RU2307212C2 - Pile foundation for seismic territories - Google Patents
Pile foundation for seismic territories Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307212C2 RU2307212C2 RU2005121465/03A RU2005121465A RU2307212C2 RU 2307212 C2 RU2307212 C2 RU 2307212C2 RU 2005121465/03 A RU2005121465/03 A RU 2005121465/03A RU 2005121465 A RU2005121465 A RU 2005121465A RU 2307212 C2 RU2307212 C2 RU 2307212C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piles
- foundation
- grillage
- rows
- seismic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Foundations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении сейсмостойких свайных фундаментов зданий и сооружений в высокосейсмичных районах с интенсивностью землетрясений 9 и 10 баллов с учетом больших - до 1,6 м - остаточных смещений грунта.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of earthquake-resistant pile foundations of buildings and structures in highly seismic areas with earthquakes of 9 and 10 points, taking into account large - up to 1.6 m - residual soil displacements.
Известна конструкция свайного фундамента (Основания, фундаменты и подземные сооружения. М., 1985. Рис.8.14), состоящего из группы свай, монолитного железобетонного ростверка, жестко соединенного с головами свай, расположенной выше ростверка части фундамента (подколонник - в случае отдельно стоящего фундамента или стена ленточного фундамента), на которую передается нагрузка от здания. Такая конструкция фундамента имеет следующие недостатки. На сваи, монолитный ростверк и подземную часть фундамента передается горизонтальное сейсмическое воздействие от окружающего их грунта, который при прохождении сейсмических волн совершает колебания и получает остаточные сейсмические смещения. Сваи, обладающие малой массой, потенциально могли бы колебаться и перемещаться вместе с грунтом. Но из-за жесткого соединения с ростверком и всей массой здания, обладающей огромной инерцией, в них возникают срезающие усилия. Действующие нормы (СНиП 2.02.03-85*. Свайные фундаменты) определяют снижение несущей способности таких свай при расчете на особое сочетание усилий примерно на 25÷30%. Из работы выключается боковая поверхность свай длиной hd ниже соединения свай с ростверком, длина этого участка может достигать 5,3 м (Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1985. С.289). Снижается расчетное сопротивление грунта под нижним концом свай - Req=Rγeq1. Коэффициент условий работы γeq1 при заглублении свай в полутвердые и тугопластичные глинистые грунты с увеличением расчетной сейсмичности здания с 7 до 9 баллов уменьшается с 0,95 до 0,7.The construction of a pile foundation is known (Foundations, foundations and underground structures. M., 1985. Fig. 8.14), consisting of a group of piles, a monolithic reinforced concrete grillage, rigidly connected to the heads of piles located above the grillage of a part of the foundation (sub-column - in the case of a freestanding foundation or wall of the strip foundation), to which the load from the building is transferred. Such a foundation design has the following disadvantages. Horizontal piles of seismic grillage and the underground part of the foundation are transmitted by horizontal seismic action from the surrounding soil, which oscillates during the passage of seismic waves and receives residual seismic displacements. Piles with low mass could potentially oscillate and move with the ground. But due to the rigid connection with the grillage and the entire mass of the building, which has tremendous inertia, shear forces arise in them. Current standards (SNiP 2.02.03-85 *. Pile foundations) determine the decrease in the bearing capacity of such piles when calculating a special combination of efforts by about 25-30%. The side surface of piles with a length h d below the connection of piles with a grillage is turned off, the length of this section can reach 5.3 m (Foundations, foundations, and underground structures: Designer's Guide. M .: Stroyizdat, 1985. P.289). The calculated soil resistance under the lower end of the piles is reduced - R eq = Rγ eq1 . The coefficient of operating conditions γ eq1 when piles are buried in semi-solid and refractory clay soils with an increase in the design seismicity of the building from 7 to 9 points decreases from 0.95 to 0.7.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции фундамента является выбранный в качестве прототипа свайный фундамент с промежуточной подушкой (Основания, фундаменты и подземные сооружения. М., 1985. П.12.3.; Ильичев В.А., Монголов Ю.В., Шаевич В.М. Свайные фундаменты в сейсмических районах. М., 1983). Он состоит из свай с оголовками, промежуточной подушки из сыпучих материалов (щебня, гравия, песка крупного и средней крупности) толщиной 40...60 см выше оголовков, уплотненных до максимально возможного значения плотности. На промежуточную подушку опираются монолитный ростверк, выше которого в ленточном фундаменте расположены стены фундамента, а в отдельно стоящем фундаменте - подколонник стаканного типа, составляющий с плитой ростверка единое целое. При расположении между подошвой ростверка и головами свай промежуточной подушки сваи, будучи не связаны с монолитным ростверком и всей массой здания, получают возможность при землетрясении колебаться и перемещаться вместе с окружающим грунтом. В них не возникает срезающих усилий, в свою очередь при горизонтальных остаточных смещениях грунта дополнительное горизонтальное усилие не передается от свай на ростверк. В результате увеличилась несущая способность свай (в соответствии с действующим СНиП 2.02.03-85*. Свайные фундаменты): расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности feq действует по всей длине сваи (то есть hd=0), а расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи Req не только не уменьшается (см. ранее, γeq1=0,7...0,95), а увеличилось - γeq1=1,2 (СНиП 2.02.03-85*, п.11.14). Но такая конструкция фундамента имеет следующие недостатки. На вертикальные поверхности ростверка и подземных частей фундамента, заглубленного в грунт, будут действовать горизонтальные сейсмические нагрузки, которые будут передаваться и на надземную часть здания. При остаточных сейсмических смещениях грунта U0, мм (Грайзер В.М. Сейсмические данные об остаточных смещениях при взрывах и землетрясениях // ДАН. 1989. Т.306. №4. С.822-825) будут также происходить смещения свай и промежуточной подготовки относительно ростверка. В случае ленточного фундамента под стену применение однорядного расположения свай становится невозможным из-за появляющегося в результате остаточных смещений эксцентриситета. Кроме этого, к подошве ростверка будут приложены огромные горизонтальные силы трения, достигающие 40% от вертикальной составляющей сейсмической нагрузки Na - коэффициент трения сыпучего материала промежуточной подушки по бетону - 0,4 (Основания, фундаменты и подземные сооружения. 1985, п.12.3). Затруднено проектирование здания, а именно расчет устойчивости (несмещаемости) всего здания. Обычно при действии на объект горизонтальных сил его смещению препятствуют силы трения по подошве фундамента, направленные в противоположном этим горизонтальным силам направлении. Но во время смещения грунта силы трения будут иметь одинаковое направление с силами, воздействующими на вертикальные поверхности подземной части фундамента.The closest in technical essence to the claimed construction of the foundation is a pile foundation with an intermediate cushion selected as a prototype (Foundations, foundations and underground structures. M., 1985. P.12.3 .; Ilichev V.A., Mongolov Yu.V., Shaevich V.M. Piled foundations in seismic regions. M., 1983). It consists of piles with heads, an intermediate cushion of bulk materials (crushed stone, gravel, sand of large and medium size) 40 ... 60 cm thick above the heads, compacted to the maximum possible density. A monolithic grillage rests on an intermediate cushion, above which in the strip foundation are the foundation walls, and in a separate foundation - a glass-type column, which forms a whole with the grill plate. When located between the sole of the grillage and the heads of the piles of the intermediate pillow, the piles, being not connected with the monolithic grillage and the entire mass of the building, are given the opportunity to oscillate and move together with the surrounding soil during an earthquake. They do not cause shearing forces, in turn, with horizontal residual displacements of the soil, additional horizontal force is not transmitted from the piles to the grillage. As a result, the load-bearing capacity of piles increased (in accordance with current SNiP 2.02.03-85 *. Pile foundations): the calculated soil resistance along the lateral surface f eq acts along the entire length of the pile (that is, h d = 0), and the estimated soil resistance under the lower end of the pile R eq not only does not decrease (see earlier, γ eq1 = 0.7 ... 0.95), but increases - γeq 1 = 1.2 (SNiP 2.02.03-85 *, item 11.14) . But such a foundation design has the following disadvantages. On the vertical surfaces of the grillage and the underground parts of the foundation buried in the ground, horizontal seismic loads will act, which will be transmitted to the aboveground part of the building. For residual seismic displacements of the soil U 0 , mm (Greiser V.M. preparation regarding grillage. In the case of a strip foundation under the wall, the use of a single-row arrangement of piles becomes impossible due to the eccentricity resulting from the residual displacements. Additionally, the sole will be applied grillage huge horizontal friction force reaching 40% of the vertical component of the seismic load N a - coefficient of friction of the bulk material of the intermediate cushion concrete - 0.4 (Grounds, foundations and subterranean installations 1985, item 12.3). . The design of the building is difficult, namely, the calculation of the stability (immovability) of the entire building. Usually, when an object is affected by horizontal forces, its displacement is prevented by friction forces along the base of the foundation, directed in the opposite direction to these horizontal forces. But during the displacement of the soil, the friction forces will have the same direction with the forces acting on the vertical surfaces of the underground part of the foundation.
Кроме того, в высокосейсмичных районах резко увеличиваются остаточные смещения грунта U0(I), мм. Если в 6-, 7-, 8-балльных районах они составят 1,2; 7,24 и 43,7 мм соответственно, то в 9-ти- и 10-балльных районах они возрастают до 263 и 1585 мм. Здесь две опасности: если не происходит среза подземной части здания относительно надземной части, обладающей, как правило, значительной массой, а следовательно, и инерцией, то сваи просто «уедут» из-под фундамента (например, на 1585 мм) и ростверк будет вдавлен в основание, что приведет к разрушению фундамента, а затем и здания.In addition, in highly seismic areas, residual soil displacements U 0 (I), mm, sharply increase. If in 6-, 7-, 8-point areas they will be 1.2; 7.24 and 43.7 mm, respectively, then in 9-point and 10-point areas, they increase to 263 and 1585 mm. There are two dangers: if there is no cut-off of the underground part of the building relative to the above-ground part, which, as a rule, has a significant mass and, consequently, inertia, then the piles will simply “leave” from under the foundation (for example, by 1585 mm) and the grillage will be pressed to the base, which will lead to the destruction of the foundation, and then the building.
Техническим результатом изобретения является уменьшение горизонтальных сейсмических воздействий на здание.The technical result of the invention is the reduction of horizontal seismic effects on the building.
Указанный технический результат достигается следующим образом. Верх промежуточной подушки располагают на отметке спланированной поверхности грунта у здания DL и выравнивают тонким - 3÷5 см - слоем цементного раствора, на нем располагают скользящий элемент из двух слоев материала с низким значением коэффициента трения и закрывают его слоем бетонной подготовки, непосредственно под ростверком располагают в рассматриваемом направлении nR рядов свай - два или три, что определяется из сопоставления нагрузки на фундамент и несущей способности свай, ширину ростверка BR принимают равнойThe specified technical result is achieved as follows. The top of the intermediate cushion is placed at the level of the planned ground surface near the DL building and leveled with a thin - 3 ÷ 5 cm - cement mortar layer, a sliding element of two layers of material with a low coefficient of friction is placed on it and it is covered with a concrete preparation layer, placed directly under the grill in the direction under consideration n R rows of piles - two or three, which is determined by comparing the load on the foundation and the bearing capacity of the piles, the width of the grill B R is taken equal
где Аb - шаг свай в рассматриваемом направлении,where A b is the pitch of piles in the direction in question,
кроме nR рядов свай, располагаемых непосредственно под ростверком, устраивают nзак рядов свай законтурного армирования основания в каждую сторону от центра фундамента с шагом свай Аb: в 9-балльной зоне не менее одного ряда, а в 10-балльной зоне - не менее двух рядов, при этом расстояние между крайними рядами свай, располагаемых под ростверком, и крайними рядами свай законтурного армирования принимают не менее величины остаточных сейсмических смещений грунта U0(Imax), мм при возможном землетрясении максимальной интенсивности Imax для данного объекта:except n R rows of piles, disposable directly under grillage, arrange n Coll rows of piles of perimeter reinforcement base in each direction from the base center with the step of piles A b: 9-point zone of at least one row, and a 10-point area - at least two rows, the distance between the extreme rows of piles located under the grillage and the extreme rows of piles of marginal reinforcement take at least the value of residual seismic displacements of the soil U 0 (I max ), mm with a possible earthquake of maximum intensity I max for a given object:
а расстояние между сваями в ряду и между рядами свай принимают с учетом возможного дополнительного сейсмического момента:and the distance between the piles in the row and between the rows of piles is taken taking into account the possible additional seismic moment:
где Na - вертикальная составляющая сейсмической нагрузки, eeq, max - возможное максимальное расстояние между центром ростверка и центром группы свай, расположенных под ростверком, определяемое уравнениемwhere N a is the vertical component of the seismic load, e eq, max is the possible maximum distance between the center of the grillage and the center of the group of piles located under the grillage, defined by the equation
где Aог - ширина оголовка;where A og - the width of the head;
ширина промежуточной подушки, тонкого слоя цементного раствора по ее верху, скользящего элемента из двух слоев материала с низким значением коэффициента трения принимается такой, чтобы они выходили за ось крайнего ряда свай законтурного армирования в каждую сторону от центра фундамента на величину ΔВ, определяемую уравнением:the width of the intermediate cushion, a thin layer of cement mortar along its top, a sliding element of two layers of material with a low coefficient of friction is taken so that they extend beyond the axis of the extreme row of contour reinforcement piles to each side from the center of the foundation by ΔB, defined by the equation:
В сейсмостойком свайном фундаменте для высокосейсмичных районов арматура монолитного ростверка отдельно стоящего фундамента под колонну выполнена в виде армокаркаса, включающего поперечную арматуру и выпуска рабочей арматуры для соединения с рабочей арматурой колонны.In an earthquake-resistant pile foundation for highly seismic areas, the reinforcement of a monolithic grillage of a separate foundation for a column is made in the form of an armature frame, including transverse reinforcement and the release of working reinforcement for connection with the working reinforcement of the column.
Особенности предлагаемой конструкции фундамента показаны на примере свайного ленточного фундамента. На фиг.1 и фиг.2 изображены поперечный разрез и фрагмент плана свайного ленточного фундамента на момент окончания его возведения. На фиг.3 изображен этот же фундамент после землетрясения; сваи получили смещение на величину U0 (I) вправо от центра опоры надземной части.The features of the proposed foundation design are shown on the example of a pile strip foundation. In Fig.1 and Fig.2 shows a cross section and a fragment of the plan of the pile strip foundation at the time of completion of its construction. Figure 3 shows the same foundation after the earthquake; the piles received an offset of U 0 (I) to the right of the center of support of the aerial part.
Свайный фундамент для высокосейсмичных районов (см. фиг.1) состоит из нескольких рядов свай 1 и 2 с оголовками 3. Непосредственно под ростверком 4, на который опирается наружная стена 5 надземной части здания, расположено не менее двух рядов свай 1. В данном варианте показано три ряда свай 1; количество рядов свай 1 - как правило два или три - зависит от соотношения несущей способности свай и передаваемой на фундамент нагрузки. Применены также сваи законтурного армирования 2; количество рядов свай 2 в каждую сторону от центра фундамента - не менее одного ряда на объектах с интенсивностью землетрясений 9 баллов и не менее двух рядов - в 10-балльной зоне. Между ростверком 4 и оголовками свай 3 расположена промежуточная подушка 6, верх которой для уменьшения горизонтальных сейсмических воздействий, передаваемых на надземную часть здания, поднят и совмещен с отметкой спланированной поверхности грунта DL у здания. Силы трения по подошве ростверка могут достигать во время сейсмических смещений грунта 40% от вертикальной составляющей нагрузки. Для уменьшения их верх промежуточной подушки 6 выравнивают тонким - 3÷5 см - слоем цементного раствора 7, на нем располагают скользящий элемент 8 из двух слоев материала с низким значением коэффициента трения (например, из двух слоев фторопласта) и закрывают его слоем бетонной подготовки 9 толщиной, например, 100 мм. Так как у наружной стены здания 5 железобетонный ростверк 4 будет являться в холодное время мостиком холода, то с внутренней стороны здания боковую и верхнюю горизонтальную поверхность ростверка отделяют от окружающей среды слоем теплоизоляции 10, например слоем легкого бетона, верх которого совмещают с отметкой пола здания - отметкой ±0,000. При проектировании и устройстве свайного фундамента для высокосейсмичных районов совмещают положение оси 11 стены 5 надземной части здания и ростверка 4 с осью 12 - центром nR свай 1, располагаемых непосредственно под ростверком 4. Расстояние от крайнего ряда свай 1, расположенных непосредственно под ростверком, до крайнего ряда свай 2 законтурного армирования основания в каждом из направлений от центра фундамента должно быть не менее остаточных сейсмических смещений грунта и свай 1 и 2 во время землетрясения максимальной интенсивности Imax, возможного на этом объекте. Например, при расстоянии между рядами свай 0,8 м (см. фиг.1 и фиг.2) указанное расстояние равно 0,8*2=1,6 м, что больше максимального сейсмического смещения грунта и свай в 10-балльной зоне - 1,585 м.The pile foundation for highly seismic areas (see Fig. 1) consists of several rows of
На фиг.2 показан фрагмент плана свайного фундамента с промежуточной подушкой 6 на момент окончания возведения. Как показано выше, фундамент можно сооружать в 10-балльной зоне. Сваи 1 и 2 расположены в шахматном порядке, у них все параметры (сечение и длина свай, отметки головы свай, шаг свай) принимаются одинаковыми. В том числе принимается одинаковый шаг свай в рядах свай 1 и 2: при остаточных сейсмических смещениях грунта вместе со сваями ряды свай законтурного армирования 2 становятся сваями 1, расположенными непосредственно под ростверком 4. Во время остаточного сейсмического смещения грунта вместе со сваями 1 и 2 могут возникать благоприятные и неблагоприятные комбинации расположения свай под ростверком 4. Во время, когда сваи сместятся (вправо или влево) на величину Аb/2, под ростверком будет находиться четыре ряда свай. Это благоприятное расположение свай: в данном примере несущая способность фундамента должна быть обеспечена тремя рядами свай, которые на момент их возведения расположены симметрично относительно геометрической оси стены 5.Figure 2 shows a fragment of the plan of the pile foundation with an
На фиг.3 показан свайный фундамент после максимального остаточного сейсмического смещения грунта и свай вправо. Два ряда свай, которые были до смещения сваями законтурного армирования 2, расположились под ростверком и воспринимают нагрузку, передаваемую ростверком 4, то есть они стали сваями 1. Это положение свай, когда наружная грань оголовка третьей слева сваи 1 совпадает с наружной гранью ростверка 4, характерно тем, что эксцентриситет - расстояние между геометрической осью 11 стены и ростверка и геометрической осью 12 свай 1, расположенных под ростверком, будет максимальным - e=emax и определяется уравнением (4).Figure 3 shows the pile foundation after the maximum residual seismic displacement of the soil and piles to the right. Two rows of piles that were before the displacement by the piles of the
При возведении фундамента (см. фиг.1) ширина промежуточной подушки 6, тонкого слоя цементного раствора 7 по ее верху, скользящего элемент 8 из двух слоев материала с низким значением коэффициента трения принимается такой, чтобы они выходили за ось крайнего ряда свай законтурного армирования в каждую сторону от центра фундамента на величину ΔВ, определяемую уравнением (5). Этот размер определен из условия, что даже при критической величине остаточных сейсмических смещений, когда сваи займут положение, показанное на фиг.3, под всем ростверком 4 находился скользящего элемент 8 и на ростверк 4 и надземную часть здания 5 горизонтальные сейсмические воздействия передавались в минимальном объеме.When building the foundation (see Fig. 1), the width of the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005121465/03A RU2307212C2 (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Pile foundation for seismic territories |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005121465/03A RU2307212C2 (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Pile foundation for seismic territories |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005121465A RU2005121465A (en) | 2007-01-20 |
RU2307212C2 true RU2307212C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=37774389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005121465/03A RU2307212C2 (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Pile foundation for seismic territories |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307212C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496944C1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-10-27 | Анатолий Никифорович Саурин | Method to arrange base of structural foundations |
RU2705112C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-11-05 | Ооо "Геосфера" | Method and device for decontamination and reclamation of waste accumulation maps |
RU2720209C2 (en) * | 2016-02-04 | 2020-04-28 | Иван ТЕОБАЛЬДЕЛЛИ | Foundation |
-
2005
- 2005-07-07 RU RU2005121465/03A patent/RU2307212C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИЛЬИЧЕВ В.А. и др. Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М.: Стройиздат, 1985, п.12.2. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496944C1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-10-27 | Анатолий Никифорович Саурин | Method to arrange base of structural foundations |
RU2720209C2 (en) * | 2016-02-04 | 2020-04-28 | Иван ТЕОБАЛЬДЕЛЛИ | Foundation |
RU2705112C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-11-05 | Ооо "Геосфера" | Method and device for decontamination and reclamation of waste accumulation maps |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005121465A (en) | 2007-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3827133B1 (en) | Method for stabilizing deep excavations or earth slope instability near existing civil objects | |
US5400563A (en) | Combination column and panel barrier system and method of construction | |
US6050749A (en) | Concrete masonry unit for reinforced retaining wall | |
EP0238548A1 (en) | Retaining wall system using soil arching. | |
US6745421B2 (en) | Abutment with seismic restraints | |
RU2307212C2 (en) | Pile foundation for seismic territories | |
CN110904992B (en) | Elevator foundation member for integrally assembling elevator and construction method thereof | |
Falamarz-Sheikhabadi et al. | Effect of numerical soil-foundation-structure modeling on the seismic response of a tall bridge pier via pushover analysis | |
Adams et al. | Reinforced soil for bridge support applications on low-volume roads | |
JP2005146556A (en) | Soil improving body, foundation structure of building comprising mat foundation, and construction method of soil improving mat foundation | |
Morris et al. | Modern and historic earth buildings: observations of the 4th September 2010 Darfield earthquake | |
CN217710837U (en) | Anti-floating underground building | |
RU2334843C2 (en) | Aseismic pile base | |
RU2397292C1 (en) | Anti-karst precast strip footing | |
Brooks | Basics of retaining wall design | |
Katzenbach et al. | Group-efficiency of a large pile group in rock | |
CN115059188B (en) | Steel column structure for corner of structural well, building and construction method | |
CN219386402U (en) | Bottom counterweight anti-floating basement | |
JP3956292B2 (en) | Road embankment structure, road embankment method, multilevel road and construction method thereof | |
Arumugasaamy | Structural Design of Foundations | |
JP7378986B2 (en) | wall | |
Mohsenian et al. | Geotechnical aspects for design and performance of floating foundations | |
Cotton et al. | Recent advances in the top-down construction of a 26.4 meter deep soil nail retention system-Bellevue technology tower | |
RU2008400C1 (en) | Foundation | |
US20220064894A1 (en) | Foundation wall system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090708 |