СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИК РАСЧЕТА ОСАДКИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Осадка свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте

Библиографическая ссылка на статью:
Мельников В.А., Алексеев Н.С., Ионов К.И. Сравнительный анализ методик расчета осадки свайных фундаментов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 9. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/09/57462 (дата обращения: 13.09.2020).

На современном этапе развития фундаментов одной из главных задач является повышение эффективности проектировочных решений, разработка экономически обоснованных и конкурентоспособных решений

В настоящее время большой размах приобретает строительство на слабых водонасыщенных грунтах, когда строители используют под объекты площадки, которые ранее признавались геологами невыгодными для возведения сооружений.

В сложных инженерно-геологических условиях свайный вариант зачастую оказывается единственно возможным видом фундаментов. Свайные фундаменты применятся в тех случаях, когда грунты основания представлены насыпью большой мощности, илистыми отложениями, связными грунтами в текучем и текуче-пластичном состоянии и т.п. [13, 15].

Так как затраты на устройство подземной части здания составляют до 25% от общей стоимости, снизить эти показатели позволяет применение более экономичных и индустриальных свайных фундаментов.

Важнейшим резервом повышения эффективности свайных фундаментов является совершенствование определения их осадок на стадии проектирования.

Сложность работы сваи в грунте делает невозможным создание математически строгой теории надежности расчета. Поэтому используются различные инженерные методики расчета. Используемая в настоящее время нормативная литература в области проектирования свайных фундаментов содержит недостаточно информации и позволяет получать неоднозначные результаты.

Целью данной работы является сравнение результатов расчета осадок свайных фундаментов здания каркасного типа в заданных геологических условиях. Параметры здания и геологический разрез приняты одинаковыми для того, чтобы выявить влияние различных теоретических подходов к расчету осадок в СНиП 2.02.03.-85 «Свайные фундаменты» и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (актуализированная редакция).

2. Расчет несущей способности свай
Характеристики грунтов и мощности слоев, слагающих грунтовое основание заданного сооружения, представлены в таблице 1.

Расчеты проводятся по двум группам предельных состояний [2]:Будем рассматривать висячие железобетонные сваи, призматической формы, квадратного поперечного сечения с заостренным концом. При этом размеры поперечного сечения принимаем 40 х 40 см, длину сваи 13 м.

1) по несущей способности – по прочности материала свай и материала ростверка (ведется на основное сочетание расчетных нагрузок);
2) по деформациям – по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (на основное сочетание нормативных нагрузок).

Сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия [6]:

, (1)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

F d — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;
— коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным 1,15 при кустовом расположении свай;
— коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,15;
— коэффициент надежности примем равным 1,4, т. к. несущая способность сваи определена расчетом.
Несущую способность F d , висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле [6]:

где c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый c = 1;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.2 [4]): R =5360 кПа;
A — площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая равной площади поперечного сечения сваи: A =0,16 м 2 ;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м: u =1,6 м;
f i — удельное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.3, [4]) в зависимости от глубины H i и вида грунта на этой глубине;
H i — глубина погружения средней точки i-го однородного участка грунта;
h i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
cR , cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта (табл. 7.4, [4]): .
Определим f i и и результаты сведём в таблицу 2:
Таблица 2

Источник:
http://web.snauka.ru/issues/2015/09/57462

Проблема учета взаимодействия свай в кусте (п.В.5 СП 24.13330.23011)

Основания и фундаменты

Здравствуйте!
Расчет по СП 24.13330.2011, приложение В, п.В.5.

Возникла необходимость учета взаимодействия свай в кусте при работе свай на горизонтальную нагрузку Q.
Допустим в кусте 3 сваи, нагрузка Q=30т (отвлеченный пример).
Согласно п.В.5 дальнейший расчет ведем для одиночной сваи на нагрузку Q/3=30/3=10т. При этом коэффициент пропорциональности К берем пониженный, т.е. равным αi*K.
Возникли сложности с интерпретацией методики расчета понижающего коэффициента к конкретному свайному кусту. В связи с этим я рассчитал αi для 4 вариантов свайных кустов, исходные данные и результаты приведены на рис. ниже.
Оговорюсь, что подобную тему (даже две) нашел на форуме, но, к сожалению, без ответов и комментариев.

Теперь вопросы:
1) Величина αi зависит от выбора начала координат, принятого при расчете куста. Отражено это в примерах 1а и 1б.
В первом случае (1а) рассчитываемая свая имела координату х=0, влияющая свая – координату х=0,9 (т.е. влияющая справа); αi получился равным 0,54.
Во втором случае (1б) рассчитываемая свая имела координату х=0,9, влияющая свая – координату х=0 (т.е. влияющая слева); αi получился равным 0,78.

Возможная причина как мне кажется (а может и бред):
Данная модель становится логически объяснимой при действии нагрузки Q справа налево – в варианте 1а рассчитываемая свая воспринимает нагрузку Q/2 и дополнительное боковое давление грунта при деформировании влияющей сваи, что отражено в более низком значении αi , чем в варианте 1б.

2) При кусте из 9 свай следует ли учитывать для центральной рассчитываемой сваи влияющие сваи, не лежащие на прямой, проходящей через центральную сваю в направлении действия усилия. Проще говоря, не следует ли вариант 3 рассматривать как вариант 2 (см. рис. выше). В варианте 3 αi = 0,157, не верится, что так и есть, а в варианте 4, когда влияющих свай аж 8 шт — αi =0,047. Выходит центральная свая уже не в грунте, а в киселе. Чушь.

3) В развитие вопроса №2. Понижающий коэффициент нужно определять для каждой сваи куста и к дальнейшему расчету одиночной сваи (п.В.5 СП) принимать средний из полученных? Для этого на рис. ниже подсчитаны понижающие коэффициенты для остальных свай куста по варианту 4.

Итого осредненный коэффициент для всего куста равен (0,225*2 + 0,141*2 + 0,382*2 + 0,141 + 0,187 + 0,047) / 9шт. = 0,208.

Прошу помощи, разъяснений и ссылок по теме. Заранее благодарю!

Сообщение от SergBdB:
1) Величина αi зависит от выбора начала координат, принятого при расчете куста. Отражено это в примерах 1а и 1б.
В первом случае (1а) рассчитываемая свая имела координату х=0, влияющая свая – координату х=0,9 (т.е. влияющая справа); αi получился равным 0,54.
Во втором случае (1б) рассчитываемая свая имела координату х=0,9, влияющая свая – координату х=0 (т.е. влияющая слева); αi получился равным 0,78.

По экспериментам так

Сообщение от SergBdB:
3) В развитие вопроса №2. Понижающий коэффициент нужно определять для каждой сваи куста и к дальнейшему расчету одиночной сваи (п.В.5 СП) принимать средний из полученных? Для этого на рис. ниже подсчитаны понижающие коэффициенты для остальных свай куста по варианту 4.

Если считаешь сами сваи то нет, если здание то влияние куста близко к реальному.

мозголом из Самары, спасибо за ответ, со ссылкой ознакомлюсь, а пока выложу то, что успел насчитать.

Рассмотрено 3 модели:

Сваи полностью заглублены в однородный грунт – суглинок тугопластичный с показателем текучести JL = 0.75, для которого коэффициент пропорциональности К принят 1200 т/м4 (непониженное значение).

Читайте также  Виды фундаментов в малоэтажном строительстве

1) Одиночная свая квадратного сечения 0,3х0,3м, L=10м, загруженная горизонтальной силой Q=30т.
2) Куст из 9 таких же свай (шаг 0,9х0,9м), но коэффициент пропорциональности К (при определении коэф. постели на боковой поверхности сваи) принят пониженным, осредненным для всех свай и равным αi =0,208 (см пост #1). Куст загружен горизонтальной силой Q=30т.
3) Куст из 9 таких же свай (шаг 0,9х0,9м), но коэффициент пропорциональности К принят пониженным индивидуально для каждой сваи в кусте (см пост #1). Куст загружен горизонтальной силой Q=30т.

Во избежание разгрузки бокового давления свай на грунт ввиду защемления свай в ростверк, в расчете моделей 2 и 3 принято шарнирное сопряжение свай и ростверка.

При определении коэффициента постели на боковой поверхности сваи коэффициент условий работы принят равным 3 (как для одиночной сваи, учет взаимодействия свай в моделях 2 и 3 обеспечивается понижением коэффициента К).

При задании коэффициента постели условная ширина сваи принята 0,9м (равной шагу свай в кусте).

Общий вид рассчитываемых моделей (слева направо модели№ 1, 2, 3):

Горизонтальные перемещения (общий вид), мм:

Давление по боковой поверхности свай, общий вид (т/м):

Давление по боковой поверхности свай по модели 2 (т/м):

Давление по боковой поверхности свай по модели 3 (т/м):

Наверное, нужно дополнительно рассмотреть варианты при защемлении свай в ростверке, но если в данных расчетах применение методики учета взаимного влияния свай в кусте проведено верно, то напрашиваются следующие выводы:
1) При действии горизонтальной нагрузки на куст свай распределение усилий между сваями происходит неравномерно вследствие различия коэффициентов постели на боковых поверхностях свай, обусловленного положением свай в кусте.
2) При учете индивидуальных коэффициентов постели для каждой сваи, давление по боковой поверхности для некоторых свай получается на 70% больше (в данном примере) по сравнению с моделью куста, имеющего осредненные и равные коэффициенты постели для всех свай. При проверке условия ограничения бокового давления сваи на грунт есть над чем задуматься.
3) Может быть, учитывать взаимное влияние свай в кусте (при работе на горизонтальную нагрузку) следует при давлении по боковой поверхности сваи близком к предельному, когда происходит обмятие грунта?

При жесткой заделке свай в ростверк давление на грунт существенно снижается, но все же хотелось бы разобраться в правильном учете взаимного влияния. А пока немного неуютно от того, что в завершенных проектах я этого не учитывал.

Сообщение от SergBdB:
) При учете индивидуальных коэффициентов постели для каждой сваи, давление по боковой поверхности для некоторых свай получается на 70% больше (в данном примере) по сравнению с моделью куста, имеющего осредненные и равные коэффициенты постели для всех свай. При проверке условия ограничения бокового давления сваи на грунт есть над чем задуматься.

Просто грунт не может до бесконечности нести и произойдет перераспределение на др сваи. Но переднии сваи должны нести увелич. момент

Источник:
http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=120413

Расчет количества свай по сечениям

Таблица 2.2- Сбор нагрузки от перекрытия цокольного этажа, кН/м

  • 1. Конструкция пола
  • -линолеум на теплозвукоизоляционной основе

t=5 мм, г=1800 кг/м3

-ц/п стяжка из легкого бетона В 7,5

t=40 мм, г=1800 кг/м3

t=7 мм, г=600 кг/м3

t=100 мм, г=35 кг/м3

t=220 мм, г=2500 кг/м3

3. Перегородки кирпичные оштукат. t=105мм

  • 0,09
  • 0,72
  • 0,042
  • 0,035
  • 2,75
  • 1,70
  • 1,2
  • 1,3
  • 1,2
  • 1,3
  • 1,1
  • 1,1
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,103
  • 0,889
  • 0,048
  • 0,043
  • 2,87
  • 1,778

Итого постоянной нагрузки

-в т.ч. длительная

Таблица 2.3- Сбор нагрузки от междуэтажного перекрытия, кН/м

  • 1. Конструкция пола
  • -плитка керамическая

t=11 мм, г=1800 кг/м3

-ц/п стяжка из легкого бетона В 7,5

t=50 мм, г=180 кг/м3

t=220 мм, г=2500 кг/м3

3. Перегородки кирпичные оштукат. t=105мм

Итого постоянной нагрузки

-в т.ч. длительная

Итого временной нагрузки

Таблица 2.4-Сбор нагрузки от чердачного перекрытия, кН/м

t=40 мм, г=1800 кг/м3

t=130 мм, г=35 кг/м3

t=7 мм, г=600 кг/м3

t=220 мм, г=2500 кг/м3

  • 0,72
  • 0,035
  • 0,042
  • 2,75
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,95
  • 0,889
  • 0,043
  • 0,048
  • 2,87

Итого постоянной нагрузки

-в т.ч. длительная

Таблица 2.5-Сбор нагрузки от покрытия, кН/м

-Линокром — 2 слоя

t=7 мм, г=1700 кг/м3

t=30 мм, г=1800 кг/м3

-керамзитовый гравий для уклона (185..0)

t=100 мм, г=600 кг/м3

  • 0,119
  • 0,54
  • 0,60
  • 0,147
  • 0,667
  • 0,741

t=170 мм, г=35 кг/м3

t=220 мм, г=2500 кг/м3

Итого постоянной нагрузки

Сечение 1-1 по наружной несущей стене по оси 5с

Нагрузка от покрытия и перекрытий

Нагрузка от парапета и стены

N=(30,15·0,63+1,68·0,38) ·1·18·0,95·1,1=402,16 кН/м

Нагрузка от утеплителя

N=(30,15·0,05) ·1·0,35·0,95·1,3=0,71 кН/м

Нагрузка от фундаментных блоков

Нагрузка от ростверка

Нагрузка от грунта

Нагрузка от сваи С90.35.8

Итого N01=308,94+402,16+0,71+37,62+23,93+29,12+30,32=832,8 кН/м

Расчет шага свай в ленточном ростверке при однорядном расположении (или в проекции на ось) свай.

Расчетный шаг свай :

гдеN — принятая расчетная нагрузка допускаемая на сваю, 540 кН;

N01 — расчетная нагрузка на п/м, тс.

По конструктивным требованиям принимаем

Определяем требуемое количество свай

где k=1,4 — коэффициент надежности;

N01 — расчетная нагрузка на 1 м длины;

d — глубина заложения подошвы ростверка;

m=0,02 — расчетное значение осредненного удельного веса материала ростверка и грунта, МН/м3.

Принимаем 3 сваи.

Сечение 2-2 по наружной самонесущей стене по оси Ас

Нагрузка от стены

N=(30,15·0,63+1,68·0,38) ·1·18·0,95·1,1=402,16 кН/м

Нагрузка от утеплителя

N=(30,15·0,05) ·1·0,35·0,95·1,3=0,71 кН/м

Нагрузка от фундаментных блоков

Нагрузка от ростверка

Нагрузка от грунта

Нагрузка от сваи С90.35.8

Итого N02=402,16+0,71+37,62+23,93+29,12+30,32=523,86 кН/м

Расчетный шаг свай

По конструктивным требованиям принимаем

Определяем требуемое количество свай

Принимаем 2 сваи.

Сечение 3-3 по внутренней несущей стене по оси 4с

Нагрузка от покрытия и перекрытий

Нагрузка от стены

N=(27,69·0,38) ·1·18·0,95·1,1=235,31 кН/м

Нагрузка от фундаментных блоков

Нагрузка от ростверка

Нагрузка от грунта

Нагрузка от сваи С90.35.8

Итого N03=617,89+235,31+37,62+23,93+29,12+30,32=974,16 кН/м

Расчетный шаг свай

По конструктивным требованиям принимаем

Определяем требуемое количество свай

Принимаем 3 сваи.

Расчет осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте

Для расчета осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте необходимо определить осадку одиночной сваи

гдеР — нагрузка на сваю, 540кН;

IS — коэффициент влияния осадки, определяемая по таблице 7.18 [8];

ESL — модуль деформации грунта в уровне подошвы сваи, 14МПа;

d — сторона квадратной сваи, 0,35м;

Осадку группы свай sG, м, при расстоянии между сваями до 7d с учетом взаимного влияния свай в кусте определяют на основе численного решения, учитывающего увеличение осадки свай в кусте против осадки одиночной сваи при той же нагрузке

гдеs1 — осадка одиночной сваи;

RS — коэффициент увеличения осадки, таблица 7.19 [8];

Источник:
http://studwood.ru/1584042/nedvizhimost/raschet_kolichestva_svay_secheniyam

Расчет осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте

7.4.4 Для расчета осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте необходимо определить осадку одиночной сваи.

Осадку s, м, одиночной висячей сваи следует определять по формуле

(7.35)

где Р — нагрузка на сваю, кН;

Is — коэффициент влияния осадки, зависящий:

для жесткой сваи — от отношения l/d, для сжимаемой сваи — от отношения l/d и от относительной жесткости сваи l = Ер/ESL, где Ер — модуль упругости материала сваи, кПа;

ESL — модуль деформации грунта на уровне подошвы сваи, кПа;

d — диаметр или сторона квадратной сваи, м;

l — длина сваи, м.

7.4.5 Коэффициент влияния осадки Is в формуле (7.35) для жесткой сваи определяют по формуле

(7.36)

Значения коэффициента Is для сжимаемой сваи приведены в таблице 7.18.

7.4.6 При определении модуля деформации грунта ESL следует учитывать, что наиболее достоверное его значение может быть получено по результатам полевых испытаний свай (при наличии на объекте более 100 свай).

Читайте также  Можно ли на зиму закрыть обшитый OSB каркас дома ветрозащитной плёнкой

При использовании результатов статического зондирования рекомендуется принимать следующие минимальные значения ESL в зависимости от сопротивления зондированию qc:

7.4.7 Осадку группы свай sg, м, при расстоянии между сваями до 7d с учетом взаимного влияния свай в кусте определяют на основе численного решения, учитывающего увеличение осадки сваи в кусте против осадки одиночной сваи при той же нагрузке, гибкость l/d и жесткость l свай, по формуле

где s1 — осадка одиночной сваи при принятой на нее нагрузке, определяемая по формуле (7.35);

Rs — коэффициент увеличения осадки (7.4.8).

7.4.8 При использовании осадки одиночной сваи для проектирования свайных кустов и полей следует учитывать, что осадка группы свай в результате их взаимодействия в свайном фундаменте увеличивается, что учитывают коэффициентом увеличения осадки Rs (таблица 7.19).

Общее число свай n определяют с учетом удовлетворения двух условий: осадка группы свай sg должна быть в пределах допустимой, а нагрузка на одиночную сваю P1, должна соответствовать нагрузке, определяемой по формуле (7.35) при осадке, равной s1 = sg/Rs.

7.4.9 Таблица 7.19 составлена для свай, объединенных жестким ростверком, расположенным над поверхностью грунта или на слое относительно слабых поверхностных грунтов, когда ростверк практически не влияет на осадку группы свай.

При низком ростверке со сваями под отдельные колонны (кусты свай), не связанные общей плитой, значения rs в таблице 7.19 могут быть уменьшены за счет работы ростверка, расположенного на грунте, в зависимости от отношения расстояния а между осями свай к их диаметру d:

при a/d = 5 — 10 — на 15 %.

Проверку расчетного сопротивления грунта основания подошвы свайного ростверка производят в соответствии со СНиП 2.02.01.

Источник:
http://mykonspekts.ru/1-102134.html

Осадка свайного фундамента

На данной странице представлена информация об осадке свайного фундамента. Вы узнаете, что это за процесс и какие факторы на него влияют. Мы рассмотрим методы расчетов осадки, способы ее фактического определения и технологии предотвращения осадки железобетонных свай.

Что такое осадка фундамента и что на неё влияет

Осадка свайного фундамента — это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки — неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.

Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:

  • Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;
  • Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.

Грузонесущуя способность железобетонной опоры по материалу будет всегда больше, чем аналогичная характеристика грунта. Если в расчетах фундамента допущены ошибки, то пласт грунта в котором расположена опорная часть свай, под весом здания будет уплотняться и проседать, что приведет к уменьшению нулевого уровня фундамента (его осадке).

Данная проблема особенно характерна для висячих свай, которые получают устойчивость за счет трения почвы с боковыми стенками опоры. Сваи стойки, опирающиеся на глубинные, несжимаемые пласты грунта, ввиду высокой плотности породы практически не подвергаются осадке.

Расчёт осадки — методы

Специалисты, занимающиеся проектированием фундаментов, определяют расчетную осадку свай исходя из второй группы предельных состояний железобетонных опор, для чего используется два метода:

  • Способ послойного суммирования;
  • Способ эквивалентного слоя.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Способ послойного суммирования

Данный метод рекомендован к применению действующим СНиП, он является наиболее часто используемым способом вычислением осадок свайных оснований.

При использовании способа послойного суммирования свайное основание принимается за условную монолитную конструкцию, размеры которой считаются по контуру крайних точек свайного поля. На нижеприведенной схеме размеры свайного основания представлены границами АВДС.

Первоначально составляется габаритная схема основания АБСД, при расчетах используется величина уклона «а», выводящаяся из следующих формул:

  • φcp — усредненный угол внутреннего трения контактирующих со сваей слоев почвы, определяемый посредством геодезических изысканий;
  • а — эпюра рассеивания нагрузок по высоте свайной опоры.

После определения величины «а» производится расчет длины и ширины основания AБCД по формуле:

Полученные габаритные характеристики применяются в формуле расчета давления на опорную часть фундамента (Р усп). Давление сопоставляется с удельным сопротивлением контактирующих со сваями пластов грунта (R усл. фун).

Удельное сопротивление почвы, в свою очередь, выводится по формуле:

Если в результате сопоставления нагрузок и сопротивления грунта получается соблюдение условий, составляются эпюры нагрузок на сваи «σ0z» и «σбz» (приведены на схеме), и по формуле S выводится величина осадки основания.

Способ эквивалентного слоя

Альтернативный способ эквивалентного слоя подразумевает расчет осадки исходя из контролируемого бокового расширения почвы. В данном случае за эквивалентный слой принимается пласт почвы (hэ), который при невозможности пространственного расширения дает удельную осадку, аналогичную общей осадке равномерно нагруженного фундамента. По простому — вместо послойного суммирования слоев используется одномерный коэффициент, совокупный для всех контактирующих со сваей пластов грунта.

Мощность условного эквивалентного слоя высчитывается на основе коэфф. Пуансона, коэффициента жесткости фундамента (w) и его габаритной ширины (b) по формуле:

При этом за А принимается коэффициент, индивидуальный для каждого типа грунта: А равно .

Используемое при расчетах соотношение Aw (коэффициента грунта и жесткости фундамента) именуется величиной эквивалентного пласта, нормативные данные которого представлены в нижеприведенной таблице:

Осадка фундамента рассчитывается по формуле: , в которой:

  • Ро — эксплуатационное давление на опорную часть свайного фундамента (от массы здания, снеговых и полезных нагрузок);
  • mv — нормативный коэфф. сжимаемости почвы.

Как определить осадку свайного фундамента

Фактическая осадка свай определяется посредством их статических испытаний. В процессе испытаний на опору гидравлическими домкратами оказывается давление и с помощью прогибомера измеряется величина осадки сваи от полученной нагрузки.

Технология статических испытаний предназначена для определения критических и предельных нагрузок, которые может выдержать свайный фундамент. Под критической нагрузкой подразумевается давление, которое приводит к резкой осадке (проваливанию) сваи в грунт, величина которой в 5 и более раз превышает осадку от ранее полученного сваей давления. Осадка предельного типа определяется по нагрузке, на 1 ступень меньшей, чем нагрузка приводящая к критической осадке.

Для проведения испытаний используются гидравлические домкраты с усилием давления от 50 до 200 тонн, измерения ведутся с точностью до 0.1 мм. Прогибомер фиксируется на высотных реперах, которые представлены стойками, удаленными от сваи на 1-2 метра, и закрепленными на них ригелями (на ригелях посредством ступицы фиксируется измерительный прибор).

Допустимые нормы осадки

На практике кирпичные здания, фундамент которых подвергся неравномерной усадке более чем на 12 см, получают серьезные деформации, вплоть до появления на стенах и перекрытиях сквозных трещин.

Как избежать осадки

Предотвратить осадку фундамента можно еще на стадии проектирования основания. Если расчеты показывают, что величина осадки превышает допустимою норму, нужно заменить висячие сваи на сваи-стойки — использовать опоры большей длины, которые работают в грунте не за счет сопротивления почвы боковым стенкам конструкции, а за счет опирания на глубинный пласт несжимаемого грунта.

Снизить риск осадки фундамента можно и посредством увеличения сопротивления грунтов, что достигается за счет их цементации. Данный метод особенно эффективен в условиях почвы, обладающей низкой плотностью. Его суть заключается в нагнетании в толщу грунта бетонной смеси либо силикатного раствора с помощью специальных инъекторов.

Инъектор представляет собой перфорированную стальную трубу, которая погружается в почву и подключается к бетононасосу. Подача смеси ведется в пласты грунта, в которых расположена опорная часть сваи. В результате вокруг опорной подошвы сваи, после отвердевания смеси, образуется монолитная бетонная подушка, которая предотвращает осадку фундамента под внешними нагрузками.

Полезные материалы

Свайный фундамент своими руками — пошаговая инструкция

СК «Установка Свай» занимается возведением фундаментов на железобетонных сваях.

Как рассчитать свайный фундамент

В местностях с зыбкими, слабыми грунтами предпочтительные виды фундаментов под дома и сооружения – свайный и свайно-ростверковый.

Читайте также  Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений (под ред

Как закрыть свайный фундамент

Свайный фундамент, особенно высокий фундамент с ростверком на сваях , обычно стараются закрыть.

Источник:
http://ustanovkasvai.ru/stati/233-osadka-svajnogo-fundamenta

Расчет свайного фундамента

ПК «ЛИРА САПР» версия 2016 предлагает комплексные решения вопроса моделирования свайных фундаментов. В видео рассмотрен один из возможных вариантов технологической цепочки, создания адекватной расчетной модели, ее корректировки и расчета.

Довольно часто возникает ситуация, когда по результатам расчета приходится выполнять корректировку расстановки свай: изменять их количество, шаг, менять их жесткостные характеристики и т.д.

Предположим, что для расчетной модели (рис. 1), согласно результатам предварительного расчета, необходимо рассмотреть иной вариант свайного фундамента.

Рис.1. Исходная расчетная модель

Данную задачу можно решить непосредственно инструментами среды ВИЗОР-САПР, либо воспользоваться автоматизированным инструментарием предпроцессора САПФИР.

Создание произвольного фрагмента схемы с помощью системы «САПФИР»

В качестве основы для построения нового фрагмента в САПФИР выполним отметку элементов первого этажа (рис.2).

Рис. 2. Создание произвольного фрагмента схемы с помощью системы «САПФИР»

Далее, воспользуемся автоматизированным инструментарием предпроцессора САПФИР:

1 способ – подключение подложки расстановки свай

Для тех, кто предпочитает работать, например с AutoCad или другими Cad-системами можно подключить подложку расстановки свай. Импортируем план ростверка из файла DXF в текущий уровень и преобразовываем его в объекты расчетной модели (рис.3).

Рис.3. Импорт плана ростверка из файла DXF в модель ПК САПФИР-3D

Импорт поэтажных планов из файлов DXF в модель ПК САПФИР-3D (файл)

2 способ – компоновка свайного фундамента при помощи инструментов построения САПФИР

Для моделирования плитного ростверка и моделирование свай можно воспользоваться инструментами САПФИР.

Для расстановки свай в модели САПФИР предлагает широкий функционал: расстановка одиночных свай, расстановка свай по заданной траектории с заданным шагом, добавление двухмерного массива свай с привязкой и различными вариантами заполнения (рядовой, шахмотной) и т.д. (рис. 4-6)

Рис.4. Построение массива свай по линии (для рядовой расстановки)

Рис.5. Построение массива свай внутри контура (для рядовой расстановки) и изменение точки отсчета расстановки

Рис.6. Построение двумерного массива свай (для шахматной расстановки)

В нашем примере использовались забивные сваи квадратного сечения 400 миллиметров и длиной 7 метров:

— выберем способ расстановки свай — «внутри контура;

— корректируем, при необходимости, шаг расстановки свай, ( в нашем примере это расстояние равное пяти диаметрам сваи);

— выполним расстановку свай, на базе прямоугольного замкнутого контура.

Рис.7. Расстановка свай «внутри контура»

Далее следуем алгоритму:

-формируем расчетную модель из аналитической модели;

-выполняем поиск пересечений объектов, для обеспечения совместной работы элементов расчетной схемы;

-задать необходимый шаг триангуляции для объектов будущей расчетной модели;

-выполняем триангуляцию (контролируем качество полученной сети);

-возвращаем созданный фрагмент в ВИЗОР.

КОРРЕКТИРОВКА СВОЙСТВ СВАЙ В ПК ЛИРА-САПР

Для того чтобы избавиться от ранее удаленных элементов и обеспечить совместную работу конечных элементов, необходимо выполнить упаковку схемы.

Обратите внимание, что свая в ПК ЛИРА-САПР может быть смоделирована как единственный одноузловой конечный элемент типа 57 (ВИДИО -ЛИРА-САПР 2015: Жесткость свай), либо как цепочка вертикальных стержней (Статья -Моделирование сваи цепочкой вертикальных стержней).

В нашем примере рассмотрен способ моделирования свай цепочкой вертикальных стержневых элементов, соединенных одноузловыми конечными элемента типа 57 (КЭ57). Сверху и снизу цепочки также располагаются КЭ57. Стержневые элементы моделируют тело сваи, а КЭ57 – жесткость грунтового основания сваи.

Для КЭ-57 характеристики слоев грунта определяются автоматически на основе созданной трехмерной модели грунта и местоположения сваи.

Для моделирование сваи цепочкой вертикальных стержней в диалоговом окне Группы свайного поля выполняем корректировку свойств свай (рис.8):

— L – длина сваи, м;

— D, d – размеры круглого сечения;

— B, H – размеры прямоугольного сечения, см;

— Ec – модуль деформации материала сваи, т/м2;

— db – диаметр уширения, м;

— γс – коэффициент условий работы;

— Lv – количество участков разбиения сваи по длине (для учета боковых коэффициентов жесткости грунта по глубине);

— k — коэффициент глубины под пятой сваи; позволяет управлять толщиной учитываемого слоя грунта под пятой сваи при вычислении вертикальной жесткости;

— hd – глубина от поверхности земли, на которой НЕ учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности (при сейсмическом воздействии), м.

Рис.8 Диалоговое окно Группы свайного поля

Далее, настраиваем способ моделирования свай (одноузловым конечным элементом «свая» КЭ 57 или цепочкой стержневых элементов).

Настраиваем условия сопряжения свай с ростверком в зависимости от конструктивного решения узла.

Задается способ вычисления жесткостей свай:

-Первый вариант — по результатам полевых испытаний, когда задается коэффициент, который определяет какая часть нагрузки, распределяется по длине сваи, а оставшейся часть воспринимается пятой сваи.

— Второй способ — на основании несущей способности сваи, вычисленные по грунту в зависимости от характера работы сваи и в зависимости от условий работы сваи, условий погружения.

Для уточнения горизонтальной жесткостей свай с учетом взаимного влияния, есть возможность задания радиуса влияния сваи на другие сваи, которое можно представить в абсолютном виде или множителем к соответствующему размеру сваи.

Еще одна опция, которая называется: «использовать условную ширину опирания сваи на грунт» при вычислении горизонтальной жесткости и если данная опция отключена, то используется соответствующий габарит и сечение сваи (более подробно вычислений условной ширины можно посмотреть в приложении «Б» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»).

Подтверждаем, сделанные изменения и у нас автоматически происходит перегенерация расчетной модели, цепочку вертикальных элементов создается автоматически. При изменении свойств Группы свайного поля, которой принадлежит свая, происходит автоматическое изменение длина и поперечного сечение сваи.

В месте примыкания к ростверку, если он задан в виде горизонтальных пластинчатых конечных элементов или в виде горизонтальных стержней прямоугольного поперечного сечения, в свае создается абсолютно жесткая вставка, длина которой равна половине толщины фундаментной плиты или половине высоты балки ростверка.

Плита может опираться на сваю как жестко, так и шарнирно, в последнем случае в месте прикрепления на свае будет создан шарнир.

Далее приступаем к подключению модели грунта. Таблица характеристик грунтов дополнена новым блоком информации, в котором задается коэффициент пропорциональности, принимаемых в зависимости от вида грунта, окружающего сваю.

Рис.9 Таблица характеристик грунтов

Графическая среда системы грунт позволяет контролировать привязки свайного поля на плане, а также по высоте грунтового массива (рис.10).

Рис.10 Произвольный разрез в системе Грунт

Активируем опцию «привязка» и вводим величину привязки соответствующей системе координат, которая используется в модели грунта.

Сохраняем сделанные изменения и выполняем первый расчет жесткостей.

Для контроля полученных жесткостей созданы соответствующие мозаики. Применение конечных элементов свая дает возможность адекватно учесть совместную работу свайного основания и грунтового массива без привлечения громоздких трехмерных моделей грунта. По результатам статического и динамического расчета в конечных элементах свая, вычисляются усилия, которые выводятся в виде таблиц и мозаик.

Так как, в расчетной модели не учитывалось взаимного влияния свай, все жесткости, независимо от положения свай в свайном поле, одинаковые (Рис.10).

Рис.10 Мозаика жесткостей Rх, т/м

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Источник:
http://help.liraland.ru/920/3022/