Расчет и проектирование свайных фундаментов с низким и высоким ростверком.

Типы свайных ростверков классифицируют в зависимости от их расположения относительно поверхности грунта, которое влияет на характер работы сваи. Различают низкий, повышенный и высокий ростверки.

Рис. 5.16. Типы свайных ростверков: а – низкий; б – повышенный; в, г - высокий

Низкий ростверк (рис. 5.16, а) располагают ниже поверхности грунта. Такой ростверк может передавать часть вертикальной нагрузки от сооружения своей подошвой и воспринимать боковой поверхностью горизонтальные нагрузки. При этом сваи полностью находятся в грунте и продольный изгиб свай от вертикальных нагрузок обычно учитывают только в очень слабых грунтах (торф, ил и др.).

Повышенный ростверк (рис. 5.16, б) располагают непосредственно на поверхности грунта. Для одиночных свай с повышенным ростверком при проверке ее на продольный изгиб следует учитывать глубину заделки сваи в грунте. Повышенные ростверки допустимы в непучинистых грунтах. Так как верхние слои обычно сложены насыпными слабыми неуплотненными грунтами, то повышенные ростверки не могут передавать нагрузку на основание от сооружения своей подошвой.

Высокий ростверк (рис. 5.16, в) располагают выше поверхности грунта. Проверку прочности вертикальных свай в этом случае выполняют с учетом продольного изгиба. Так как верхняя часть вертикальных свай при действии горизонтальных нагрузок может испытывать значительные изгибающие моменты, то для снижения момента ставят наклонные сваи. Высокие свайные ростверки применяют при строительстве крановых эстакад, надземных трубопроводов, надземных пешеходных переходов, надземных автомобильных дорог, мостов и др. Иногда свайные фундаменты зданий делают без ростверков. На голову сваи надевают оголовник и на него устанавливают панели зданий (рис. 5.16. г).

Глубина заложения ростверка d_g зависит от тех же факторов, что и у фундаментов мелкого заложения на естественном основании. В пучинистых грунтах значение d_g должно быть не меньше расчетной глубины промерзания d_f Ростверк, как правило, для промышленных и гражданских сооружений располагают ниже пола подвала, кроме однорядного размещения свай под стены.

Для удобства производства работ ростверк стремятся по возможности располагать выше уровня подземных вод. Исключение составляет случай применения деревянных свай, тогда подошва ростверка опускается ниже наинизшего уровня подземных вод.

При непучинистых грунтах ростверки бесподвальных зданий могут закладываться у поверхности земли на 0,1...0,15 м ниже планировочных отметок. Сваи располагают вдоль стен в один или несколько рядов. В несильно пучинистых грунтах под ростверками наружных стен в пределах глубины промерзания укладывают слой керамзита (шлака) толщиной не менее 30 см или песка не менее 50 см. Техническое подполье и подвалы на период строи­тельства защищаются от промерзания.

Ростверки под внутренние стены бесподвальных зданий устраивают выше пола технического подполья с отметкой верха ростверка на уровне низа надподвального перекрытия. При значительных уклонах местности допускаются уступы (перепады) в ростверке. Осадочные швы прорезают и ростверк.

Конструирование ростверка начинают с размещения свай в плане. При этом необходимо стремиться к компактному размещению свай таким образом, чтобы линия равнодействующей всех сил при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок проходила через центр тяжести свайного куста в уровне подошвы ростверка. Характер размещения свай (шахматный или правильными рядами) зависит от числа свай. Для центрально-нагруженных фундаментов сваи размещают симметрично относительно осей поперечного сечения колонны.

Дня внецентренно нагруженных фундаментов возможны три схемы размещения свай:

1. Сваи размещают симметрично относительно центра колонны, но число их увеличивают для восприятия момента введением коэффициента η_м> 1 (где η_м= 1...1,6 - коэффициент, учитывающий действие момента. Для центрально нагруженных фундаментов η_м> 1). При этом сваи нагружены неравномерно. Наиболее нагружены сваи, максимально удаленные от центра колонны в направлении действия момента.

2. Сваи размещают неравномерно, но так, чтобы равнодействующая всех сил проходила через центр тяжести свайного поля. При этом все сваи нагружены равномерно, а η_м= 1.

3. Сваи размещают равномерно, но центр подошвы ростверка смещают в направлении действия момента относительно центра поперечного сечения колонны на среднюю величину эксцентриситета е_м При этом все сваи оказываются нагруженными равномерно, a η_м = 1.

Размещение свай по схемам 2 и 3 возможно, если момент действующих на фундамент сил является постоянным.

Под стены зданий сваи размещают рядами вдоль осей стен. При размещении свай в один ряд наличие свай в углах здания обязательно, в местах пересечения стен - желательно. Круглые в плане сооружения имеют обычно ростверки круглые или кольцеобразные. Сваи размещают по концентрическим окружностям.

Минимальное расстояние между осями забивных висячих свай принимают не менее 3d, где d—сторона или диаметр поперечного сечения сваи. Расстояние между сваями-стойками не регламентируется и зависит от нагрузок и возможности их погружения в грунт. Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай, свай-оболочек принимается не менее 1 м. Расстояние в свету от края сваи до края ростверка с учетом возможного отклонения от проектного положения сваи при забивке должно быть не менее 5 см. Отклонение сваи при забивке для однорядного расположения свай допускается 0,2 d.

Ростверки под колонны, как правило, устраивают монолитные. Для возможности использования стандартных опалубок высота ступеней ростверка принимается кратной 150 мм. В текучепластичных и текучих связных грунтах под ростверком устраивают подготовку из втрамбованного в грунт щебня или бетона толщиной 100 мм.

Ростверки под стены проектируют из железобетона или бетона. Сопряжение свай с ростверком возможно и как свободное опирание, и как жесткая заделка. Свободное опирание ростверка на сваи устраивается с помощью заделки головы сваи в монолитный ростверк на 5...10 см. Жесткая заделка свай в ростверке предусматривается в слабых грунтах (рыхлых песках, торфах, илах, текучих глинах), а также при действии на фундамент значительных моментов и горизонтальных сил, восприятии сваями выдергивающих нагрузок. Жесткое сопряжение сваи с ростверком обеспечивается заделкой сваи или рабочей арматуры в ростверк на глубину, достаточную для анкеровки.

Ростверки армируют по расчету или конструктивно. По верху свай обычно укладывают арматурную сетку.

Конструирование ростверка завершается определением веса ростверка и грунта на его уступах. Вес ростверка под колонну N_g, кН, определяется по формуле

   (5.28)

где γ_f = 1,1 коэффициент надежности по нагрузке; V_g -объем ростверка. м;(определяется по его конструктивным размерам); γ_b= 24 кН/м,-удельный вес железобетона.

Вес грунта N_gg, кН, на ступенях ростверка

                      (5.29)

где V_gg = (A_g ∙d_g – V_g)∙γ^/ - объем грунта на ступенях ростверка, м³; γ^/ - средневзвешенное значение удельного веса грунта, кН/м³, расположенного выше подошвы ростверка.

 

16 Теория работы свай- стоек и висячих свай (свай трения). Методы определения несущей способности свай.