1. Принципырасчетов оснований по пред. состояниям

В основе современного подхода к проек­тированию всех строительных конструкций лежит принцип расчетов по предельным состояниям. Согласно этому принципу, дейст­вующие на конструкцию усилия или возникающие в ней напря­жения, перемещения и деформации не должны превышать соответ­ствующих предельных величин. Этим достигается, с одной сторо­ны, возможность нахождения оптимального, наиболее экономич­ного решения, с другой — обеспечение безаварийной работы конст­рукции.

Надежность расчетов конструкций по предельным состояниям достигается введением специальных расчетных коэффициентов, от­ражающих точность определения характеристик свойств матери­алов конструкций и их возможные изменения, изменчивость дейст­вующих нагрузок и воздействий, условность расчетных схем и зна­чимость последствий наступления предельного состояния.

Расчеты по предельным состояниям подразделяются на две группы.

Первая группа — расчеты по несущей способности, призванные не допустить потери устойчивости формы или положе­ния конструкции; хрупкое, вязкое или иного характера ее разруше­ние; возникновение резонансных колебаний при динамических воз­действиях; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести.

Вторая группа — расчеты по деформациям, обеспечивающие установление таких величин перемещений или деформаций конст­рукций (осадок, прогибов, углов поворота и т. п. ), амплитуд их колебаний, при которых еще не возникнут затруднения в нормаль­ной эксплуатации сооружений и не произойдет снижение их долго­вечности.

Отсюда целью расчетов оснований по предельным состояниям является выбор такого технического решения фундаментов, которое обеспечит невозможность достижения сооружением предельного состояния. Очевидно, что невыполнение условий расчетов по первой группе, т. е. потеря основанием несущей способности, приведет сооружение в предельное состояние вплоть до разрушения и сделает его полностью непригодным к эксплуатации. Невыполнение усло­вий расчетов по второй группе в зависимости от превышения вели­чин возникших перемещений фундаментов и деформаций сооруже­ния над предельными может привести сооружение как в состояние, непригодное к нормальной эксплуатации, так и сделать его полно­стью непригодным к эксплуатации.

2. Взаимодействие свай с окружающим грунтом

Взаимодействие свай с окружающим грунтом носит сложный характер и зависит как от процессов, происходящих в грунте при устройстве свайных фундаментов, так и при их работе под действи­ем эксплуатационных нагрузок. Эти процессы оказывают влияние на несущую способность и осадки свайного фундамента, от их правильного учета во многом зависит точность расчета и экономи­ческая эффективность применения свай.

Процессы, происход в грунте при устройстве свайных фу­ндаментов, по данным исследований В. Н. Голубкова, А. А. Луги, Б. И. Далматова и др., зависят от типа свай, грунтовых условий, технологии погружения и изготовления свай и т. п. Так, сплошная свая при погружении вытесняет объем грунта, равный ее объему, в результате чего грунт около сваи уплотняется, а часть его вытесняется вверх, вызывая подъем поверхности грунта вокруг свай. В рыхлых песках и песках средней плотности, а также в ненасыщенных водой глинистых грунтах, уплотнение которых протекает быстро, перемещение грунта вверх незначи­тельно и приводит лишь к небольшому подъему поверхности грунта. В водонасыщенных глинах и суглинках уплотнение про­исходит только в результате отжима воды из пор грунта и, поскольку этот процесс протекает медленно, за время погружения свай грунт не успевает уплотняться и большая его часть вытесняется вверх, что сопровождается значительным подъемом поверхности грунта в пределах свайного поля.

Зона уплотнения грунта вокруг забивных свай сплошного сече­ния имеет радиус порядка трех диаметров сваи. Откопка опытных свай показала, что эта зона неоднородна: непосредственно около свал грунт имеет нарушенную структуру и сильно уплотнен, по мере удаления от сваи структура и плотность грунта

приближаются к естественной. Под нижним ковдом сваи зона уплотненного грунта имеет форму, близкую к сферической, и распространяется на глуби­ну до 3... 4 диаметров сваи. Если по проекту нижние концы сваи забиваются в плотные пески, то, как показали опыты X. Кишиды (Япония) и А. В. Пилягина, наблюдается обратное явление — разу­плотнение грунта. Как показала практика, изменение структуры и плотности грун­та при забивке свай может сопровождаться временным увеличением или уменьшением сопротивления сваи ее погружению. Здесь боль­шое значение имеют не только свойства самого грунта, но и спосо­бы погружения сваи.

Как правило, при забивке свая сначала погружается в грунт очень легко и быстро. По мере погружения возрастают силы трения по ее боковой поверхности и сопротивление грунта под нижним концом. В результате скорость погружения замедляется. При моло­тах ударного действия скорость погружения сваи принято харак- 318 теризовать величиной ее погружения от одного удара, называемой отказом сваи. По величине отказа, который замеряется при достижении своей проектной отметки, можно судить о ее сопро­тивлении, поскольку чем меньше отказ, тем, очевидно, больше несущая способность сваи. Однако для правильной оценки несущей способности сваи по величине отказа следует учитывать ряд специ­фических процессов, происходящих в окружающем грунте при ее забивке.