Передача нагрузки от фундамента на железобетонные сваи погружаемые задавливанием
Обновлено: 28.04.2024
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова - институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.
Правки внесены изготовителем базы данных
Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.
Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.
Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.
Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).
Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент
ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент
ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия
ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия
ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" (с изменением N 1)
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)
СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"
СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)
СП 64.13330.2017 "СНиП II-25-80 Деревянные конструкции" (с изменением N 1)
СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"
СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"
СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины и определения
Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.
Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.
4 Общие положения
4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
Широкое распространение получило усиление фундаментов мелкого заложения выносными буронабивными сваями, которые так же, как и вдавливаемые сваи, передают нагрузку от здания на лежащие ниже прочные грунты. Буронабивные сваи могут использоваться при усилении ленточных и столбчатых фундаментов, при этом располагают их относительно существующего фундамента так же, как и вдавливаемые сваи.
При усилении ленточных фундаментов буронабивными сваями выполняют следующие этапы работ (рис. 4.18):
- I — вдоль стен разрабатывают шурфы или траншеи и устанавливают крепления; в стене над обрезом фундамента пробивают продольную борозду (штрабу), которая промывается, и в нее на растворе укладывают металлическую разгрузочную балку. Балку перед установкой обматывают проволокой. После установки балка может быть забетонирована;
- II — производят бурение скважин, монтируют арматурные каркасы и бетонируют сваи. Бурение выполняют ручным или механизированным способом в зависимости от стесненности площадки и габаритов оборудования;
- III — пробивают сквозные отверстия в существующем фундаменте, устанавливают металлические поперечные балки, необходимые для задавливания свай в грунт и включения их в работу. Поперечные балки необходимы также для более надежного сопряжения ростверка с существующим фундаментом;
- IV — производят задавливание свай в грунт домкратами и заклинивание балок;
- V — устанавливают опалубку и бетонируют ростверк, который выполняется прерывистым или сплошным по всей длине фундамента; в последнем случае достигается более жесткое сопряжение. После схватывания бетона крепление и опалубку снимают, а траншею засыпают грунтом с тщательным трамбованием.
1 — фундамент; 2 — шурф; 3 — крепление шурфа; 4 — разгрузочная балка; 5 — стена; 6 — слабый грунт; 7 — прочный грунт; 8 — скважина для сваи; 9 — буронабивная свая; 10 — продольная балка; 11 — поперечная балка; 12 — отверстия в усиливаемом фундаменте; 13 — домкрат; 14 — железобетонный ростверк
При усилении столбчатых фундаментов по периметру существующего фундамента пробуривают скважины, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют сваи. Головы свай с арматурными выпусками связывают железобетонной обоймой, выполняемой вокруг существующего фундамента. Конструкции железобетонных обойм аналогичные ранее описанным конструкциям. Концы свай заглубляют в прочный слой грунта.
Усиление столбчатого фундамента рассмотрим на примере усиления фундаментов промышленного здания в г. Асбесте. В основании фундаментов залегали глинистые грунты твердой консистенции. В ходе производства монтажных работ посредине здания была обнаружена линза ранее насыпного грунта с 20%-ным содержанием органических включений. После монтажа основных несущих конструкций фундаменты над этим участком получили значительные деформации (от 100 до 300 мм). Деформации были неравномерными, в результате чего одна из колонн сместилась на 100 мм от проектной оси. Деформации привели к образованию трещин в железобетонной колонне, искривлению подкрановых балок и связей между фермами. Было принято решение демонтировать все конструкции здания на участке, где наблюдались аварийные деформации основания, и выполнить новые фундаменты с устройством буронабивных свай, опирающихся на прочные грунты природного сложения (рис. 4.19). Объединение старого и нового фундамента достигалось устройством железобетонной обоймы. По расчету каждый фундамент усиливали восемью буронабивными сваями диаметром 400—800 мм. В расчете работа старого фундамента не учитывалась, вся нагрузка передавалась только через буронабивные сваи. Обоймы выполняли из бетона марки М200. Последовательность выполнения работ описана в работе [63]. Эксплуатация здания показала надежность выполненного усиления.
Бураев М. Опыт усиления деформированных фундаментов и оснований промышленных зданий. Реферативный сборник. Технология строительного производства. Вып. № 2 (35). ЦБНТИ Минтяжстроя СССР: М.: 1975, с. 8—9
1 — набивная свая; 2 — железобетонная обойма; 3 — деформированная колонна; 4 — насыпной грунт; 5 — прочный грунт
В случае больших нагрузок иногда возникает необходимость погружения составных свай в два ряда. Сваи размещают под фундаментом, если позволяет его ширина (рис. 4.16, а), или размещают по обе стороны от фундамента при недостаточной его ширине (рис. 4.16, б), иногда делают консольное уширение (рис. 4.16, в). Для сопряжения свай со старым фундаментом в нем устраивают отверстия и борозды. Консольные балки соединяют стальными тягами. Предпочтительнее устраивать непрерывные продольные балки, так как они распределяют реакции от свай на большую длину и способствуют увеличению продольной жесткости фундамента.
При проектировании вдавливаемых свай требуется тщательное обследование конструкций здания, так как состояние стен влияет на значения как расчетной нагрузки на сваю, так и максимального усилия погружения; при этом расчетная нагрузка на сваю не должна превышать допустимой нагрузки на участок стены. Шаг свай чаще всего составляет 1,4—2,5 м.
Рассмотрим некоторые примеры усиления фундаментов вдавливаемыми сваями. Ленточные фундаменты здания бывшей школы по ул. Ленина в Киеве были усилены с помощью задавливаемых металлических свай. Основание представляло собой свалку мелкозема с примесью строительного мусора и органических веществ, подстилаемую песками различной мощности — от 9 до 17 м, которые характеризовались различным состоянием — от влажного до водонасыщенного (единого водоносного горизонта не было установлено).
Четырехэтажное здание школы было построено в 1938 г., стены выполнены из пустотелого кирпича, междуэтажные и чердачные перекрытия деревянные, под подвалом и вестибюлем железобетонные. Фундаменты ленточные бутобетонные на известковом растворе. Под фундаментами выполнена подушка из кирпичного боя толщиной 0,3—0,4 м. Глубина заложения фундаментов 1,6 м, в подвальной части 3,5 и 4,5 м от уровня пола первого этажа. Среднее давление на основание под подошвой существующих фундаментов равно 0,13—0,14 МПа. В конструкциях здания отсутствуют железобетонные пояса на уровне перекрытия и по фундаментам. После ввода здания в эксплуатацию стали развиваться деформации несущих конструкций. Наиболее сильное развитие неравномерных деформаций началось в 1949 г. Осадки углов здания с 1957 по 1975 г. составляли 150—270 мм. Западный фасад по центру на уровне третьего этажа имел отклонение от вертикали в 124 мм.
Выполненные в 1975 г. инженерно-геологические изыскания показали, что основными причинами осадок фундаментов и деформаций стен здания являются: неравномерное уплотнение обводненного мощного (и неодинакового по площади здания) слоя насыпных грунтов; гниение имеющихся в грунтах основания органических остатков; разрушение бутовой кладки фундаментов.
При проектировании было рассмотрено три варианта усиления оснований и фундаментов: способ химического закрепления грунтов; устройство монолитных железобетонных фундаментных плит с включением в работу существующих фундаментов; устройство свайных фундаментов методом задавливания. Предпочтение было отдано последнему варианту.
Сваи из отрезков металлических труб длиной 1 м, диаметром 237 и толщиной стенки 8 мм располагали попарно — с двух сторон стены (рис. 4.17). Сваи погружали домкратами ГДЗ-300, которые упирались в железобетонные балки, изготовляемые совместно со сплошным железобетонным поясом, который омоноличивался со сваями. Железобетонный пояс устраивался на уровне пола первого этажа до начала работ по задавливанию свай. Задавливание свай осуществлялось стыкующимися с помощью сварки секциями и одновременно с двух сторон стены (в местах простенков) по всему контуру здания. Для подвески домкрата и равномерного распределения усилия задавливания предусматривалась инвентарная металлическая упорная балка, которая крепилась параллельно стене здания (с каждой ее стороны) к трем соседним железобетонным балкам. После установки последней секции домкрат и инвентарную балку демонтировали, устанавливали арматуру и опалубку оголовка сваи, всю полость трубчатой сваи заполняли бетоном марки М200 литой консистенции и бетонировали оголовок сваи через отверстие в железобетонной балке.
1 — существующий фундамент; 2 — металлические трубчатые сваи; 3 — арматурный каркас оголовка сваи; 4 — оголовок сваи; 5 — монолитные железобетонные балки; 6 — стены здания; 7 — труба для подачи в сваю бетона бетононасосом
Максимальная расчетная нагрузка на сваю была принята равной 230 кН. Полная длина свай составляла от 10 до 15 м (из условия прорезки насыпных грунтов), максимальное усилие задавливания в домкрате допускалось до 350 кН (с учетом веса здания). При невозможности погружения сваи таким усилием до проектной отметки применялось бурение лидирующих скважин диаметром 160 мм (станками ручного бурения). Такой способ усиления фундаментов позволил всю нагрузку от здания передать на прочные глубокозалегающие грунты.
Вдавливание составных металлических свай успешно было применено в Томске для предотвращения неравномерных деформаций пятиэтажного жилого дома, находящегося в аварийном состоянии. Здание характеризовалось развитием вертикальных разрывов по всей высоте [62]. По рекомендации НИИпромстроя составные сваи для усиления фундаментов успешно применяют на ряде объектов в Башкирии [32, с. 181].
Совершенствование технологии работ нулевого цикла с использованием средств механизации и автоматизации: Тезисы докл. и сообщ. Всесоюз. конф. НИИпромстрой, Башк. прав. НТО стройиндустрии
В особо сложных случаях усиления фундаментов мелкого заложения, когда нагрузку от здания надо передать на глубоко залегающие прочные грунты, особенно при наличии высокого уровня грунтовых вод, используют вдавливаемые сваи. Усиление фундаментов сваями (сборными железобетонными или из отдельных сплошных или трубчатых элементов) производится двумя способами: пересадкой фундаментов на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента.
Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи могут устраиваться как с каждой стороны ленточного фундамента (рис. 4.15, а) так и с одной его стороны в один или два ряда (консольные и рычажные системы) (рис. 4.15, б). Для пересадки столбчатых фундаментов сваи могут располагаться с двух противоположных сторон подошвы (рис. 4.15, в) или вокруг нее (рис. 4.15, г). Сваи, подводимые под подошву фундамента, можно также располагать в один или несколько рядов в зависимости от конструкции существующего фундамента.
Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента, — при низком. Сваи располагают одну от другой на расстоянии не менее 3 d .
1 — усиливаемый фундамент; 2 — свая; 3 — железобетонный пояс; 4 — рандбалки; 5 — поперечная балка; 6 — рычажный ростверк; 7 — железобетонная обойма
Головы свай с усиливаемым фундаментом соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов). Если усиливаемые фундаменты не имеют достаточной прочности, то их укрепляют обвязочными балками. Для лучшей передачи нагрузки от усиливаемого фундамента на сваи применяют проходящие через него поперечные металлические и железобетонные балки. Длина свай устанавливается в зависимости от характеристики грунтов, размеров поперечного сечения свай и нагрузок на фундамент.
При проектировании усиления работа старого фундамента, как правило, в расчетах не учитывается. Вся нагрузка от существующего здания, а также и дополнительная должны быть восприняты свайным фундаментом. Для предварительных соображений несущую способность свай определяют по расчету, уточнение ее производится путем испытания пробных свай статической нагрузкой непосредственно на строительной площадке, где производится усиление.
При усилении фундамента выносными сваями добиваются надежного сопряжения старого фундамента со сваями. В фундаменте или при необходимости в стене устанавливают в продольных штрабах рандбалки. Кроме того, в фундаменте или стене пробивают сквозные гнезда, в которые заводятся поперечные металлические балки. В качестве поперечных могут применяться железобетонные балки. Балки связываются монолитным железобетонным ростверком, который соединяет головы свай (см. рис. 4.15). Сваи выводят до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируют раздельные ростверки. Домкраты устанавливают непосредственно над сваями, чтобы исключить работу ростверка на изгиб. На участке, расположенном между домкратами, фундамент разбирают и бетонируют ступень фундамента, объединяющую оба ряда ростверков. Эта ступень должна быть выполнена так, чтобы смогла работать как жесткий фундамент. Через сутки домкраты снимают. Инвентарные ригели удаляют, старую кладку на этих участках разбирают и заменяют бетоном.
Для столбчатых фундаментов поперечные передаточные балки делают парными и между ними зажимают колонну или фундамент. Для синхронной работы домкраты присоединяют к общему насосу. Давление в домкратах увеличивают ступенями. После каждой ступени делают перерыв для наблюдения за осадкой свай под нагрузкой. Перерыв продолжается до тех пор, пока осадка свай не прекратится. Обжатие свай должно прекращаться, как только прибор, установленный на колонне, отметит малейший ее подъем. При этом давлении сваи получают ту нагрузку, которая будет передаваться от сооружения. После стабилизации осадки сваи производится подклинка между рандбалками и поперечными балками, затем устраивают железобетонный пояс.
В практике строительства накоплен большой опыт усиления фундаментов мелкого заложения вдавливаемыми, в том числе составными, сваями. Кратко рассмотрим характерные случаи из отечественного и зарубежного опыта.
Способ усиления составными трубчатыми металлическими сваями фундаментов аварийного пятиэтажного жилого дома в Сумгаите был применен по предложению проф. Э.М. Генделя. Вертикальные деформации фундаментов продольных несущих стен составили от 790 до 1315 мм; величина крена в сторону наибольшей деформации достигала 450 мм. Технология производства работ по вдавливанию отдельных звеньев труб длиной 0,5 м освещена в работах [7, 61].
Большой опыт применения составных впрессованных свай для усиления фундаментов существующих зданий накоплен в Венгрии. Эти сваи изготовляют из сборных железобетонных элементов длиной 60—80 см с размерами сечений 25×25 и 30×30 см. Для полов применяют элементы больших размеров 120×60×25 см. Элементы располагаются один над другим, соприкасаясь торцовыми поверхностями. Для сопряжения элементов используют вертикальные металлические штыри диаметром 37,5—50 мм, которые вставляются в гнезда в центральной части сборных элементов и этим препятствуют их взаимному смещению. Последовательность подводки свай "Мега" детально рассмотрена в работах [4, 48].
Гендель Э.М. Приостановка наклона и выпрямление здания в Сумгаите. — Основания, фундаменты и механика грунтов, 1971, № 6, с. 26—28
Ошибки при возведении фундаментов старых зданий, погрешности в оценке свойств грунтов приводили к необходимости усиления как самих фундаментов, так и грунтов в их основании.
Все традиционные технологии усиления основания и фундаментов сводились, в основном, к увеличению площади опирания существующих фундаментов и, соответственно, уменьшению интенсивности давления на грунты основания. Параллельно разрабатывались технологические приемы, связанные с искусственным улучшением свойств грунтов в основании путем введения различных химических реагентов.
Характерные приемы усиления:
Рис. 6.1. Традиционные технологии усиления фундаментов: а - прикладкой вперевязку; б, г - бетонными обоймами; в - железобетонными обоймами; 1 - стена; 2 - новая кладка вперевязку со старой; 3 - старая кладка; 4 - металлические штыри; 5 - бетонная обойма; 6 - железобетонная обойма; 7 - щебеночная подготовка; 8 - бетонные банкеты; 9 - рабочая балка; 10 - распределительная балка; 11 - зачеканка литым бетоном
Рис. 6.2. Схема уширения подошвы фундамента (с эпюрами давления в плоскости подошвы) по Б.И.Далматову: 1 - существующий фундамент; 2 - конструкция уширения; 3 - арматура; 4 - эпюра давления до уширения; 5 - эпюра давления после уширения и догрузки фундамента
Уширения подошвы фундамента без предварительной опрессовки малоэффективны, они вступают в работу лишь при увеличении нагрузки, когда появляются дополнительные осадки. Это наглядно видно на рис.6.2.
Метод опрессовки грунта основания под уширением заключается в установке с двух сторон старого фундамента дополнительных железобетонных сборных блоков уширения. Нижнюю часть этих блоков стягивают анкерами из арматурной стали (рис.6.4); верхнюю — раздвигают клиньями либо домкратами. Это дает возможность обжать неуплотненный грунт и включить его в работу под уширением.
Рис. 6.4. Усиление фундаментов дополнительными блоками, обжимающими грунты оснований при их повороте ( по Н. И. Страбахину): 1 - существующий фундамент; 2 - щель, раскрываемая при повороте блоков; 3 - железобетонный блок; 4 - анкерное крепление; 5 - отверстия для анкеров
Как показали наблюдения, значительная часть нагрузки будет передаваться через подошву старого фундамента. Это можно считать допустимым, так как уширения улучшают в целом условия передачи нагрузки, исключая выпор из-подподошвы. Однако выпор может произойти в процессе производства работ. Само появление возможного выпора должно прогнозироваться расчетом.
Вопрос №49. Особенности расчета и проектирования фундаментов на мерзлых грунтах
Существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах:
I принцип – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраненном в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;
II принцип – в качестве оснований знаний и сооружений используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации сооружения.
I принцип применяется в тех случаях, когда расчетные деформации основания в предположении его оттаивания превышают предельное их не удается привести в нормальное состояние конструктивными мерами или улучшением строительных свойств основания. Принцип эффективен, когда грунты находятся в твердомерзлом состоянии и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах.
II принцип рекомендуется применять при неглубоком расположении (залегании) скальных грунтов, а также при малосжимаемых мерзлых грунтах при оттаивании (плотные крупнообломочные грунты и пески, пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции).
При строительстве по I-му принципу для сохранения вечномерзлого состояния оснований используются различные методы.(рис.)
Рис.15.3. Мероприятия для сохранения вено мерзлого состояния грунтов:
1 – вечномерзлый грунт; 2 – верхняя граница слоя вечномерзлого грунта; 3 – деятельный слой; 4 – насыпной непучинистый грунт (пески средней крупности, крупные, крупнообломочные грунты, шлаки ) ; 5 – теплоизоляция; 6 – вентилируемое подполье; 7 – сваи; 8 – неотапливаемый 1-ый этаж; 9 – вентиляционные каналы; 10 – замораживающие колонки;
При использовании принципа II на вечномерзлых грунтах существуют два основных подхода
Предпостроечное оттаивание.
Оттаивание грунтов в процессе эксплуотации сооружений
Наибольшее распространение получили свайные фундаменты, при условии специальных способов их устройства.
Рис. 15.7. Способы погружения свай в вечнрмерзлый грунт:
1 – свая; 2 – верхняя граница вечномерзлого грунта; 3 – грунтовый раствор; 4 – стенка скважины; 5 – граница оттаивания
Конструкция и методы устройства фундаментов, возводимых по принципу II, практически не отличаются от применяемых на немерзлых основаниях.
Вопрос №50. Основные положения расчета и проектирования фундаментов под машины. Виброгасители
Основными источниками колебаний фундаментов и окружающего грунта являются: работа стационарно установленных машин и механизмов промышленного или хозяйственного оборудования, движение различных видов транспорта, выполнение некоторых строительных работ, взрывные работы, сейсмические воздействия, пульсация ветрового потока и т. п.
Типы машин. Используемые в качестве промышленного оборудования машины можно разделить на две основные категории: периодического и непериодического действия.
К фундаментам под машины промышленного и хозяйственного оборудования предъявляют следующие требования: удобное размещение и надежное крепление машины; исключение недопустимых деформаций, осадок и вибраций, нарушающих нормальную эксплуатацию оборудования и работу обслуживающего персонала; обеспечение прочности, устойчивости и выносливости элементов фундамента; недопущение передачи значительных колебаний через грунты оснований с целью предотвращения нарушения нормальной эксплуатационной пригодности зданий, в которых размещено оборудование, и соседних зданий и сооружений, выражающейся в чрезмерном проявлении вибраций и неравномерных осадок фундаментов, приводящих в некоторых случаях к разрушению несущих и ограждающих конструкций.
Расчет оснований и фундаментов под машины промышленного и хозяйственного оборудования состоит из следующих этапов.
1. Определение амплитуд колебаний фундаментов и сравнение их с предельно допустимыми цо условию:
2. Проверка среднего давления под подошвой фундамента
3, Расчет прочности элементов конструкции фундамента, выполняемый в соответствии с требованиями норм проектирования железобетонных и других конструкций.
Рис. 14.1. Схемы вынужденных колебаний фундамента: а — вертикальных; б — горизонтальных; в — вращательных
Наиболее опасным явлением при эксплуатации фундаментов с динамическими нагрузками является возникновение резонансных колебаний, при которых частота возмущающей силы совпадает с частотой собственных колебаний фундамента. В этом случае амплитуда колебаний, возрастая в несколько раз, может быть опасной для несущей способности отдельных конструкций и даже всего фундамента в целом.
Виброгасителем может служить виброизолированный от агрегата самостоятельный фундамент либо масса ( динамический гаситель колебаний), устанавливаемая на амортизаторах на вибрирующий объект. Виброгаситель рассчитывается таким образом, чтобы сила инерции его массы была направлена в сторону, противоположную колебаниям защищаемого объекта, а частоты собственных колебаний вибрирующего объекта и гасителя совпадали.
Читайте также: