Розрахунок пальових фундаментів

Опалення, водопостачання, каналізація

Розрахунок пальових фундаментів

Загальні положення. Розрахунок пальових фундаментів і їх основ виконують за двома групами граничних станів.

За першою групою граничних станів розрахунок виробляють з умови забезпечення несучої здатності ростверку, паль і грунту пальових фундаментів. Несучу здатність грунту пальового фундаменту перевіряють за формулою (10.2). Якщо в фундаменті є кілька паль, то враховують їх кількість.

За другою групою граничних станів розрахунок виконують тільки для фундаментів з висячих паль і паль-оболонок за умовою (4.6), що обмежує розвиток значних деформацій. Пальові фундаменти, що складаються з паль-стійок, поодинокі висячі палі, доспрінімающіе поза кущів вдавлюють або висмикують навантаження, а також пальові кущі, що працюють на висмикують навантаження, розраховувати за деформаціями не потрібно.

Мал. 10.5. Схеми передачі тиску на грунт підстави за рахунок опору грунту по боковій поверхні і під нижнім кінцем палі

Послідовно підсумовуючись по висоті висячої палі, сили тертя разом із зусиллям, що виникають під нижнім кінцем палі, передаються на грунти підстави, що знаходяться нижче площини, що проходить через її вістря. У розрахунковій схемі приймається, що навколо палі утворюється напружений масив грунту, обмежений по боковій поверхні усіченим конусом або пірамідою в залежності від форми поперечного перерізу палі, а під нижнім кінцем палі - опуклою криволінійною поверхнею (рис. Ю.5, с).

При розташуванні паль тертя в кущі епюри реактивних тисків в площині нижніх кінців паль перетинаються (рис. 10.5, б) і внаслідок більшого завантаження грунту відбувається велика осаду пальового куща в порівнянні з осадкою одиночної палі.

Якщо деформативность палі в кущі зростає в порівнянні з деформативність одиночної палі, що негативно позначається на роботі пальового фундаменту, то несуча здатність палі в кущі буде вище, ніж несуча здатність одиночної палі, Що робить позитивний вплив на експлуатацію пальового фундаменту. Останній факт пояснюється збільшенням сил тертя по бічній поверхні паль, що відбувається за рахунок ущільнення грунту внаслідок забивання сусідніх паль, а також обмеження значного розвитку зон пластичних деформацій під нижнім вістрям паль внаслідок виникнення напруженого стану від завантаження сусідніх паль.

Проектування пальових фундаментів включає в себе вирішення наступних питань: вибір глибини закладення ростверку, типу-і конструкції свай- визначення несучої здатності паль, призначення необхідної кількості паль в фундаменте- конструювання фундаменту-розрахунок ростверка- визначення зусиль, що діють на найбільш навантажені палі, і їх порівняння з гранично до-1 допустимих по грунту і матеріалу- розрахунок деформацій фундаментів і їх порівняння з гранично допустимими.

При опрацюванні цих питань, виходячи з найбільш економічного і раціонального рішення, яке може бути отримано на основі варіантного і оптимального проектування з застосуванням ЕОМ.

Глибину закладення підошви ростверку призначають відповідно до конструктивних і експлуатаційними особливостями будівель і споруд та кліматичними умовами району будівництва. Як правило, підошву ростверку закладають на глибині більшій, ніж глибина підвалів, приямків та комунікацій, а також нижче глибини сезонного промерзання в пучіністоопасних грунтах. У деяких випадках ростверк розташовують в межах зони пучения, при цьому між ростверком і ґрунтом створюють повітряний зазор, виключаючи тим самим вплив нормальних сил морозного пученія на підошву ростверку. Однак в даному випадку слід враховувати дотичні сили морозного обдимання, що діють на ростверк і палі. Для отримання найбільш економічного рішення підошву ростверку необхідно розташовувати якомога вище, зводячи до мінімуму обсяг земляних робіт.

Тип і конструкцію паль призначають, виходячи з особливостей інженерно-геологічних даних грунтів основи на будівельному майданчику, а також обладнання, що застосовується при влаштуванні фундаментів. В умовах сучасного будівництва найбільш доцільне рішення вдається отримати при використанні забивних паль. Однак в деяких випадках при необхідності застосування паль підвищеної несучої здатності влаштовують фундаменти з набивних паль, в тому числі і з розширеною п`ятою.

Необхідна кількість паль у фундаменті визначають на підставі результатів розрахунку на центральне або позацентровий дію зовнішнього навантаження після попередньої оцінки несучої здатності одиночної палі.

Визначивши необхідну кількість паль у фундаменті, призначають його конструкцію, розміщуючи палі рядами або в шаховому порядку, при цьому відстань між палями приймають рівним d, де d - діаметр круглої або сторона квадратної палі, розмістивши палі, конструюють ростверк, який зазвичай виконують з монолітного або збірного залізобетону. Ростверк розраховують на продавлювання палями і спираються конструкціями будівлі (колонами, стінами і т. Д.) Відповідно до вимог норм проектування залізобетонних конструкцій, а також проводять розрахунок ростверку на вигин.

Висоту ростверку і його армування призначають на підставі результатів розрахунку, при цьому по конструктивних міркувань його висота повинна дорівнювати Ао + 0,25 м, але не менше 0,3 м (Л0 - висота закладення палі в ростверку).

З`єднання паль з ростверком може бути вільним або жорстким. Вільне закріплення палі застосовують, якщо палі працюють в основному на стиск, коли ж вони сприймають значні горизонтальні або висмикують навантаження, використовують жорстке закріплення голови палі в ростверку. При вільному з`єднанні палі закладають в ростверк на висоту 5 ... 10 см, при жорсткому - верхня частина голови палі розбивається і оголена арматура монолітиться в ростверк, при цьому ціла частина голови палі закладається в ростверк також на глибину 5 ... 10 см. Жорстке з`єднання іноді отримують за рахунок замонолічування цілої голови палі в ростверк на необхідну глибину.

Відстань від осі крайнього ряду паль до краю ростверку найчастіше приймають рівним розміру поперечного перерізу палі. При жорсткому з`єднанні яку додатково уточнюється за результатами розрахунку закладення паль.

По завершенні конструювання виробляють розрахунок пальового фундаменту, зокрема уточнюють зусилля, діючі на палі, і розраховують деформації. При необхідності в конструкцію фундаменту вносять необхідні корективи щодо кількості паль, зміни конструкції ростверку і розрахунок повторюють.

Розрахунок центрально навантажених пальових фундаментів. Після призначення глибини закладення підошви ростверку пальового фундаменту, в якому рівнодіюча зовнішніх навантажень проходить через його центр ваги, розрахунок починають з вибору типу паль, для якої за допомогою формул (10.1), (10.3) і (10.6) визначають несучу здатність по грунту або матеріалу в залежності від особливостей нашарування грунтів на будівельному майданчику, матеріалу і конструкції палі. Як розрахунковий приймають найменше значення несучої здатності.

Число паль у фундаменті визначають, виходячи з припущення, що ростверк забезпечує рівномірну передачу навантаження на всі палі, розташовані в кущі або пальовій ряду.

Фундамент вважається правильно розрахованим, якщо задовольняється умова (10.2), що характеризує несучу здатність з основного умови першої групи граничних станів. Якщо ця умова не виконується, то необхідно вибрати інший тип палі, що має більш високу несучу здатність, і повторити розрахунок.

Для пальових фундаментів з висячих палі необхідно ще і виконання основної вимоги розрахунку за другою групою граничних станів (за деформаціями), для фундаментів з паль стійок цей вид розрахунку не потрібно.

Розрахунок опади пальового фундаменту з висячих паль виробляють як для умовного фундаменту на природній основі, контур якого обмежений розмірами ростверку, паль і деяким об`ємом грунту в межсвайном просторі (рис. 10.6, а).

У розрахунковій схемі приймається, що навантаження на грунт передається по підошві умовного фундаменту і сприймається шаром грунту, розташованим нижче площини вістря паль. Реактивні напруги по підошві умовного фундаменту вважаються рівномірно розподіленими.

Розміри умовного фундаменту визначають наступним чином.

Мал. 10.6. Схеми умовних фундаментів для розрахунку за другою групою граничних станів

Розрахунковий опір грунту основи, що входить у вираз (10.38), визначають за формулою (4.10) відповідно до вимог другої групи граничних станів для умовного фундаменту, показаного на рис. 10.6.

Розрахунок виецентреино навантажених пальових фундаментів. Внецен-тертя навантаженим вважають фундамент палі, в якому точка докладання рівнодіюча зовнішніх навантажень не збігається з Центром тяжіння поперечних перерізів паль в кущі.

При невеликих ексцентриситетах, коли крайові напруги в рівні підошви ростверку підкоряються співвідношенню «r ^^ 0-p ^ R:

якщо умови виконуються, то перехід до п. 24;

якщо немає, то збільшення кількості паль і перехід до п. 13.

29. Обчислення крену фундаменту палі по формулі (6.22).

30. Перевірка умови /

Інформаційний сайт про будівельні матеріали і технології.