продавливания; подсчитывается от усилий, действующих в плоскости верха фундамента; ho ~ рабочая высота ростверка, принимаемая от верха нижней рабочей арматурной сетки до дна стакана прн сборной колонне и до верха ростверка при монолитной и стальной колонне; Ь, - ширина и высота сечения колонны; С], Сг-расстояния от соответствующих гранейколонн до внутренних граней каждого ряда свай, принимаемые от 0,4/xo до /го; oci, - безразмерные коэффициенты, равные а. =hoic и принимаемые от 2,5 до 1; R - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению.
Для стаканного ростверка при е>0,5 do максимальный момент в плоскости верха ростверка допускается принимать
(8.13)
При продавливании колонной составных ростверков их рабочая высота принимается как для цельных ростверков той же высоты.
Минимальная толщина дна стакана принимается равной 40 см.
Расчет на продавливание угловой сваей плитной части ростверка (рис. 8.14) производится по формуле
Vp = Rbthz [Pi (*o2 + -02/2) + h (boi + "oi/2)b
где N
расчетная нагрузка на угловую сваю, под-
считанная от нагрузок, действующих в плоскости низа ростверка; hn ~ высота ступени ростверка от верха сваи; feoi, ban - расстояния от внутренних граней угловой сваи до ближайших наружных граней ростверка; Со, Со2 - расстояния от внутренних граней свай до ближайших граней ступени ростверка или подколонника, принимаемые от 0,4/1з до /хз; 3i, 3з - безразмерные коэффициенты, принимаемые в зависимости от отношения /гз/с;
h,/c
0,60
0,76
0,89
0,97
0,65
0,80
0,91
0,9R
0,69
0,83
0,93
0,99
0,73
0,86
0,95
1,00
Ha поперечную силу в наклонных сечениях ростверк рассчитывается по формуле
I.Np=mbhoiRbt, (8.15)
где 2(V расчетная нагрузка на все находящиеся за пределами наклонного сечения сваи, которая определена от нагрузок, действующих в плоскости низа ростверка; b - ширина ростверка (для ступенчатых ростверков с разной шириной ступеней принимается приведенная величина Ь); /loi - рабочая высота рассматриваемого сечения ростверка; m - безразмерный коэффициент, отвечающий условию 0,75/? jj/Jo
egfej/? Ь/г/с2,5/? fto (здесь кз = 1,5 принят как
для сплошных плнт) и принимаемый в зависимости от отношения ho/c:
ho/с
ho/c
ho/c
ho/c
ho/c
1,67
2,50
1,45
2,18
1,20
1,80
0,95
1,43
0,70
1,05
1,65
2; 48
1,40
2,10
1,15
1,73
0,90
1,35
0,65
0,98
1,60
2 4fl
1.3Я
2,03
1, in
1,65
0,85
1,28
0,60
0,00
1,55
2! 33
1,31
1,95
1 ,05
1.58
0,80
1,20
0,53
II .«3
1, SO
2,25
1,25
1,88
1,00
1,501
0,75
1,13
<II,5U
Расчетный изгибающий момент определяется в сечениях по граням колонн и ступеней от расчетных нагрузок на сваи, умноженных на расстояние от оси свай до соответствующих граней ступени или колонны.
При действии на сваю расчетных выдергивающих нагрузок ростверк должен рассчитываться на изгиб от действия отрицательных реакций свай.
Расчет ростверков на местное сл<атие (смятие) под торцом сборной колонны выполняется в соответствии со СНиП 2.02.01-83 по формуле
.V = 2%c, (8.16)
где N - расчетная нагрузка, действуюпая в сечении колонны на уровне верха ростверка; /? - расчетное сопротивление бетона осевому сх-сатию; .4 -площадь сечения колонны (д,ля двухветвевой колонны, у которой отсутствует распорка понизу, площадь ветвей колонны).
Расчет продольной арматуры стаканной части ростверка производится в соответствии с указаниями СНиП И-21-75 на внецентренное сжатие коробчатого сечения в плоскости заделанного торца колонны. Аналогично рассчитывается подколоиник под стальную и монолитную железобетонную колонну.
Минимальные размеры сечения продольной арматуры стенок стакана или подколонника составляют 0,05 % расчетных размеров сечения бетона. Поперечное армирование стенок стакана определяется по расчетному моменту, действующему относительно торца колонны и вычисляемому по формулам:
при dc/2>e>ds/Q
М, = М -i- Q he - 0,7/Vp е; (8.17) прн e>dc/2
/Ис = 0,8 (М -f Qh, - Np dJ2), (8.18)
где e = AI Vp - эксцентриситет приложения внешних
нагрузок; М, Л, Q
расчетные нагрузки, действу-
ющие иа отметке верха стакана; d
длина
стороны сечения и глубина заделки колонны.
Площадь сечения поперечной арматуры определяется по формуле
As = MJiRsZi), (8.19)
где - расчетное сопротивление арматуры растяжению; 2 . - расстояние от каждой сетки до торца колонны.
При e~<d/6 поперечное армирование стенок стакана выполняется конструктивно двумя сетками. Стенки стакана допускается не армировать, если отношение толщины стенок стакана к высоте его уступа и,ли к глубине стакана более 0,75.
При применении ростверков в агрессивной среде их следует рассчитывать по раскрытию трещин согласно указаниям СНиП 2.02.01-83.
Пример 8.6. Рассчитать ростверк размером в плане 2-40X150 см при размере подколоннпка 120X90 см из бетона марки М200. Размеры колонны; d =60 см;
й=40 см. Расчетная нагрузка на ростверк /V = 4200
кН, М=250 кН-м, £/j=60 кН, заделка колонны h? =
= 85 см, глубпна стакана h.i = 90 см. Куст из шести свай сечением 30X30 см, расстояние между сваями 1-=90 см (см. рис. 8.14).
Решение. Принимаем конструктивную высоту ростверка h===hi + 45 см = 135 см, ао=7 см. Расчетные усилия в сваях от нагрузок на уровне верха ростверка
. iV . = N/п + Ml. /2 4200/6 -
± 250-0,9/3,24 = 700 ± 70 кН.
Расчетное продавливающее усилие, действующее на ростверк,
2Л/р = 770 - 4 -f 700 • 2 = 4480 кН.
Расчетное продав.пивающее усилие, воспринимаемое ростверком, определяется по формуле (8.12). Принимаем /го = 38 см. Тогда
где ci = 45 см; С2=10 см; а = 38./45<1; 02=38/10=2,5.
Принимаем Ci = 38 см; C2 = /i/a2=38/2,5= 15 см. Поскольку Л/ = 1710 кН<2Л/р =4480 кН, высота ростверка
недостаточна. Увелкчивае.м ho до 68 см, тогда t2 = = 68/2,5=27 см; ai=68/45= 1,5; «2=2,5, ci=45 см. Принимаем марку бетона МЗОО и получаем:
Л/ =2-10-68 [1,5 (40 -f 27) -- 2,5 (60-f 45)]=
= 4937 кН > 2/Vp . = 4480 кН.
Общая высота ростверка из бетона МЗОО по условию продавливания колонной =йо-1-ао-Ь4 = 684-
-1-7-1-90== 165 см. Вес ростверка и грунта на его обрезах G=120 кН. Расчетные усилия в сваях от нагрузок на уровне низа ростверка с учетом веса ростверка и грунта на обрезах:
Проверяем высоту ступени по поперечной силе. Для /го/с = 68/15>1,67 находим т=2,5 (см. стр. 184). Тогда S/Vp=2,5-1,5068-10=2550 кН>2£,= 1646 кН.
Высота ступени к = 7о см достаточна. Изгибающие моменты относительно граней ступени и колонны соответственно:
Ml = 2.823 - 0,3 = 494 кН-м;
М2 = 2,823-0,6 = 988 кН-м.
Требуемая расчетная площадь сечения продольной арматуры класса A-III подошвы ростверка принимается наибольшей из двух:
494-10 0,9-68-3700
= 21,8 см=;
.4., =
988-10 0,9-158.3700
= 18,8 см-.
Принимаем арматуру 702ОАП1; /1=21,99 см=. Остальные расчеты по армированию ростверка проводятся аналогично.
8..3. проектирование свай и свайных фундаментов
При проектировании свайных фундаментов производят следующие работы:
собирают н изучают исходные данные;
предварительно выбирают типы свайных, фундаментов, «несущего слоя» и определяют отметки нилсних концов свай;
предварительно назначают глубины зало-л<ения ростверков, определяют размеры свай и расчетные нагрузки на них;
проводят технико-экономическое обоснование принятого решения;
рассчитывают число свай под несущей конструкцией;
рассчитывают и проектируют ростверки; уточняют длины свай и проектируют свайное поле;
оформляют документацию на свайные фундаменты, подсчитывают объемы работ и составляют сметную документацию.
8.3.1. Исходные данные для проектирования
Проектирование свайных фундаментов доллсно проводиться на основании полноценных исчерпывающих исходных данных, от которых в значительной степени зависит экономичность проектного решения.
Исходные данные для проектирования должны содержать:
отчет об инженерно-геологических изысканиях на участке проектируемого объекта, включающий необходимые данные о физико-механических характеристиках грунтов, прорезаемых сваями и находящихся под нижними концами свай в пределах сл<имаемой толщи, о гидрогеологических условиях площадки (уровень подземных вод, источники их питания, связь с ближайшими водоемами, химический состав воды, прогнозирование изменения уровня подземных вод), результаты статического или динамического зондирования, результаты испытаний опытных натурных или эталонных свай;
генплан площадки, на котором нанесены контуры и оси объекта, геологические выработки, привязанные к осям, планировочные отметки и даны сведения о блилсайших построенных и предполагаемых к строительству подземных сооружениях;
общее конструктивное решение надземной части объекта;
чертенш подземной части объекта с указанием несущих конструкций, их размеров и отметок низа, размеров и глубины залол-сения подземных помещений, каналов и фундаментов оборудования, расположения проемов в стеках, абсолютной отметки пола 1-го этажа или верха фундамента;
данные о расчетных нагрузках на фундаменты в необходимых сочетаниях с указанием доли временные нагрузок и цикличности их
действия, а также о расчетных нагрузках на полы и местах их приложения;
характеристики фундаментов с расчетными нагрузками на них для сооружений, расположенных вблизи проектируемого объекта, с целью определения их влияния на осадку проектируемого объекта;
сведения о возможном изменении в период эксплуатации нагрузок иа фундаменты и характера их воздействия.
Для получения исчерпывающих материалов изыскания должны проводиться по заданию проектной организации - автора проекта фундаментов. В задании указываются:
наименование объекта и его местоположение;
стадия проектирования;
характеристика объекта (назначение, серия, класс по капитальности, габариты, этажность, шаг несущих конструкций);
назначение и заглубление подземных помещений, каналов, фундаментов оборудования;
ориентировочные нагрузки от основных несущих конструкций и технологического оборудования;
предполагаемые типы фундаментов;
предполагаемые планировочные отметки;
абсолютные и относительные предельные деформации объекта;
особые требования к изысканиям, вызванные специфичностью расположения или уникальностью объекта (например, в оползневых или карстовых районах).
8.3.2, Выбор типа свайных фундаментов и нагрузок на них
Свайные фундаменты подразделяются на два типа: безростверковые и с ростверками.
К безростверковым относятся конструкции со сваями-колоннами и конструкции, состоящие из одиночных свай, насадок и колонн.
К конструкциям с ростверками относятся конструкции из свайных групп (кустов) с уменьшенным числом свай (не более 2-4 шт.) с высокой несущей способностью, объединенных железобетонным ростверком, а также свайных групп (количество свай более 4 шт.), в которых максимально используется прочность материала свай и грунтов основания.
В конструкции фундаментов типа свая-колонна могут быть использованы забивные железобетонные призматические сваи сплошного сечения.
В конструкции фундаментов типа свая-насадка-колонна могут быть использованы практически все конструкции свай, за исключе-
нием свай с центральным армированием и свай квадратного сечения с круглой полостью, имеющих ограничения на применение по прочности на вертикальные и горизонтальные нагрузки, а также по видам грунтов.
В конструкции фундаментов типа свайный куст с уменьшенным числом свай с высокой несущей способностью, а также типа свайный куст с высокой степенью использования прочности свай и грунтов несущего слоя (ростверк-колонна) могут быть использованы все конструкции свай, а сваи с центральным армированием и сваи квадратного сечения с круглой полостью применимы для легких производственных зданий.
При выборе типа свайных фундаментов и соответствующих конструкций свай необходимо предварительно проанализировать нагрузки на фундаменты и условия их приложения. Анализ нагрузок состоит в первую очередь в выявлении определяющего вида нагрузок: осевых (сжимающих или выдергивающих) и горизонтальных.
Если, например, определяющим видом нагрузок на свайные фундаменты будут являться горизонтальные нагрузки, то следует ориентироваться на применение свай ббльших сечений или диаметров.
В случае если определяющим видом нагрузок будут являться осевые сжимающие нагрузки, то следует ориентироваться на применение свай, опирающихся на прочные грунты, в том числе забивных или буронабивных с уширением (если их применение возможно по грунтовым условиям и если имеется соответствующее оборудование).
При значительных выдергивающих нагрузках конструкции и параметры свай следует назначать из условия восприятия сваями этих выдергивающих нагрузок: буронабивные сваи или сваи-оболочки большого диаметра с развитой боковой поверхностью, сван с уширением в нилсией части или сваи с анкером в нижней части и т. п.
Анализ нагрузок на фундаменты должен проводиться с учетом особенностей, которые могут возникнуть в строительный и эксплуатационный периоды. Например, могут возникнуть случаи обнажений свай на большую глубину в зонах сооружения заглубленных технологических помещений (тоннелей, подвалов) до монтажа каркаса здания или после его осуществления.
Рассмотрение типов фундаментов следует начинать с конструкций фундаментов с минимальным числом свай, увеличивая затем их число или изменяя конструкции свай- при- необходимости.
