Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования и не только: практическая значимость и особенности

Использование фундаментов свайного типа в просадочных грунтах является наиболее оправданным для сооружений, имеющих внушительную массу и оказывающих большое давление на собственное основание. Помимо этого, свайные фундаменты известны в ассортименте загородных малоэтажных каркасных построек (только если при укладке основания возможно изготовить одну сваю под колонну).

Графический способ определения осадки свайного фундамента.

Касательно малоэтажных индивидуальных конструкций следует сказать, что наиболее эффективной методикой является монтировка ростверков в котлованах со специально вытрамбованным для этого покрытием. Эта технология дает возможность усилить несущую способность сваи не только на вертикальных, но и на горизонтальных типах нагрузок. Стоит понимать, что прежде, чем выполнять какие-либо работы по сооружению оснований, необходимо обязательно выполнить расчет осадки свайного фундамента.

Практическая значимость расчета осадки фундамента

Измерение осадки свайного фундамента отображает наибольшую рациональность кладки подобных фундаментов при их сооружении ниже уровня грунтов с просадочными особенностями, в подстилающих пластах, характеризующихся довольно высоким показателем несущей способности.

К этим слоям относятся:

• песочный грунт с плотным, крупным зерном;
• почва из глины с достаточно плотной структурой, сцементированная почва;
• слой гравия.

Рисунок №1: схема распределения вертикальных напряжений под ростверком, если Hc > L .

Установка забивных свай в просадочные грунты затрудняется ввиду их необычной структуры. Ведь в грунтах такого типа содержится большое количество влаги, и они имеют высокие характеристики прочности.

Применение свайного фундамента является вполне оправданным при сооружении зданий, которые характеризуются высоким общим весом и довольно крупным давлением на их основание. Таким образом, очень важно верно выполнить расчет осадки свайного основания. От последнего будет напрямую зависеть дальнейшая прочность и долговечность всего строения. Существует большое множество технических методик, помогающих выполнить все необходимые вычисления. Данный расчет четко продемонстрирует рациональность укладки свай конкретного типа. Рассматривая задачи, принято полагать, что почва, которая находится вблизи свайного фундамента здания, также подвергается проседанию.

Измерение осадки свайного фундамента даст положительный результат, можно внести в его конструкцию ростверк.

Ростверк — это плита либо балка, которая объединяет в себе верхние участки нескольких свай. Эта плита необходима для равномерного распределения нагрузок, передаваемых строением на сваи.

Схема распределения вертикальных напряжений под ростверком, если Hc < L .

В основном головы свай оборудуются в ростверки. Нижняя область балки именуется подошвой. От высоты размещения этого элемента могут разниться и типы свайных оснований. Они бывают 2-х типов: с низким и высоким ростверком. Благодаря плите происходит частичное либо полное рассеивание нагрузки. Таким образом, его использование является более чем рациональным.

Неточность выполнения определенных расчетов и некоторые погрешности возникают ввиду увеличения шага посреди свай в каркасе. Соответственно, оседание включенного в комплекс фундамента ростверка будет воздействовать на всю конструкцию.

Вернуться к оглавлению

Метод осуществления работ

Подобные работы должны проводиться только с помощью специально оборудованных скважин первого класса, сквозь которые забивные сваи монтируются на проектные места.

Особенности грунтов с просадочными качествами, среди которых внушительная прочность и связность, могут эффективным образом применяться для надежного монтажа буронабивных свай.

Работы проходного типа по скважинам и выполнение бетонирования свай не требуют обязательного наличия обсадных труб, а методика их установки включает возможность монтажа «на сухую». Это приводит к большому понижению уровня сложности работ с подобными материалами.

Вернуться к оглавлению

Нивелирование процесса осадки свайного основания

Схема несущей способности основания свайного фундамента.

Определение осадочных процессов свайных комплексов выполняется для массива с относительными атрибутами, согласно с настоящими правовыми нормами.

Дополнительным условием при рассмотрении задачи является то, что почва, которая находится поблизости условленного свайного фундамента, тоже пребывает в состоянии проседания.

Эта схема не может четко отобразить результат изменение шага внутри свайного комплекса. Помимо всего прочего, данная схема не дает возможность должным образом учесть и связь основания с ростверком. Бесчисленные эксперименты с этой группой свай дали понять, что относительное уменьшение шага в комплексе свай при тех же особенностях условного фундамента сооружения снижают просадочные процессы в разы.

Расчет осадки свайного основания экспериментального типа позволил добиться достойных результатов, рассмотрев такой момент, как внедрение в конструкцию фундамента ростверка, позволяющего в несколько раз уменьшить процесс осадки строения.

Практический экспериментальный опыт показывает, что актуальное на сегодня заблуждение по поводу того, что почва посреди свай в комплексе основания проседает вместе с ними, не имеет совершенно никакого обоснования с научной точки зрения.

Схема расположения высокого ростверка.

Множество фактов свидетельствуют о том, что деформационные процессы вертикальной направленности в почве, которая располагается посреди свай фундамента, никак не относятся к степени осадочных эффектов конструкции свай.

Среди этих фактов можно выделить следующие:

• уровень нагрузки на почву, расположенную под свайными фундаментами, более высокий, нежели нагрузка, которую можно наблюдать на таком же углублении, но локализующуюся в площади между шпунтами и характеризующуюся силами трения по продольным областям их фронтальных плоскостей (это свидетельствует о том, что особенность осадочных процессов плит доминирует над осадочными процессами почвы, которая окружает свайный комплекс основания);
• можно наблюдать внушительное сокращение вертикального напряжения от сил трения, которые имеют место по продольным частям фронтальных плоскостей свай; при этом данное сокращение является обратно пропорциональным дистанции к ним.

Вернуться к оглавлению

Воздействие ростверка на просадку свайного основания

Схема армирования и опалубки в фундаменте.

Как показывают результаты многолетних исследований, носящих как теоретическую, так и практическую ориентацию, ряд выводов относительно позитивного воздействия на скорость осадки фундамента свайного типа сделать все же удалось.

При всем этом достоверно измерить скорость осадки свайного основания, рассматривая его в качестве условного массива с распространенными изъянами, можно только лишь в случае работы со свайными комплексами, имеющими конкретный шаг свай и особенность передачи главной части давления на основание их фронтальными плоскостями.

Вернуться к оглавлению

Неточности при данной методике

Заблуждение этой технологии является прямо пропорциональным повышению шаговой дистанции между сваями в каркасе основания. Более того, немаловажным является и степень вовлеченности в работу именно фронтальных плоскостей плит основания.

Измерение в такой ситуации допускает рациональность использования коэффициента осадки одной сваи из рассматриваемого комплекса в качестве основной точки начала всех расчетов. Это допустимо, поскольку среди них будет прослеживаться очевидное взаимодействие.

Гидроизоляция свайных фундаментов.

Почва, которая окружает свайное основание, меньше всего подвержена процессам оседания, в отличие от комплекса свай в текущем фундаменте.

Ввиду этого, оседание включенного в комплекс фундамента ростверка непосредственно воздействует на основание благодаря собственному внедрению в процесс осадки.

Для того чтобы сэкономить строительные материалы, время сооружения и для одновременного придания конструкции долговечности ныне применяют различные методики. Это касается совершенно любого компонента здания — от стен до основания.

Вернуться к оглавлению

Что собой представляет ростверк и для чего его применяют?

Ростверк — это верхняя область фундамента свайного образца. Главная его цель заключается в объединении несущих компонентов в единый конструктивный комплекс.

Аналогичные участки могут быть созданы в виде ленты либо плиты. При использовании ленточного основания ростверк соединяет между собой соседние свайные изделия, размещаемые под стенками конструкции. Главное отличие плитного варианта — это связывание всех оголовков.

Вернуться к оглавлению

Железобетонный ростверк как наиболее рациональный вариант объединить сваи

Пример расчета свайного фундамента.

Свайное основание с ростверком создается при помощи разнообразных строительных материалов. Сваи в большинстве случаев изготавливаются с применением бетонного раствора. Изображаемый конструктивный комплекс может быть выполнен как из стали с деревом, так и из сорного либо монолитного железобетона.

Основания свайно-ростверкового типа, где используют специализированные двутавровые изделия в качестве необходимых строительных компонентов, выделяются на фоне прочих завышенной стоимостью.

Процесс монтажа является очень трудоемким и нуждается в применении специализированных строительных агрегатов. Выполнить установку этой области основания вручную является почти что невозможным.

И наконец, последнее, о чем следует упомянуть, — это то, что даже обработанная с помощью особых составов сталь рано или поздно попадет под деструктивное воздействие процесса коррозии.

В итоге остается лишь 1 способ, основанный на железобетоне. Данный ростверк может быть сборным. С одной стороны это представляется неплохим достоинством, однако для процесса строительства своими руками это не очень рационально. Плиты либо массивные блоки довольно сложно монтировать на свайные изделия.

Схема залегания сваи.

С возрастанием напряжения под ростверком, ввиду постоянной осадки, наступает процесс рассеивания по всему периметру свай. При этом рассеивание может быть полным либо частичным.

Соответственно, происходит градационное понижение коэффициента нагрузки фундаментов свайного типа на почву, в которой и размещается вся его конструкция.

Ростверк низкого образца является более предпочтительным, в отличие от высокого. Именно с ним показатель сглаживания самых больших топовых значений нагрузки под фундаментами в плиточном комплексе достигает низших границ.

Вернуться к оглавлению

Особенности функционирования низкого ростверка

С применением ростверка возможно значительно снизить уровень неравномерности проявления напряжений вертикальной направленности на уровне нижних областей каркаса фундамента.

Измерение осадки описываемого основания показало, что это происходит ввиду того, что вокруг ростверка формируется сжатие почвы, провоцирующее возникновение распорных напряжений в горизонтальной пологости.

Применение ростверка приводит не столько к наиболее эффективному взаимодействию с основанием ввиду принятия на себя определенной части напряжения, которое в данный момент испытывает комплекс, сколько к достижению более равномерной нагрузки на почву в нижних частях основания.

Вернуться к оглавлению

Выполнение подробного расчета свайного фундамента на примере несущего ростверка

Отличительной особенностью выполнения расчета осадки свайного фундамента с несущим ростверком является обязательный учет уровня рассеивания вертикальных напряжений, которые возникают при контакте основания с ростверком в границах межсвайной площади.

Осадка фундамента измеряется не от полного наружного давления N, а от его доли, которая воспринимается группой плит основания как Ppf. В ситуации, когда глубина сжимаемой толщи грунта, расположенного глубоко под плоскостью ростверка, не превышает длину свай, напряжения, возникающие под его подошвой, рассеиваются, находясь в границах межсвайной площади. При этом они никак не влияют на напряженное состояние грунта на уровне нижних областей конструкции свай.

Анализирование инженерно-геологических условий строительных площадок в городе показывает, что, включая ростверк в работу, в большинстве случаев переход на более короткие сваи в сравнении со стандартными проектными решениями вполне возможен. При этом сжимаемая толща грунта в фундаменте превышает длину его плит Hc > L (рис. 1). На уровне нижних концов плит могут формироваться вспомогательные вертикальные напряжения ввиду взаимодействия ростверка с фундаментом Sдоп. Данные напряжения становятся причиной дополнительной осадки основания Sдоп. Осадка свайного фундамента наряду с несущим ростверком может быть определена по формуле 1: Sp = Kg х Sдоп.

Здесь Sp — осадка группы плит основания от нагрузки Ppf в соответствии с измерением согласно действующим ТНПА;

Sдоп — это вспомогательная осадка конструкции свай от напряжений, возникающих под подошвой ростверка в межсвайной площади.

Расчеты обусловлены тем условием, что Hc < L и вспомогательных напряжений в области нижних концов шпунтов не возникает (Sдоп = 0).

Учитывая контакт ростверка и свайного фундамента, можно значительно сократить число свай в этой группе. В основном наиболее экономичное решение заключается в повышении шага шпунтов до 4d и больше (d представляет собой диаметр прямоугольной сваи). В подобных ситуациях технология расчета осадки группы свай в качестве условного массива никак не отражает характерных признаков их взаимодействия с конструкцией фундамента (в особенности при использовании специализированных буронабивных свай).

Грунт в межсвайном пространстве никак не уплотняется при его выемке из скважин. Осадка группы свай буронабивного образца всегда является больше осадки отдельной конкретной сваи. Осадку группы плит фундамента буронабивного типа Sp при дистанции между ними больше чем 4d рациональнее вычислять при помощи осадки одиночной сваи, полученной при расчете. При этом следует руководствоваться формулой 2: Spf = Sp + Sдоп.

Здесь Kg — коэффициент группового воздействия, полученный благодаря численным решениям. Он определяется зависимо от шага свай, их числа в группе n и гибкости I/d (I — длина конструкции сваи; м; d — объем сваи, м);

S1 представляет собой осадку одиночной сваи от части давления, которое приходится на нее в составе свайного основания с несущим ростверком и определяется измерениями согласно действующим ТНПА либо данным, полученным в результате статических испытаний.

В том случае, если сжимаемая толща грунта превышает в фундаменте ростверка длины свай (Hс > L), обязательно должна быть учтена вспомогательная осадка плиты по формуле 1.

Источник