Основные положения по проектированию свайных фундаментов
Согласно рекомендациям сельскохозяйственные здания в зависимости от характера технологического процесса и вида возможного увлажнения грунтов подразделяются на следующие группы: животноводческие здания с мокрым технологическим процессом и оборудованные водосодержащими лотками навозоудаления, вследствие чего возможно интенсивное замачивание грунта, приводящее к его частичной просадке или (реже) всей просадочной толщи; здания, не имеющие мокрого технологического процесса, оснащенные сетями и устройствами производственного бытового назначения, с удельным расходом воды не более площади здания в сутки. А также здания с одиночными с перечными каналами для гидросплава навоза: здания, не оснащенные сетями и устройствами, с расположением несущих сетей от здания на расстояниях, превышающих полуторную глубину просадочной толщи, вследствие чего возможно только медленное повышение влажности грунтов.
Такая классификация сельскохозяйственных зданий позволяет более дифференцированно назначать несущую способность пирамидальной сваи с учетом возможного увлажнения грунтов основания, обеспечивая при этом нормальную эксплуатацию зданий.
При проектировании фундаментов на коротких пирамидальных сваях важным вопросом является правильный выбор их размеров и угла коничности свай.
Предварительный выбор размеров пирамидальных свай производится на основании следующего: при увеличении угла коничности свай одинакового объема от 5 до 13° увеличивается зона уплотнения в плане (в связном грунте) и удельная несущая способность единицы объема сваи возрастает до 30%, однако погружение свай с наибольшими углами коничности в плотные грунты затруднительно; в грунтовых условиях I типа по просадочности потери несущей способности сваи при замачивании тем меньше, чем больше угол коничности сваи; короткие пирамидальные сваи с углами коничности 5...9° целесообразно применять в грунтах плотных и средней плотности, сваи же с углом коничности 10... 13° - в грунтах рыхлых; при наличии верхнего более прочного слоя грунта длина свай в первую очередь определяется исходя из недопущения прорезки этого слоя и выхода зон уплотнения в массив слабого грунта.
Расчет фундаментов на коротких пирамидальных сваях и их оснований производится в соответствии со СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты» по предельным состояниям двух групп: по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и по прочности конструкций фундаментов; по осадкам, перемещению свай и по образованию или раскрытию трещин в железобетонных сваях.
В зависимости от конструктивной схемы сельскохозяйственного здания или сооружения сваи в плане могут устраиваться в виде: лент - для зданий с неполным несущим каркасом, в которых преобладают равномерно распределенные нагрузки.
Сваи в этом случае располагаются в один или в шахматном порядке в два и более рядов; одиночных свай - под отдельно стоящие опоры каркасных зданий; кустов из двух и более свай в случаях, если несущая способность одиночной пирамидальной сваи ниже требуемой; сваи располагают на участке треугольной, прямоугольной и квадратной формы в плане; сплошного свайного поля - для сооружений, в которых нагрузка распределена по всей площади, например резервуары, силосные сооружения и др.
Расстояние между осями пирамидальных свай
Расстояние между осями пирамидальных свай зависит от конкретных грунтовых условий, размеров свай и фактической расчетной нагрузки на них.
Наиболее рационально размещать пирамидальные сван на таком расстоянии, при котором границы зон уплотнения соприкасались бы. Увеличение расстояния между сваями приводит к значительному увеличению размеров ростверка, а уменьшение - к тому, что при забивке очередной сваи происходит вытеснение сваи, забитой ранее.
В сельскохозяйственных зданиях при равномерно распределенной нагрузке на фундамент, не превышающей 300 кН/м, необходимо стремиться к однорядному размещению сваи, что способствует экономии материала на устройство ростверка. Проектируют ростверки сборными, монолитными и сборно-монолитными. Допускается как свободное опирание ростверка на сваи, так и жесткое сопряжение их.
Свободное опирание ростверка в одноэтажных сельскохозяйственных зданиях чаще всего применяется при использовании сборного ростверка. В этом случае ростверк устанавливается на бетонную подготовку, которая служит выравнивающим слоем для верха пирамидальных свай. Сваи применяются без выпусков арматуры, голова сваи на 5-10 см заделывается в бетонную подготовку.
Жесткое сопряжение свайного ростверка с пирамидальными сваями предусматривается в случае, когда на сваи действуют горизонтальные или выдергивающие нагрузки и при наличии сжимающих усилий, приложенных с эксцентриситетом, выходящим за пределы ядра сечения сваи.
Железобетонные ростверки
При жестком сопряжении чаще всего применяются монолитные железобетонные ростверки. Пирамидальная свая заделывается в ростверк вместе с анкерными выпусками арматурной стали. Для устройства применяется бетон М200. Широкое распространение в Полтавской обл. получили сборные ростверки П-образного сечения длиной 2,0 и 3,0 м.
Расход металла в балках для устройства сборных ростверков практически одинаков. Ширина ростверка принимается меньше размера головы пирамидальной сваи, а средина ростверка располагается по оси свайного ряда. Глубину заложения подошвы ростверка устанавливают с учетом специфики сооружения, глубины сезонного промерзания грунта, гидрогеологических условий.
Железобетонные ростверки могут быть низкими - с опиранием на грунт и высокими - без соприкосновения с грунтом.
Низкий ростверк должен обеспечить жесткую связь свай и совместную работу ростверка с основанием. Для того чтобы часть нагрузки от низкого ростверка воспринималась грунтом, необходимо предусматривать в проекте устройство песчаной или бетонной подушки толщиной 10 см вместо удаленного слоя грунта.
Величину этой нагрузки можно принять большей на основании результатов пробных статических испытаний сваи совместно с ростверком.
Для определения числа свай в свайном фундаменте здания или сооружения необходимо предварительно установить расчетную нагрузку, действующую на отдельные участки фундамента (наружные и внутренние стены, колонны и т.п.), с учетом собственной массы ростверка, свай и давления грунта на обрез фундамента.
Определение вертикальных и горизонтальных сил, изгибающего момента необходимо производить в зависимости от нормативных и расчетных нагрузок, а также от постоянных и временных нагрузок с учетом рекомендаций СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
Здания со стоечно-балочным каркасом
Общее количество свай в фундаменте сооружения определяется как сумма количества свай на отдельных его участках с различной равномерно распределенной или сосредоточенной нагрузкой.
В фундаментах зданий, воспринимающих изгибающий момент, подошву низкого ростверка необходимо опускать ниже верха головы сваи на 100 мм с постановкой арматурной сетки или приваркой к арматуре анкеров, выпущенных из свай в соответствии с расчетом. Фактическая расчетная нагрузка на пирамидальную сваю в кусте при приложении нагрузки.
Для зданий со стоечно-балочным каркасом и каркасом из различного типа ферм с нагрузкой на колонну до 400 кН наиболее простым и эффективным конструктивным решением являются фундаменты на коротких пирамидальных сваях с гнездом по центру сваи для установки колонн. В сложных грунтовых условиях фундаменты под колонны можно проектировать в сочетании коротких пирамидальных свай с фундаментными башмаками стаканного типа. Расстояние между сваями при таком конструктивном решении сельскохозяйственных зданий определяется модульным шагом колонн.
В рамных зданиях шаг пирамидальных свай соответствует модульному шагу несущих конструкций, принимаемых в соответствии со СНиП II-99-77 и ГОСТами на параметры сельскохозяйственных зданий.
В качестве примера решения фундаментов на коротких пирамидальных сваях приведен план расположения свай в Фундаменте животноводческого здания с неполным несущим каркасом. Пирамидальные сваи в фундаментах зданий с несущими стенами размещаются по углам и в местах пересечения продольных и поперечных стен с соблюдением минимального расстояния между сваями. Рекомендуется размещать сваи под простенками для непосредственного восприятия нагрузки от вышележащих несущих конструкций.
На плане свайных фундаментов каждая пирамидальная свая должна быть пронумерована в последовательном порядке. В рабочих чертежах должны быть указаны марки и количество сван, их длина и сечение, несущая способность коротких пирамидальных свай и необходимость ее проверки статической или динамической нагрузкой до начала производства работ.
| << ПРЕДЫДУЩАЯ ГЛАВА Проектирование фундаментов на сваях | СЛЕДУЮЩАЯ ГЛАВА >> Расчет фундаментов на действие вертикальных нагрузок | |
| << Содержание >> | ||