Внецентренно нагруженный свайный фундамент

Типы фундаментов, используемые в строительстве, различаются в зависимости от характера конструкций, которые планируется организовывать на их основании.

Так, внецентренно нагруженный фундамент представляет собой несущую строительную конструкцию, которая характеризуется несовпадением центра тяжести площади ее подошвы и равнодействующей внешних нагрузок.

Такая ситуация влечет за собой определенную степень неустойчивости конструкции, которая должна быть учтена и скорректирована в ходе осуществления проектных работ: например, посредством использования такой технологии, как армирование.

Основное отличие центрально нагруженного фундамента от внецентренно нагруженного в различных вариантах, включая использование такой технологии, как армирование, заключается в том, что в последнем случае максимальная нагрузка приходится на край несущей конструкции, что обусловливает дополнительные требования к ее несущей способности. В некоторых случаях такую способность необходимо усиливать для придания конструкции достаточной устойчивости, обеспечивающей возможность возведения на этом основании планирующегося к строительству здания.

Например, осуществить это усиление можно, прибегнув к армированию подошвы фундамента или установив колонну. Однако нужно понимать, что конструкции армируются в случае, если этого требует ситуация. Таким же образом складывается ситуация, если решено установить колонну: конкретный способ усиления несущей способности внецентренно нагруженного фундамента и необходимость его использования должна быть осуществлена непосредственно в ходе проектных работ после того, как произведен необходимый расчет.

 

№ 15 ЕМТИХАН БИЛЕТІ/ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ

1. Расчет и проектирование свайных фундаментов: основные положения, выбор конструкции

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.

2 Объемные и сдвиговые деформации в грунтах

Пластические деформации в грунтах можно разделить на объемные и сдвиговые. Объемные деформации приводят к изменению объема пор в грунте, т.е. к его уплотнению, сдвиговые – к изменению его первоначальной формы и могут вызвать разрушение грунта

В зависимости от граничных условий ползучесть может быть объемной и сдвиговой. Объемная ползучесть наблюдается при постоянном всестороннем сжатии, например при компрессии водонасыщенной высокопористой глины (консолидация), и всегда имеет затухающий характер. Сдвиговая ползучесть проявляется при постоянно действующих сдвигающих усилиях, например в основаниях и теле сооружений, в откосах, в основании плотин и т. п.

Обычно сдвиговую ползучесть изучают при постоянных уровнях напряжений. В начальный момент нагружения в теле возникают упругие деформации или (при достаточно больших напряжениях) упругопластические, а затем развиваются деформации ползучести. При этом кривая переходит от упругой или упругопластической ее части к вязкоупругой плавно, без излома. Со временем скорость ползучести уменьшается и через некоторый промежуток времени может стать нулевой или конечной величиной, но иногда после убывания она начинает возрастать.

Деформации грунтов возникают при динамических вибрационных и взрывных воздействиях. Динамические вибрационные нагрузки вызывают в грунте появление сил инерции. Колебания от таких нагрузок могут распространяться в грунте на значительные расстояния, усиливая развитие осадок сооружений и ослабляя грунты. При взрывах в грунтовом массиве образуются полости (воронки) и колебания различной интенсивности, уменьшающейся по мере удаления от места взрыва. Кроме того, взрывы приводят к деформации грунта в результате возникновения и движения взрывных волн и газов. Возникающее при взрыве давление достигает десятков гигапаскалей, оно распространяется в грунте с высокой скоростью, но действует в течение очень короткого промежутка времени (миллисекунды). На поверхности раздела заряд-грунт образуется ударная волна, вызывающая перемещение и измельчение грунта, находящегося в условиях всестороннего неравномерного сжатия. Возникающая при этом полость зависит от свойств грунта и массы заряда взрывчатого вещества. При взрыве внутри грунтового массива радиус, возникающей полости оценивается по эмпирической формуле, предложенной Г. И. Покровским.