У методичних вказівках розглядаються найбільш часто зустрічаються ростверки: окремі ростверки під колони і стрічкові ростверки під стіни будівлі.
Ростверки під стіни являють собою Багатопрогоновий залізобетонну балку, що спирається на окремі опори-палі. Розрахунок тіла ростверку ведеться на навантаження, які виникають в періоди будівництва і експлуатації споруди, і зводиться до визначення згинальних моментів і поперечних сил в прольотах балки і на опорах. За знайденим значенням моментів і поперечних сил підбираються перетин ростверку і площа арматури.
Розрахунок окремих ростверків під колони полягає в перевірці міцності ростверку: на продавлювання колоною; кутовий палею; по поперечній силі в похилих перетинах; на зминання під торцем колон; на вигин і докладно розглядається в курсі «Залізобетонні конструкції».
Висота ростверку - це відстань між обрізом і підошвою плити.
Спільна робоча висота ростверку призначається орієнтовно з умови
де N - розрахункова продавлювати сила, яка дорівнює сумі реакцій паль, розташованих за межами піраміди продавлювання, кН;
Rbt - міцність бетону на розтяг, кПа;
bm - середнє арифметичне між верхнім і нижнім підставами піраміди продавлювання в межах робочої висоти, м.
Глибина закладення підошви ростверку повинна призначатися з урахуванням конструктивних і планувальних рішень (наявність підвалу і підпілля, планування зрізанням або підсипанням), а також розрахункової товщини ростверку, тобто в залежності від тих же факторів, що і у фундаментів мілкого закладення.
Ростверк, як правило, для промислових і цивільних будівель і споруд мають нижче підлоги підвалу, крім однорядного розміщення паль під стіни. При непучиністих грунтах ростверки безпідвальних будівель можуть закладатися у поверхні землі на 0,1-0,15 м нижче планувальних відміток. Товщина ростверків житлових будинків повинна бути не менше 30 см.
У виробничих будівлях глибина закладення ростверку диктується в основному конструктивними міркуваннями, але повинна бути не менше 0,5 м.
У рухливих грунтах глибина закладення ростверку повинна бути не менше розрахункової глибини промерзання. При проектуванні пальових фундаментів на сильно рухливих грунтах необхідно передбачити між грунтом і підошвою ростверку зазор не менше 0,2 м. У несильно рухливих грунтах під ростверком зовнішніх стін в межах глибини промерзання укладають шар шлаку завтовшки не менше 30 см і піску не менше 50 см.
Обріз фундаменту палі (верх плити) мають у своєму розпорядженні по тим же правилам, що і в фундаментах мілкого закладення. Плиту роблять з бетону, бутобетону або залізобетону. Клас бетону для збірних і монолітних ростверків призначається не менше (С12 / 15).
Розміри ростверку в плані приймаються кратними 30 см (на 20 см більше розмірів куща паль по зовнішньому контуру), а по висоті - кратними 15 см.
Висота ростверку призначається з розрахунку або з конструктивних міркувань. Товщина дна склянки як в збірних, так і в монолітних ростверку повинна бути не менше 300 мм, звис ростверку щодо осей крайніх паль - не менше 0,5d + 100 мм, де d - сторона квадратної палі або діаметр круглої.
З'єднання паль з ростверком (рисунок 2.2) може бути вільним або жорстким.
а - вільний або шарнірне обпирання; б - жорстке з'єднання для паль;
1 - бетонний або залізобетонний ростверк; 2 - бетонна підготовка; 3 - паля; 4 - випуск арматури
Малюнок 2.2 - З'єднання паль з ростверком
При вільному з'єднанні голови паль входять в ростверк на глибину від 5 до 10 см (див. Рисунок 2.2, а). Таке з'єднання голови палі з ростверком здійснюється для центрально навантажених паль.
Жорстке з'єднання ростверку зі палями слід передбачати у таких випадках:
- якщо ростверк розташовується в слабких грунтах;
- при позацентровому навантаженні, що діє на фундамент палі;
- якщо паля працює на висмикування і ін.
У загальному випадку закладення палі в ростверку, що працює на вертикальні навантаження, слід призначати не менше 5 см для стовбура палі і не менше 25 см для випусків арматури.
Приклади конструювання паль і сполучення паль з ростверком докладно наведені в [3].
2.3 Попереднє визначення розмірів паль
Для фундаментів промислових і цивільних будівель мінімальна довжина палі приймається 3 м. У загальному випадку довжина палі призначається таким чином, щоб були прорізані слабкі шари грунту.
Нижні кінці паль слід заглиблювати в малосжімаемим великоуламкові, гравелисті, великі, середньої крупності піщані ґрунти, а також в глинисті грунти з показником текучості JL ≤ 0,1 не менше ніж на 0,5 м, в інші види нескельних грунтів - на 1,0 м.
При визначенні заглиблення нижнього кінця палі важливо, щоб під ним залишався досить потужний шар міцного грунту. Орієнтовно можна вважати, що під підошвою палі повинен бути шар міцного грунту товщиною не менше 3-5 d (d - сторона квадратної або діаметр круглої палі).
Повна довжина палі визначається як сума:
де # 8467; o - глибина закладення палі в ростверк;
å# 8467; гр - потужність прорізати слабких грунтів, розташованих вище несучого шару, м;
# 8467; н.с. - заглиблення в несучий шар, м.
Остаточні розміри паль і по перетину, і по довжині призначають згідно ГОСТам та з таблиці А.1.
Приклад 1 - Вибрати тип, конструкцію і розміри палі для фундаменту палі під зовнішню колону перерізом 40х40 см, будівля багатоповерхова, з гнучкою конструктивною схемою, при нашаруванні грунтів (зверху вниз):
- перший шар потужністю 5,6 м - насипний ґрунт не може служити природним підставою: g = 15,7 кН / м 3;
- другий шар потужністю 4,4 м - суглинок твердий, просадчика і не може служити природним підставою без ліквідації грунтах властивостей, з показниками фізико-механічних характеристик: g = 20 кН / м 3; gs = 26,6 кН / м 3; gd = 15,9 кН / м 3; e = 0,82; w = 6,9%;
- третій шар потужністю 5,2 м - суглинок тугопластічних з коефіцієнтом пористості е = 0,9 має задовільні деформаційно-міцнісні показники, може служити природним підставою, а також опорним шаром для вістря паль: g = 17,1 кН / м 3; gs = 26,6 кН / м 3; gd = 1,40 кН / м 3; e = 0,9; w = 22%; Jp = 11%; JL = 0,36; E = 9500 кПа; Cn = 16,5 кПа;
- четвертий шар потужністю 2,9 м - глина напівтверда, є водоупором. Має хороші деформативність-міцності, може служити природним підставою, а також опорним шаром для вістря паль: g = 18,9 кН / м 3; gs = 27,3 кН / м 3; gd = 14,1кН / м 3; e = 0,94; w = 34%; Jp = 22,9%; JL = 0,17<0,25 – водоупор; E = 15300 кПа; Cn = 41,6 кПа; jn = 16,2°.
Висота ростверку повинна бути не менше
h0 + 0,25 = 0,3 + 0,25 = 0,55 м,
де h0 - робоча товщина ростверку, не менше 0,3 м.
Приймемо h0 = 0,5 м і hсm = 0,9 м. Тоді висота ростверку складе:
hр = 0,5 + 0,9 = 1,4 м> 0,55м
Глибина закладення ростверку від позначки чистої підлоги (малюнок 2.3) складе:
Глибина закладення ростверку від планувальної позначки складе:
Попередня довжина палі
Заглибити палю в третій шар - суглинок тугопластічних:
# 8467; св = 0,1 + (4,5 + 4,4) + 1,0 = 10 м.
Приймаємо палю марки С10-30.
Малюнок 2.3 - До визначення попередньої довжини палі
Так як під нижніми кінцями у паль немає грунту з модулем деформації Е ³ 50 МПа, то фундамент палі вважаємо як висячий.
Розрахунок пальового фундаменту
Розрахунок пальових фундаментів і їхніх основ повинен бути виконаний за граничними станами:
а) по міцності матеріалу паль і пальових ростверків, [7, п. 5.6];
б) за несучою здатністю грунту основи паль, [7, п. 5.9];
в) за несучою здатністю підстав пальових фундаментів, якщо на них передаються значні горизонтальні навантаження (підпірні стіни, фундаменти розпірних конструкцій) або якщо підстави обмежені схилами або складені крутопадающими шарами грунту, [7, п. 5.12];
а) по опадам підстав паль і пальових фундаментів від вертикальних навантажень, [7, п. 5.14, розділ 8];
б) по переміщенням паль (горизонтальним up. кутах повороту голови палі yp) спільно з грунтом підстав від дії горизонтальних навантажень і моментів;
в) за освітою і розкриття тріщин в елементах залізобетонних конструкцій пальових фундаментів, [7, п. 5.6].