Что такое свайный фундамент и в каких случаях он применяется.

Что такое свайный фундамент и в каких случаях он применяется.

Свайные фундаменты проектируются на относительно слабых грунтах при наличии больших нагрузок и при необходимости передачи нагрузки от сооружения на плотные грунты, находящиеся на значительной глубине. Группа или ряд свай, объединённые поверху ростверковой плитой, образуют свайный фундамент. Ростверки объединяют головы свай, воспринимают, распределяют и передают нагрузку на сваи.

Что такое свая. Виды свай по сечению, материалам, способам погружения, условиям работы в грунте.

Свая – это стержень, погружённый в грунт или изготовленный в грунте и передающий давление от сооружения на грунт основания.

По характеру работы в грунте сваи подразделяются на сваи-стойки и сваи висячие (или сваи трения).

Сваи-стойки передают нагрузку на скальные, полускальные и мало сжимаемые грунты плоскостью нижнего конца. Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде; её несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под нижним концом.

Сваи висячие или трения передают нагрузку нижним концом и боковой поверхностью. Под действием продольного усилия висячая свая получает вертикальные перемещения, достаточные для возникновения трения между сваей и грунтом.

По условиям изготовления сваи делятся на две группы: предварительно изготовленные на заводе и затем погружаемые в грунт, и сваи, изготавливаемые на стройплощадке в грунте.

По способу погружения: забивные, буронабивные, вдавливаемые, винтовые, вибропогружение.

По виду сечения: прямоугольное, круглое, треугольное, сложного сечения.

По материалам: деревянные, ж/б, металические.

В каких случаях применяют забивные сваи, вдавливаемые сваи, буронабивные сваи, винтовые сваи.

Вибропогружение свай наиболее эффективно при насыщенных водой песках. Вдавливание свай осуществляется с помощью мощных гидродомкратов и применяется тогда, когда нельзя использовать забивку или вибропогружение вблизи существующих сооружений, при усилении существующих фундаментов. Завинчивание свай, снабжённых винтовыми лопастями (винтовые сваи) осуществляется механизмами-кабестанами и применяется при выдёргивающих нагрузках, а в последнее время и при сжимающих нагрузках в малоэтажном лёгком строительстве. Забивные сваи
представляют собой круглые или квадратные железобетонные сваи, забиваемые в грунт с помощью молотов – специальных машин. Используют при строительстве новых домов в отсутствии рядом расположенных строений.

Что такое ростверк, виды ростверков, их преимущества и недостатки, случаи применения.

Ростверк — верхняя часть свайного или столбчатого фундамента, распределяющая нагрузку на несущие элементы здания.

Свайный ростверк может быть низкий, повышенный и высокий. Повышенный ростверк невозможен при пучинистых грунтах. Высокий ростверк применяется для мостовых опор и других гидротехнических сооружений, в его составе могут быть наклонные сваи.

Марки забивных свай

СН-с предварительно напряженной арматурой, С-без напряжения, СЦ-отсутствует поперечное армирование, СП-отверстие внутри, СК-круглое сечение, СО-оболочки, СН_К-канатная арматура, СН_П-арматура прядевая, СН_ПР-арматура проволочная.

Как выбрать глубину заложения ростверка

При выборе глубины заложения ростверка следует учесть наличие пучинистых грунтов, конструктивные особенности, планировку территории. Если подошва ростверка находится ниже фронта промерзания в пучинистых грунтах, то под подошвой ростверка не возникнет нормальных сил пучения. Если подошва ростверка находится выше фронта промерзания, то возможно возникновение нормальных сил пучения. Для исключения влияния этих сил делают легко ломающуюся опалубку или слой легкосжимаемого грунта толщиной 300 мм и более.

1. Глубина промерзания d_p > d_fn

2. Конструктивные особенности

Выбор длины сваи

В ыбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и уровня расположения ростверка. Нижний конец свай следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые слои. Заглубление забивных свай в грунты основания под нижним концом должно быть в крупнообломочных, гравелистых, крупных и средних песках, а также в пылевато-глинистых грунтах с IL < 0,1 – не менее 500 мм. В прочих нескальных грунтах – не менее 1000 мм.

Несущая способность по грунту свай стоек

Fd=γcRA;

Несущая способность по грунту свай трения

Fd=γc(γcRRA+uΣγcffili)

Несущая способность свай-стоек по материалу

Fdm=φ(γcγmRbA+γaRsAa)

Что такое предельно допустимая нагрузка на сваю

Рдоп=Fd/γg

Определение количества свай в кусте и конструирование подошвы ростверка для свай стоек и для свай трения

n=NOI/Pдоп

При наличии внецентренного нагружения полученное количество свай следует увеличить.

13) Зачем под ростверком выполняется подготовка. Виды подготовок.

Если подошва ростверка находится выше фронта промерзания, то для исключения влияния нормальных сил пучения. Также для снижения затрат на земляные работы. Из утрамбованного щебня или гравия, пролитого цементным раствором или битумом, песка крупного, средней крупности.

Как влияет на свайный фундамент наличие моментов и горизонтальных сил

Наличие моментов и горизонтальных сил создает эксцентриситет, следовательно, нагрузки на крайние сваи в кусте, в направлении момента, возрастают.

Учет внецентренного нагружения свайного фундамента

Nmax,min=NI/n±Mxy/Σy2i±Myx/Σx2i

Nmax<Pдоп и Nmin>0

Если не выполняется следует увеличить количество свай, увеличить расстояние между осями свай, сменить грунт основания в плоскости нижних концов свай.

Что следует предпринять в случае, если максимальная нагрузка на крайние сваи в кусте превышает предельно попустимую

Тогда на крайние сваи будут действовать выдёргивающие нагрузки со знаком «минус», а максимальная нагрузка превысит несущую способность сваи. В этом случае следует увеличить количество свай, увеличить расстояние между осями свай, сменить грунт основания в плоскости нижних концов свай.

 

Что такое отрицательно трение, когда возникает?

Явление «отрицательного трения» возникает, когда нагружается не только свая, но и поверхность грунта около сваи. Грунт над слоем слабого грунта даёт осадку больше осадки сваи, т.е. он (грунт) будет перемещаться вниз. Трение между грунтом и сваей, направленное вниз, дополнительно пригружает сваю => называют отрицательным трением. Условия появления отрицательного трения: планировка территории подсыпкой h более 1 м; загрузка поверхности грунта или пола по грунту длительной полезной нагрузкой более 2 т/м2; понижение уровня подземной воды, вследствие чего снимается взвешивающее действие воды; уплотнение грунта при динамических нагрузках; замачивание просадочных грунтов; уменьшение объёма (уплотнение) грунта, содержащего органику.

Как подобрать молот для забивки сваи?

Минимальную энергию молота определяют по формуле:

Еdmin=1,75аРдоп – минимальная энергия молота

По техническим характеристикам в справочнике подбирают молот и определяют расчётную энергию по формуле:

Еdрасч=kGH; k = 1 – для молота одиночного действия; k = 0,9 – для трубчатого дизель-молота; k = 0,4 – для штангового дизель-молота.

При подборе расчётной энергии молота должно выполняться условие

Еdрасч>Edmin.

Условие применимости молота проверяют по формуле

(m1+m2)/Edрасч<km

km = 6,0 – коэффициент применимости для трубчатого дизель-молота и молота двойного действия; km = 5,0 – то же, для штангового дизель-молота и молота одиночного действия; km = 3,0 – то же, для подвесного молота.

 

 

Статические испытания свай

 

 

 

На сваю домкратом передают вдавливающую нагрузку, постепенно (ступенями). Строят график по которому (1) видно Fпред. Если (2) S > 40 мм, то за предельное сопротивление сваи принимают нагрузку, соответствующую S = 40 мм.

 

1 – график для сваи с провальной осадкой; 2 – график для сваи с предельной нагрузкой S=ξS_u.

 

Динамические испытания свай

Сваю погружают молотом массой в 1,5 - 1,25 раза больше, чем масса сваи. При ударе молота о сваю возникают упругие деформации молота и сваи. Молот отскакивает от действия упругих сил на высоту h, совершая работу Gh. Грунт сопротивляется погружению сваи, затрачивая энергию Fu Sa, при этом часть энергии молота затрачивается на неупругие деформации молота и сваи. В общем виде

GH=FuSa+Gh+αGh где G – масса ударной части молота; H – высота падения молота;

h – высота отскока после удара; α – коэффициент потери работы при разрушении головы сваи; Fu – предельное сопротивление сваи.

 

Статическое зондирование

Статическое зондирование – один из наиболее эффективных методов исследования грунтов в условиях естественного залегания. Согласно ГОСТ 24942-81, оценивается сопротивление грунта погружению сваи под нижним концом и по боковой поверхности через сопротивление грунта погружению стандартного зонда. По результатам зондирования можно определить нетолько сопротивление грунта под конусом зонда и боковой поверхности, но и механические характеристики грунтов (С, φ, Е).

 

 

Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяют по формуле

Rs=β1qs; где β1 – переходный коэффициент по табл. СНиП 2.02.03-85; qs – сопротивление под наконечником зонда.

 

Среднее значение предельного сопротивления грунта по боковой поверхности сваи по данным зондирования определяют по формуле:

f=β2fs, где β2 – переходный коэффициент по таблице СНиП 2.02.03-85; fs – среднее значение сопротивления по боковой поверхности зонда.

 

Частное значение предельного сопротивления забиваемой сваи в точке зондирования определяют по формуле

Fu=RsA+fhu, где h - глубина погружения сваи от поверхности грунта около сваи;

И – периметр сечения сваи; А – площадь основания конуса.

 

Что такое свайный фундамент и в каких случаях он применяется.

Свайные фундаменты проектируются на относительно слабых грунтах при наличии больших нагрузок и при необходимости передачи нагрузки от сооружения на плотные грунты, находящиеся на значительной глубине. Группа или ряд свай, объединённые поверху ростверковой плитой, образуют свайный фундамент. Ростверки объединяют головы свай, воспринимают, распределяют и передают нагрузку на сваи.