Определение стабилизированных осадок свай по результатам их статических испытаний

1. Расчет осадок во времени фундаментов из свай, работающих как одиночные, рекомендуется производить по результатам статических испытаний пробных свай, расположенных в контуре здания или сооружения. Статические испытания должны быть выполнены по ГОСТ 5686 — 78 с условной стабилизацией не более 0,1 мм за 1 ч, если под нижними концами свай залегают грунты песчаные или глинистые с консистенцией от твердой до тугопластичной, и не более 0,1 мм за 2 ч, если под нижними концами свай залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

2. Предварительно стабилизированная осадка сваи S_piот постоянной нагрузки, соответствующей ступени нагрузки p_iс учетом фактора времени, может быть определена по упрощенной методике путем вычисления ее по формуле

S_pi=₁+₂+S_t2, (1)

где ₁— осадка сваи, полученная при статических испытаниях от нагрузки, предшествующей ступени p_i,

₂— осадка за время увеличения нагрузки на ступень (принимается равной дополнительной осадке сваи при испытаниях спустя 5 мин с момента приложения ступени нагрузки);

S_t2 — расчетная осадка сваи за время t₂,которая вычисляется по формуле

, (2)

где S_t1— принимают равным значению осадки сваи спустя 3 ч с момента увеличения нагрузки на ступень (приt₁ = 3 ч) за вычетом осадки₂.

Для расчета осадки S_t2и времениt₂за условную стабилизацию осадки принимают ее скорость v_{s стаб}1 мм/год.

Значения S_p1, ₁, ₂, S_t1и S_t2показаны на рис. 1.

Значения t₂в зависимости от S_t1приведены в табл. 1.

Рис. 1. Схема расчета осадки сваи

Таблица 1

St1	t2, год	St1	t2, год
0	0	1,2	13
0,3	2	1,4	16
0,5	3	1,6	20
0,6	5	1,8	23
0,7	6	2	27
0,8	7	3	47
0,9	8	4	72
1	10	5	100

Примечание. Значения t₂при промежуточных величинах S_t1,определяют интерполяцией.

3. Окончательно осадка сваи Sпри постоянной нагрузкеРв момент времениt > t_у.сопределяется по формуле

, (3)

где S_y.c — условно стабилизированная осадка пробной сваи, мм, определяемая по графику S = f(P) статических испытаний при нагрузкеР;

_y.c— величина условной стабилизации, мм/ч;

t_y.c — время, ч, необходимое для достижения условной стабилизации при нагрузкеРи определяемое по графикам S = f(t);

t — время, ч, действия нагрузкиР;

т — коэффициент, вычисляемый по результатам статических испытаний пробных свай по формуле

, (4)

где m_j — частное значение коэффициента дляj-й ступени нагрузки, характеризующейся развитой во времени и затухающей кривой S=f(t),определяемой в соответствии с указаниями п. 4 настоящего приложения;

k — число ступеней нагрузки, для которых определяетсят_j.

4. Для определения коэффициента т,строится график зависимости скорости осадки свай от времениtв логарифмических координатах, состоящий из двух прямых с точкой пересечения в момент времени t_п.Коэффициентт_jпредставляет собой абсолютную величину тангенса угла наклона прямой при t_п < t t_y.cи вычисляется по формуле

, (5)

где

; (6)

здесь n — число опытных точек на графике =f(t)приt_п < t t_y.c.

5. Время полной стабилизации осадки t_стабопределяется по формуле

, (7)

где _стаб — критерий полной стабилизации, например, 1 мм/год.

Пример 1.Определить стабилизированную осадку сваиS_pот постоянной нагрузки, соответствующей ступени нагрузкиP_i = 55 тс по упрощенной методике. В соответствии с результатами статических испытаний (см. рис. 1) значения:₁= 3,5 мм;₂= 0,3 мм; S_t1= 0,8 мм.

Решение.По табл. 1 время достижения стабилизации осадки, соответствующее скоростиv_в= 1 мм/год, при S_t1= 0,8 мм, равно t₂=7 лет.

По формуле (2) вычисляем S_t2:

мм.

Стабилизированную осадку сваи определим по формуле (1):

S_pi=₁+₂+S_t2= 3,5 + 0,3 + 21,2 = 25 мм.

Пример 2.Требуется определить конечную осадку фундамента из свай, работающих как одиночные, время стабилизации осадки и коэффициент перехода.Нагрузка на одну сваю 50 тс. Нижние концы свай залегают в суглинке мягкопластичной консистенции. Статические испытания пробной сваи выполнены с условной стабилизацией 0,1 мм за 2 ч. Результаты испытаний приведены на рис. 2.

Рис. 2. Графики зависимости S = f(p) и S = f(t)

Решение.В логарифмических координатах графики зависимости скорости осадки пробной сваи от времени (рис. 3) имеют точку перелома приt_п= 1,5 — 4 ч. В интервале времени t_п < t t_y.cзначения коэффициентат_jдля ступеней нагрузки 40, 45, 50 и 55 тс определяются по формуле (5). Подготовительные вычисления сведены в табл. 2.

Рис. 3. Графики зависимости скорости осадки сваи от времени по ступеням нагрузки

Таблица 2

P1, тс	ti, ч	lg ti		(lg ti)2		,мм/ч	lg		lg lg ti		n
40	2,5	0,398		0,1584		0,15	–0,824		–0,328
	3,5	0,544		0,296		0,13	–0,886		–0,482
	5	0,699		0,4885		0,1	–1		–0,699
	7	0,845		0,714		0,075	–1,125		–0,951
	10	1	3,486	1	2,657	0,05	–1,301	–5,136	–1,301	–3,761	5
45	2,5	0,398		0,1584		0,2	–0,699		–0,2782
	3,5	0,544		0,296		0,15	–0,824		–0,448
	5	0,699		0,4886		0,11	–0,9586		–0,67
	7	0,854		0,714		0,1	‑1		–0,854
	9	0,954		0,9103		0,075	–1,125		–1,073
	11	1,041		1,0845		0,06	–1,222		–1,272
	13	1,114	5,595	1,2409	4,893	0,05	–1,301	–7,1296	–1,449	–6,0442	7
50	2,5	0,398		0,1584		0,2	–0,699		–0,2782
	3,5	0,544		0,296		0,15	–0,824		–0,448
	5	0,699		0,4886		0,125	–0,903		–0,631
	7	0,854		0,714		0,1	–0,903		–0,854
	9	0,954		0,9106		0,075	–1,125		–1,073
	11	1,041		1,0845		0,075	–1,125		–1,171
	13	1,114		1,2409		0,05	–1,222		–1,3612
	15	1,176	6,771	1,3832	6,2758	0,05	–1,301	–8,199	–1,5301	–7,3465	8
55	4,5	0,653		0,4264		0,25	–9,602		–0,3931
	6	0,778		0,6053		0,2	–0,699		–0,5438
	8	0,903		0,8154		0,15	–0,824		–0,74407
	10	1		1		0,125	–0,903		–0,903
	12	1,079		1,1642		0,11	–0,939		–1,0348
	14	1,146		1,3133		0,1	–1		–1,146
	20	1,301		1,6926		0,075	–1,125		–1,4636
	25	1,398		1,9544		0,06	–1,222		–1,7084
	36	1,556	9,814	2,4211	11,393	0,05	–1,301	–6,635	–2,0244	–9,9612	9

;

;

;

.

Коэффициент топределим по формуле (4):

.

Время полной стабилизации осадки при нагрузке 50 тcопределим по формуле (7), подставивt_у.c= 15 час иS_стаб= 1 мм/год:

= 36514 ч4,17 года.

Конечную осадку сваи определим по формуле (3), подставив t= 36514 ч и S_y.c = 9,5мм:

мм.

Определим коэффициент перехода :

.

Пример 3.Требуется определить конечную осадку фундамента из свай, работающих как одиночные, время стабилизации осадки и коэффициент перехода. Нагрузка на одну сваю 50 тс. Нижние концы свай залегают в суглинке тугопластичной консистенции. Статические испытания пробной сваи выполнены с условной стабилизацией 0,1 мм за 2 ч. Результаты испытаний приведены на рис. 4.

Рис. 4. Графики зависимости скорости осадки сваи от времени по ступеням нагрузки

Решение.В логарифмических координатах графики зависимости скорости осадки пробной сваи от времени (рис. 5) имеют точки перелома приt_п= 1 — 3 ч. В интервале времени t_п < t t_y.cзначения коэффициентат_jдля ступеней нагрузки 33,6; 38,4; 48 и 52,8 тс определяются по формуле (5). Подготовительные вычисления сведены в табл. 3.

Рис. 5. Графики зависимости скорости осадки свай от времени по ступеням нагрузки

Таблица 3

P1, тс	ti, ч	lg ti		(lg ti)2		,мм/ч	lg		lg lg ti		n
33,6	1,25	0,0969		0,0094		0,3	–0,523		–0,0507
	2	0,301		0,0906		0,15	–0,824		–0,248
	3	0,477		0,2275		0,1	–1		–0,477
	5	0,699	1,5739	0,4886	0,8161	0,05	–1,301	–3,648	–0,9094	–1,6851	4
38,4	1,25	0,0969		0,0094		0,4	–0,3979		–0,0386
	3	0,477		0,2275		0,125	–0,8931		–0,426
	5	0,699		0,4886		0,075	–1,1249		–0,7863
	6	0,7782	2,0511	0,6056	1,3311	0,05	–1,301	–3,7169	–1,0124	–2,2633	4
48	1,25	0,0969		0,0094		0,41	–0,3872		–0,0375
	2	0,301		0,0906		0,3	–0,523		–0,1574
	3	0,477		0,2275		0,2	–0,699		–0,3334
	4	0,6021		0,3625		0,15	–0,824		–0,4961
	6	0,7782		0,6056		0,1	–1		–0,7782
	7	0,845		0,714		0,075	–1,1249		–0,9505
	9	0,9542	4,0554	0,9105	2,9201	0,05	–1,301	–5,8591	–1,2444	–3,9945	7
52,8	2,75	0,4493		0,2019		0,6	–0,2219		–0,0997
	3,5	0,5441		0,296		0,4	–0,3979		–0,2165
	5	0,699		0,4886		0,3	0,523		–0,3656
	6,5	0,8295		0,6881		0,2	0,699		–0,5798
	8	0,9031		0,8156		0,175	0,757		–0,6837
	10	1		1		0,125	0,8931		–0,8931
	12	1,0792		1,1647		0,1	1		–1,0792
	14	1,1461	6,6503	1,3135	5,9684	0,1	1	–5,4919	–1,1461	–5,0595	8

;

;

;

.

Коэффициент топределим по формуле (4):

.

Время t_у.c,необходимое для достижения сваей условной стабилизации 0,1 мм за 1 ч при нагрузке 50 тс, определим интерполяцией t_у.c = 8,5ч.

Время полной стабилизации осадки при нагрузке 50 тс определим по формуле (7), подставив t_у.c= 8,5 ч._у.с= 0,1 мм/ч и_стаб= 1 мм/год:

= 2407 ч = 100,3 сут.

Конечную осадку сваи определим по формуле (3) при t = 2407 ч;_у.с= 0,1 мм/ч;t_у.c= 8,5 ч иS_у.с= 14,7 мм:

мм.

Подставив в формулу (3) t = ,получимS_= 19,42 мм.

Определим коэффициент перехода :

.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9