Определение несущей способности свай–стоек

Для свай–стоек (опирающихся на практически несжимаемые слои грунта) несущая способность по грунту основания, может быть определена по следующему выражению:

_,

где R – расчетное сопротивление грунта под острием сваи; А – площадь поперечного сечения сваи; γ_с – коэффициент условия работы сваи; γ_q – коэффициент надёжности.

Определение несущей способности по грунту свай-стоек.

Определение несущей способности по грунту свай трения. Несущая способность свай трения по грунту зависит от его сопротивления погружению сваи, которое развивается как под нижним концом сваи, так и по ее боковой поверхности.

Достаточно широкое распространение получили следующие методы определения несущей способности: практический, основывающийся на табличных данных СНиПа, динамический, статического зондирования и испытания свай статической нагрузкой.

Формулу (10.6) допускается применять для забивных свай, имеющих квадратное, квадратное с круглой полостью, прямоугольное и полое круглое сечение диаметром до 0,8 м.

Несущую способность набивных свай, в том числе с уширенной пятой, свай-оболочек и свай-столбов также находят по формуле (10.6). Различие заключается в значениях коэффициентов условий работы и расчетного сопротивления грунта под нижним концом сваи. В частности, при опирании на лёссовые и лёссовидные грунты ус=0,8, в остальных случаях уе—1,0. При использовании свай, имеющих камуфлетное упшрение, усЛ=1,3, а при бетонировании свай подводным способом уcR—0,9. Расчетное сопротивление грунта основания R для свай, формируемых в глинистых грунтах, принимают по табличным данным СНиПа, а для песчаных грунтов R определяют по формулам, исходя из условий предельного равновесия массива грунта под сваей. Коэффициент условий работы ус/ находят по таблицам норм в зависимости от способа изготовления свай и типа грунтов строительной площадки.

Примечания:
1. При определении/пласты грунтов следует разделять на однородные слои толщиной не более
2. Расчетное сопротивление плотных песчаных грунтов по боковой поверхности свай и свай-оболочек/следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведенными в таблице.

При использовании данных табл. 10.2 и 10.3 глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке срезкой, подсыпкой или намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке и намыве от 3 до 10 м от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки. При промежуточных глубинах погружения и показателе текучести значения R и /определяют интерполяцией. Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определяли по результатам статического зондирования, значение R в табл. 10.2 следует увеличить на 100%. При отсутствии данных статического зондирования для этого типа грунтов значение R увеличивают на 60%, но не более чем до 20 МПа.

Следует заметить, что использование данных табл. 10.1…10.3 для определения несущей способности свай нельзя считать достаточно точными, так как 20%-ная ошибка при определении показателя текучести влечет за собой изменение несущей способности в 1,5 раза и более.

Формулу (10.6) допускается применять для забивных свай, работающих на сжимающую осевую нагрузку и имеющих квадратное, квадратное с круглой полостью и полое круглое сечение диаметром до 0,8 м. Для забивных булавовидных свай на участке ствола периметр и принимают равным периметру ствола, а на участке уширения — периметру поперечного сечения уширения.

Несущую способность пирамидальных, ромбовидных и трапецеидальных свай, погружаемых в песчаные и глинистые грунты, необходимо определять с учетом дополнительного сопротивления грунта, образующегося по их боковой поверхности и определяемого в зависимости от модуля деформаций грунта, получаемого по результатам компрессионных испытаний грунтов.

При ромбовидных сваях боковое сопротивление грунта на участках с обратным наклоном не учитывается.

Для получения более достоверных данных по сравнению с практическим методом несущую способность свай определяют по результатам полевых испытаний динамической или статической нагрузкой, а также статического зондирования грунта.

Динамический метод определения несущей способности свай основывается на существующей зависимости между величиной их погружения и энергией удара молота или расчетной энергией вибропогружателя.

Получение расчетной зависимости для определения несущей способности сваи основывается на предположении о равенстве работы, совершаемой при ударе молота, величине работы, затрачиваемой на погружение сваи, на упругие деформации системы, состоящей из молота, сваи и грунта, а также потерям работы на разрушение головы сваи и превращение механической энергии в тепловую.

Нагрузка прикладывается к свае, погруженной в грунт, рекомендованным в проекте спосрбом с помощью гидравлического домкрата 1 (рис. 10.1, а), располагаемого между сваей и упорной балкой 2, закрепленной с помощью анкерных свай 3. В некоторых случаях для статического нагружения используют платформы с тарированным грузом.

Рис. 10.1. Испытание свай статической нагрузкой: а — схема испытания; б — график зависимости осадки сваи от нагрузки

В общем случае указанная зависимость представляет собой плавную кривую 5 (рис. 10.1,5), состоящую из трех участков. На первом происходят в основном упругие деформации, на втором силы трения существенно возрастают и грунт начинает терять устойчивость. На третьем участке наступает предельное состояние: происходит «срыв» сил трения по боковой поверхности — свая залавливается в грунт, при этом график зависимости s=f(N) обращается в вертикальную линию.

Если осадка, вычисленная по формуле (10.12), оказывается более 4 см, то за Fu следует принимать нагрузку, соответствующую осадке 4 см.

При количестве испытаний менее шести в формуле (10.8) принимают FUi H=Fumia, т. е. нормативное значение считают равным наименьшему предельному сопротивлению сваи, при шести испытаниях и более Fm и yg принимают на основании статической обработки частных значений Fu в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.

Метод статического зондирования позволяет определять несущую способность свай в результате опенки сопротивления грунта кЪк под нижним концом сваи, так и по ее боковой поверхности.

Учет отрицательного трения грунта на боковой поверхности свай. Если в пределах длины погружаемой сваи находится слой слабого сильносжимаемого грунта (рис. 10.2), то в случае загружения поверхности грунта некоторой нагрузкой q верхний слой, залегающий над слоем слабого грунта, будет испытьшать осадку большую, чем осадка сваи, перемещаясь относительно сваи вниз. При этом трение, образующееся между боковой поверхностью сваи и грунтом верхнего слоя, будет направлено не вверх, а вниз (рис. 10.2) и будет дополнительно пригружать сваю. Такое трение, имеющее противоположное направление, называют негативным или отрицательным.

Рис. 10.2. Расчетная схема к учету отрицательного трения по боковой поверхности сваи

Отрицательное трение может образовываться в следующих случаях: при планировке территории подсыпкой, если сильносжимае-мые грунты залегают на поверхности; загруже-нием поверхности грунта значительной полезной нагрузкой; искусственного или естественного водопонижения, вызывающего увеличение собственного веса грунта, а также незавершенной консолидации грунтового основания, виброуплотнения грунтов при движении транспорта и работе промышленного оборудования и, наконец, при возведении рядом со свайными фундаментами фундаментов мелкого заложения.

Если в пределах погруженной части сваи залегают напластования торфа толщиной более 30 см, то при планировании подсыпкой или иной нагрузке, ей эквивалентной, расчетное сопротивление грунтов по боковой поверхности сваи, расположенных выше наинизшего слоя торфа, принимают: при высоте подсыпки менее 2 м, для грунтовой подсыпки и слоев торфа — равным нулю, а для минеральных ненасыпных грунтов — положительным значениям по табл. 10.3; при высоте подсыпки от 2 до?5 м для грунтов, включая подсыпку, равным 0,4 от значений, указанных в табл. 10.3, взятых со знаком минус, для торфа — минус 0,005 МПа; при высоте подсыпки более 5 м, для минеральных грунтов, включая подсыпку, равным значениям табл. 10.3 со знаком минус, для торфа — минус 0,005 МПа.

В случае если консолидация грунтов от подсыпки или пригрузки завершилась до начала возведения надземной части здания или если осадка поверхности грунта, окружающего сваи, после указанного периода не будет превышать половины предельно допустимой осадки сооружения, то сопротивление грунта по боковой поверхности сваи допускается определять без учета отрицательного трения вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа, причем для последних значение/следует принять равным 0,005 МПа.

Сван, воспринимающие выдергивающие нагрузки. Если на свайный фундамент передаются значительные моменты, то крайние сваи в таком фундаменте в некоторых случаях работают на выдергивание. Анкерные устройства, включая и анкерные сваи, также работают на этот вид нагрузки.