3.2. Частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования Фз мн определяется по формуле:

Ф_з = к_qP_qF+u∑к_fiP_fih_i (2)

где К_q - коэффициент перехода от удельного сопротивления грунта конусу зонда к сопротивлению грунта в уровне острия сваи, принимаемый по табл. 1;

P_q - среднее значение удильного сопротивления грунта конусу зонда, МПа, полученное из опыта, определяемое в соответствии с п. 3.3 настоящего раздела;

F - площадь поперечного сечения сваи, м²;

u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

K_f- коэффициент перехода от удельного сопротивления грунта на боковой поверхности зонда P_f к сопротивлению грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый по табл. 2;

Р_fi - среднее значение удельного сопротивления i-го участка грунта на боковой поверхности зонда, МПа, полученное из опыта, определяемое в соответствии с п.п. 3.7, 3.8 и 3.9 настоящего раздела;

h_i - толщина i-го участка грунта м принимаемая в соответствии с п. 3.6 настоящего раздала.

3.3. Среднее значение удельного сопротивления грунта конусу зонда Pq, мПа, полученное из опыта на участке в уровне острия сваи, определяется по формуле

(3)

где n - число слоев (j), на которые расчленен участок в пределах острия сваи;

β_qj - коэффициент, принимаемый по табл. 3;

P_qj - среднее значение удельного сопротивления грунта конусу зонда j-го слоя, МПа, равное полусумме значений удельных сопротивлений грунта P_qj на верхней и нижней границах j-го слоя P_qj^гр, взятых по графику зондирования;

l_j - толщина j-гo слоя грунта, м, принимается в соответствии с п. 3.5 настоящего раздела;

l - участок в уровне острия сваи, в пределах которого определяют значения P_q, МПа, назначаемый в соответствии с п. 3.4. настоящего раздела.

3.4. Участок l, м, имеет развитие вверх от острия сваи на величину, соответствующую ∑l^b_jпрd, м, и вниз от острия сваи на величину, соответствующую ∑l^н_jпр = 4d, м, где d - сторона квадратного или большая сторона прямоугольного сечения, или диаметр круглой сваи.

Приведенная толщина активной области грунта в уровне острия сваи l_jпp, м, определяется по формуле

(4)

где α_jпр- коэффициент, принимаемый по графику (см. рис. 2);

l_jпр^b(н) - толщина j-го слоя грунта вверх (вниз) от острия сваи, м, принимаемая в соответствии с п. 3.5 настоящего раздела.

Величину ∑l^н_j принимаем и менее d, где d - то же, что и в формуле 3.

3.5. Толщину j-х и к-х слоев грунта (l_j и h_к) следует принимать, как правило, 0,3 м. При этом границы слоев должны назначаться в наиболее характерных местах изменения графике зондирования по глубине.

Допускается принимать l_j и h_к более 0,3 м, если кривая графика зондирования отклоняется от прямой, соединяющей значения P_qj или Р_fк на границах рассматриваемого слоя не более, чем на 5% от значения соответственно P_qj или Р_fк. Проверку необходимо производить в мостах наибольшего отклонения кривой графика зондирования от прямой (см. приложение 10).

Данные статического зондирования до глубины 0,5 м от уровня поверхности грунта следует исключать из расчета.

3.6. Толщина i-го участка грунта h_i, м, принимается, как правило, 1,0 м по глубине от уровня поверхности грунте плюс 0,5 м.

Толщину участков h_i, м, принимаем менее 1,0 м для последнего слоя, толщина которого менее 1,0 м при наличии в пределах участков границ раздела 2 видов грунта в соответствии с графиком (см. рис. 1) и результатов инженерно-геологических изысканий (геологического разреза) при зондировании установкой С-832 в режиме без стабилизации, а также при наличии в пределах участков границ раздела "слабых" и плотных грунтов, если имеет место п. 3.8 настоящего раздела.

3.7. Среднее значение удельного сопротивления к-го участие грунта на боковой поверхности зонда, МПа, следует определять по формуле

(5)

где к - число слоев h_k, на которые расчленяется рассматриваемый участок грунта h_i, соприкасающийся с боковой поверхностью сваи;

β_fk - коэффициент, принимаемый по табл. 3;

Р_fк - среднее значений удельного сопротивления грунта на боковой поверхности зонда к-го слоя, МПа, равное полусумме значении удельных сопротивлений грунта Р_fк на верхней и низшей граница к-го слоя, взятых по графику зондирования;

h_k - толщина к-го слоя грунта, м, на которые разбит участок h_i,принимаемый в соответствии с п. 3.5 настоящего раздела;

h_i - то же, что и в формуле 2.

3.8. При опирании острия сваи на плотный грунт с Р_q не менее 10 МПа и наличии в пределах боковой поверхности сваи участков грунта с Р_q менее 2,5 МПа и Р_f<0,02 МПа величину Р_fi в выше расположенных участках более прочного грунта с Р_q более 5 МПа толщиной h следует принимать равной

при h не более 2 м; Р_fi = 0;

при h менее 2 м, но не более 5 м; Р_fi = - 0,4 к_fiP_fi;

при h не менее 5 м; Р_fi = - к_fiP_fi.

3.9. При отсутствии данных статического зондирования в торфяных, заторфованных грунтах, сапропелях и илах величину Р_q (при Р_q менее 2,5 МПа) можно определять по табл. 4, а Р_fk (при Р_f менее 0,02 МПа) по формуле

(6)

где μ - коэффициент Пуассона к-го слоя грунта, принимаемый по табл. 4

γ_взв - средневзвешенная объемная масса грунтов, залегающих в пределах h_к;

h_к - глубина залегания к-го слоя, м;

φ и с - соответственно угол внутреннего трения град, и удельное сцепление, МПа, для грунта к-го слоя, принимаемые по данным инженерно-геологических изысканий.

23. Испытания свай на горизонтальную нагрузку. Методы расчета

12.2.Загрузка испытываемой сваи производится при помощи одного или нескольких домкратов, упорного устройства и опорной конструкции.

12.3.При испытании одной сваи опорой для создания горизонтальной нагрузки может служить любая конструкция (например, ростверк), расположенная в непосредственной близости (рис. 75).

12.4.При испытании двух свай загрузочное устройство (домкрат и упорные балки)располагаются между ними. Сваи служат опорами для загрузочного устройства и испытываются одновременно (рис. 76). Расстояние между сваями в этом случае должно составлять не менее 4dили 2D (d - наружный диаметр сваи; D- диаметр уширения).

12.5.При испытаниях трех и более свай упором может быть опора, расположенная в геометрическом центре куста. При достаточном наличии оборудования все сваи испытываются одновременно (рис. 77). В этом случае сваи можно испытывать также попарно, а оставшуюся (при нечетном количестве) сваю испытать с помощью опорного устройства, образованного из двух испытанных свай и балки (рис. 78).

Рис.75. Схема испытания одной сваи на горизонтальную нагрузку

1 - испытываемая свая; 2 -гидродомкрат; 3 - прогибомеры; 4 - распорная балка; 5 - балка для крепления прогибомеров

12.6.При низком ростверке, а также при наличии нескольких свай в направлении действия горизонтальных и моментных нагрузок рекомендуется испытывать сван одновременно с ростверком, конструкция которого принимается по проекту, а ширина - равной шагу свай в ряду, перпендикулярном действию нагрузки.

Рис.76. Схема одновременного испытания двух свай

1 - испытываемая свая; 2 - прогибомеры; 3 -распорные балки; 4 - гидродомкрат; 5 -балки для крепления прогибомеров

Рис.77. Схема одновременного испытания четырех свай

1 - испытываемые сваи; 2 - гидродомкрат;3 - опорный узел

Рис.78. Схема испытания сваи с упором в две соседние

1 -упорные сваи; 2 - упорная балка; 3 -распорная балка; 4 -гидродомкрат; 5 - испытываемая свая

12.7.Минимальное расстояние между осями одиночных опытных свай, испытываемых на действие горизонтальных сил, должно быть не менее расстояния между осями свай в ростверке.

12.8.Упорное устройство для испытания свай состоит из центрирующей прокладки,устанавливаемой у головы сваи, и распорной балки. Следует обязательно расчетом проверять их прочность.

12.9.Прогибомеры крепятся к уголку, расположенному перпендикулярно направлению действия нагрузки. Уголок крепится к двум стойкам, забитым в грунт со стороны действия нагрузки вне зоны деформации, т.е. не менее чем в 20-30 см от плоскостей, параллельных действию нагрузки и проходящих по касательным к наружной поверхности свай.

12.10.Нити прогибомеров располагаются параллельно направлению действия нагрузки в одном уровне на плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, на одинаковом расстоянии от вертикальной плоскости, проходящей через линию действия нагрузки.

12.11.Оптические квадранты устанавливаются на гладкую горизонтальную пластинку,жестко укрепленную в голове сваи.

12.12.Нивелир устанавливается на голову сваи. Ось его фиксируется в горизонтальное положение в направлении действия нагрузки. На расстоянии 5-7 м от нивелира устанавливается вертикальная рейка, на которой отмечается положение оси нивелира до и после приложения нагрузки. По измеренным перемещениям оси нивелира по рейке и расстоянию от нивелира до рейки определяется тангенс угла наклона головы сваи, а по нему - и сам угол наклона.

12.13.Статические испытания свай на горизонтальную нагрузку предполагают установление зависимости горизонтальных перемещений и углов поворота головы сваи от действия нагрузки, возрастающей постепенно, ступенями.

12.14.Величина ступеней нагрузок устанавливается программой полевых испытаний в размере 1/10 предполагаемой предельной нагрузки на сваю.

12.15.Интервалы между отсчетами на каждой ступени нагрузки принимаются согласно ГОСТ5686-78.

12.16.Горизонтальное перемещение головы сваи при заданной ступени нагрузки считается стабилизированным, если его приращение составляет не более 0,1 мм при расположении сваи (до глубины ее заделки) в песках - за последний час, в глинистых грунтах - за последние 2 ч.

12.17.Испытание свай на горизонтальную нагрузку рекомендуется проводить двумя способами:

1)после стабилизации перемещений на каждой ступени нагрузки переходят сразу к следующей ступени. В конце загружения производят полную разгрузку (рис. 79,а);

2) после стабилизации перемещений на каждой ступени нагрузки производят частичную разгрузку на одну ступень до предшествующей ступени. Установив величину остаточной и упругой деформации, нагрузку увеличивают на две ступени сразу,т.е. до величины очередной ступени. В конце загружения производят полную разгрузку (рис.79,в).

Примечание.Полная разгрузка производится ступенями, равными одной или двум ступеням нагрузки.

12.18.При испытании на действие горизонтальной нагрузки свай, допустимые деформации которых превышают 10 мм, а также при необходимости определения величины перемещения головы сваи при заданной нагрузке загружение рекомендуется производить большими ступенями с разгрузкой после каждой ступени до нуля (рис. 79,б).

Рис.79. Графики зависимости горизонтального перемещения сваи от вида нагрузки.

а - при равномерно возрастающей нагрузке; б - то же, с полной разгрузкой каждой ступени; в - при равномерно возрастающей нагрузке с частичной разгрузкой после каждой ступени.

24. Несущая способность сваи по грунту и методы ее определения.

НС – это нагрузка, которую свая может воспринять с учетом допустимых деформаций грунта под ее острием. Несущую способность одиночных свай всех видов определяют как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям: по условию сопротивления грунта основания свай, по условию сопротивления материала свай. В практике фундаментостроения используют три метода определения несущей способности одиночных свай: теоретический метод (по формулам и таблицам СНиП 2.02.03-85); динамический метод, основанный на использовании результатов пробной забивки свай; метод пробных статических нагрузок, при котором используют данные, полученные при нагружении свай статическими нагрузками или зондированием грунта. По характеру работы в грунте сваи в зависимости от условий опирания нижнего конца разделяют на висячие и сваи-стойки. Если они опираются на малосжимаемый грунт, то такие сваи являются стойками и работают только за счет сопротивления грунта под нижним концом. , где - коэф. условий работы сваи в грунте, принимаемый =1; F – площадь опирания на грунт, м²; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа. Висячие сваи, острие которых находиться в сжимаемых грунтах, работают также и за счет сопротивления грунта по боковой поверхности. F_d = _c( _cR*R*A+u*∑ _cf*f_i*h_i), где _cR – коэф. условий работы грунта под нижним концом сваи, для сваи сплошного сечения = 1; _cf – коэф. условий работы грунта по боковой поверхности свай, приним. Для свай, погружаемых без забивкой и без лидерных скважин = 1; f_i – расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа; h_i - толщина i-го слоя грунта, м.