ev-E4183

вес стеновых конструкций, вес конструкции перекрытия подвала, вес под-

вальных колонн, а также вес грунта на плите ростверка.

Рис. 61. Пример расчётной схемы нагружения свайного фундамента при наличии подвала

61

Определение осадки свайного куста

Рис. 62. Схема к расчёту деформации основания свайного куста

Расчёт основания свайного фундамента по деформациям ведётся по второму предельному состоянию для массива АDСВ на естественном -ос новании. В этом случае нормативные значения нагрузок на куст свай при-

нимаются с коэффициентом надёжности Прежде чем приступить к расчёту осадок методом послойного сум-

мирования, необходимо убедиться в возможности применения этого -ме тода. Давление на грунты основания в уровне подошвы массива АDСВ не должно превышать расчётного сопротивления грунта в основании услов-

ного свайного фундамента ADCB

P = (NOII +NCII +NPII +NгII ) / Aусл < R усл ,

где NOII – вертикальная нагрузка по второму предельному состоянию;

NCII – вес свай в условном свайном фундаменте;

62

NрII – вес ростверка;

NгII – вес грунта в условном свайном фундаменте (массиве ADCB);

Аусл – площадь подошвы условного фундамента;

Rусл – расчётное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента.

Невыполнение условия означает, что грунт под подошвой условного фундамента не годится в качестве основания и следует принять либо дру-

гое основание (меняется длина свай), либо перейти на другой тип фунда-

мента (меняется глубина заложения, например плитный фундамент).

α = φоср /4=(φ1 L1 +φ2 L1 +… +φn Ln )/ 4(L1 +L2 +… +Ln ),

где φi – угол внутреннего трения слоёв грунта по стволу сваи;

Li – толщина слоёв грунта по стволу сваи.

Напряжения от дополнительной вертикальной нагрузки и от собст-

венного веса грунта рассчитываются в точках под центром подошвыус ловного свайного фундамента.

63

Рис. 63. Пример схемы к расчёту деформации основания свайного куста: zg – эпюра напряжений собственного веса грунта от отметки натурально-

го рельефа; zp – эпюра напряжений от дополнительной вертикальной на-

грузки, приложенной на отметке подошвы условного свайного фундамента

Осадка условного свайного фундамента рассчитывается по формуле

Sрасч = 0,8 (σzp1 h1 /E1 + σzp2 h2 /E2 +…+ σzpn hn /En),

где Е – модуль деформации тонкого слоя грунта hi.

Расчётная осадка Sрасч не должна превышать предельно допустимое значение, которое можно найти в СНиП 2.02.01-83 (приложение 4), в посо-

бии к СНиП, в сводах правил СП 50-101-2004.

64

Расчёт свайного фундамента на действие сил морозного пучения производится в стадии незавершённого строительства, когда нет значи-

тельной пригрузки от вышележащих конструкций. В пучинистых грунтах силы морозного пучения могут поднять сваю, что приведёт к деформации сооружения, а при недостаточной пригрузке может произойти разрыв ствола сваи. Расчёт забивных свай при действии сил морозного пучения производится с использованием СНиП 2.02.01-83, СниП 2.02.03-85, СП 50- 101-2004. Расчёт представлен условием

Fпуч < (Fанк +Gсв ) + 0,9N ,

где Gсв – вес свай;

N – расчётная нагрузка на сваю с учётом веса ростверка;

Fпуч = τ Аi – силы пучения в пределах фронта промерзания,

где Ai – площадь боковых граней фундамента (включая грани сваи) выше фронта промерзания;

τ – удельная касательная сила пучения;

Fанк = (γс u Σ fi Aj )/ 1,4 – сила анкеровки свай в талом грунте,

где fi – сила сопротивления по боковой поверхности сваи;

Aj – площадь боковых граней фундамента (включая грани сваи) ни-

же фронта промерзания;

и – периметр сечения сваи;

γс =0,6 - 0,8 – коэффициент условий работы, зависит от длины

сваи.

Проектирование свайного фундамента с использованием забивных свай заканчивается подбором типа молота для забивки свай и назначением проектного отказа.

Минимальную энергию молота определяют по формуле

Еd min = 1,75 а Рдоп ,

65

где Pдоп – допустимая нагрузка на сваю;

а = 25 кГ м/т.

По техническим характеристикам в справочнике подбирают молот и определяют расчётную энергию по формуле

Еd расч = k G H,

где G – вес ударной части молота;

Н – высота падения молота;

k = 1 – для молота одиночного действия; k = 0,9 – для трубчатого ди-

зель-молота; k = 0,4 – для штангового дизель-молота.

При подборе расчётной энергии молота должно выполняться усло-

вие

Еd расч > Ed min .

Условие применимости молота проверяют по формуле

(m1 +m2) /Ed расч < km ,

где m1 – масса молота;

m2 – масса сваи с наголовником;

km = 6,0 – коэффициент применимости для трубчатого дизель-мо-

лота и молота двойного действия;

km = 5,0 – то же, для штангового дизель-молота и молота одиночного действия;

km = 3,0 – то же, для подвесного молота.

Проектный отказ сваи по определяют по формуле

где η = 150 – эмпирический коэффициент;

А – площадь поперечного сечения сваи.

66

Лекция 7. Методы испытаний свай

Статические испытания свай

Осуществляются в соответствии ГОСТ 5686-94. Испытания свай ста-

тическими осевыми вдавливающими нагрузками проводят с целью уста-

новления несущей способности свай и перемещений в грунте. Суть метода:

с помощью домкрата на испытываемую сваю передают нагрузки ступе-

нями 0,1 - 0,15 от ожидаемой несущей способности. Ступень выдерживают до затухания осадки (условной стабилизации) и на каждом этапе замеряют осадку сваи прогибомерами. Разгрузку испытываемых свай производят по-

сле достижений максимальной нагрузки и тоже ступенями, равными удво-

енным ступеням нагрузки. По результатам испытаний строят график. По-

сле некоторой нагрузки происходит провальная осадка. Эта нагрузка и бу-

дет предельным сопротивлением сваи (рис. 65, график 1). Для графика 2 в

СНиП 2.02.03-85 есть рекомендации: за предельное сопротивление прини-

мать нагрузку, соответствующую осадке сваи, рассчитанной по формуле

S = ξ Su ,

где ξ = 0,2 – коэффициент перехода;

Su – предельное значение средней осадки по СНиП 2.02.01-83.

Если S > 40 мм , то за предельное сопротивление сваи принимают нагрузку, соответствующую S = 40 мм.

Cтатические испытания пробных свай являются это надёжным и дос-

товерным способом определения несущей способности сваи. Эти испыта-

ния обязательны при слабых грунтах большой мощности, а также при сва-

ях длиной более 15 м.

67

Рис. 64. Схема статических испытаний с помощью системы балок: 1 – испытываемая свая; 2 – анкерные сваи; 3 – реперная система; 4 – домкрат; 5 – система балок; 6 – упорная балка

Рис. 65. График статических испытаний: 1 – график для сваи с провальной осадкой; 2 – график для сваи с предельной нагрузкой S = ξ Su

68

3

Рис. 66. Схема статических испытаний с помощью грунтовых анкеров: 1 – испытываемая свая; 2 – грунтовый анкер; 3 – система упоров;

4 – домкрат с манометром

Динамические испытания свай

Попытки составить динамические формулы для определения несу-

щей способности предпринимались более100 лет назад. Известно множе-

ство таких формул – простых и сложных. В России используется формула М.Н. Герсеванова (1932), одна из самых обоснованных формул такого ти-

па.

Испытания регламентированы ГОСТ 5686-94, СНиП 2.02.03-85. Чис-

ло испытаний должно быть не менее шести. Результаты испытаний об-

рабатывают, делая математическую статистическую обработку по ГОСТ

205222-75.

69

Сваю погружают молотом массой в 1,5 - 1,25 раза больше, чем масса сваи. При ударе молота о сваю возникают упругие деформации молота и сваи. Молот отскакивает от действия упругих сил на высотуh, совершая работу Gh. Грунт сопротивляется погружению сваи, затрачивая энергию

Fu Sa, при этом часть энергии молота затрачивается на неупругие дефор-

мации молота и сваи. В общем виде

GH = Fu Sa + Gh +α Gh,

где G – масса ударной части молота;

H – высота падения молота;

h – высота отскока после удара;

α – коэффициент потери работы при разрушении головы сваи;

Fu – предельное сопротивление сваи.

Исходя из этой формулы, профессор Н.М. Герсеванов вычислил Fu.

С учётом всех преобразований его формула вошла в СНиП2.02.03-85 для определения несущей способности свай при известных характеристиках молота, сваи и величины «отказа» сваи, т.е. погружения сваи в грунт осно-

вания от одного удара молота.

При правильном подборе молота при забивке сваи должны дойти до проектной отметки при проектном«отказе». Проектный «отказ» может быть получен, но часто имеет место недобивка свай. Проектный «отказ» может быть не получен при достижении проектной отметки. Величина

«отказа» может превышать проектную(свая «проваливается»). В таких случаях производится контрольная добивка свай после «отдыха».

Испытания свай динамической нагрузкой включают в себя подсчёт количества ударов молота на каждый метр погружения и подсчёт общего количества ударов. В конце забивки фиксируют величину погружения сваи

70