Домой Теоретические знания Расчет продавливания фундаментной плиты

Расчет продавливания фундаментной плиты

Расчет плит с колоннами у края

f24358f5fd751fa144114cc77f4f0f00.jpg

Схема армирования плитного фундамента.

Коэффициент армирования закладывается при проектировании основания. Вертикальное расположение арматуры повышает прочность конструкции. На практике осуществляют изготовление пространственного каркаса с двумя горизонтальными армопоясами, связанными с вертикальными стержнями в единое целое. Высокий ресурс монолитного фундамента наблюдается лишь при использовании пластиковых хомутов либо вязальной проволоки. При использовании сварки для соединения прутьев арматуры внутри железобетонной плиты возникают внутренние напряжения, очаги коррозии.

Для сокращения бюджета плитного фундамента вертикальная арматура может распределяться концентрированно в местах установки колонн, по радиальным направлениям.

Для колонн у края учитывается самый неблагоприятный результат, формула вычисления фундаментной плиты на продавливание выглядит следующим образом:

1 > My/Mmax + Mx/Mult + F/Fmax

Где Mx, My — сосредоточенные моменты, действующие в соответствующих направлениях, Mult, Mmax — предельные моменты, которые может воспринимать бетон в этих же направлениях. Величина F — это сила от внешних нагрузок, Fmax — усилие, воспринимаемое бетоном в расчетном сечении.

При вычислении расчетной площади продавливания учитываются расстояния между гранями колонны, краем плиты (c), размеры сечения (b, a), толщина монолита (h):

A = 0,5h(a + a(c/0,5h) + 2b + 2c + h)

Фундамент часто имеет технологические, эксплуатационные люки, проемы, отверстия. Специальные расчеты проводятся лишь при малом их удалении от места положения колонн (меньше 6h). В вычислениях оперируют сосредоточенными моментами, нормальными силами, они полностью идентичны предыдущим вариантам. Однако имеются специфические особенности расчетов:

  • от центра сечения проводят две прямые к краям отверстия;
  • производят без учета получившегося между ними сектора.

Таким образом, расчет фундамента обеспечивает запас прочности для повышения ресурса основания здания, сооружения.

 

Разновидности бестраншейной прокладки труб

Способ проведения трубопровода зависит, в частности, от длины участка, на котором требуется провести систему водоснабжения или канализации. Например, если планируемая протяжённость такой системы не будет превышать нескольких десятков метров, проведение работ вполне может быть обеспечено и без использования специфической техники.

Достаточно будет лишь изготовить или найти закрытый цилиндр требуемого диаметра (разумеется, размер должен быть чуть больше, чем у прокладываемой трубы) и прикрепить его к выдвигающейся штанге, работающей на пневматическом, гидравлическом или электрическом приводе. С помощью этого несложного оборудования работы можно провести достаточно быстро, однако придётся по обоим краям проектируемой траншеи выкопать котлованы необходимой глубины.

1f519840fdff93e747fa4f8676577cd0.jpg

В случае же, когда планируется прокладка бестраншейным способом трубопровода большой протяжённости, работы осуществляются по одному из следующих сценариев:

  1. Проведение санации труб.
  2. Создание тоннеля методом прокола.
  3. Прокладка элементов продавливанием.
  4. Направленное бурение в горизонтальной плоскости.

Каждый из вышеперечисленных способов следует рассмотреть подробнее.

Какие факторы влияют на продавливание

1) Толщина плиты – чем она меньше, тем больше риск продавливания.

2) Величина защитного слоя до рабочей арматуры в основании пирамиды продавливания – чем больше защитный слой, тем меньше рабочая высота сечения, и тем больше риск продавливания (причем, каждые 10 мм играют значительнейшую роль).

3) Величина сосредоточенной нагрузки – чем больше нагрузка, тем хуже для плиты.

4) Размеры площадки, по которой распределена сосредоточенная нагрузка – чем меньше площадка, тем хуже.

5) Класс бетона по прочности – чем меньше, тем хуже.

6) Площадь поперечной арматуры (если она есть) – чем больше площадь, тем лучше плита держит продавливание; хотя здесь есть ограничение в условиях формулы (201) – до бесконечности площадь увеличивать не получится.

Расчет на продавливание плиты перекрытия

Обычная плита перекрытия является железобетонной конструкцией, длина которой равна ширине комнаты или половине ширины помещения внутри здания.

f31d9f60f335882b16cca9a1494becbc.jpg

Схема монолитного перекрытия.

Она может опираться на контур помещения полностью или же иметь одну свободную от опоры сторону.

Расчет таких конструкций хорошо известен. Значительно сложнее выполнить вычисление поверхности на продавливание, необходимость в котором возникает, если на ограниченную площадь действует равномерно распределенная нагрузка. Такую нагрузку иногда называют сосредоточенной в пределах небольшой площадки на плите.

Метод прокола

Следующий способ прокладки трубопровода – прокол. Проведение работ таким методом особенно рекомендуется при обустройстве канализации или систем водоснабжения на участках с глинистым или суглинистым грунтом.

Метод имеет ограничения по длине. Например, для труб диаметром до 0,6 м длина соответствующего тоннеля может достигать 60 м.

Прокол для прокладки трубопровода осуществляется путём уплотнения грунта по краям, в результате чего земля не выбрасывается на поверхность, а остаётся в зоне проведения работ.

Соответственно, главное преимущество способа проведения трубопровода проколом – отсутствие образующихся в результате работы земляных отвалов, от которых необходимо каким-либо образом избавляться. Читайте также: «».

Недостаток также связан с уплотнением земли: для создания достаточного радиального давления в месте проведения работ необходимо серьёзное усилие (0,15 до 3 МН). Это усилие достигается за счёт использования лебёдок, бульдозеров, тракторов и домкратов, обычно гидравлического типа.

Конечно, есть способ преодолеть повышенное сопротивление земли. Для этого на конец протягиваемой трубы устанавливается конус, основание которого выступает на 20 мм за края элемента (для труб большого диаметра). Если планируется проложить трубу небольшого сечения, землю прокалывают непосредственно трубой, причём в процессе образуется уплотняющее ядро.

58df0e6b150402bd249372a48d3c1f29.jpg

Следует отметить, что при использовании конуса точность проволакивания трубы снижается, поскольку при встрече наконечника с различными расположенными в земле препятствиями труба незначительно отклоняется от исходной траектории.

Обычная скорость выполнения работ методом прокола – 4-6 м/ч. Если в дополнение к методике использовать виброимпульсы (техника называется вибропроколом), скорость повышается до значений 20-40 м/ч.

Ещё одна вариация прокола – гидропрокол. Техника применяется при проведении работ в легкоразмывающемся грунте. При проведении процесса грунт перед трубой с помощью особой насадки размывается, а в получаемый тоннель проталкивается труба. Среди недостатков этого способа – довольно значительные отклонения от проектируемой траектории движения трубы и необходимость освобождения пути движения от образующейся пульпы.

Алгоритм проведения работы следующий:

  1. На некотором расстоянии от начала тоннеля роется котлован, в нём на каркасе ставятся гидравлические домкраты. Сверху устанавливается насос, подводящий воду к домкратам. Параметры домкратов (величина создаваемого усилия и длина ходов штоков или нажимной плиты) должны соответствовать характеристикам грунта, прокладываемых труб и т.д.
  2. В котлован погружается оснащённая специальным наконечником и передаточным шомполом, связывающим её с плитой домкрата, труба. Шомпол может по диаметру быть больше или меньше трубы, соответственно крепится он или снаружи, или внутри. Первый отрезок трубы, на который надевается шомпол, должен иметь длину 6-7 м.
  3. Первый прокол выполняется с помощью одного только шомпола, зафиксированного непосредственно на нажимной плите. После в отверстия шомпола вставляется стержень из стали радиусом 25 мм, затем цикл работы повторяют.
  4. Если в процессе прокладки используется подвижный упор, подтягивающий домкрат во время обратного прохода штоков, шомпол не требуется. В этом случае домкрат передвигается вместе с плитой за прокладываемой трубой вплоть до её полного заглубления в грунт, затем возвращается на место. К концу трубу приваривают новый элемент, и процесс повторяют до наращивания необходимой длины трубопровода.

Размещение плит с колоннами внутри периметра

44fbc8f148399f079d48c32108f4a3bf.jpgМонолитное основание с колонной

Проводя расчет основания на продавливание колонной (столбами), нужно учитывать вид его конструкции:

  • Плита расположена между столбами.
  • Столб установлен на основание.
  • Все элементы фундамента взаимно сопряжены.

Для всех перечисленных видов конструкции основания существует общее условие: показатель сосредоточенного усилия нагрузки должен быть меньше, чем уровень выдерживаемой силы используемого бетонного раствора (С < С макс).

В случае если плита расположена между колоннами, расчет силы на продавливание проводится так:

С = С пр2 – С пр1 – Д сила.

С пр2 – продольные силы под столбами.

С пр1 – продольные силы над столбами.

Д сила – Действие нагрузки + показатель нормального разгружающего усилия от массы фундаментной конструкции (догружающая сила массы перекрытия).

Учтите, что зона продавливания всегда больше сечения колонны на 0.5.

Чтобы вычислить продавливание, а точнее, его площадь, применяется формула:

П прод = В пл (С сеч1 + С сеч2 + В пл).

В пл – высота основания.

С сеч1 и С сеч — 2 стороны сечения колоны.

dd7815fb8bb9cbd2ef00819727d96a1b.jpgСхема отдельного основания под колонну

Уровень разгружающей силы типа равен производимой нагрузке собственной массой, которую ограничивает контур площади. Как найти первую уже известно, поэтому ищем вторую:

Н см = (С сеч1 + В пл)(С сеч2 + В пл).

Продавливание фундаментного перекрытия колонной, расположенной над ним, находится по формуле:

С = С сеч – Д сила.

Если конструкция подразумевает сопряжение элементов (основание и колонну), следует применять формулу:

С = С сеч – Д сила – Р усил.

Р усил – уровень усиления разгружающего типа от давления на поверхность почвы.

Для значительного увеличения прочности перекрытий применяется поперечное армирование. Качественное восприятие нагрузок армопоясом практически равно этому показателю бетона. Проводить расчет на продавливание актуально только для плитного основания, так как применение ленточного подразумевает равномерное распределение нагрузок.

Расчет на продавливание

Схема пирамиды продавливания бетона.

Следует отметить, что сегодня среди специалистов согласия относительно того, как же рассчитывать прочность плиты, если на нее действует нагрузка, сосредоточенная в ограниченном контуре. Однако существуют пособия, которые помогут хозяину, решившему построить дом с колоннами, выполнить вычисления. Они и не очень простые, поэтому придется усвоить, возможно, ранее неизвестные ему термины из области сопротивления материалов.

Читайте также: Расчет параметров плиты перекрытия

Подходящим документом в этом отношении является дополнение к СП 52‑101‑2003, которое называется “Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры”. Оно полезно и тем, что в нем имеются примеры расчетов, которые можно использовать и для индивидуального вычисления.

Таблица нагрузки перекрытий.

На рисунке 3 представлены два варианта размещения нагруженной площадки: а) внутри плоского элемента; б), в) у края плоского элемента. На рисунке 3 обозначено: 1 – площадь нагрузки; 2 ‑расчетный контур варианта а); 2′- расчетный контур вариантов б) и в); 3 – пересечение осей X1и Y2. определяющее центр тяжести контура; 4 ‑ пересечения осей X и Y, определяющее центр тяжести площадки нагрузки; 5 – граница (край) плоского элемента.

Здесь учитывают действующую сосредоточенную силу и изгибающий момент. Поперечное сечение, принимающее нагрузку, определяют на расстоянии h /2, где h рабочая высота плиты. Чтобы выполнить расчет, необходимо знать сопротивление бетона растяжению Rbtи сопротивление растяжению поперечной арматуры Rsw.

В качестве примера проверим на продавливание не армированную поверхность перекрытия по следующим данным:

Схема сборной плиты перекрытия.

  • толщина плиты 220 мм (в качестве рабочей толщины считаем h =190 мм);сверху и снизу примыкают колонны сечением 500×800 мм;нагрузка, передаваемая от нее на колонну, N=800 кН;момент по верхней грани в направлении размера колонны в 500 мм равен Mx,sup= 70 кНм;момент по нижней грани в направлении размера колонны в 500 мм равен Mx,inf= 60 кНм;момент по верхней грани в направлении размера колонны в 800 мм равен Mx,sup= 30 кНм;момент по нижней грани в направлении размера колонны в 500 мм равен Mx,inf= 27 кНм;бетон класса В30. допустимая нагрузка Rbt= 1,15 МПа.

Читайте также: Сколько бетона нужно для фундамента

Для решения поставленной задачи необходимо проверить выполнение условия:

Схема расчета монолитного перекрытия.

  • (F/u) + (M/Wb) ≤ Rbt×h ;F = N = 800кН – сосредоточенная сила от внешней нагрузки;и – периметр расчетного контура, он находится на расстоянии, равном половине рабочей толщины плиты;и = 2(а + b + 2ho) = 2(500 + 800 + 2.190) = 3360 мм;Мх= (Mx,sup+ Mx,inf)/2 = (70 + 60)/2 = 65 кНм;Му= (My,sup+ Му, inf)/2 = (30 + 27)/2 = 28,5 кНм;Wb– момент сопротивления определяют для меньшей и большей стороны контура;Wb,х= (а+h )×[ (а+h )/3+b+ h ] = (500+190)×[ (500+190)/3+800+ 190] = 841800 мм2; Wb,y= (b+h )×[ (b+h )/3+a+ h ] = (800+190)×[ (800+190)/3+500+ 190] = 1009800 мм2; находим сумму отношений Мх/Wb,х+ Му/ Wb,y= 65∙10 6 /841800 + 28,5∙10 6 /1009800 = 105,4 Н/мм;находим величину F/u = 800∙10 3 /3360 = 238,1 Н/мм;находим значение Rbt×h = 1,15∙190 = 218,5 Н/мм;проверяем условие (1) 238,1+105,4 = 343,5 Н/мм, что больше, чем Rbt×h =218,5 Н/мм, то есть условие выполняется и перекрытие следует усилить арматурой.

Санация

Суть способа санации трубопровода – бестраншейная замена старых труб на новые.

Различают два основных вида санации.

Санация релайнингом

В таком случае современные трубы из высокомолекулярных соединений (полимеров) протягиваются в уже обустроенный трубопровод. Делать это, в свою очередь, можно двумя способами: без разреза старых труб или с таковым.

В первом случае, когда диаметр новых элементов чуть меньше исходных, необходимо перед началом работ провести обследование внутренней поверхности труб, чтобы предотвратить повреждение пластиковых труб находящимися внутри прежних элементов препятствиями или полное торможение работы.

Второй вариант применяется, когда нужна прокладка труб большого диаметра, превышающего прежний или равного ему. Тогда используется статистическое взламывание старой конструкции.

d6bb3a39532d5eb86bb4f48bd03ff6fc.jpg

Порядок проведения работ следующий:

  1. По краям участка, на котором планируется производить работы, роются углубления (размерами около 2×3 м).
  2. Из начального углубления проводятся выдвигающиеся штанги, на рабочих концах которых (в той же яме) фиксируется нож для расширения, посредством вертлюга скреплённый с прокладываемой трубой из ПНД (полиэтилена низкого давления).
  3. В конечном котловане устанавливают на каркасе гидравлические домкраты, с помощью которых осуществляется возвратно-поступательное движение установленных штанг. Для дополнительной надёжности конструкции каркас с домкратами можно установить на бетонную плиту.
  4. Начинают процесс протяжки, длящийся до того момента, когда нож не выйдет полностью в конечный котлован.
  5. Периодически штанги длиной 1,5 м вытаскиваются из траншеи и очищаются от загрязнений.

В итоге старые трубы разрезаются соответствующим ножом, расширяются, и в них проволакивается полимерная труба.

При проведении релайнинга необходимо учитывать несколько рекомендаций:

  • на стадии проектирования процесса следует тщательно подобрать сечение новой прокладываемой трубы ПНД;
  • отрезки новых труб размером 10-12 м свариваются на поверхности и после проводятся в санируемую систему;
  • общая длина сварного участка не должна превышать 0,7 км;
  • при подборе диаметра труб и проведении замеров необходимо учитывать образующийся при сварке бурт, достигающий в некоторых случаях 15 мм.

Санация трубопровода методом релайнига позволяется только в случаях, когда допустимо небольшое изменение диаметра трубопровода или его пропускная способность, благодаря преимуществам полиэтилена низкого давления (гладкой внутренней поверхности и небольшому гидравлическому сопротивлению), повышается.

Реновация

Этот вариант сопровождается полным разрушением старых конструкций с одновременной прокладкой новых труб. Этот метод применяется, когда прежний трубопровод или не удовлетворяет возросшим требованиям к пропускной способности, или слишком обветшал.  Методом реновации можно прокладывать трубы как большего, так и меньшего сечения, чем исходные.

Этот способ также существует в двух вариантах исполнения: заменой старых труб на новые ПНД-трубы, имеющие резьбу, или разрушением трубопровода.

В первом случае возможно осуществлять замену конкретного повреждённого участка трубопровода. Неисправный отрезок трубы разрезают роликовыми ножами, с помощью расширителя увеличивают тоннель, затем вводят новые трубы.

5f2c2cf968dcc0b892a539bf78b24760.jpg

Во втором варианте трубопровод, как при релайнинге, ломается статическим способом.

Преимущества санации:

  • отсутствие необходимости рыть новые тоннели – можно использовать уже обустроенные коммуникационные системы;
  • практически невозможно при проведении работ повредить другие трубопроводы;
  • можно изменять диаметр старых труб на соответствующий современным требованиям;
  • затраты на проведение земельных и восстановительных работ минимальны.

Горизонтально-направленное бурение ГНБ

Применение этого метода предполагает наличие соответствующих буровых агрегатов и отлично подходит для создания систем подземной коммуникации.

e96bb8ee7c02910e7f1c7d0676a19b39.jpg

Работы по данному методы включают три этапа:

  1. Прокладка скважины. На этом этапе применяется буровая головка из твёрдых сплавов, соединённая с гибкой штангой. Направление движения контролируется встроенным в головку навигационным блоком.
  2. Расширение скважины. Осуществляется с помощью расширителя, устанавливаемого вместо головки. Устройство вытягивается от точки выхода головки до расположения бурильного аппарата. Если необходимо существенно расширить тоннель, расширение обычно проводят в несколько стадий. Диаметр получившейся скважины должен на треть превышать соответствующий параметр трубы. Читайте также: «».
  3. Протягивание трубы. Труба посредством расширителя с шарниром крепится к штанге, затем агрегат ГНБ втаскивает её в вырытый тоннель. Для облегчения процесса используют буровой раствор.

При использовании этого способа длина тоннеля практически не ограничена (вплоть до нескольких тысяч метров), диаметр используемых труб – до 1,4 м.

Премеры расчетов на продавливание

  1. Пример 1. Расчет плиты перекрытия на продавливание
  2. Пример 2. Расчет фундаментной плиты на продавливание.
  3. Пример 3. Расчет плиты перекрытия на продавливание в месте опирания на крайнюю колонну
  4. Пример 4. Расчет плитного ростверка на продавливание в месте опирания на сваю

Любую плитную конструкцию (плиту перекрытия, фундаментную плиту или плитный ростверк) при наличии сосредоточенной силы необходимо проверять на продавливание. Причем, сосредоточенной силой может выступать и обыкновенное наличие опоры (колонны или сваи), т.к. в данном месте нагрузка в плите концентрируется и стремится «продавить» плиту.

Обратите внимание, на продавливание проверяют только плитные конструкции! Балки (в том числе балочные ростверки) на продавливание считать не нужно.

В чем суть продавливания? Чем оно опасно?

Если на плиту давить сосредоточенная нагрузка, она пытается выдавить под собой кусочек плиты. Если прочностных характеристик бетона и толщины плиты достаточно, чтобы выдержать продавливающую силу, то конструкция выстоит. Иногда случается, что продавливающая сила превышает несущую способность плиты, тогда в ход идет поперечная арматура. Если и этого недостаточно, приходится увеличивать (иногда локально – в виде капителей под перекрытиями или банкеток над фундаментными плитами) толщину плиты.

При этом сосредоточенная сила пытается именно выдавить кусочек плиты.

5209913487ac7e5557993b5cdeb12224.jpg

Предположим, у нас есть плита определенной толщины, на которую давит сила F. Давление этой силы распределяется по небольшой площадке (на рисунке показана черным) – это и будет верхнее основание пирамиды продавливания. В железобетоне любое усилие распространяется (расширяется) под углом 45 градусов. Поэтому действующая сила будет пытаться выколоть участок плиты, имеющий форму пирамиды и расширяющийся к низу под углом 45 градусов. Нижнее основание пирамиды (показано бордовым) ограничивает контур продавливания внизу плиты. В итоге, мы имеем вот такую пирамиду, пытающуюся выколоться из плиты, и каждая грань этой пирамиды (при отсутствии ограничений, о которых поговорим ниже) наклонена под углом 45 градусов.

Преимущества и недостатки обоих видов прокладки трубопроводов

Плюсы траншейной прокладки трубопроводов:

  • традиционность – долгое время использовался именно этот метод, а значит, именно к нему в большей степени готовы и обученный ранее рабочий персонал, и проектировщики схем канализации и водоснабжения;
  • доступность – в связи с первым пунктом, этот процесс быстрее просчитывается и лучше обеспечивается необходимой техникой, включая экскаваторы, сварочные аппараты и т.д.

Минусы метода очевидны:

  • разрушение при перекапывании наиболее плодородного почвенного слоя – в результате после прокладки трубопровода возникает необходимость восстанавливать «работоспособность» мест культивации растений;
  • гибель при проведении труб уже имеющихся растений всех видов – деревьев и кустарников, дающих кислород, возможно даже агрокультур;
  • необходимость при проведении трубопровода через дорогу останавливать движение по выбранному участку – доставляет значительные неудобства автомобилистам; кроме того, на трассах с особенно интенсивным движением полностью перекрыть поток практически невозможно, значит, и обустройство водопровода или канализации будет или затруднено, или невозможно;
  • по той же причине нельзя проложить носители таким методом под уже построенными зданиями.

Поэтому для того, чтобы проложить трубу без вскрытия грунта, к примеру, под трассой, железной дорогой, жилым домом или производственным строением, применяют бестраншейную прокладку труб.

7719197da9129720e41688a3149aad5c.jpg

Достоинства этого способа:

  • не требует рытья траншеи;
  • работы, проведённые таким методом, обходятся дешевле;
  • при наличии необходимых устройств и должной квалификации персонала работа проходит значительно быстрее;
  • бестраншейная прокладка требует меньшего числа рабочих рук;
  • это способ безопаснее и для персонала, и для окружающей среды (не уничтожаются насаждения, не разрушаются слои почвы);
  • работы можно проводить в любое время года, в том числе зимой.

Среди недостатков метода можно отметить лишь меньшую пока распространённость и, соответственно, неготовность некоторого числа рабочих к применению такого способа.

Пример расчета

Как пример, возьмем случай, когда на поверхность перекрытия действует установленная колонна – сосредоточенное давление (действует на определенный участок поверхности). В этом случае нужно определить силу продавливания.

Основные данные:

  • Ширина основания (Ш осн): 220 см.
  • Класс бетона: В25 (Р бт = 9.7 кг/см2).
  • Нижняя грань перегородки от оси армопояса находится на расстоянии 0.25 мм.
  • Сила продавливания С прод = 3.5 Т.
  • Площадь продавливания (П род): 0.3 х 0.4 м.
  • Рабочая высота (Р выс): 2 м.

e4ea7c44babbf75b5ddfa6d9c5136ae5.gifЛинии пирамиды продавливания

С прод распределяется по площадке 0.3 х 0.4, на которою воздействует максимальное давление. Теперь нужно найти геометрию пирамиды продавливания. Для начала находятся параметры ее основания. Для этого нужно:

300 + 2 Р выс = 700 мм.

400 + 2 Р выс = 800 мм.

Теперь можно приступать к расчетам.

Для этого используем формулу:

С прод = К бет Х Р бт Х П пер Х Р выс

К бет < коэффициент бетона, зависящий от его вида (тяжелый, легкий и т. д.)

Схема образования пирамиды продавливания

П пер – среднее значение периметров нижнего и верхнего оснований пирамиды давления (в пределах рабочей высоты). Это значение ищем таким образом:

2 (300 + 400) = 1400 мм = 1.2 м.

2 (700 + 800) = 3000 мм = 3 м.

Ищем среднее значение: (1.2 + 3) / 2 = 2.1 м.

Теперь можно совершать подсчет:

1 (для тяжелого бетона) х 9.7 х 2.1 х 0.2 = 4.074 Т.

Теперь посмотрим, выполнены ли все необходимые условия:

3.5 Т < 4.074 Т – есть небольшой запас и нет необходимости проводить дополнительное армирование.

Используя формулы, проводить расчет достаточно просто. Учитывайте все необходимые моменты при исчислениях и используйте для большей точности требования СНиП.

Технология и этапы метода продавливания стальных футляров.

Суть метода продавливания стальных футляров состоит в том, что стальной металлический футляр вдавливается в грунт коткрытым концом с помощью гидравлических домкратов. Для того, что бы уменьшить трение футляра в грунте, конец трубы оснащен ножом. В процессе продавливание грунт переходит в трубу, а затем его вручную разрабатывают и выводят из забоя.

1 этап. Разработка укрепленного котлована шириной не менее 3,5 метра в чистоте, длинной не менее 4 метра. Глубина котлована должна быть на 0,5 метра ниже лотка рабочей трубы.

2 этап. Заливка упорной железобетонной стенки, которая служит упором для гидравлических домкратов.

3 этап. Монтаж силового оборудования в котловане. Гидравлический агрегат может состоять из одного, двух, трех или четырех гидроцилиндров, смонтированных на общей раме, в зависимости от сложности работ. Домкраты развивают усилие от 100 до 500 тонн.

ee1678b8de8b1c2ca36ef10cf12d4154.jpg

4 этап. Циклическое вдавливание трубы. Оно происходит посредством переключения домкратов на прямой и обратный ход. Стальной футляр подается в котлован отрезками длиной от 1м (в зависимости от длинакотлована) и сваривается с уже проложенной трубй.  Скорость проходки 4-5 м. в день.

5 этап. Ручная разработка грунта внутри футляра, погрузка его на тележки и вывод из забоя на поверхность земли в отвал или на самосвал. Разработка грунта осуществляется поэтапно, по мере продавливания футляра в грунт.

Основные параметры

Предварительный расчет на продавливание целесообразно выполнить для определения размеров создаваемой площади перекрытия, то есть при ее конструировании. При этом отдельно следует рассчитать ее размеры в случае предполагаемого действия только одной сосредоточенной нагрузки в середине плиты и при одновременном воздействии на нее указанной нагрузки и изгибающего момента.

Для готовых стандартных плит возможны следующие варианты вычислений:

7beed4aa03873714ad1065a547ebf739.jpg

Схема арматуры против продавливания перекрытий.

  • нагрузка расположена у края;
  • нагрузка расположена в углу;
  • в зоне действия нагрузки имеется поперечная арматура;
  • конструкция перекрытия имеет поперечную арматуру из профилированной стали по всей длине и ширине;
  • колонна имеет расширенные части (капители);
  • фундаментные плиты имеют банкетки;
  • вблизи зоны продавливания имеются отверстия или проемы;
  • конструкция расположена непосредственно у стены.

Расчет на продавливание возле стен

При расположении в сложных конструкциях колонн вблизи стен прочности фундамента должно хватать для выдерживания сосредоточенных в этих зонах нагрузок. Поэтому в данном случае используются дополнительные вычисления. Правила расчета при этом не изменяются, однако учитывается сосредоточенный момент лишь в одном направлении (из плоскости стены в колонну). Его принимают равным половине разности моментов изгиба монолитного основания.

, в котором колонна находится возле угла стен, не учитывает момент, берется лишь значение продольной силы. Вычисления на отрыв присутствуют в схемах подвешивания плиты к стене, они проводятся в дополнение к вышеуказанным. Отгибы арматуры в зоне опирания колонны принимаются за концентрированное продольное армирование. В этом случае в расчет на прочность добавляется поперечное сечение отгибов, угол их наклона к плите.

Таблица: Необходимое количество бетона в зависимости от толщины фундаментной плиты.

В качестве поперечной концентрированной арматуры также рассматриваются элементы из профилированной стали. Расчет плиты проводится согласно общим правилам, площадь сечения вычисляют в зависимости от толщины полок, стенок профиля.

Существуют методики экспериментального продавливания кусков ж/б плит специальными штампами, повторяющими форму основания колонн (крестообразное, угловое, квадратное сечение). При эксперименте исключается разрушение от изгибающих нагрузок, для чего задаются необходимые параметры армирующего слоя (шаг, диаметр стержней), образцы плит берутся равными 20 см в толщину. Толщина пластин штампов также равна 20 см.

Сложность моделирования поведения железобетона заключается в нелинейности материалов, анизотропности бетона. Касательные напряжения внутри монолитных оснований с опиранием на них колонн имеют следующие изометрические линии. Пример расчета по методике конечных элементов для 20 см плиты с нижней, верхней армосетками из прутков класса А400С диаметром 1 см с шагом в перпендикулярных направлениях 15 см показал:

  • разрушение происходит на шестой ступени приложения продавливающей нагрузки;
  • предельно-полезная нагрузка для заданных условий не превышает 27 кН на квадрат;
  • пределы прочности железобетона равны: растяжения — 1,05 МПа, сжатия — 14,5 МПа;
  • модуль упругости равен 30 ГПа.

В большинстве случаев расчеты показывают, что трещинообразование в монолитном бетоне происходит в направлении 45 градусов от осей, арматурным стержням присущи пластические деформации.

Способы вычислений

В настоящее время существуют программы, позволяющие выполнить расчет конструкций на продавливание.

Например, с помощью программы можно рассчитать максимальную нагрузку, которую выдержит плита перекрытия. Для этого необходимо иметь такие данные: рабочую длину (без учета глубины опоры ее торцов), рабочую толщину, площадь продавливания и класс бетона.

Если же известна продавливающая сила, действующая на фундаментную плиту, то необходимо знать класс бетона, длину и ширину базы колонны, расстояние (по длине и ширине) до края сваи и диаметр вертикальных стержней (если они необходимы). В результате будет известно, нужно ли ее армировать вертикальными стержнями, а по диаметру стержней (если он был задан) будет рассчитано необходимое их количество на единицу площади.

Метод продавливания

Ещё один способ прокладки трубопровода – метод продавливания. При таком способе труба, как и при прокалывании, вжимается в землю, но незакрытым концом, а после проведения работы труба очищается – вручную или с использованием соответствующей техники.

Такой способ позволяет протягивать трубопроводы из стальных труб диаметром до 2 м.

4f7cf913c44592e6d64a14e9ee37a032.jpg

Для осуществления продавливания по окружности труб крепят гидравлические домкраты. Такое крепление обеспечивает нормальную работу в грунтах любой группы, длине протаскивания труб до 100 м и диаметре изделий до 1,72 м.

Порядок выполнения работ:

  1. В созданный котлован устанавливают гидравлические домкраты.
  2. Первый элемент будущего трубопровода устанавливается на направляющую, фиксируется на плите домкрата, при этом окончание трубы свободно.
  3. Труба, проталкиваемая домкратами, вводится в землю, в результате чего в ней образуется земляная пробка. При возвратном движении трубы эта пробка поначалу извлекается с помощью лопат с длинной рукоятью, после – лопат с короткой рукоятью и пневматических ударных аппаратов.
  4. После очистки трубы в пространство между нажимной плитой домкрата и проволакиваемой трубой ставится первый нажимной патрубок. Всего таких патрубков предусматривается три, длина первого соответствует длине шага штоков домкрата, второй длиннее вдвое, третий – втрое. Когда зазор между трубой и плитой домкрата достигает значения, вчетверо превышающего шаг штока, устанавливаются первый и третий патрубки, впятеро – второй и третий.

После того, как первый участок трубопровода полностью уложен, подобным образом монтируют второй и последующий участки.

Таким образом осуществляются любые операции продавливания, в том числе продавливание труб под дорогой.

К расчету на продавливание плиты при незамкнутом контуре расчетного поперечного сечения

b36ecb7caaae633997ff3d0c9331bbd1.jpg

а — при крайней колонне; б — при угловой колонне;  1 — контур расчетного сечения; 2 — центр тяжести контура расчетного сечения

При крайних (неугловых) колоннах прямоугольного значения и, Wx и Wy определяются по формулам:

u = 2Lx+Ly;

  • для волокон у края плиты Wx=-(Lx2(u+3Ly)/6(Lx+Ly))
  • для удаленного от края волокна Wx = Lx(u+ 3Ly )/6

Wx=Ly(Ly/6 + Lx),

где Lx и Ly — размеры контура расчетного сечения в направлении осей х и у, равные

Lx = Yx +(а + h0)/2 и Ly=b + h0;

здесь У* — расстояние от центра колонн до края плиты.

При этом момент Мх в условии заменяется на Mx-Fex, где ех — эксцентриситет продавливающей силы относительно центра тяжести кон­тура расчетного сечения, равный

ex=Lx(Lx+Ly)/u-Yx.

За положительные направления внешнего момента Мх принято направ­ление, показанное на рис. выше.

При угловых колоннах прямоугольного сечения значения и и Wx опре­деляются по формулам:

u = Lx+Ly;

  • для волокна у края плиты, нормального оси х,

Wx=-(L2x/12)*((u+3Ly)/(0,5Lx+L y))

  •  для волокна, удаленного от этого края,

Wx=Lx/6 *(u+3Ly)

где Ly = Yy+[b + hi))!2, Yy — расстояние от центра колонны до края плиты,

нормального оси у.

Значения Wy определяются по формулам для Wx с взаимной переста­новкой Lx и Ly.

При этом в условии  Мх заменяется на ( Мх — Fex ), а момент Му на (Му — Fey), где ех и еу — эксцентриситеты продавливающей силы относи­тельно центра тяжести контура расчетного сечения в направлении осей х и у, равные

ex=Lx(0,5Lx+Ly}/u-Yx и ey = Ly(o,5Ly+Lx)/u-Yy.

За положительные направления внешнего момента Му принято направ­ление, показанное на рис. выше.

При невыполнении условия  рекомендуется в плитах на участках ши­риной от граней колонны не менее 1,5 ho устанавливать поперечную арматуру с шагом в направлении, нормальном стороне расчетного контура, не более h0/3, а в направлении, параллельном стороне расчетного контура, не более 1/4 длины со­ответствующей стороны расчетного контура. При этом ближайшие к колонне стержни располагаются на расстоянии от колонны в пределах h0 / 2 – h0 / 3.

При равномерном распределении поперечной арматуры вокруг колонны с одинаковыми шагами sw в обоих направлениях расчет на продавливание произ­водится из условия  с добавлением к правой части величины 0,8RswAsw/sw   ,

принимаемой не более Rbth, где Аш, — площадь сечения одного ряда попереч­ных стержней на участке, примыкающем к колонне, шириной h0 (рис. ниже).

Оставьте ответ

Введите свой комментарий
Введите имя