Основы проектирования высотных зданий (небоскребов). Фундаменты высотных сооружений

Фундамент для высотных зданий

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов, и может быть использовано при возведении высоких зданий, передающих на основание большие вертикальные и боковые нагрузки. Фундамент для высотных зданий включает пересекающиеся сваи и ростверк. Сваи попарно, с равным шагом, соединены верхними и нижними концами таким образом, что образуют жесткую пространственную конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения, верхняя наибольшая окружность которого образована точками соединения верхних концов свай, которые закреплены в ростверке, а нижняя наибольшая окружность гиперболоида вращения образована точками соединения нижних концов свай. Технический результат состоит в повышении надежности конструкции фундамента, снижении материалоемкости и стоимости процесса возведения фундамента. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известен фундамент для зданий и сооружений, возводимый на просадочных грунтах [а.с. 375348, МКИ E02D 27/12. Опубл. 23.03.1973], включающий ростверк, сваи и армоэлементы (дополнительные сваи), расположенные за пределами ростверка на расстоянии, равном 1-1,5 диаметра сваи от его наружных граней.

Известен также фундамент для зданий и сооружений, воспринимающий горизонтальные, в том числе динамические, нагрузки [а.с. 855129, МКИ E02D 27/12. Опубл. 15.08.1981,], включающий ростверк, опирающийся на сваи, армоэлементы (дополнительные сваи), размещенные за пределами ростверка и соединенные с ним связями, выполненными наклонными, нисходящими к ростверку.

В известных фундаментах сваи расположены одиночно, не связаны между собой и, следовательно, не способны организовать в грунте жесткую пространственно-устойчивую конструкцию, необходимую для восприятия значительных вертикальных и боковых нагрузок.

В качестве прототипа выбран фундамент для высотных зданий, включающий пересекающиеся попарно сваи с объединенным уширением, который выполнен в виде групп, расположенных по ребрам пирамид, буроинъекционных пересекающихся свай, нижние концы которых объединены камуфлетными уширениями, а верхние соединены со сваями соседних групп ростверком в виде плиты на упругом основании, выходящей за пределы пятна надземной части здания (патент РФ №2276707, МПК E02D 27/00, E02D 27/14, опубл. 2006.05.20).

Возведение фундамента по данному изобретению предусматривает довольно сложное и опасное устройство камуфлетных уширений (необходимо использование взрывных зарядов). Кроме того, точное попадание всех наклонных скважин одной группы в точку уширения на достаточно большой глубине маловероятно. Кроме того, железобетонные конструкции плохо воспринимают боковые нагрузки. К недостаткам можно отнести и необходимость в большом количестве бетона и арматурных каркасов, что увеличивает трудоемкость, а соответственно, и стоимость возведения фундамента.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции фундамента, а также снижение материалоемкости и стоимости процесса возведения фундамента за счет унификации используемых строительных материалов.

Поставленная задача решается фундаментом для высотных зданий, включающим ростверк и пересекающиеся сваи, в котором сваи попарно, с равным шагом, соединены верхними и нижними концами таким образом, что образуют жесткую пространственную конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения, верхняя наибольшая окружность которого образована точками соединения верхних концов свай, которые закреплены в ростверке, а нижняя наибольшая окружность гиперболоида вращения образована точками соединения нижних концов свай.

Согласно изобретению для повышения несущей способности и устойчивости фундамента внутри конструкции из пересекающихся свай в виде гиперболоида вращения концентрически расположена одна и более аналогичных конструкций с меньшим диаметром окружностей.

Для анкеровки в грунте нижние концы свай имеют лепестки.

Ростверк может быть выполнен из двутавровых балок.

Сваи могут быть выполнены из полого стального профиля с поперечным сечением, например, в виде треугольника.

Технический результат изобретения состоит в создании эффективной конструкции фундамента, имеющей пространственно-устойчивое положение в грунте и способной выдерживать значительные вертикальные и боковые нагрузки, с одновременным снижением материалоемкости и стоимости возведения фундамента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вид фундамента сбоку, а на фиг.2 - вид фундамента сверху.

Фундамент для высотных зданий (фиг.1) включает пересекающиеся сваи 1 и ростверк 2. Сваи 1 попарно, с равным шагом, соединены верхними и нижними концами таким образом, что образуют жесткую пространственную конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения. Верхняя наибольшая окружность гиперболоида образована точками соединения 3 верхних концов свай, а нижняя наибольшая окружность гиперболоида вращения образована точками соединения 4 нижних концов свай. Нижние концы свай имеют лепестки (не показано), которые раскрываются при анкеровке бетоном 5.

Внутри конструкции из пересекающихся свай в виде гиперболоида вращения концентрически расположена аналогичная конструкция 6 (см. фиг.1 и 2) с меньшим диаметром окружностей. Ростверк 2 может быть выполнен из двутавровых балок 7 (фиг.2), к которым попарно крепятся верхние концы свай.

Фундамент возводят в такой последовательности:

По размеченным точкам на поверхности земли забивают наклонно сваи согласно настоящему изобретению. Угол наклона свай, их количество, размеры определяют расчетным путем в зависимости от предполагаемой нагрузки.

По шлангу, который опускают в нижний конец каждой полой сваи, подают бетон. При этом лепестки раскрываются и обеспечивают анкеровку в грунте нижних концов свай.

К балкам ростверка приваривают попарно верхние концы свай, образуя таким образом пространственно-устойчивую жесткую конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения.

Таким образом, в настоящем изобретении предложена надежная конструкция фундамента для высотных зданий, способная выдержать значительные нагрузки. Кроме того, за счет унификации используемых строительных материалов (применяются в основном стальные сваи и двутавровые балки) снижается материалоемкость и стоимость возведения фундамента.

1. Фундамент для высотных зданий, включающий пересекающиеся сваи и ростверк, отличающийся тем, что сваи попарно, с равным шагом, соединены верхними и нижними концами таким образом, что образуют жесткую пространственную конструкцию в виде однополостного гиперболоида вращения, верхняя наибольшая окружность которого образована точками соединения верхних концов свай, которые закреплены в ростверке, а нижняя наибольшая окружность гиперболоида вращения образована точками соединения нижних концов свай.

2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что внутри конструкции из пересекающихся свай в виде гиперболоида вращения концентрически расположена одна и более аналогичных конструкций с меньшим диаметром окружностей.

3. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что нижние концы свай имеют лепестки, служащие для анкеровки их в грунте.

4. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что ростверк выполнен из двутавровых балок.

5. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что сваи выполнены из полого стального профиля с поперечным сечением, например, в виде треугольника.

www.findpatent.ru

Многоэтажное здание со свайно-плитным фундаментом

Изобретение относится к области строительства, в частности к многоэтажным зданиям со свайно-плитными фундаментами. Многоэтажное здание со свайно-плитным фундаментом содержит несущие стены и перекрытия. Каждая из осей первого ряда свай расположена со стороны фасадов здания к его центру относительно края поперечных стен здания со смещением, определяемым по приведенной зависимости, причем сваи, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, установлены относительно этой линии с меньшим шагом. Технический результат состоит в обеспечении равномерного распределения вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом на стадии проектирования и снижении материалоемкости. 14 ил.

Изобретение относится к области строительства и касается конструктивного выполнения многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом.

На стадии проектирования согласно положениям СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений», М., 2005, с.77-84 и «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений в г.Москве» изд. Правительства Москвы, Москомархитектура, 2001 г., с.16, 22, 27-29, 79, 81, 84, 92-101, 128-129 определяют данные, характеризующие назначение, конструктивные и технологические особенности здания и условия его эксплуатации, определяют нагрузки, действующие на фундамент, выбирают вид свай, их габариты и схему размещения свай на строительной площадке и осуществляют совместный расчет системы «фундамент - здание» на эксплуатационные нагрузки по первому и второму предельным состояниям. В результате расчета получают перемещения и усилия в сваях, фундаментной плите и конструкциях здания.

Проанализировав результаты расчета, проектировщики стараются изменить конструктивное решение фундамента таким образом, чтобы осадка и относительная разность осадок фундаментной плиты, а также усилия в сваях не превышали допустимых значений. При этом не рассматривается зависимость распределения усилий в конструкциях здания от конструктивного решения фундамента и решение принимается, лишь отвечающее указанным требованиям строительных норм.

Проектирование несущих конструкций здания осуществляют на усилия, полученные из расчета с принятым конструктивным решением фундамента. Таким образом, значительные всплески напряжений (высокие уровни неравномерности), полученные на крае стены, приводят к увеличению ее толщины или к дополнительному армированию, что может вызвать существенные изменения в планировке всего здания. Особенно важно добиться равномерного распределения вертикальных усилий в стенах крупнопанельных зданий, поскольку при проверке прочности платформенных стыков при неравномерном распределении напряжений в них необходимо повышать прочность за счет увеличения прочности материала или толщины стен, а в монолитных зданиях - также и за счет увеличения расхода арматуры.

Известны многоэтажные здания со свайно-плитным фундаментом, включающим сваи и железобетонную плиту или ростверк, восприятие нагрузки от зданий и сооружений в котором обеспечивается совместной работой плит-ростверков и свай (СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов», пп.7.4.10…7.4.14).

Однако в известном решении железобетонная плита или ростверк воспринимают только около 15% внешней нагрузки, а сваи - около 85%. Кроме того, крайние ряды свай воспринимают нагрузку, в 2 раза, а угловые сваи - в 3 раза, превышающую среднюю нагрузку на сваи в фундаменте. В результате на ряде участков и особенно в краевых сечениях железобетонной плиты или ростверка возникают большие изгибающие моменты, что ведет к повышению материалоемкости за счет увеличения расхода бетона и/или арматуры.

Техническим результатом предлагаемого решения являются обеспечение равномерного распределения вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом на стадии проектирования и снижение материалоемкости.

Достигается это тем, что в многоэтажном здании со свайно-плитным фундаментом, содержащем несущие стены и перекрытия, каждая из осей первого ряда свай расположена со стороны фасадов здания к его центру относительно края поперечных стен здания со смещением, определяемым соотношением:

где у - смещение каждой из осей свай первого ряда относительно края поперечных стен здания, м,

а - шаг размещения свай, м,

d -диаметр свай, м,

Н - толщина фундаментной плиты, м,

причем сваи, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, установлены относительно этой линии с меньшим шагом.

На фиг.1 изображена схема размещения свай под многоэтажным зданием в плане согласно предлагаемому решению.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - схема размещения свай под многоэтажным зданием согласно

СП 50-101-2004.

На фиг.4 - эпюра распределения вертикальных напряжений в несущей стене многоэтажного здания (от центра к краю) для схемы размещения свай на фиг.3.

На фиг.5 - эпюра распределения вертикальных напряжений в несущей стене многоэтажного здания (от центра к краю) для схемы размещения свай на фиг.1.

На фиг.6, 7 и 8 - эпюры распределения вертикальных напряжений в каждой из трех несущих стен многоэтажного здания (от центра к краю) при .

На фиг.9, 10 и 11 - эпюры распределения вертикальных напряжений в каждой из трех несущих стен многоэтажного здания (от центра к краю) при .

На фиг.12, 13 и 14 - эпюры распределения вертикальных напряжений в каждой из трех несущих стен многоэтажного здания (от центра к краю) при .

На стадии проектирования определяют данные, характеризующие назначение, конструктивные и технологические особенности многоэтажного здания 1 и условия его эксплуатации, определяют нагрузки, действующие на фундамент, выбирают вид свай 2, их габариты, схему размещения свай на строительной площадке и размеры фундаментной плиты 3.

Проводят совместный расчет напряженно-деформированного состояния системы «фундамент - здание» и на стадии проектирования осуществляют построение эпюр распределения вертикальных напряжений в несущих стенах 4, 5, 6 многоэтажного здания 1 в зоне их сопряжения с фундаментом. На эпюрах выявляют пики и устраняют их снижением жесткости участка фундамента, которое осуществляют смещением со стороны фасадов здания к его центру каждой из осей первого ряда свай относительно края поперечных стен здания на расстояние, определяемое соотношением:

где у - смещение каждой из осей свай первого ряда относительно края поперечных стен здания, м,

а - шаг размещения свай, м,

d - диаметр свай, м,

Н - толщина фундаментной плиты, м.

Сваи 7, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, устанавливают относительно этой линии с меньшим шагом, что в целом обеспечивает равномерное распределение вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания.

Был рассчитан тестовый пример, представляющий собой 22-этажное симметричное в плане здание перекрестно-стеновой системы с шагом поперечных стен 3, 3,6 и 4,2 м, установленное на фундаментную плиту толщиной 1,2 м, под которой устраивают свайное поле с шагом 1,2 м в обоих направлениях из свай квадратного сечения со стороной 0,3 м, длина свай 10 м. Толщина стен -18 см, толщина плит перекрытий - 14 см. Все конструкции выполнены из монолитного железобетона класса В25. Вертикальные нагрузки на здание приняты согласно СНиП 2.01.07-85. Грунт принят с модулем деформации 20 МПа. Рассмотрено два варианта расстановки свай: вариант 1 - сваи установлены равномерно под всей фундаментной плитой (фиг.3), вариант 2 - оси свай первого ряда установлены с отступом 0,75 м от края поперечных стен внутрь здания (фиг.1).

Максимальное значение на эпюре вертикальных напряжений для наиболее загруженной стены 6 согласно 1 варианту - 1000 т/м2, минимальное - 386 т/м2. Максимальное значение на эпюре вертикальных напряжений согласно 2 варианту - 706 т/м2, минимальное - 430 т/м2. Как видно из результатов расчета, тангенс угла наклона прямой, соединяющей сечения с максимальным и минимальным значением вертикальных напряжений, изменяется от k=(1000-386)/5,1=120 т/м3 до k=(706-430)/5,1=54 т/м3, то есть для наиболее нагруженной стены здания наблюдается эффект снижения неравномерности распределения вертикальных напряжений 222%.

На фиг.6-14 приведены эпюры вертикальных напряжений в стенах 22-этажного здания, рассматриваемого в качестве тестового примера, возникающих при установке свай с отступом осей первого ряда свай до края поперечных стен у=0,45, 0,75, 1,05 м.

В качестве критерия выбора оптимального значения у принималось наименьшее значение тангенса угла наклона прямой, соединяющей сечения с максимальным и минимальным значением вертикальных напряжений.

При у=0,45 м для стены 4 k=(494-210)/5,4=53 т/м3, для стены 5 k=(752-371)/5,4=71 т/м3, для стены 6 k=(894-385)/5,4=94 т/м3.

При у=0,75 м для стены 4 k=(376-242)/3,9=34 т/м3, для стены 5 k=(592-414)/4,2=42 т/м3, для стены 6 k=(706-430)/5,1=54 т/м3.

При у=1,05 м для стены 4 k=(385-242)/3=48 т/м3, для стены 5 k=(576-411)/3,3=50 т/м3, для стены 6 k=(654-428)/3,6=63 т/м3.

Как видно из указанных фигур, с увеличением значения у тангенс угла наклона сначала уменьшается, а потом возрастает. При значениях, лежащих в интервале , достигается минимальный уровень неравномерности вертикальных напряжений.

В зоне контакта стен с фундаментной плитой распределение напряжений вдоль стены равномерное, что не требует дополнительного армирования и приводит к снижению материалоемкости конструкции.

Многоэтажное здание со свайно-плитным фундаментом, содержащим несущие стены и перекрытия, отличающееся тем, что каждая из осей первого ряда свай расположена со стороны фасадов здания к его центру относительно края поперечных стен здания со смещением, определяемым соотношением:где у - смещение каждой из осей первого ряда свай относительно края поперечных стен здания, м;а - шаг размещения свай, м;d - диаметр свай, м;Н - толщина фундаментной плиты, м,причем сваи, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, установлены относительно этой линии с меньшим шагом.

www.findpatent.ru

обзор, архитектура и проектирование, управление, строительство, эксплуатация высотных зданий, небоскрёбов, высоток

Строительство современных высотных зданий практически немыслимо без устройства фундамента глубокого заложения, что связано с наличием развитой подземной части у большинства из них и необходимостью передавать крайне высокие нагрузки на надежные грунты, залегающие на относительно большой глубине. Проектирование и устройство таких фундаментов представляет собой сложную геотехническую задачу, решаемую на стадиях расчета, испытания на площадке и работы в составе фундамента под проектной нагрузкой. В данной статье описываются особенности возведения данных фундаментов, расчета их взаимодействия с основанием и возникающие при этом проблемы.

Сваи и барреты в составе фундаментов глубокого заложения Основные несущие элементы фундамента – сваи или барреты, устраиваемые непосредственно на площадке строительства, могут в отдельных случаях достигать длины до 60 м. При этом их нижний торец может быть заглублен как в скальные грунты – прочные малосжимаемые грунты, имеющие высокие деформационные и прочностные характеристики (гранит, известняк, доломит, песчаник различной степени выветрелости и трещиноватости), так и в сжимаемые грунты (твердые глины, пески).

В первом случае несущая способность таких свай-стоек оказывается очень высокой, что позволяет эффективно строить высотные здания, при этом рассчитывая на получение ими сравнительно небольших по величине осадок (порядка нескольких сантиметров). Однако при нагрузках на одну сваю порядка нескольких тысяч тонн ее ствол неотвратимо будет претерпевать сжатие, что повлечет за собой возникновение определенных сил трения на ее боковой поверхности, что может некоторым образом разгрузить нижний торец элемента. Поэтому сваю или баррету длиной более 30 м не совсем корректно считать сваей-стойкой в классическом понимании, когда вся нагрузка передается по нижнему торцу элемента и нет бокового трения, так как практически отсутствуют вертикальные перемещения.

Во втором случае сильно нагруженный элемент фундамента претерпевает большие вертикальные перемещения, что вызывает частичную или полную мобилизацию сил трения по боковой поверхности и сопротивления на уровне нижнего торца. Такая схема соответствует классической «висячей» свае. Имея большую длину и развитую боковую поверхность (большой диаметр сваи или большие стороны барреты), такие элементы также способны нести большие нагрузки до нескольких тысяч тонн, однако заведомо будут уступать по несущей способности заглубленным в скальный или другой малосжимаемый грунт.

С полным содержанием этого номера Вы можете ознакомиться здесь

Полную версию статьи Вы можете прочитать в нашем печатном издании или подписавшись на электронную версию нашего журнала

strelka Авторы: Виталий Сидоров, к.т.н., доцент, Армен Тер-Мартиросян, к.т.н., доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», НОЦ «Геотехника» МГСУ

tallbuildings.ru

Основы проектирования высотных зданий (небоскребов)

Многоэтажные здания с этажностью 9-16 этажей относятся к 1й категории.

17-25 этажей – 2я категория

26-40 этажей – 3я категория

Более 40 этажей – высотные здания.

Здания высотой более 75 м относятся к небоскребам, т.к. требуют особого подхода к решению их пространственного объема и инженерно-технического обеспечаения.

Основы конструирования

Несущая конструкция работает в трех последующих фазах:

1. восприятие нагрузки

2. распределение нагрузки

3. передача нагрузки

Эти три этапа называются работой конструкции, что является основополагающей предпосылкой для ее проектирования, в особенности это важно для высотных зданий. Конструкции высотных зданий и сооружений требуют неразрывности элементов, которые передают нагрузку на основание и тем самым согласованности передачи нагрузок для каждого этажа. Поэтому распределение точек передачи нагрузок должно определяться соображениями не только статической целесообразности, но и рационального использования площадей.

Высотные конструкции для передачи вертикальных нагрузок нуждаются в значительных площадях поперечного сечения опорных частей, которые ограничивают полезную площадь этажа. В связи с необходимостью ограничения до минимума поперечного сечения элемента в передающих нагрузку для оптимального использования площадей все пространственные элементы, необходимые для высотного строения, являются потенциальными несущими конструкциями: шахты лифтов, санитарно-технические каналы, лестничные клетки.

Чтобы создать гибкую планировочную структуру этажей и возможности для последующих перепланировок помещений на каждом этаже проект несущих систем высотных зданий нацелен на максимально возможное уменьшение поперечного сечения элементов, а также уменьшения их числа.

По типу несущей конструкции высотные сооружения подразделяются:

- растровые высотные сооружения (рис.1)

- высотные сооружения с оболочкой (рис.2)

- ствольные высотные сооружения (рис.3)

- пролетные высотные сооружения – мостовые (рис.4)

Для понимания работы несущих систем конструкции высотных зданий необходимо рассмотреть три основных вида действующих нагрузок:

- система горизонтальных нагрузок на этажах

- система вертикальных нагрузок и их передача с этажей на основания

- система боковых горизонтальных нагрузок и повышение пространственной жесткости сооружения

Основная задача проектировщика состоит в том, чтобы интегрировать эти системы и создать такую конструктивную основу, которая бы взяла на себя все эти функции.

Ветровые нагрузки

Особую важность представляют по определению ветровых нагрузок и их воздействия на здания не только с точки зрения статической надежности, но и определения реакции здания на образование шумов от ветра, завихрений и т.д.

Задача проектировщика состоит в том, чтобы обеспечить такую работу здания, под воздействием ветровых нагрузок, которая отвечала бы требованиям надежности и пригодности к нормальной эксплуатации в течение всей его службы.

Воздействие ветра на высотные здания определяется рельефом, наличием зданий и сооружений на этой территории, а также объемно-пространственной структурой самого здания.

Общие сведения о ветре

В проектировании ветер рассматривается как кратковременная нагрузка и источник вибрации конструкции. Для большепролетных конструкций мостов и др. зданий четкое представление о структуре ветра, законах распространения, интенсивности, частоте, порывистости является обязательным условием проектирования, поскольку воздействие ветра определяет прочность и стоимость конструкции.

Движение масс воздуха относительно земной поверхности происходит под воздействием разности атмосферного давления, силы трения, отклоняющей силой вращения Земли и центробежной силы.

В следствии турбулентности воздушного потока скорость и направление ветра колеблются. Величину скорости определяют с помощью стационарных приборов (флюгер), а в свободной атмосфере – с помощью зондов. Скорость ветра измеряется в м/с, узлами (мили/час) или баллами. Трение частиц воздуха о поверхность Земли отклоняет направление ветра от прямолинейного. С ростом высоты над поверхностью Земли влияние силы трения уменьшается, что приводит к повышению скорости ветра.

Ветровые нагрузки согласно ДБН

Требования по ветровым нагрузкам, приведенные в ДБН, распространяются на здания и сооружения простой геометрической формы, высота которых не превышает 200 м. При определении ветровой нагрузки для зданий и сооружений сложной конструктивной формы, стальных решетчатых мачт и башен зданий и сооружений высотой более 200 м, следует выполнять специальные динамические расчеты для определения влияния пульсационной составляющей нагрузки, а в необходимых случаях – обдувку модели в аэродинамической трубе. Ветровая нагрузка является переменной, а устанавливается два расчетные значения – предельное расчетное и эксплуатационное расчетное.

Ветровые нагрузки на сооружения рассматриваются как совокупность:

А) нормального давления, приложенного к внешней поверхности сооружения или элемента

Б) сил трения, направленных по касательной к внешней поверхности и относительных к площади ее горизонтальной (волнистые покрытия и покрытия с фонарями) или вертикальной проекции (стены с лоджиями)

В) нормального давления, приложенного к внутренней поверхности здания с воздухопроницаемым ограждением.

Предельное расчетное значение ветровой нагрузки

Wm = fFm * W0 * C

Коэффициент надежности по предельному значению fFm = 1,14

W0 – характеристическое значение ветровой нагрузки (прил. Е)

С – коэффициент, определяемый по формуле

С = Сaer * Ch * Calt * Crel * Cdir * Cd

Ch – коэффициент высоты сооружения, зависящий от типа местности

1. – открытые водные поверхности, плоские равнины без препятствий действия ветра на участках не менее 3 м.

2. – сельская местность с небольшими сооружениями, домами и рельефами

3. – пригородные и промышленные районы

4. – городские территории

Calt – коэффициент географической высоты

Calt = 4Н – 1 (Н>0,5 км)

Calt = 1 (Н<0,5 км)

Crel – коэффициент рельефа местности

Этот коэффициент учитывает микрорельеф местности вблизи площадки строительства и принимается = 1, за исключением случая, когда объект расположен на холме или склоне.

Cdir – коэффициент направления, учитывающий неравномерность ветровой нагрузки, принимается = 1 во всех случаях, кроме проектирования на открытой равнинной местности при наличии достаточных статических данных.

Cd – коэффициент динамичности, учитывает влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления на сооружение, зависит от материала здания, конструктивного решения и размеров здания (0,95…1,2).

В случаях, когда Cd > 1,2, необходимо выполнить специальный динамический расчет для определения пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Сaer – аэродинамический коэффициент, который зависит от формы здания по высоте и в плане.

В определение ветровой нагрузки входит определение давления ветра активное с наветренной стороны и пассивное с противоположной подветренной стороны. В большинстве случаев значения этих ветровых нагрузок имеют одинаковую направленность (Се).

В зданиях и сооружениях сложных геометрических форм может возникнуть необходимость учета сил трения ветра (Сf), учета ветрового давления, приложенного перпендикулярно к внутренним поверхностям здания с открывающимися или с постоянно открывающимися проемами (Сі), коэффициент лобового сопротивления Сх для висячих, решетчатых и т.п. сорружений.

Помимо расчетов на снеговые и ветровые воздействия для некоторых типов сооружений решетчатые и висячие конструкции необходимо производить расчет на гололедную нагрузку.

Способ сооружения свайно-плитного фундамента высотного здания

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству плито-свайных фундаментов высотных зданий. Способ сооружения свайно-плитного фундамента высотного здания включает устройство котлована и свайного поля с последующим бетонированием плиты фундамента. Свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных или забивных свай одной длины, после чего на каждую сваю центральной зоны котлована устанавливают домкраты и поочередно прикладывают нагрузку величиной, равной 0,8-1,0 расчетной нагрузки на сваю, с последующим снятием нагрузки после условной стабилизации осадки сваи для выравнивания коэффициента жесткости между сваями центральной и периферийной зон фундаментной плиты. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента под высотное здание, снижении трудоемкости его сооружения и материалоемкости. 1 пр., 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству плитно-свайных фундаментов для высотных зданий.

Известен способ сооружения свайно-плитного фундамента, включающий устройство котлована, свайного поля и бетонирование плиты фундамента. Для повышения несущей способности фундамента межсвайное пространство уплотняют путем инъецирования в грунт твердеющего раствора /1/.

Наиболее близким является способ сооружения свайно-плитного фундамента, включающий устройство котлована, свайного поля и бетонирование плиты фундамента. Возведение свай производят путем погружения центральных свай на расчетную глубину, а периферийных выше в соответствии с рельефом котлована /2/.

Недостатками известных способов устройства плитно-свайного фундамента являются значительная материалоемкость свайного поля и трудоемкость его возведения из-за недоиспользования несущей способности свай центральной зоны свайного поля.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе сооружения свайно-плитного фундамента высотного здания, включающем устройство котлована, свайного поля и бетонирование плиты фундамента, согласно изобретению, свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных или забивных свай одной длины, после чего на каждую сваю центральной зоны котлована устанавливают домкраты и поочередно прикладывают нагрузку величиной, равной 0,8-1,0 расчетной нагрузки на сваю, с последующим снятием нагрузки после условной стабилизации осадки сваи для выравнивания коэффициента жесткости между сваями центральной и периферийной зон фундаментной плиты.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных или забивных свай одной длины, после чего на каждую сваю центральной зоны котлована устанавливают домкраты и поочередно прикладывают нагрузку величиной, равной 0,8-1,0 расчетной нагрузки на сваю, с последующим снятием нагрузки после условной стабилизации осадки сваи для выравнивания коэффициента жесткости между сваями центральной и периферийной зон фундаментной плиты.

Известно, что периферийные ряды свай свайного поля воспринимают нагрузку, в 2 раза, а угловые - в 3 раза превышающую среднюю нагрузку на сваи фундамента. Поэтому периферийные сваи проектируются большим диаметром с усиленным армированием или сваи центральной зоны проектируются большей длины, чем периферийные, что приводит к повышению материалоемкости.

Параметры усилия воздействия на сваю центральной зоны от домкратов выбраны исходя из того, что при обжатии с усилием более расчетной нагрузки может произойти потеря несущей способности сваи, а менее 0,8 - не приводит к оптимальному уплотнению грунта.

При обжатии с усилием более расчетной нагрузки может наблюдаться появление трещин, а менее 0,8 - не приводит к оптимальному уплотнению грунта межсвайного пространства в центральной зоне.

Способ поясняется чертежом.

На фиг.1 представлен свайно-плитный фундамент высотного здания, фиг.2 - А-А фиг.1.

Фундамент состоит из свайного поля, образованного из погруженных в грунт буронабивных или забивных свай 1, и фундаментной железобетонной плиты 2. На оголовках свай 1 в центральной зоне под фундаментной плитой 2 размещены домкраты 3.

Способ осуществляют следующим образом.

Выполняют буронабивные сваи или погружают в грунт забивные сваи одинаковой расчетной длины, образуя свайное поле по всей площади котлована. На сваи центральной зоны свайного поля между оголовком сваи и железобетонной плитой устанавливают домкраты. После устройства фундамента на сваи центральной зоны поочередно воздействуют нагрузкой, равной 0,8-1,0 расчетной нагрузки на сваю, в продольном направлении до условной стабилизации осадки с последующим снятием нагрузки. Обжатие свай в продольном направлении обеспечивает выравнивание коэффициента жесткости между сваями центральной и периферийной зон свайного поля и уменьшение прогиба фундаментной плиты. За счет перераспределения нагрузки между сваями в результате выравнивания коэффициента жесткости от нагрузки высотного здания увеличивается и несущая способность фундамента и появляется возможность уменьшить габариты свай и сократить их количество.

Пример.

Для уменьшения величины прогиба фундамента и перераспределения коэффициента жесткости между сваями в центральной зоне свайного поля поочередно предварительно нагружают, а затем снимают нагрузку после условной стабилизации осадки с использованием установленных на оголовках свай домкратов усилием, равным 450-500 Тс.

В результате происходит повышение жесткости свай центральной зоны, что приводит к уменьшения прогиба фундаментной плиты на величину до 30% и сокращению количества свай в центральной зоне.

Источники информации

1. Патент РФ №2275470, кл. E02D 27/34, публ. 27.04.2006 г.

2. Патент РФ №2275470, кл. E02D 27/34, публ. 27.04.2006 г. /прототип/.

Способ сооружения свайно-плитного фундамента высотного здания, включающий устройство котлована и свайного поля с последующим бетонированием плиты фундамента, отличающийся тем, что свайное поле устраивают по всей площади котлована из буронабивных или забивных свай одной длины, после чего на каждую сваю центральной зоны котлована устанавливают домкраты и поочередно прикладывают нагрузку величиной, равной 0,8-1,0 расчетной нагрузки на сваю, с последующим снятием нагрузки после условной стабилизации осадки сваи для выравнивания коэффициента жесткости между сваями центральной и периферийной зон фундаментной плиты.

www.findpatent.ru