Приложение 8 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_pi от постоянной нагрузки, соответствующей ступени нагрузки p_i с 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 (при t₁ = 3 ч) за вычетом осадки ₂.

Для расчета осадки S_t2 и времени t₂ за условную стабилизацию осадки принимают ее скорость v_{s стаб}  1 мм/год.

Значения S_p1, ₁, ₂, S_t1 и S_t2 показаны на рис. 1.

Значения t₂ в зависимости от S_t1 приведены в табл. 1.

0355S10-07573

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 t₂ при промежуточных величинах S_t1, определяют интерполяцией.

3. Окончательно осадка сваи S при постоянной нагрузке Р в момент времени t > t_у.с определяется по формуле

0355S10-07573

(3)

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

- величина условной стабилизации, мм/ч;

t_y.c - время, ч, необходимое для достижения условной стабилизации при нагрузке Р и определяемое по графикам S = f(t);

t - время, ч, действия нагрузки Р;

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

(4)

где m_j - частное значение коэффициента для j-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 определяется т_j.

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

0355S10-07573

,                             (5)

где

0355S10-07573

;                                           (6)

здесь n - число опытных точек на графике  при t_п < t  t_y.c.

5. Время полной стабилизации осадки t_стаб определяется по формуле

,                                         (7)

где  - критерий полной стабилизации, например, 1 мм/год.

Пример 1. Определить стабилизированную осадку сваи S_p от постоянной нагрузки, соответствующей ступени нагрузки P_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 скорости v_в = 1 мм/год, при S_t1 = 0,8 мм, равно t₂ =7 лет.

По формуле (2) вычисляем S_t2:

0355S10-07573

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.

0355S10-07573

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 при t_п = 1,5 - 4 ч. В интервале времени t_п < t  t_y.c значения коэффициента т_j для ступеней нагрузки 40, 45, 50 и 55 тс определяются по формуле (5). Подготовительные вычисления сведены в табл. 2.

0355S10-07573

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

0355S10-07573

;

0355S10-07573

;

0355S10-07573

0355S10-07573

Коэффициент т определим по формуле (4):

Время полной стабилизации осадки при нагрузке 50 тc определим по формуле (7), подставив t_у.c = 15 час и S_стаб = 1 мм/год:

0355S10-07573

= 36514 ч  4,17 года.

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

0355S10-07573

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.

0355S10-07573

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 при t_п = 1 - 3 ч. В интервале времени t_п < t  t_y.c значения коэффициента т_j для ступеней нагрузки 33,6; 38,4; 48 и 52,8 тс определяются по формуле (5). Подготовительные вычисления сведены в табл. 3.

0355S10-07573

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

0355S10-07573

0355S10-07573

0355S10-07573

0355S10-07573

Коэффициент т определим 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 = 8,5 ч.

Время полной стабилизации осадки при нагрузке 50 тс определим по формуле (7), подставив t_у.c = 8,5 ч.  и

0355S10-07573

Конечную осадку сваи определим по формуле (3) при t = 2407 ч;  t_у.c = 8,5 ч и S_у.с = 14,7 мм:

0355S10-07573

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

Определим коэффициент перехода :

0355S10-07573