Несущая способность одиночных свай. Современные методы определения несущей способности. Работа куста свай.

Тема: Несущая способность одиночных свай. Современные методы определения несущей способности. Работа куста свай.

  1.  Несущая способность одиночных свай.

Несущая способность одиночной сваи – это наибольшее силовое воздействие, которое может воспринять свая. Различают несущую способность сваи по условию прочности (и трещиностойкости) ее материала и по условию прочности грунтов, в которые она погружена.

Несущая способность сваи по материалу определяется расчетом ее прочности и трещиностойкости при действии продольных, поперечных сил и изгибающих моментов. Расчет производится по правилам расчета строительных конструкций.

В практике фундаменостроения используют два метода определения несущей способности сваи по грунту:

1. теоретический метод (по формулам и таблицам СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»);

2. полевые испытания свай:

- динамический, основанный на использовании результатов пробной забивки свай;

- статический (использование статических испытаний свай на строительной площадке);

- зондирование грунтов.

  1.  Современные методы определения несущей способности свай

Теоретический метод

Основан на большом числе испытаний свай в различных грунтовых условиях. В этом направлении большая работа проведена д. т. Н. Лугой А.А. Метод основан на теории расчета строительных конструкций по предельным состояниям.

Несущая способность одиночной сваи зависит от следующих основных факторов:

  1.  характера работы сваи в грунте;
  2.  способа погружения забивной сваи и способа устройства набивной сваи;
  3.  характеристик грунтов под концом и по боковой поверхности сваи и других (фактора времени).

Для свай – стоек, опирающихся на практически несжимаемые грунты несущая способность сваи определяется только сопротивлением грунта под концом сваи, т.е.

(1)

Для висячих свай несущая способность слагается из сопротивления грунта под нижним концом и сопротивления грунтов по боковой поверхности сваи, т.е.

(2)

По аналитическому методу

 - сопротивление грунта под концом сваи;

- сопротивление грунта по боковой поверхности сваи рассматривается независимо друг от друга.

Расчет несущей способности сваи по грунту производится по указаниям § 4 СНиП 2.02.03-85.

По п. 4.1 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» несущая способность на сжатие сваи-стойки , забивной сваи, сваи – оболочки, набивной и буровой свай опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт, определяется по формуле

(3)

где  – коэффициент условий работы свай в грунте; ;

А – площадь опирания сваи на грунт принимается равным площади поперечного сечения нетто сваи круглой без заполнения сваи бетоном; площади поперечного сечения брутто при заполнении полости бетоном не меньше чем на три ее диаметра; площади поперечного сечения сваи сплошного сечения;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи по указаниям СНиП в зависимости от вида сваи. R=20 000 кПа для забивных свай всех видов, опирающихся на скалу и малосжимаемые грунты.

К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности или плотным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии.

Несущая способность висячей сваи , сваи забивной и сваи – оболочки, погружаемой без выемки грунта из внутренней поверхности, на сжимающую определяется по формуле п. 4.2 СНиП 2.02.03-85

. (4)

где . =1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

A – площадь опирания сваи на грунт;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи; (по табл. 2 СНиП 2.02.03-85). При погружении забивной висячей сваи грунт под концом сильно уплотняется, образует уплотненное ядро;

 - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м. hi≤2 м;

,  – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывают влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3 (СНиП 2.02.03-85).

Суммируются сопротивления всех грунтов, пройденных сваей ниже дна водотока после местного размыва.

Расчетная схема

– глубина среднего слоя от уровня дна водотока после общего размыва;

– по табл. СНиП зависит от глубины расположения слоя и уровня местного размыва.

По п. 4.6 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» для висячих набивных и буровых свай и свай – оболочек, заполненных бетоном используют формулу:

Но своими значениями соответствующих коэффициентов.

По п. 4.5 и 4.9 несущая способность  забивной сваи, набивной сваи на выдерживающую нагрузку определяется по формуле:

(5)

– коэффициент условий работы;

=0,6 – погружение сваи на глубину до 4 м.

=0,8 – на глубину более 4 м.

В необходимых случаях (см. п. 4.11 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты») следует учитывать отрицательные (негативные) силы трения.

Схема к развитию отрицательного трения.

Грунт, залегающий над слоем слабого грунта будет давать осадку, большую осадку сваи, т.е. этот грунт будет перемещаться относительно сваи вниз, дополнительно пригружая сваю.

3. Определение несущей способности по результатам полевых испытаний

Из-за большого разнообразия грунтовых испытаний действующие нормы не в состоянии предложить единую методику определения несущей способности свай с достаточно высокой степенью точности. Поэтому при больших объемах свайных работ несущую способность свай уточняют на основании полевых испытаний, к числу которых относятся испытания свай:

  1.  динамической нагрузкой;
  2.  статической нагрузкой;
  3.  зондирование грунтов.

Испытания свай всех видов динамической и статической нагрузками производят в соответствии с требованиями ГОСТ. Динамические испытания свай для определения несущей способности сваи производят непосредственно на строительной площадке.

Несущая способность свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний в соответствии с п. 5.3 и 5.4 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» определяется по формуле:

где  – нормативное значение предельного сопротивления сваи; определяется в соответствии с указаниями п. 5.4-5.7 СНиП;

- коэффициент условий работы по 5.4 СНиП. При глубине погружения свай до 4 м, ..=0,6;

– коэффициент надежности по грунту по п. 5.4 СНиП. Например, если число свай, испытанных в одинаковых условиях менее 6, то .(т.е. нормативное значение предельного сопротивления сваи равно наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний), и  =1; если число свай, испытанных в одинаковых условиях составляет 6 и более, то  и  следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай , полученных по данным испытаний.

По п. 5.7 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» значение определяется по формуле Герсеванова Н.М. (если остаточный отказ ); т.е. предельное сопротивление

где  – фактический остаточный отказ. Отказом называют величину погружения сваи в грунт от одного удара молотом. Отказ замеряют индикаторами перемещения или прогибомерами;

– коэффициент по табл. 10 СНиП, зависящий от материала сваи;

A – площадь, ограниченная наружным контуром поперечного сечения сваи;

M – коэффициент, зависящий от метода погружения сваи в грунт; при забивке сваи М=1; при вибропогрузении сваи – по табл. 1.1 в зависимости от вида грунта под нижним концом;

Fd - энергия удара молота – по табл. 12 при забивке  (G – вес ударной части; Н-высота падения ударной части); или энергия вибропогружателей по табл. 13

– соответственно масса молота (вибропогружателя), масса сваи и наголовника, и масса подбабка (при вибропогружении );

– коэффициент восстановления удара  – при забивке молотом;  – при вибропогружении.

Динамические испытания свай для определения их несущей способности в песчаных грунтах ведут не менее чем по истечении 3 суток а свай, забитых в глинистые грунты – не менее чем через 6 суток с момента окончания их забивки.

Это требование вызвано тем, что при погружении готовых свай забивкой в некоторые грунты наблюдаются явления «ложного отказа» и засасывания сваи. Так, при погружении свай изменяется природное состояние грунта из-за вытеснения определенного его объема и образования в связи с этим вокруг сваи и ниже ее подошвы деформированной зоны. В глинистых грунтах в момент погружения свай эти изменения снижают их несущую способность. В водонасыщенных малопрочных грунтах вокруг боковой поверхности сваи образуется зона разжиженного грунта. При погружении сваи в следствии перемятия грунта и под действием динамических воздействий нарушаются связи между частицами. С течением времени влажность грунта у поверхности сваи уменьшается ввиду ее перераспределения и консолидации грунта. В окружающем грунте происходят также процессы тиксотропного упрочнения, приводящие к полному или частичному восстановлению связей между грунтовыми частицами. В результате с течением времени несущая способность сваи возрастает. Наблюдается так называемое засасывание свай. Время «засасывания» свай называют еще временем «отдыха» и зависит оно от минерологического состава глины.

Чистые песчаные грунты могут разупрочняться, в результате чего несущая способность свай с течением времени может снизиться. Этот процесс в песчаных грунтах протекает быстро (примерно в течение 2-3 суток после погружения сваи).

Статическое испытание

Статические испытания свай проводят в случае, если возникают сомнения в надежности свай. Статическими испытаниями определяют несущую способность винтовых, камуфлетных, буровых и прочих свай, к которым нельзя применить динамический метод.

На строительной площадке оборудуют специальную установку, в которой с помощью гидравлических домкратов сваю постепенно загружают сжимающей нагрузкой. Нагрузка дается ступенями в 1/10-1/15 предполагаемой несущей способности сваи. Перемещения сваи измеряются прогибомерами или индикаторами перемещений. Рост осадок во времени наносят на график, по которому строят зависимость окончательных осадок от нагрузки.

По графикам определяют предельную несущую способность сваи

где n – число испытаний.

Статическое зондирование грунтов

Используется для определения несущей способности забивных свай. Сущность статического зондирования заключается во вдавливании в грунт с постоянной скоростью до 0,5 м/мин специального стандартного зонда диаметром d=3,6 см (снизу конус с углом заострения 60 град.)

По мере вдавливания приборами раздельно регистрируются силы трения по боковой поверхности зонда и силы сопротивления вдавливанию наконечника. Частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования определяется согласно п. 5.11 СНиП

где  – коэффициенты (опытные) по табл. 15 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;

– среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда;

– удельное сопротивление грунта по боковой поверхности зонда в пределах глубины погружения сваи h;

A и u – площадь и периметр поперечного сечения зонда.

Определение плотности грунтов в их естественном залегании производится методом статического или динамического зондирования – пенетрации. По своей идее эти испытания сходны с применявшимся в старину опробированием грунтов на прочность с помощью обыкновенного ломика. В современных условиях они позволяют производить обследование грунтов на глубину 20-30 м.

Зонды – это штанги, с укрепленными на конце наконечниками, которым придают форму конуса с углом 60 град. у вершины. Статическое зондирование – вдавливание. Усилие, необходимое для вдавливания на определенную глубину характеризует плотность грунта. Динамическое зондирование – погружение зонда под действием падающего с определенной высоты груза. Характеристика плотности – это число ударов, необходимое для погружения зонда на определенную глубину.

4. Работа свай в кусте

Группу свай в фундаменте принято называть кустом.

Работа куста свай отличается от работы в грунте одиночной сваи трения. Сваи трения (висячие сваи) передают усилия грунта основания через боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикального давления в уровне концов свай будет иметь различное очертание. Такую объемную эпюру приближенно можно представить в форме конуса радиуса (1/4)d, d – толщина ствола сваи. Под действием этой нагрузки ниже горизонтальной плоскости, проходящей через конец сваи будут развиваться деформации грунтов (рис. 1 а).

В тех случаях, когда отдельные сваи, составляющие фундамент, расположены достаточно далеко друг от друга (рис. 1 б) эпюры давлений в грунте не пересекаются и несущая способность каждой сваи используется полностью. При частом расположении свай (рис. 1 в) эпюры давлений на грунт будут накладываться друг на друга, создавая под концами суммарное давление. Такое наложение условно, так как при частой расстановке свай силы трения вокруг каждой из них проявляются не полностью и несущая способность используется не полностью, т.е. при частом расположении свай их общая несущая способность уменьшается. Однако, при расчетах свайных фундаментов кустовой эффект не учитывается. Суммарное давление на грунт, передаваемое кустом свай, всегда больше давления под концом одиночной сваи и оно не должно превышать расчетного сопротивления грунта в основании свайного фундамента, как единого грунто-свайного массива.

 

Суммарные давления под концами свай создают напряженное состояние грунта, определяющее осадку фундамента. Осадка куста свай всегда больше осадки одиночной сваи, т.к. активная зона грунта под одиночной сваей всегда меньше активной зоны под кустом сваи. Поэтому минимальное расстояние между сваями ограничено до 3d.

При расчетах свайных фундаментов исходят из несущей способности по грунту отдельной сваи и несущей способности всего куста свай. При этом куст свай рассматривается как условно массивный фундамент глубокого заложения и при расчетах определяют его осадку.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

3 ч2.doc

3 ч2.doc
Размер: 228.5 Кб

.

Пожаловаться на материал

Несущая способность одиночных свай. Современные методы определения несущей способности свай Статическое испытание Работа свай в кусте

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Легализация однополых браков как социальный конфликт современности

Курсовая работа по дисциплине «Социология конфликта». Направление подготовки «Конфликтология». Цель курсовой работы заключается в исследовании отношения российского общества к легализации однополых браков.

Безопасные условия труда при работе в аэродинамической трубе УТ-1М.

Безопасность жизнедеятельности Обязанности лиц, эксплуатирующих баллоны с газом. Эксплуатация КИСЛОРОДНЫХ БАЛЛОНОВ

Немецкий язык. Хрестоматия для чтения

Обеспечение безопасности жизнедеятельности

Основы безопасности жизнедеятельности (ОБЖ) — область знаний, в которой изучаются опасности, угрожающие человеку, закономерности их проявлений и способы защиты от них. Особенно важным этот вопрос становится в период отдыха детей в летних оздоровительных лагерях.

Автомобиль ВАЗ 2110. Дипломная работа

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok