Как спроектировать свайный фундамент?
Глубина фундамент, Как спроектировать свайный фундамент, Как спроектировать свайный фундамент. API рендерера SkyCiv это тип фундамента что можно сделать из стали, бетон, или древесина. По стоимости, Как спроектировать свайный фундамент. Несмотря на свою стоимость, сваи часто необходимы для структурной безопасности.
Когда можно использовать сваи?
Слабые почвы
Если верхние слои грунта слишком слабы или сильно сжимаются, чтобы выдерживать нагрузки, передаваемые надстройкой, сваи используются для передачи этих нагрузок на более прочный слой почвы или на коренную породу.. Как спроектировать свайный фундамент. Этот тип сваи зависит исключительно от несущей способности нижележащего материала на вершине сваи.. С другой стороны, когда коренная порода слишком глубокая, сваи могут постепенно передавать нагрузки через окружающий грунт за счет трения. Этот тип сваи называется висячей сваей..
Горизонтальные силы
Сваи - более подходящий фундамент для конструкций, подверженных горизонтальным нагрузкам.. Сваи могут противостоять горизонтальным воздействиям за счет изгиба, при этом они могут передавать вертикальные силы от надстройки.. Это типичная ситуация для проектирования земляных подпорных сооружений и высоких конструкций, подверженных сильному ветру или сейсмическим воздействиям..
Расширяющиеся или просадочные грунты
Набухание или усадка грунта может оказать значительное давление на фундамент.. Возникает на расширяющихся или просадочных грунтах из-за увеличения или уменьшения влажности.. Это также может привести к большему ущербу для фундаментов мелкого заложения.; в таком случае, сваи могут использоваться для расширения фундамента за пределы активной зоны или там, где может произойти набухание и усадка.
Подъемные силы
Подъемные силы развиваются в результате гидростатического давления., сейсмическая активность, опрокидывающие моменты, или любые силы, которые могут привести к отрыву фундамента от земли. Это обычное явление для таких конструкций, как опоры электропередачи., морские платформы, и подвалы. В этой ситуации, считается, что свайный фундамент выдерживает эти подъемные силы.
Эрозия почвы
Эрозия почвы на поверхности земли может вызвать потерю несущей способности почвы, что может серьезно повредить конструкции с неглубоким фундаментом..
Как мы оцениваем длину ворса?
Исследование почвы играет важную роль в выборе типа сваи и оценке необходимой длины сваи.. Оценка длины сваи требует хорошей технической оценки геотехнических данных площадки.. Его можно классифицировать в зависимости от механизма передачи нагрузки от конструкции к грунту.: (а ) концевые сваи. (б) фрикционные сваи, и (с) уплотняющие сваи.
Концевые несущие сваи
Предел несущей способности концевой сваи зависит от несущей способности нижележащего материала на вершине сваи.. Необходимую длину сваи этого типа можно легко оценить, определив расположение коренной породы или прочного слоя почвы, если он находится на разумной глубине.. В случаях, когда присутствует твердый слой, а не коренная порода, длина сваи может быть увеличена еще на несколько метров в слой почвы, как показано на рисунке 2b.
Фрикционные сваи
Фрикционные сваи (Рисунок 2c) используются, когда слой коренной породы или твердый слой не существует или находится на необоснованной глубине. В этом случае, использование торцевых свай становится очень долгим и неэкономичным. Предельная несущая способность фрикционных свай определяется поверхностным трением, возникающим по длине сваи и окружающей почвы.. Длина фрикционных свай зависит от прочности грунта на сдвиг., приложенная нагрузка, и размер ворса.
Сваи уплотнения
Уплотняющие сваи - это тип свай, которые забиваются в сыпучий грунт для достижения надлежащего уплотнения грунта у поверхности земли.. Длина уплотнительных свай в основном зависит от относительной плотности до и после уплотнения., и необходимая глубина уплотнения. Сваи уплотнения обычно короче других типов свай..
Механизм передачи нагрузки для свай
Рассмотрим нагруженную сваю длиной L и диаметром D, как показано на рисунке 2. Нагрузке Q на сваю должен выдерживать в основном грунт на дне сваи Qп., и частично за счет поверхностного трения, развиваемого вдоль вала Qs. В общем-то, в предельная грузоподъемность (Qu) сваи может быть представлена суммой нагрузки, оказываемой на вершине сваи, и нагрузки, оказываемой за счет поверхностного трения., или как показано в уравнении 1.
QU знак равно Qп + Qs (1)
QU = Максимальная грузоподъемность
Qп = Несущая способность конца
Qs = Сопротивление кожному трению
тем не мение, для концевых свай, Нагрузке Q в основном противостоит грунт под вершиной сваи, а сопротивление поверхностному трению минимально.. С другой стороны, нагрузке Q на фрикционные сваи в основном противостоит только поверхностное трение, а не несущая способность Qп. Пределы допустимой нагрузки для концевых опор и фрикционных свай находятся в уравнениях 2 и 3, соответственно.
QU ≈ Qп (2)
QU ≈ Qs (3)
Как проектируем сваи?
Проектирование и анализ глубоких фундаментов, таких как сваи, в каком-то смысле является формой искусства из-за всех неопределенностей, связанных с интерпретацией геотехнических данных.. Хотя было проведено множество теоретических и экспериментальных подходов для анализа поведения и оценки несущей способности свай в различных типах грунта., но еще, нам еще многое предстоит понять о механизме свайного фундамента. к счастью, с развитием структурной инженерии, существует различное программное обеспечение, которое мы можем использовать, чтобы свести к минимуму эти неопределенности и сократить время расчета..
Ниже приведены некоторые из процессов, которым мы можем следовать при проектировании свайного фундамента.:
Данные геотехнического отчета
Как обсуждалось ранее, данные предварительного проектирования фундамента, например тип сваи, длина, и размер, предварительно определены на основе данных геотехнического отчета. Некоторые из критических параметров, которые необходимы для дальнейшего проектирования и анализа свайного фундамента, - это типы грунта., единица измерения, прочность на сдвиг, модуль реакции земляного полотна, и данные о грунтовых водах
Структурный анализ
Последние разработки в области проектирования конструкций включают программное обеспечение для проектирования конструкций, которое направлено на повышение наших навыков инженеров-строителей и создание безопасных конструкций., особенно со сложными конструкциями. Существует различное программное обеспечение FEA, которое мы можем использовать для моделирования наших структур и генерации реакций., поперечные силы, и изгибающие моменты опор от надстройки. Полученные данные затем используются для проектирования и анализа фундамента..
Проектирование фундамента
Подобно программному обеспечению FEA, которое мы использовали для анализа и генерации опорных реакций надстройки., также существует множество программ для проектирования фундаментов, которые мы можем использовать для проектирования свайных фундаментов в соответствии с различными проектными нормами.. (нота: для упрощенного калькулятора, попробуйте наш бесплатный калькулятор бетонного фундамента).
Программное обеспечение для проектирования фундаментов свай требует различных входных данных для выполнения проектных проверок.. Включает геометрические данные, профили почвы, свойства материала для бетона и стальной арматуры, схемы армирования, расчетные параметры, указанные в нормах проектирования, и данные реакции, экспортированные из программного обеспечения для расчета конструкций..
Некоторые стандартные проверки конструкции, которые выполняются при проектировании свайного фундамента.:
Проверка геотехнических возможностей завершается, когда конечная несущая способность грунта определяется путем деления приложенных вертикальных нагрузок на несущую способность грунта.. Соотношение не должно превышать значение 1.0. Боковые сваи также проверяются путем оценки значений предельных и допустимых поперечных нагрузок..
Проверка несущей способности конструкции выполняются путем определения осевого, сдвиг, и прочности на изгиб в соответствии с выбранным кодом проектирования. Хотя для свайного фундамента, геотехническое разрушение более вероятно, чем разрушение конструкции, по-прежнему необходимо выполнить эту проверку для мер безопасности.
Оптимизация
Инженер-строитель всегда должен отдавать приоритет безопасности при проектировании любого типа конструкции.. тем не мение, инженеры также могут оптимизировать свою конструкцию, экспериментируя с различными размерами свай., и схемы армирования, что приводит к уменьшению общего количества материалов и общей стоимости конструкции без ущерба для безопасности и при сохранении минимальных стандартов, требуемых нормами..
Резюме
Процесс проектирования свайного фундамента обычно включает в себя хорошую интерпретацию геотехнических данных площадки., моделирование и анализ надстройки с помощью программного обеспечения FEA, создание реакций поддержки, проверка конструкции фундамента, и оптимизация для создания безопасной и экономичной конструкции.
Бесплатный калькулятор бетонных оснований
Я надеюсь, что этот урок помог вам лучше понять конструкцию свайного фундамента.. Проверьте наши Бесплатный калькулятор бетонных оснований, упрощенная версия Программное обеспечение SkyCiv Foundation для проектирования, или зарегистрируйтесь сегодня, чтобы начать работу с программным обеспечением SkyCiv!
