44. Понятие о висячих сваях и сваях-стойках. Определение несущей способности свай-стоек.

Висячая свая удерживается в грунте за счет сил трения по стенке сваи и силы сопротивления под острием сваи и дает некоторую осадку.

Свая-стойка опирается на практически несжимаемые грунты (твердые глины, скалы), осадка сваи стойки=0.

Н есущая способность сваи-стойки зависит от прочности грунта под ее нижним концом и определяется по первой группе предельных состояний по формуле: , где - коэффициент условий работы, принимается равным – 1, - расчетное сопротивление крупнообломочного грунта или скальной породы под ниж­ним концом сваи, - площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца.

Д ля забивных, вдавливаемых и погружаемых вибрированием свай, опирающихся нижним концом на разрушенные скальные породы и крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, обычно принимают R = 20 МПа. Большое расчетное сопротивление грунта объясняется сильным уплотнением грунта под нижним концом сваи. Под набивными сваями вскрываемый плотный пылевато-глинистый или крупнообломочный грунт разуплотняется, поэтому нормативное сопротивление такого грунта можно установить лишь путем испытания его штампами или загрузкой сваи ста­тической нагрузкой. Если нижний конец набивной сваи опирается на невыветренную скальную породу, расчетное сопротивление, ее под сваей устанавливается по формуле R,

- нормативное (среднее арифметическое значение) временное со­противление скальной породы одноосному сжатию в водонасыщенном со­стоянии; коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным -1,4. Для повышенного значения R приходится заделывать нижний конец сваи в скальную породу. Тогда , где р асчетная глубина заделки набивной сваи или сваи-оболочки в скальную породу, принимается не менее 0,5м; — Ø заделанной в скальную породу части сваи.

4 5. Определение несущей способности висячих свай по таблицам сНиП. Понятие о негативном трении и его учет при определении несущей способности свай.

где y_c-коэф условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; у_CR и у_сf-коэф условий работы грунта соответственно под ниж­ним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погру­жения; R-расчетное сопротивление грунта под нижним кон­цом сваи, определяемое по табл; А-площадь опирания сваи на грунт; u -периметр поперечного сечения сваи; f_i- расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по i-му слою грунта, определяемое по табл.; h_i-толщина i-го слоя грунта в пределах длины сваи. Для плотных песков значение f_i увеличивают на 30%, а значение R принимают на 60...100 % больше, чем указано в табл., но не более чем на 20 МПа. Толщину слоев при членении толщи грунтов для опре­деления f_i принимают не более 2 м. Определение несущей способности свай с использованием таблиц СНиПа нельзя считать точным.

Негативное трение и его учет при определении несущей способности свай.

Если рассмотреть работу загружаемой сваи, в пределах длины которой имеется слой слабого сильно сжимае­мого грунта, то при таком напластовании загружаться будет не только свая, но и поверхность грунта около нее, то при не­которой интенсивности давления q, действующего по этой по­верхности, грунт, залегающий над слоем слабого грунта, будет давать осадку больше осадки сваи, т. е. этот грунт будет пере­мещаться относительно сваи вниз. В результате трение, возни­кающее между грунтом и боковой поверхностью сваи, будет на­правлено не вверх, как обычно, а вниз дополни­тельно пригружая сваю. Это трение, имеющее противоположное (отрицательное) направление, обычно называют отрицательным (или негативным) трением.

, где z₀ — глубина расположения нулевой точки (п. т); h-длина сваи; y_снт- коэффициент условий работы при развитии отрицательного трения.

Если перемещение грунта относительно боковой поверхности сваи больше сдвиговой осадки, следует принимать y_снт= 0,8, как для свай, работающих на выдергивание. Необходимо учи­тывать, что чем меньше осадка сваи, тем большие силы отрицательного трения на нее воздействуют. Для уменьшения сил отрицательного трения верхнюю часть боковой поверхности свай покрывают антифрикционными составами.

46.Под кирпичное здание проектируется ленточный фундамент на сваях. Как определить шаг свай и ширину ростверка, если несущая способность свай известна? Какие конструктивные особенности следует учесть при размещении свай в плане?

От свай передается реактивная сила на ростверк. расстояние м/ду сваями ≥3 Ø, реактивная сила распределяется по площади сечения сваи.1) опред-м давление под ростверком, вызванное сопротивлением сваи P_R=Fd/ (3d²) 2) по давлению определяем площадь ростверка в 1-м приближении: A_R=N_I / (P_R-γ_g γ_к·γ·d_R), где γ_g – коэф надежности=1,2 , γ_к – коэф учитывающий перегрузки =1,1, γ – средний удельный вес гр и мат-ла ростверка γср=20-22 кН/м³- для зд без подв, γср=16-18 кН/м³ для зд с подв., d_R- вес ростверка, приближенно G_R=A_R·h_R·γ_б·γк. С учетом G_R и Gg , расол над роств-ком опр-ем Σ нагр, действ-ю по подошве роств-ка N_IR=G_R+Gg+N_I, где N_I –внешн нагр действ-я на роств-к.

Если ростверк ленточный, то определяется не кол-во а шаг свай: Lc=k_p*F_R/(N_I+G_R), где k_p- кол-во рядов свай,

N_I -нагрузка , действ-я на обрез ф-та, на 1 п.м. G_R- вес 1п.м. ростверка с учетом предв установленных размеров роств-ка. Зная шаг свай их размещают в ростверке и конструируют роств-к. В центрально нагуж. Ф-те сваи раполаг рядами, или в шахматном порядке .Lc принимают 3Ø-6Øсвай. Расстояние от края рост-ка до оси крайнего ряда свай f от точности погружения свай в грунт или от способа их изготовления. Для забивных свай это расстояние чаще приним-ют = размеру попер сеч-я свай. Свес ростверка 5-10 см.

47. Под железобетонную колонну промышленного здания проектируется свайный фундамент. Как определить число свай и размеры ростверка, если несущая способность свай известна? Какие конструктивные особенности следует учесть при размещении свай в плане?

Н еобходимо определить вертикальную нагрузку по подошве фундамента по расчетному сечению: N_I = Gr + Gg + Nо_I; Gr – вес 1п.м. ростверка. Nо_I – вертикальная внешняя нагрузка в расчетном сечении. Количество свай на 1п.м. n= η_м N_I / FR; η_м – коэф-т, учит-й действие момента η_м = 1 -1,6;

Минимальное расстояние между осями забивных свай a_Мin принимают равным: 3d - для висячих свай, l,5d для свай-стоек. Указанные значения определяются СНиП из условий распределения напряжений в около свайном грунте. Макси­мальное расстояние определяется условиями армирования ростверка, обычно его принимает равным 6d. Расстояние от края ростверка до наруж­ной грани ближайшей сваи должно быть не менее 5-10 см. Зная число свай, их размещают в плане и конструируют ростверк. Центр свай должен располагаться соосно: геометрическая ось колонны должна совпадать с центром СФ. При внецентренном загружении фундамента различают два случая: I случай — момент действует постоянно; II слу­чай — момент непостоянен и может действовать то справа, то слева. В I случае стремятся совместить центр тяжести сечений свай в кусте с точкой приложения равнодействующей. Тогда свайный куст будет испытывать центральное загружение, и на­грузку на сваи проверяют по формулам. Раз­мещать сваи с большей частотой у наиболее загруженного края ростверка нежелательно из-за возможного крена рост­верка. Во II случае при проектировании таких фундаментов удает­ся несколько снизить влияние момента на их работу частичным смещением центра тяжести сечений свай в кусте относительно оси конструкции. Число свай внецентренно нагруженного фун­дамента обычно определяют по формуле и увеличи­вают приблизительно на 20 %.