Проектирование свайных фундаментов при реконструкции зданий

Лекция 21

Несущую способность свай-РИТ по грунту Fd кН (тс) следует определять по формуле :

F_d = ℽ _kk ℽ _cnt ( ℽ _cR RA + u ∑ ℽ _cf f_ih_i ),

ℽ _kk — коэффициент надежности свайного основания по ответственности здания и сооружения: для высотных зданий и зданий первой категории ответственности ℽ _kk = 0,7; для зданий 2 категории ответственности ℽ _kk = 0,85; для остальных зданий — ℽ _kk = 1,0;

ℽ _cnt — коэффициент условий работы сваи РИТ, ℽ _cnt = 1 ,0 для всех случаев;

ℽ _cR — коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи-РИТ, принимаемый ℽ _cR= 1,3 для всех грунтов, как для сваи с камуфлетным уширением в основании сваи;

ℽ _cf— коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи-РИТ: для всех грунтов ℽ _cf= 1,3;

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-РИТ, принимаемое в соответствии с указаниями, изложенными ниже, в зависимости от размеров зоны уплотнения, создаваемой в основании сваи-РИТ, кПа(тс/м2);

A — площадь основания принимается по площади поперечного сечения свай-РИТ, в зоне камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру в соответствии с указаниями, приведенным ниже, м2 ( А=πr² );

u — периметр поперечного сечения сваи, м.

Рекомендуется принимать величину u, равной периметру поперечного сечения скважины u=╥d_c(дина дуги окружности).

Расчет осадки свайного фундамента

Для свайных фундаментов из висячих свай требуется расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям). Для фундаментов из свай-стоек этот вид расчета не требуется.

Расчет осадки свайного фундамента из свай трения (висячих свай) выполняется, как условного фундамента на естественном основании, контур которого ограничен размерами ростверка свай и объемом грунта в межсвайном пространстве. Вертикальное нормальное напряжение , определяющее деформации и глубину сжимаемой толщи, подсчитывается только от действия нагрузки, приложенной к свайному фундаменту, т.е. вес грунта в пределах условного фундамента не учитывается. Начальные напряжения определяются с учетом отрывки котлована.

В расчетной схеме принимается, что нагрузка на грунт передается по подошве условного фундамента и воспринимается слоем грунта, расположенным ниже плоскости острия свай.

Реактивные напряжения по подошве условного фундамента считаются равномерно распределенными. Определение границ условного фундамента при расчете осадки свайных фундаментов производится следующим образом:

· снизу - плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай;

· с боков - вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от осей крайних рядов вертикальных свай на расстоянии 0,5 шага свай (рисунок 1, а), но не более 2 (d - диаметр или сторона поперечного сечения сваи), а при наличии наклонных свай - проходящими через нижние концы этих свай (рисунок 1, б);

· сверху - поверхностью планировки грунта АГ. Если в пределах глубины погружения свай залегают слои торфа или ила толщиной более 30 см, то, поскольку трение в них принимается равным нулю, осадку свайного фундамента из висячих свай определяют с учетом уменьшенных габаритов условного фундамента (рис. в). Уширение учитывается только у слоев, залегающих ниже слоя торфа или ила.

Рис. Определение границ условного фундамента при расчете осадки свайных фундаментов

Здесь φ _mt — осредненное расчетное значение угла внутреннего трения; Величина с определяется по формуле

Вычислив размеры условного фундамента, проверяют основное требование второй группы предельных состояний - условие ограничения средних давлений под его подошвой расчетным сопротивлением грунта оснований по формуле:

P = [Q₀_II + Q_CII + Q_PII + Q_GII]/A_y £ R/g_n,

где Q_0II - расчетная нагрузка от веса сооружения по второй группе предельных состояний;

Q_CII, Q_PII, Q_GII- вес свай, ростверка и грунта в пределах условного фундамента по второй группе предельных состояний;

A_y = b_y×l_y - площадь подошвы условного фундамента;

R - расчетное сопротивление основания из скальных или нескальных грунтов осевому сжатию, кПа (тс/м²).

Расчет осадки условного фундамента производят методом послойного суммирования деформаций линейно-деформируемого основания с условным ограничением сжимаемой толщи.

Осадку фундамента S определяют от действия нормативных нагрузок. Конечная осадка основания S, м, с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяется согласно вычисляется по формуле: _n

S = b×å(s_zp_,_i×h_i)/E_i,

ⁱ⁼¹

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zp,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и E_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта, причем h_i£ 0,4×b_п,

b_п - меньшая сторона подошвы фундамента;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща.

При этом распределение нормальных вертикальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой:

Рис. Расчетная схема для определения осадки свайного фундамента методом послойного суммирования

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: s_zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле:

s_zp = a×P_o,

где a - коэффициент, принимаемый по таблицам в зависимости от соотношения сторон подошвы прямоугольного фундамента h = l_п/b_п и относительной глубины V = 2×z/b_п,

b_п - меньшая сторона подошвы фундамента;

P_o = P - s_zg,o - дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b_п ³ 10 м принимается P_o= P);

P - среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

s_zg,o= g×d_f - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

g - удельный вес грунта, кН/м³;

d_f - глубина заложения подошвы фундамента, м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:_n

s_zg = s_zg_,_o + å g_i×h_i,

ⁱ⁼¹

где g_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупорного слоя грунта, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды.

Нижнюю границу сжимаемой толщи основания согласно СП22.13330 -206 п5.6.41 принимают на глубине , где выполняется условие .

Если в пределах глубины , найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли грунта при его толщине в пределах габаритов здания или сооружения не менее 3м.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины , то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Н_с принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие .

Расчет оснований по деформациям проводят исходя из выполнения условия

S ≤ S_u ,

где S- осадка основания фундамента;

S_u - предельное значение осадки основания, устанавливаемое по СП.

Проектирование свайных фундаментов при реконструкции зданий

Применение свайных фундаментов при реконструкции зданий и сооружений наиболее целесообразно при значительном увеличении нагрузки на основание и при наличии в основании слабых грунтов.

Для свайных фундаментов могут быть использованы забивные, вдавливаемые, буроинъекционные и другие виды свай.

Проектировать свайные фундаменты при реконструкции зданий и сооружений следует в соответствии с требованиями СП. Исходные данные для проектирования должны содержать результаты обследования оснований, фундаментов и конструкций реконструируемого здания. Если реконструкция проводится в условиях существующей застройки то необходима информация о зданиях и сооружениях, попадающих в зону влияния реконструкции.

В проектах реконструкции оснований и фундаментов зданий и сооружений должны приниматься такие решения, при которых максимально используются существующие конструкции фундаментов и несущая способность грунтов. Фундаменты из забивных свай, проектируемые для реконструкции в условиях существующей застройки, должны проверяться на безопасность по условиям динамических воздействий на конструкции близкорасположенных зданий и сооружений, а также на безопасность по условию смещения грунта вокруг погружаемых свай. Безопасное по условиям динамических воздействий расстояние от погружаемых свай до зданий или сооружений, как правило, должно назначаться не менее 25 м. Если расстояние от ближайших погружаемых свай меньше 25 м, допустимые безопасные расстояния следует устанавливать исходя из условия, чтобы скорость вертикальных колебаний фундамента , на расстоянии от погружаемой сваи не превышала предельно допустимого значения для данного здания или сооружения. Это значение устанавливаться в зависимости от конструктивных особенностей здания или сооружения и категории их состояния.. В необходимых случаях, в том числе при вибропогружении свай, допустимые безопасные расстояния должны уточняться на основе инструментальных исследований параметров колебаний грунта и сооружений при пробном погружении свай. Уменьшение негативного динамического воздействия от забивки свай на существующие здания и сооружения возможно путем погружения свай в лидерные скважины, применением гидромолотов с большой массой их ударной части при малой высоте ее подъема, вибропогружения и др.

В случаях когда применение забивных свай вблизи существующих зданий и сооружений оказывается невозможным по условию динамических воздействий, они могут быть использованы вдавливаемые сваи, погружаемые специальными сваевдавливающими установками или с помощью домкратов. При применении вдавливания свай для усиления оснований реконструируемых зданий их фундаменты и подземные конструкции проверяются на возможность восприятия усилия вдавливания и в случае необходимости проводят их усиление.

При применении буровых свай при необходимо провести оценку возможной при устройстве таких свай технологической осадки, которая может вызвать осадку близко расположенных фундаментов, а также предусмотреть мероприятия по уменьшению технологической осадки, в том числе и за счет использования станков, оснащенных инвентарными обсадными трубами.

При усилении свайных фундаментов реконструируемых зданий путем подведения дополнительных свай под существующие ростверки необходимо проверять фундаменты на прочность в связи с изменением нагрузок и мест их приложения. В случае недостаточной прочности ростверков их усиляют.

Дополнительные осадки оснований реконструируемых зданий и сооружений, вызванные реконструкцией, не должны превышать предельных дополнительных значений, которые устанавливются в соответствии с требованиями специальных технических условий в зависимости от уровня ответственности как самого сооружения и категории состояния его конструкций, так и примыкающих к нему объектов окружающей застройки.

Выбор типа сваи, материала и метода ее установки следует производить с учетом: грунтовых и гидрогеологических условий на площадке, включая присутствие или возможность присутствия препятствий в основании; напряжений в свае при ее установке; возможности сохранения и проверки целостности сваи при установке; влияния метода и последовательности установки свай на уже установленные и на примыкающие сооружения и коммуникации; допусков, в пределах которых свая может быть надежно установлена с учетом технологических осадок; разрушительных химических воздействий в основании; возможности связи различных горизонтов подземных вод; грузоподъемных и транспортных операций со сваями; влияния устройства свай на соседние здания.

Следует обратить особое внимание на следующие моменты:

· перемещения и вибрации соседних зданий при устройстве свай;

· используемый тип молота или вибратора;

· динамические напряжения в свае при забивке;

· при устройстве буровых свай, для которых используются жидкости внутри скважины, необходимо поддерживать давление жидкости на уровне, обеспечивающем устойчивость стенок скважины и исключающем возможность возникновения гидроразрывов;

· очистка дна, а иногда и ствола скважины от шлама, особенно при их наполнении бентонитовым раствором; местная неустойчивость ствола скважины при бетонировании, что может привести к попаданию грунта в тело сваи;

· попадание грунта и воды в тело набивных свай и возможное нарушение сырого бетона потоком воды; влияние неводонасыщенных слоев песка вокруг сваи, которые отбирают воду из бетона;

· замедляющее действие химических веществ, содержащихся в грунте и грунтовой воде; уплотнение грунта и возникновение порового давления при устройстве свай вытеснения; нарушение грунта при бурении скважин для свай.

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!