книги / Расчет осадок ленточных свайных фундаментов

В. 9-этажные кирпичные здания серии I-P-447 в квартале № 1905. В геологическом отношении участок сложен аллювиаль­ но-делювиальными отложениями IV надпойменной террасы р. Камы и представлен суглинками и глинами, консистенция кото­ рых изменяется от мягкопластичной до тугопластичной, полутвер­ дой. Мощность толщи суглинков и глин 22—24 м. Лабораторными исследованиями суглинков установлены следующие основные по­

ность 19,2—30,5%; влажность на границе текучести 26—33%, на границе раскатывания 14,3—20,6%; удельная сила сцепления 0,17—0,3 кгс/см2; угол внутреннего трения 18—20°; коэффициент фильтрации 2,35-10~7—1,74-;10—8 см/сек, структурная прочность сжатия 0,16—0,19 кгс/см2, модуль деформации 60—90 кгс/см2.

Слой глины, залегающий в активной зоне под сваями (на г л у ­ бине 10—> 1 м), имеет следующие основные показатели: объем­ ный вес 1,98—2 т/м3; удельный вес 2,7 т/м.3; коэффициент пори­ стости 0,64—0,66; природная влажность 22—28%; влажность на границе текучести 35—41 %, на границе раскатывания 17— 24%; угол внутреннего трения 20—22°; удельная сила сцепления

нельными 90- и 119-квартирными домами серии I-464A и тремя кирпичными 9-этажньтми домами серии I-P-447. На всех площад­ ках нами были проведены статические испытания свай сечени­ ем 30X30 см, длиной от 5 до 11 л.

Исследованиями осадок домов серии I-464A установлено, что осадки происходят по существу равномерно и за период наб­ людений (в течение 2,5 года) составили 20—30 мм.

Наибольший интерес представляют исследования осадок 9-этажных домов серии I-P-447. Для строительства 9-этажных домов № 79, 81, 83 по ул. Крупской проектами предусматрива­ лось применение свайных фундаментов с расположением свай в два ряда. Сваи сечением 30X30 см, длиной 11л, расчетная на­ грузка на сваю 40 тс. План свайного фундамента дан на рис. 46. При разработке проекта несущая способность свай определя­ лась по формуле СНиЛ Н-Б.5-62.

В ходе застройки квартала № 1905 Пермским политехниче­ ским институтом и трестом Оргтехстрой ГлавзападураЛстроя бы­ ли проведены статические испытания и исследований несущей способности свай при осадках, равных предельно допустимым для зданий, показавшие увеличение несущей способности свай во времени в глинистых грунтах. Этими исследованиями уста­ новлено, что на сваи сечением 30X30 см, длиной 11 м можно дать нагрузку 80 тс. Для дома № 79 проект свайного фунда­ мента был переработан и вместо свайного фундамента с распо­

строительства дома № 81 забивка свай была уже начата, по­

сечением 30X30 см, длиной 11 м. Расположение овай показано на рис. 46,а. Для дома № 83 также не представлялось возмож­ ным переработать проект, поэтому по результатам испытаний было принято решение, сократить длину свай с 11 до 9 м. Таким

Рис. 46. Планы свайных фундаментов 9-этажных домов серин 1-Р-447 по ул. Крупской

а — для домов № 81 и 83; б — для дома № 79

Ч

образом, на одной площадке возведено три одинаковых здания с различными фундаментами и нагрузками на сваи: дом № 79— на свайном фундаменте с расположением свай в один ряд, сван сечением 30X30 см, длиной 11 м, проектная нагрузка на сваю 80 тс; дом № 81— на свайном фундаменте с расположением свай в два ряда, сваи сечением 30X30 см, длиной И м, проект­ ная нагрузка на сваю 40 тс; дом № 83 — на свайном фундаменте с расположением овай в два ряда, сваи длиной 9 м, проектная

из

ведены графики максимальной, минимальной и средней осадок дома за весь период наблюдений. Из графиков видно, что осад­ ка дома еще не стабилизировалась и будет, видимо, несколько выше расчетной.

Строительство дома № 81 начато в мае 1967 г., кладка стен велась с октября 1967 г. по апрель 1968 г. В эксплуатацию дом сдан в сентябре 1968 г. Для наблюдений за осадками дома на уровне цоколя заложено десять настенных марок, привязанных к Государственной геодезической сети и грунтовым реперам. За период строительства проведено четыре цикла наблюдений и че­ тыре цикла после сдачи в эксплуатацию. Средняя осадка за пе­ риод строительства составила 4 мм, а за весь период наблюде­ ний 8 мм. Осадка дома происходила в основном равномерно. Максимальный относительный перегиб составил всего 0,000043, что намного меньше предельно допустимого.

Строительство дома № 83 начато в июне 1967 г. Кладка стен велась с декабря 1967 г. по май 1968 г. В эксплуатацию дом сдан в ноябре 1968 г. Наблюдения за домом были начаты тогда, когда велась кладка стен первого этажа. Для наблюдений зало­ жено 12 настенных марок. За время строительства проведено четыре цикла наблюдений, в дальнейшем наблюдения проводи­ лись 2 раза в год. Следует отметить, что после окончания стро­ ительства часть марок была уничтожена, что затруднило анализ разности осадок.

Наблюдениями установлено, что средняя осадка за период строительства составила 28 мм, а за весь период наблюдений — 44 мм. Максимальная разность осадок за период строительства ГОмм, относительный перегиб 0,0001.

Графики осадки марок за весь период наблюдений приведе­ ны на рис. 48.

Результаты наблюдений за зданиями, возведенными на свай­

ных фундаментов происходит, по существу, равномерно. Макси­ мальные относительные прогибы и перегибы намного меньше пре­ дельно допустимых. В большинстве случаев в период строитель­ ства происходит примерно 50% общей осадки.

Сравнение действительных осадок свайных фундаментов при расположении свай в один, два и три ряда с результатами ста­ тических испытаний одиночных свай показало, что данные ис­ пытаний одиночных свай неприменимы для оценки осадок ленточных свайных фундаментов и могут иопользоваться лишь для оценки несущей способности и как вспомогательный мате­ риал при расчете осадок. Опыт проектирования свайных фунда­ ментов зданий в квартале № 45 идома № 79 в квартале № 1905 Перми по предельно допустимым деформациям показывает, что

ленточные свайные фундаменты можно проектировать значи­ тельно экономичнее.

Сравнение действительных осадок ленточных свайных фун­ даментов с расчетными показывает, что разработанные методы позволяют с достаточной для практики точностью рассчитывать осадки ленточных свайных фундаментов.

а)

Об щ и е в ы в о д ы

1.Полевые экспериментальные исследования работы свай и ленточных свайных фундаментов 'в глинистых грунтах позволили установить изменение паровых и общих напряжений, структур­ ной прочности вокруг свай и в активной зоне, увеличение несу­ щей способности свай во времени, осадки свайных фундаментов

взависимости от расстояния между сваями. Включение в состав ленточных свайных фундаментов тензосвай дало возможность выявить действительный характер работы свай в составе фун­

даментов — распределение сил трения по боковой поверхности и сопротивление острия. Исследованиями установлено, что при расстоянии между сваями 3—Ы и после некоторого уплотне­ ния грунта под ростверком сваи и зажатый между ними грунт можно условно раооматривать как единый массив.

2. В результате решения плоской задачи для нагрузки, при­ ложенной внутри полупространства, разработан метод расчета осадок свайных фундаментов при расположении свай в один, два и три ряда. Разработанный метод учитывает такие важные факторы, как глубину приложения нагрузки и вид эпюр переда­ чи ее через боковую поверхность свайного фундамента и в пло­ скости острия свай, размеры фундамента, коэффициент боково­ го расширения грунта, напряжения и деформации во всей ак­ тивной зоне.

Для практического пользования составлены с помощью ЭЦВМ таблицы, номограммы, позволяющие с минимальными затратами времени определить осадку ленточных свайных фун­ даментов. Сравнение расчетных осадок с фактическими показы­ вает, что разработанный метод позволяет рассчитывать осадку ленточных свайных фундаментов с достаточной для практики

точностью.

3. В работе дан метод определения напряжений в межсвайном пространстве и под сваями ленточных свайных фундаментов (с учетом глубины приложения нагрузки), позволяющий рассчи­ тывать напряжения во всей активной зоне, проверять проч­ ность слоя грунта, более слабого по несущей способности, чем вышележащий слой. Разработанный метод позволяет учитывать взаимовлияние рядов свай, что особенно важно для крупнопа­ нельных зданий, имеющих большое количество поперечных ря­ дов свай.

Для практических расчетов составлены таблицы коэффициен­ тов от единичных напряжений в зависимости от приведенной ши­ рины фундамента, величины коэффициента бокового расшире­ ния, глубины рассматриваемой точки.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных показа­ ло, что при определении напряжений по разработанному мето­ ду расхождения опытных и расчетных значений значительно меньше, чем при определении напряжений без учета-, глубины приложения нагрузки.

4. Получены методы определения осадок свай и свайных фун­ даментов во времени при постоянных и переменных нагрузках. При разработке методов расчета осадок свайных фундаментов во времени использована феноменологическая теория наследст­ венной ползучести, грунт рассматривался как однокомпонентная система. Дается методика определения параметров, характери­ зующих скорость осадок свай во времени. Сравнение расчетных осадок во времени с экспериментальными данными и с резуль­ татами многолетних наблюдений за зданиями на ленточных свайных фундаментах показало, что разработанные методы по­ зволяют .прогнозировать скорость осадок ленточных свайных фундаментов.

5. Многолетние высокоточные геодезические наблюдения за осадками зданий и сооружений от начала строительства до ста­

билизации осадок позволили выявить действительные осадки ленточных свайных фундаментов в различных грунтовых усло­ виях. Наблюдения показали, что проектирование свайных фун­ даментов по предельно допустимым осадкам вполне право­ мерно.

6. Использование разработанных методов расчета осадок ленточных свайных фундаментов в практике проектирования позволяет рассчитывать эти фундаменты по предельным состоя­ ниям и тем самым давать более экономичные решения.