Výpočet sedání základů metodou lineárně deformovatelné vrstvy

Šířka nebo průměr základu je b≥10 m a modul deformace základové půdy je E≤10 MPa.
Tloušťka lineárně deformovatelné vrstvy H se v prvním případě bere na střechu z málo stlačitelné zeminy, ve druhém případě se vypočítá pomocí vzorce

kde H o a ψ jsou brány pro základy složené z prašných jílovitých zemin – 9 m a 0,15 m;
kp je koeficient, který se rovná kp = 0,8 při průměrném tlaku pod základovou podrážkou P = 100 kPa a kp = 1,2 při P = 500 kPa a při středních hodnotách – interpolací.

Pokud základ obsahuje jílovité a písčité půdy, zjistí se hodnota H pomocí vzorce

Sedání základu pomocí výpočtového schématu lineárně deformovatelné vrstvy (obr. 7.13) je určeno vzorcem

kde P je průměrný tlak pod základovou podrážkou (pro b < 10 m se bere P = P 0); b — šířka obdélníku nebo průměr kulatého základu;
k c je součinitel uvažovaný v závislosti na relativní celkové tloušťce deformačních vrstev (2 N/b), stanovený podle tabulky. 7.2;
km — koeficient v závislosti na modulu deformace a šířce základu, převzat z tabulky. 7.3;
ki a k ​​i-1 jsou koeficienty stanovené podle tabulky 7.4 v závislosti na tvaru základové základny, stranovém poměru a relativní hloubce, ve které se nachází základ a střecha i-té vrstvy (respektive ζ i =2 zi/b ; ζ i-1 =2 zi-1/b ); E i je deformační modul i-té vrstvy zeminy.

Rýže. 7.13. Schéma pro výpočet sedání metodou lineárně deformovatelné vrstvy

Tabulka 7.2. Hodnoty koeficientu k s

Tabulka 7.3. Hodnoty koeficientu km

Tabulka 7.4. Hodnoty koeficientu k

Poznámka. Pro střední hodnoty ζ a η je koeficient určen interpolací.

Příklad 7.2. Určete průměrné sedání základu budovy metodou lineárně deformovatelné vrstvy

Příklad 7.2. Určete průměrné sedání základu budovy pomocí metody lineárně deformovatelné vrstvy. Rozměry objektu jsou 24×24 m, hloubka založení d = 3,0 m, průměrný tlak v patě základu P = 262 kPa. Základ se skládá z následujících vrstev.

Otázka od klienta: „Dobré odpoledne. Plánuji postavit dvoupatrovou chatu na pilotových základech v Moskevské oblasti. Při projektování zakládání jsem narazil na problém sesazení – většina sousedů říká, že kvůli usazení museli opakovaně zpevňovat základy svých domů. Řekněte mi prosím, jak správně vypočítat odolnost základu vůči sedání ve fázi návrhu, aby se předešlo problémům v budoucnu. Předem děkuji.“

• Co je vypořádání základů a co ho ovlivňuje
• Výpočet ponoru – metody
  • Metoda ekvivalentní vrstvy

  Tato stránka poskytuje informace o sedání pilotových základů. Dozvíte se, co tento proces je a jaké faktory jej ovlivňují. Podíváme se na metody výpočtu sedání, způsoby jeho skutečného stanovení a technologie zamezení sedání železobetonových pilot.

  Co je vypořádání základů a co ho ovlivňuje

  Usazení pilotového základu je změna úrovně uložení pilot v zemi, ke které dochází při jejich provozu. Hlavním důvodem sedání jsou nesprávné výpočty odolnosti základů vůči zatížení ve fázi návrhu, které vedou k použití podpěr nedostatečné délky nebo menšího průřezu, než vyžadují skutečné podmínky.

  K poklesu hromady dochází pod vlivem následujících faktorů:

  • Nedostatečná únosnost zeminy, ve které se nachází nosná základna pilot;
  • Zatížení přenášená na základ při práci v zemi, pocházející z hmoty budovy, tlaku sněhu a provozních vlivů.

  Je to důležité,: únosnost zeminy se zvyšuje úměrně s úrovní jejího umístění – čím je vrstva hlubší, tím má větší hustotu a odporovou sílu, zatímco povrchové vrstvy zeminy jsou obvykle představovány horninami s nízkou hustotou, které jsou neschopné vydržet zatížení vycházející ze základů.

  

  Obr. 1.1: Schéma usazení pro pilotové základy

  Únosnost železobetonové podpory na bázi materiálu bude vždy větší než obdobné vlastnosti zeminy. Pokud dojde k chybám ve výpočtech základů, pak se vrstva půdy, ve které je umístěna nosná část pilot, zhutní a propadne pod tíhou budovy, což povede ke snížení nulové úrovně základu ( jeho vypořádání).

  

  Obr. 1.2: Schéma provozu pilot v zemi – a) hřebenové piloty; b) závěsné hromady.

  Tento problém je typický zejména pro závěsné piloty, které získávají stabilitu třením zeminy o boční stěny podpěry. Hřebenové piloty, spočívající na hlubokých nestlačitelných vrstvách půdy, vzhledem k vysoké hustotě horniny, prakticky nepodléhají sedání.

  Výpočet ponoru – metody

  Specialisté na návrh základů určují návrhové sedání pilot na základě druhé skupiny mezních stavů železobetonových podpor, pro které se používají dvě metody:

  • Metoda sčítání vrstev po vrstvě;
  • Metoda ekvivalentní vrstvy.

  Zvažme každý z nich podrobněji.

  Metoda sčítání vrstev

  Tato metoda je doporučena pro použití současným SNiP je to nejběžněji používaná metoda pro výpočet sedání pilotových základů.

  Při použití metody sčítání vrstvy po vrstvě se pilotový základ bere jako konvenční monolitická konstrukce, jejíž rozměry jsou vypočteny podél obrysu krajních bodů pilotového pole. V níže uvedeném diagramu jsou rozměry pilotového základu znázorněny hranicemi AVDS.

  

  Obr. 1.3: Provozní harmonogram pilot v zemině při implementaci metody sčítání vrstev po vrstvách

  Nejprve se ve výpočtech sestaví rozměrový diagram základny ABSD, použije se hodnota sklonu „a“ odvozená z následujících vzorců:

  

  • φcp – průměrný úhel vnitřního tření vrstev zeminy v kontaktu s pilotou, zjištěný geodetickými průzkumy;
  • а — diagram rozptylu zatížení po výšce podpěry piloty.

  Po určení hodnoty „a“ ​​se délka a šířka základny ABSD vypočítá podle vzorce:

  

  Získané rozměrové charakteristiky jsou použity ve vzorci pro výpočet tlaku na nosnou část základu (P usp). Tlak se porovnává s měrným odporem vrstev zeminy v kontaktu s pilotami (R conv. lb).

  

  Odpor půdy je zase odvozen ze vzorce:

  

  Pokud jsou v důsledku porovnání zatížení a únosnosti zeminy splněny podmínky, vypracují se diagramy zatížení na pilotách „σ0z“ a „σbz“ (zobrazeno ve schématu) a hodnota sedání základu je odvozené podle vzorce S.

  Je to důležité,: pokud hodnota sedání získaná jako výsledek výpočtů překračuje maximální přípustnou hodnotu, jsou provedeny úpravy návrhu pilotového základu zaměřené na zvětšení délky použitých podpěr (což vede k přenosu zatížení z budovy na hustší, hlubší vrstvy zeminy) a výpočty se provedou znovu.

  Metoda ekvivalentní vrstvy

  Alternativní metoda ekvivalentní vrstvy zahrnuje výpočet sedání na základě řízené příčné expanze zeminy. V tomto případě je vrstva zeminy (he) brána jako ekvivalentní vrstva, která při nemožnosti prostorové dilatace poskytuje specifické sedání podobné obecnému sedání rovnoměrně zatíženého základu. Jednoduše řečeno, místo sčítání vrstev po vrstvách se používá jednorozměrný koeficient, kumulativní pro všechny vrstvy zeminy v kontaktu s hromadou.

  Tloušťka konvenční ekvivalentní vrstvy se vypočítá na základě koeficientu. Razník, koeficient tuhosti základu (w) a jeho celková šířka (b) podle vzorce:

  

  

  Zároveň pro А je přijat koeficient, který je individuální pro každý typ půdy: А rovná se .

  Poměr použitý ve výpočtech Aw (součinitel tuhosti zeminy a základu) se nazývá hodnota ekvivalentní vrstvy, jejíž normativní údaje jsou uvedeny v tabulce níže:

  

  Obr. 1.4: Tabulka ekvivalentních koeficientů tvorby

  

  Vyrovnání nadace se vypočítá pomocí vzorce: , ve kterém:

  • Ro — provozní tlak na nosnou část pilotového základu (od hmotnosti budovy, sněhu a užitečného zatížení);
  • mv — standardní koeficient stlačitelnost půdy.

  Je to důležité,: při stanovení sedání metodou ekvivalentní vrstvy je technologie výpočtu výrazně zjednodušena. Zde je zohledněn i koeficient. lineární expanze půdy (Punsonův koeficient), která se nepoužívá v metodě sčítání vrstev po vrstvách, což dává přesnější konečné výsledky.

  Jak určit sedání pilotového základu

  Vlastní sedání pilot se zjišťuje jejich statickými zkouškami. Při zkoušce je na podpěru vyvíjen tlak pomocí hydraulických zvedáků a míra sedání piloty v důsledku přijatého zatížení je měřena pomocí deflektoměru.

  Technologie statického testování je navržena tak, aby určila kritické a konečné zatížení, které pilotový základ vydrží. Kritickým zatížením se rozumí tlak, který vede k náhlému sedání (zaboření) hromady do země, jehož hodnota je 5x i vícekrát větší než sedání z tlaku, který hromada dříve získala. Maximální typ sedání je určen zatížením, které je o 1 krok menší než zatížení vedoucí ke kritickému sedání.

  

  Obr. 1.5: Statický zkušební proces pro piloty

  Pro testování se používají hydraulické zvedáky s přítlačnou silou 50 až 200 tun, měření se provádějí s přesností 0.1 mm. Měřič průhybu je upevněn na výškových měřítkách, které představují stojany umístěné 1-2 metry od hromady a na nich připevněné příčníky (měřicí zařízení je k příčníkům připevněno pomocí náboje).

  Je to důležité,: na základě informací o skutečném sedání a zatíženích, která k němu vedou, jsou provedeny úpravy návrhu zakládání pilot.

  Přípustné návrhy norem

  Současné stavební předpisy nerozdělují sedání základů na počáteční sedání, které se získá během stavebního procesu, a provozní sedání, ke kterému dochází při provozu pilot v zemi. Podle ustanovení SNiP č. 2.02.01 – „Deformace budov a konstrukcí“ je výše přípustného vypořádání:

  • Pro železobetonové budovy – 8 cm;
  • Pro panelové budovy s ocelovým nosným rámem – 12 cm;
  • Pro cihlové a blokové konstrukce bezrámového typu – 10 cm.

  Je to důležité,: sedání pilotového základu, ke kterému dochází při jeho výstavbě, je rovnoměrné – dochází k němu po celé ploše základu, což nevede k destruktivnímu zatížení budované konstrukce.

  V praxi zděné budovy, jejichž základ prošel nerovnoměrným smrštěním o více než 12 cm, trpí vážnými deformacemi, až ke vzniku průchozích trhlin na stěnách a stropech.

  Jak se vyhnout srážkám

  Sesedání základu lze zabránit již ve fázi návrhu základu. Pokud výpočty ukazují, že množství sedání překračuje přípustnou normu, je nutné vyměnit závěsné piloty za stojanové – použijte delší podpěry, které pracují v zemi ne kvůli odporu zeminy vůči bočním stěnám konstrukce, ale odpočinkem na hluboké vrstvě nestlačitelné půdy.

  

  Obr. 1.6: Proces zpevňování zemin cementací

  Riziko sedání základů lze snížit i zvýšením odolnosti zemin, čehož je dosaženo jejich cementováním. Tato metoda je zvláště účinná v půdních podmínkách s nízkou hustotou. Jeho podstatou je injektování betonové směsi nebo silikátového roztoku do půdy pomocí speciálních injektorů.

  Injektor je perforovaná ocelová trubka, která je ponořena do půdy a připojena k betonovému čerpadlu. Směs se přivádí do vrstev zeminy, ve kterých je umístěna nosná část hromady. Výsledkem je, že po ztuhnutí směsi se kolem nosné základny piloty vytvoří monolitická betonová podložka, která zabraňuje sedání základu při vnějším zatížení.

  Užitečné materiály

  Udělejte si svůj vlastní pilotový základ – pokyny krok za krokem

  IC „Installation of Pile“ se zabývá výstavbou základů na železobetonových pilotách.

  Jak vypočítat pilotový základ

  V oblastech s nestabilními, slabými půdami jsou preferovanými typy základů pro domy a stavby pilotové a pilotové rošty.

  Jak uzavřít pilotový základ

  Obvykle se pokouší zakrýt pilotové základy, zejména vysoké základy s mříží na pilotách.