628

Во всех случаях нижние концы свай следует стремиться заглубить в более прочный и малосжимаемый слой грунта. При этом необходимо учитывать возможность забивки свай в тот или иной грунт. Рекомендуется назначать глубину забивки свай: в гравелистые, крупные и средней крупности пески, а также глинистыегрунтыспоказателемконсистенцииIL 0,1—неменее 0,5 м, в прочие виды нескальных грунтов — 1,0 м.

3.2. Выбор типа, длины и сечения свай

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки. В практике жилищного и промышленного строительстванаиболеечасто применяются призматические сваи с сечением 25 25, 30 30, 35 35 и 40 40 см. При выполнении курсового проекта рекомендуется рассматривать типовые призматические забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения, с ненапрягаемой арматурой, номенклатура которых указана в прил. Д.

При назначении длины свай следует иметь в виду, что почти всегда экономически целесообразен фундамент с меньшим числом более длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких свай.

3.3.Предварительное конструирование свайного фундамента

сопределением глубины заложения и толщины плиты

ростверка

Приназначенииглубинызаложенияподошвысвайногоростверка необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения (например, наличие подвала и т. д.).

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания (не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах — ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25 м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15–20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверкадолжнабыть не менее40 см. Величиназаделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

3 2

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок или моментов воздействия внешних сил на фундамент — не менее 5–10 см; при этом заделкавыпусковарматурывростверк необязательна(рис. 3.1, а);

б) при наличии горизонтальных нагрузок или моментов воздействия внешних сил на фундамент — не менее поперечного сечениясваиили на5–10смс обязательнымвыпускомвростверк несущей арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров (рис. 3.1, б,в).

Рис. 3.1. Примеры конструктивного решения сопряжения свай с ростверком: а — свободное опирание ростверка на сваю; б — жесткое сопряжение ростверка со сваей: заделка головы сваи в ростверк на диаметр сваи; в — заделка арматуры в ростверк на длину не менее 25 диаметров арматуры сваи; 1 — ростверк; 2 — бетонная подготовка; 3 — выпуски арматуры сваи (А-II)

Расстояние между осями свай в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d сторона сечения сваи). На рис. 3.2 показаны схемы расстановки свай в ростверке.

Рис. 3.2. Примеры расстановки свай в свайных фундаментах под колонны при различном числе свай в ростверке

3 3

3.4. Определение несущей способности свай по грунту

Несущаяспособностьсвай,работающихнасжимающуюнагрузку по грунту, зависит от вида свай и условий их взаимодействия с грунтом.

Несущую способность Fd, кН, висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, определяют как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где c — коэффициент условий работы сваи в грунтах, принимаемый c = 1; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяемое по табл. Е.1; A — площадь поперечного сечения сваи, м2; U — периметр поперечного сечения сваи, м; fi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа, определяемое по табл. Е.2; hi

— толщина i-го слоя грунта, м; n — число слоев; cR, cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под ниж-

ним концом и на боковой поверхности сваи. Для проектируемых в курсовой работе забивных свай сплошного сечения cR = cf = 1.

При определении fi толща грунтов под подошвой ростверка расчленяется на однородные слои толщиной hi, равной не более 2 м.

НесущуюспособностьсваинавыдергиваниеизгрунтаFdu,кН, определяют по формуле

где обозначения те же, что и в формуле (3.1), но c = 0,8.

3.5. Определение числа свай и их размещение в ростверке

Общее количество свай в свайном кусте ориентировочно определяют по формуле (с округлением до целого числа)

где FVI — вертикальная расчетная сила в плоскости обреза фундамента (нормативная сила дана по заданию), кН; kM — коэффициент неравномерного загружения свай за счет действия

3 4

момента, принимают в пределах 1,1…1,3; k — коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов равным 1,4.

Если на фундамент действует только осевая сжимающая нагрузка, то коэффициент kM принимается равным 1. После определения числа свай производится размещение их в плите рядами или в шахматном порядке (см. рис. 3.2). Размещая сваи поплощадиростверка,необходимостремитьсяксокращениюего размеров. Это достигается правильным выбором порядка размещения и установлением минимальных, не менее 3d (d — диаметр сечения сваи), расстояний между осями свай. Под ленточнымиростверкамисваирекомендуется располагатьводин или два ряда.

При определении размеров ростверка расстояние от оси крайнего ряда свай до края плиты принимают равным не менее 0,7 диаметра сваи.

3.6. Определение усилий в сваях для внецентренно загруженных ростверков

После размещения свай в ростверке определяются усилия в них. Расчетная нагрузка NI, кН, передаваемая на сваю, для фундаментов с вертикальными сваями определяется по формуле

где NdI — полная расчетная нагрузка на свайный фундамент, приведенная к подошве ростверка (с учетом веса ростверка, грунта на ростверке), кН;

NdI = 1,1(FVII + Gp + Gg) – PW,

где Gр — вес ростверка, кН; Gg — вес грунта на ступенях ростверка,кН; MdI —расчетный моментвнешних сил,приведенный к подошве ростверка, кН∙м;

MdI = 1,1(MII + FhIIhp),

где hр — высота ростверка, м; у — расстояние от главной оси плиты ростверка до оси рассматриваемой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м; yi — расстояние от главной оси плиты ростверка до оси i-й сваи, м.

При этом расчетная нагрузка на самую нагруженную сваю в свайном ростверке не должна отклоняться от допускаемого расчетного значения Fd/1,4 более чем на 10–15 %.

3 5

Если условие проверки выполняется, то расчет несущей способности свайного фундамента считается законченным. В противном случае необходимо изменитьдлину свай или их число в фундаменте и повторить расчет.

Если при больших величинах воздействия внешних моментов в сваях возникают выдергивающие усилия, то производится проверка несущей способности свай на выдергивание. Выдергивающая сила не должна превышать расчетной нагрузки, допускаемой на сваю при выдергивании, т. е.

где Fdu — несущая способность сваи на выдергивание, определяется по формуле (3.2).

При воздействии вертикальных и горизонтальных сил на сваи необходимо проверить работу свай на совместное действие этих нагрузок. Если при такой проверке оказывается, что число вертикальных свай недостаточно, добавляют нужное число свай или применяют наклонные сваи.

3.7. Проверка давления в основании свайного фундамента как условно-массивного

При расчете осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне концов свай (рис. 3.3). Перед определением осадки проверяется прочность основания фундамента в уровне острия сваи.

Положение граней ad и bc условного массивного фундамента определяетсясредневзвешеннымзначениемрасчетногоуглавнутреннего трения. Величина угла IIcp принимается равной:

где IIi, hi —расчетный угол внутреннего трения i -го слоя грунта и толщина этого слоя; h — глубина погружения сваи в грунт.

Проверка давления в основании свайного фундамента производится по формуле

где N II —вертикальная нагрузкав плоскости подошвы условно-

3 6

го фундамента с учетом веса грунтового массива abcd c заключенными в нем сваями; F, W — площадь и момент сопротивления условного фундамента в уровне нижних концов свай; MdII — момент внешних сил относительно центра тяжести подошвы плиты ростверка; R — расчетное сопротивление основания свайного фундамента в уровне острия свай, определяемое по формуле (2.12).

Рис. 3.3. Схемы определения границ условного массива свайного фундамента:

а — при центральном нагружении; б — при наклонных сваях; в — при наличии слабого слоя; г — при внецентренном нагружении

3 7

3.8. Расчет осадки основания свайного фундамента

Расчет осадки свайных фундаментов производится как для условно-массивного фундамента по той же методике, что и для фундамента мелкого заложения в соответствии с требованиями п. 2.7.

Послевсехрасчетовпроизводитсяокончательноеконструирование свайного фундамента согласно п. 3.3.

4. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ И ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ СООРУЖЕНИЙ

Подземные части зданий и сооружений защищают от сырости

игрунтовых вод покрытиями из различных гидроизоляционных материалов. В качестве таких покрытий применяют обмазочную

иоклеечную изоляцию. Обмазочной изоляцией ограждаемая поверхность выравнивается и покрывается (прокрашивается) несколькимислоямигорячегобитума.Приустройствеоклеечной изоляции на ограждаемую выровненную поверхность наклеивают несколько слоев рулонного гидроизоляционного материала: толя, рубероида, гидроизола, гидроизоляционной ткани, пропитанной битумом, и других. Обмазка битумом устраивается по сухой или высушенной поверхности материала.

При выполнении этой части курсового проекта следует обращаться к рис. 4.1, а,б; 4.2, а, б; 4.3 или использовать специальную литературу.

4.1. Защита помещений бесподвальных зданий от сырости

При отсутствии в зданиях подвалов нижняя часть стен защищается от проникновения в них капиллярных вод из оснований. Для этой цели устраивается горизонтальная изоляция в виде капилляропрерывателей и обмазки (см. рис. 4.1, а). Если пол первого этажа располагается не менее чем на 15–20 см выше поверхности отмостки или поверхности земли, то на уровне пола встенеустраиваетсянепрерывныйслойгидроизоляции—капил- ляропрерыватель(см.рис.4.1,а),фундаментныеблокиобмазывают битумом или другими полимерами за два раза.

3 8

Рис. 4.1. Гидроизоляция стен от сырости:

а — бесподвальных зданий с полом по грунту; б — подвальных и заглубленных помещений; 1 — обмазка битумом за 2 раза; 2 — рулонная гидроизоляция; 3 — бетонная подготовка; 4 — цементная стяжка; 5 — пол

В качестве капилляропрерывателя применяются:

—один-два слоя рулонного материала (толя, рубероида и др.), проклеенныемежду собой и наклеенныенакладку горячим битумом;

—слой гидрофобного цементного раствора толщиной 5 см.

4.2. Защита подвальных помещений от сырости

Если грунтовые воды располагаются ниже пола подвала и нет опасности, что они в процессе эксплуатации поднимутся выше этогоуровня,проектомдолжныбытьпредусмотреныследующие мероприятия противсырости от капиллярнойводы (см. рис. 4.1,

б):

1 — устраиваются капилляропрерыватели над фундаментной подушкой на уровне отмостки и под перекрытием подвала (см.

п. 4.1); 2 — обмазка на 1-2 раза наружных поверхностей стен,

соприкасающихся с грунтом, горячим битумом или другими полимерами;

3— покрытие поверхностиполаподвалаасфальтом,если под ним находятся сильно влажные грунты (Sr > 0,5). Поверх асфальта укладывают слой бетона толщиной 2–3 см.

3 9

4.3. Защита подвальных помещений от грунтовых вод

Если горизонт грунтовых вод WL располагается выше уровня пола подвала, в процессе проектирования решаются задачи:

—борьба с попаданием воды в помещение;

—восприятие гидростатического давления воды;

—борьба с сыростью — проникновением капиллярных вод через материал конструкций.

Указанные мероприятия осуществляются с помощью оклеечной изоляции в пределах расположения грунтовых вод, специальными конструкциями, рассчитанными на восприятие давленияводы,атакжеспомощьюкапилляропрерывателейиобмазочной изоляции (см. п. 4.2). Принимаемые инженерные решения зависят от гидрогеологических условий, главным образом от напора воды, т.е. разности отметок горизонта грунтовых вод и уровня пола подвала, которые указываются в задании напроект.

При небольшом напоре грунтовых вод до 0,2 м над полом подвала на поверхности наружной стены в пределах грунтовых вод устраивается непрерывный слой оклеечной гидроизоляции; выше горизонта грунтовых вод в стенах устраиваются капилляропрерыватели, а по наружным поверхностям — обмазочная гидроизоляция. В этом случае конструкция пола воспринимает гидростатическое давление воды снизу.

При напоре грунтовых вод от 0,2 до 0,8 м (см. рис. 4.2, а) гидроизоляция устраивается таким жеобразом, как и впредыдущем случае, но дополнительно предусматривается конструкция, воспринимающая гидростатическое давление снизу.

Если напор не превышает 0,5 м, для восприятия гидростатическогодавленияможноприменитьболеетяжелыйбетонныйпол или пригрузочный слой из других материалов.

Толщина пригрузочного слоя hп рассчитывается по формуле

где W, hW — удельный вес воды, высота напора соответственно;kon — удельный вес конструкции бетона; k — коэффициент, равный 1,2.

При напоре более 0,5 м пригрузочный слой получается слишком большим. Тогда рационально часть гидростатического

4 0