизонтальних навантажень, наприклад при визначенні тиску грунту на підвалини від ваги підхідних насипів при різних значеннях кута внутрішнього тертя грунту. Зазначені особливості в рівній мірі відносяться до фундаментів з плитою, розташованою над ґрунтом і в грунті.