Динамический способ определения несущей способности свай

Определение несущей способности сваи

Несущая способность определяется по материалу и грунту. Из двух значений принимается меньшее для расчета. Расчет сваи по прочности производится в соответствии с методами проектирования железобетонных конструкций (ЖБК). Для висячих свай несущая способность по грунту всегда меньше несущей способности по материалу. Для свай-стоек несущая способность по грунту и по материалу примерно одинакова.

Для свай-стоек несущая способность по грунту в соответствии со СНиПом 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» определяется по формуле:

,

— несущая способность;

— коэффициент условий работы сваи в грунте;

— расчетное сопротивление грунта;

— площадь поперечного сечения.

Несущая способность висячих свай определяется четырьмя методами:

1) практический – с использованием таблиц СНиПа «Свайные фундаменты»;

3) статического зондирования;

4) испытание свай статической нагрузкой.

5.1.1. Практический метод. Несущая способность несущих свай определяется как сумма двух слагаемых расчетного сопротивления по боковой поверхности и сопротивления под нижним концом сваи:

,

γ_c – коэффициент условий работы;

γ_cR – коэффициент, зависящий от вида грунта под нижним концом сваи;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

A – площадь поперечного сечения сваи под нижним концом;

U – периметр сваи;

γ_cRi – коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи;

f_i – сопротивление грунта по боковой поверхности;

l_i – длина боковой поверхности сваи (l_i2 м).

5.1.2. Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине отказа сваи после отдыха.

Отказ – это величина, на которую погружается свая за один удар после отдыха. Висячим сваям, не добивая до проектной отметки, дают отдых (пески – одна неделя, супеси – 2 недели, глина — 3). После отдыха производят добивку сваи до проектной отметки и измеряют отказ сваи. По величине отказа по формуле Герсиванова определяется несущая способность сваи.

Динамический метод испытывается для контроля фактической несущей способности сваи на строительной площадке. Зная параметры сваебойного оборудования, определяется проектный отказ. Если фактический отказ оказывается больше проектного, то фактическая несущая способность сваи меньше проектной и, соответственно, в проект вносятся изменения.

5.1.3. Метод статического зондирования позволяет раздельно определять сопротивление сваи под пятой и сопротивление сваи по боковой поверхности. При статическом зондировании зонд при помощи домкрата вдавливается с постоянной скоростью 0,5 м/мин и измеряется величина сопротивления грунта погружению конуса и величина трения грунта по боковой поверхности. Замеры производят каждые 20 см. затем строят график.

Бывают следующие виды зондов:

Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи:

,

— переходный коэффициент от сопротивления грунта под зондом при его погружении к сопротивлению грунта под забивной сваей;

— среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда на 1 d выше и 4 d ниже нижнего конца сваи.

Среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи:

(участки первого типа).

(участки второго и третьего типа).

Частное значение предельного сопротивления в месте зондирования:

Несущая способность сваи:

.

5.1.4. Метод испытания свай статической нагрузкой. Несущая способность сваи определяется путем испытания ее аналога статической нагрузкой.

На свая при помощи домкрата прикладывается ступенями нагрузка. Каждая ступень выдерживается до стабилизирующей осадки, затем строят график зависимости осадки от давления. За несущую способность принимается та, при которой осадка составляет 0,2 от предельно допустимой величины осадки.

Проектирование свайных фундаментов ведется в следующей последовательности:

1) определяется глубина заложения подошвы ростверка. Она не зависти от глубины промерзания грунтов, и определяется исключительно конструктивными потребностями;

2) производится выбор типа сваи, длины сваи и поперечного сечения. Тип и вид сваи выбирается исходя из инженерно-геологических условий в зависимости от сваебойного оборудования. Длина сваи выбирается в зависимости от геологических условий так, чтобы свая прорезала слабые грунты и заглублялась в слой прочных грунтов не менее 1 м. в зависимости от длины сваи выбираются размеры поперечного сечения сваи, выбирается тип и вид сваи;

3) определяется несущая способность сваи. Она определяется одним из четырех методов. Расчетная допустимая нагрузка на сваи определяется по формуле:

,

F_d — несущая способность сваи;

γ_n — коэффициент надежности, зависит от метода определения несущей способности сваи:

γ_n=1,4 при практическом методе;

γ_n=1,25 при зондировании;

γ_n=1,1 при статическом методе;

4) определяется количество свай в фундаменте по формуле:

,

N I — нагрузка по первой группе предельных состояний;

Р – расчетная нагрузка;

5) определяются размеры ростверка и производится его конструирование.

Размеры свай в плане:

Если n получилось 3, 1, то принимаем количество свай 4.

Железобетонные ростверки рассчитываются на продавливание колонной, сваей, на изгиб;

6) производится проверка сваи по несущей способности.

Проверка фактической нагрузки, приходящую на сваю:

— при центрально нагруженных свайных фундаментах фактическая нагрузка на сваю определяется по формуле:

— для внецентренно нагруженных фундаментов:

— сумма квадратов расстояний свайного фундамента до оси каждой сваи.

Если условия (*) не выполняются, то увеличивается количество свай.

7) определение осадки свайного фундамента.

Рассматривается условный фундамент, причем считается, что давление, действующее по подошве свайного фундамента, распределяется равномерно.

(для внецентренно нагруженных).

Если условие не выполняется, то увеличивают длину сваи или расстояние между сваями.

Источник

14. Определение несущей способности сваи динамическим методом.

Основан на решении уровня равных работ, совершаемых при погружении сваи молотом и сопротивлении сваи погружению (ур-я Герсеванова ).

где m1 *H- полная энергия удара, m1 – масса ударной части, H- высота падения ударной части; Fu,n*Sa – потеря энергии на погружение сваи; m1*h-потеря энергии на упругие деформации (отскок); m1*H*α – потеря энергии на неупругии деформации (трещины, обмятие подкладки и т.п.)

Формула Н.М. Герсеванова:

Fu,n=(η*A*M)/2*√(1+(η*Ed)/(η*A*Sa)*(m1+ɛ 2 *(m2+m3)/(m1+m2+m3)-1), гдеFu,n–предельное норм. Сопр. Сваи; Sa – фактический «отказ» сваи; Ed – расчетная энергия удара молота;m1 – полный вес молота; m2 – вес сваи с наголовником; m3 –вес подбабка; η – к-т зависящий от упругих свойств сваи, А – площадь поперечного сечения сваи; М- к-т зависящий от способа погр.сваи ; ɛ- к-т восстановления удара,

По Fu,n– определяется:Fd=γc/γn * Fu,n, где γc-к-т условия работы грунт. Основания (0,8-1); γn- к-т надежности по назначению (1,1-1,2); Fu,n- предельное нормативное сопротивление сваи.

Последовательность испытаний: на погруж. До проектной отм. Сваю, после отдыха устанавливается сваебойный аппарат произв. Констр. Удар или несколько ударов. (10 д. у. –залог). При этом измеряются осадки сваи от одного удара или нескольких Sa,ср=(∑Sa,i)/n . По формуле Герсеванова (монограммам, графикам) через Sa рассчитывается (или снимается) Fu,n и определяется Fd.

«-» не очень высокая точность.

«+» оперативность, возможность определения Fd.

15. Определение несущей способности сваи методом пробных статистических нагрузок.

Метод полевой, испытывается погруженная до проект. Отм. Свая. После отдыха. На голову сваи ступенчато домкратом передается вертикальная нагрузка. После стабилизации деформации с помощью прогибомераопр-ся осадка сваи S и строится график зависимости S(F) (возможно поведение сваи по 2-м путям).

Когда при достижении опр нагрузки Fu,n(предельное норм. Сопр. Сваи) происходит срыв сваи, т.е неконтролируемые значительные осадки, без изменения нагрузки.

Деформации сваи даже при достижении больших нагрузок примерно линейно связаны с этими нагрузками, т.е срыва не происходит. В этом случае так же опр по графику предельное норм. Сопротивление Fu,nпри этом Fu,n контролируется предельной допустимой осадкой сваи ∆.

∆=ξ *Su,mt ,где ∆- предельно допустимая осадка сваи, ξ- к-т перехода от предельно допустимой осадки здания или сооружения к осадке сваи (0,2); Su,mt – предельно допустимая осадка здания или сооруж.

По Fu,n – определяется: Fd=γc/γn * Fu,n, где γc-к-т условия работы грунт. Основания (0,8-1); γn- к-т надежности по назначению (1,1-1,2); Fu,n- предельное нормотивное сопротивление сваи.

«-»Расчетный метод явл. Наименее точным.

«+» Предварительная оценка сваи.

Определение несущей способности сваи методами статического и динамического зондирования.

Недостатки: отличается неочень высокой точностью.

Статическоеидинамическоезондирование— это полевые экспресс-методы, для интерпретации результатов которых на предварительных стадиях изысканий их надо обязательно сочетать с разведочными работами — геофизическими и горно-буровыми, а на детальных — использовать в качестве дополнительных с целью повышения детальности изысканий в целом и решения специальных вопросов (например, при проектировании свайных фундаментов и решении других инженерно-геологических задач.). Рекомендуется при инженерных изысканиях для конкретных зданий и сооружений производить зондирование в пределах их контуров или не более чем в 5 м от них. Для получения сопоставимых данных часть точек зондирования рекомендуется располагать на расстояниях не более 5 м от разведочных выработок, из которых производят отбор монолитов горных пород для лабораторных исследований и выполняют другие полевые исследования. Практика показывает, что данные зондирования необходимо рассматривать совместно с данными, получаемыми при бурении скважин и проходке горных выработок. Глубину зондирования определяют исходя из необходимости исследования определенной толщи пород как оснований зданий и сооружений. Предельная глубина зондирования не должна превышать 20-и м. Область применения статического и динамического зондирования в зависимости от вида и физического состояния пород регламентируется данными, приведенными в табл.1.

Источник