Устройство свайного фундамента под колонну

Возможность применения одиночной сваи под колонну (безростверкового фундамента, свая-колонна и т.д)

Всем доброго времени суток. Форум прошерстил, вопрос хочу еще раз поднять.

В разработке имеется несколько проектов фундаментов, интересует возможно ли в каком-либо применить одиночную сваю под колонну?
1. Одноэтажный каркас(монолитные колонны, балки, плиты, плита пола по грунту). N на колонну 70-80т. Геология: на 1.5м ниже подошвы ростверка галечник, следовательно свая-стойка (несет по грунту больше 200т.)
Пока решение: на колонну куст из 4-х забивных свай длиной 3м, половина длины свай срубается, выкидывается (м.б. сделать буронабивные?)
2. Двухэтажный каркас(монолитные колонны, балки, плиты, плита пола по грунту). N на колонну до 200т. Геология та же, свая несет дохрена.
Пока решение как и в п.1
3. Одно/двухэтажная легкая промка с кранами (металлокаркас, сендвич). Нагрузка на колонну N 30т, M Q около 3т, геология похуже — висячей сваей можно набрать 40-50т длиной 6-7м.
Пока решения нет, решил спросить на форуме

Понятно, сделать по 4 забивных сваи под колонну — самое надежное и железобетонное решение по всем рекомендациям, но может стоит сэкономить деньги заказчика?)

Беглый анализ литературы и норм: трехсвайных ростверков в пособии по проектированию ростверков под колонны не существует, двухсвайные под краны нельзя, про одиночные спрашиваю у Вас.

По факту не известно как они одиночную сваю выполнят в натуре, плюс минус отклонения в плане уже чревато.. Нужно точное исполнение, как я понимаю буронабивные легче сделать точнее чем забивные.

Думаю исходных данных достаточно, чтобы только принципиально решить по количеству свай.

Или не связываться, и сделать по 4.. Короче не знаю, как поступить господа проектировщики

Источник

Свайный фундамент под колонны каркасных зданий

Статья расскажет о видах фундаментов, используемых под колонны каркасных зданий, а также об устройстве свайного фундамента под колонну.

Содержание статьи:

При строительстве каркасных гражданских и промышленных зданий и сооружений в качестве основных несущих элементов часто выступают колонны. На возведенный каркас позже монтируются все остальные конструкции, поэтому опоры:

• должны выдерживать не только собственный вес, но и нагрузки от остальных частей постройки;
• должны быть установлены с минимальными отклонениями, что возможно только в случае грамотного устройства их фундаментов.

Эти задачи решают разные типы фундаментных конструкций:

Монолитные и сборные выполняются из армированного железобетона. Свайные – с использованием как бетонных, так и стальных винтовых свай.

Монолитные фундаменты универсальны, так как на них можно установить и железобетонные, и металлические опоры. Сборные больше подходят для установки железобетонных элементов.

Фундаменты из винтовых свай, благодаря возможности устройства для них как металлических, так и монолитных железобетонных ростверков, также позволяют устанавливать любые элементы.

В зависимости от типа опоры выбирается и вид соединения:

• для железобетонных элементов – установка основания колонны в специальное углубление с последующей заливкой бетоном для фиксации;
• для металлических элементов – болтовое/сварное крепление.

1. Расчет фундамента колонны

Чтобы корректно рассчитать свайное основание для подобных несущих элементов, необходимо обладать данными:

• о физико-механические свойствах грунта, которые могут быть получены в ходе выполнения динамического зондирования грунтов (методика, разработанная специалистами ГК «ГлавФундамент» на основании ГОСТ 19912 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями статическим и динамическим зондированием», подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»);
• о нагрузках.

Компания «ГлавФундамент» неоднократно участвовала в строительстве объектов, требовавших устройства свайных фундаментов под колонны.

2. Строительство производственно-складского корпуса на территории фабрики «Керама Марацци»

При проектировании нового производственно-складского корпуса (одноэтажного здания для производства и хранения продукции площадью более восьми тысяч квадратных метров) на территории фабрики «Керама Марации» возникла необходимость в научно-техническом сопровождении специалистами «ГлавФундамент».

Это связано с тем, что по данным инженерно-геологических изысканий участок строительства имеет сложные грунтовые условия, обусловленные напластованием разных грунтов – насыпных, глинистых (от мягкопластичной до полутвердой консистенции) и мелких песчаных (различной плотности). Более того, данные грунты имеют большой перепад как по мощности слоев, так и по распространению в плане площадки.

Таким образом, перед отделом НИОКР стояла задача по выбору оптимальной конструкции винтовых свай под каждую зону с относительно однородными грунтовыми условиями.

В результате под объекты были рекомендованы винтовые сваи с диаметром ствола 325 мм, которые различались по:

• количеству лопастей;
• конфигурации лопастей;
• расстоянию между лопастями;
• шагу, углу наклона и диаметру лопастей;
• длине (от трех до семи метров).

Для включения в совместную работу винтовой сваи и максимального объема околосвайного грунта сваи моделировались с различным расстоянием между лопастями (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»). Помимо межлопастного расстояния, на включение в работу грунта влияют и такие расчетные величины, как шаг, угол наклона и конфигурация лопастей (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»), которые позволяют установить сваю с минимальным нарушением структуры грунта.

Выбор толщины металлопроката обусловлен коррозионной агрессивностью грунтов площадки строительства. Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте выполняется проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям нормативной документации (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

Расчет долговечности выполняется без учета покрытия. Это связано с тем, что в процессе погружения винтовая свая испытывает значительное абразивное воздействие, что не позволяет гарантировать целостность любого покрытия (подробнее «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного покрытия»).

Для подтверждения принятого проектного решения специалистами компании были проведены полевые испытания грунтов статическими вдавливающими нагрузками, которые подтвердили требуемую несущую способность свай.

В настоящее время проект успешно реализован.

Источник

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.

Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.

При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.

1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай ( черт. 1 .). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II -17-77 „Свайные фундаменты”.

Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами — монолитным, со стальными колоннами — с помощью анкерных болтов.

Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения

1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).

Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные — длительные, кратковременные, особые — должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» и СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», а значения коэффициентов надежности по назначению — согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.

При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.

При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g _{b 2}, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g _{b 9} принимается равным 1.

1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 d_sv , где d_sv — диаметр свай.

2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ

А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ

2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.

Расчет ростверков на продавливание колонной

2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1 ) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c =0,4 h ₀ (см. черт. 1 ):

где F_per — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия

При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N , действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

здесь n — число свай в ростверке;

n ₁ — число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

R_bt — расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;

h₀ — рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;

и _i — полусумма оснований i -й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m ;

с _i — расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;

a — коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле

здесь A_f — площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле

h _апс — длина заделки колонны в стакан фундамента.

При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1 ) приобретает следующий вид:

c ₁ — расстояние от грани колонны с размером b_col до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

c ₂ — расстояние от грани колонны с размером h_col до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.

При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c ₁=с₂=с формула (4 ) будет иметь следующий вид:

При установке в пределах пирамиды продавливания поперечной арматуры расчет должен производиться из условия

(6)

но не более 2 F_b . Сила F_b принимается равной правой части условия (1 ).

Сила F_sw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани пирамиды продавливания, по формуле

(7)

где R_sw — расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы;

A_sw — суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей боковые грани пирамиды продавливания.

В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.

При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина , определяется в каждом направлении отдельно; в расчет принимается большая из этих величин.

Примечание. При стаканном сопряжении колонны с ростверком и эксцентриситете продольной силы в колонне величину , допускается определять, принимая величину момента, передающегося на ростверк от колонны, равной Если при этом дно стакана располагается выше плитной части ростверка, должна быть дополнительно выполнена проверка ростверка на продавливание при полном моменте и соответствующей ему сумме реакций свай из условия, что меньшим основанием пирамиды продавливания служит площадь подколонника.

2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, расчет ростверка на продавливание выполняется как при колонне со сплошным прямоугольным сечением, соответствующим внешним габаритам двухветвевой колонны ( черт. 2 ).

Черт. 2. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной двухветвевой колонной

2.5. При многорядном расположении свай ( черт. 3 ) помимо расчета на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружной грани колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°; при этом реакции свай, находящихся в пределах площади нижнего основания пирамиды продавливания, не учитываются.

Черт. 3. Схема образования пирамид продавливания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны

2.6. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай ( черт. 4 ) производится из условия

где F_per — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций обеих свай от продольной силы N , действующей в колонне;

с₂ — расстояние от плоскости грани колонны с размером h_col до наружной грани плитной части ростверка.

Черт. 4. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной в двухсвайном фундаменте

2.7. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай также производится по формуле (8 ), но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной F_per =2 F_i , где F_i — реакция наиболее нагруженной сваи от продольной силы N и момента М, действующих в колонне.

2.8. При стаканном сопряжении колонны с ростверком, когда стенки стакана подколонника имеют большую толщину ( d_s ³ 0,75 h_p ), или в плитных ростверках ( черт. 5 ) при заглублении колонны в плитную часть ростверка не менее чем на 1/3 ее высоты, помимо расчета ростверка на продавливание в соответствии с пп. 2.2 — 2.7 следует производить расчет ростверка на раскалывание колонной от силы N по формуле

где N — продольная сила, действующая в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

m — коэффициент, вычисляемый по формуле

здесь s _sid — напряжение бокового обжатия, МПа, определяемое по формуле

(11)

здесь A_b — наименьшая площадь вертикального сечения ростверка по оси колонны за вычетом вертикальной площади сечения стакана и площади трапеции, расположенной под колонной, с наклоненными под углом 45° сторонами (на черт. 5 площадь трапеции показана пунктирными линиями);

а — условное обозначение вводимой в расчет стороны сечения колонны ( b_col или h_col );

Допускается принимать m =0,75.

Найденная по формуле (9 ) несущая способность ростверка по раскалыванию сравнивается с его несущей способностью на продавливание () и принимается большая из этих величин.

Черт. 5. Схема свайного фундамента с плитным ростверком

При этом несущая способность ростверка, определенная по формуле (9 ), должна приниматься не более его несущей способности на продавливание колонной от верха ростверка от продольной силы и момента, действующих в этом сечении. Расчет на продавливание от верха ростверка производится по пп. 2.2 — 2.7 с введением в правую часть формул (1 ); (4) ; (5); (8) коэффициента 0,75 и принимая h ₀ равным расстоянию от рабочей арматуры плиты до верхней горизонтальной грани ростверка.

Расчет ростверков на продавливание угловой сваей

где F_ai — расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения);

h ₀₁ — рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени.

и _i — полусумма оснований i -й боковой грани фигуры продавливания высотой h ₀₁, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;

b _i — коэффициент, определяемый по формуле

(13)

здесь k — коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.

В преобразованном виде формула (12 ) будет иметь вид

где

b ₀₁; b ₀₂ — расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка ( черт. 6 );

c ₀₁; c ₀₂ — расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;

b ₁ и b ₂ — значения этих коэффициентов принимаются по табл. 1 .

Черт. 6. Схема продавливания ростверка угловой сваей

Источник