Главная

Карта сайта

Литература

Ссылки

Приложение

Наши партнеры

Методом одиночных свай рассчитываются основания, при конструировании которых может быть соблюдено одно из следующих условий:

1. расстояние между осями свай равно или больше 1/4.l (l – длина сваи);
2. число свай в основании (кусте) не более 4;
3. число продольных рядов свай не более 3, а соотношение размеров основания в плане при этом больше 5.

Если при конструировании основания соблюдается одно из приведенных условий, считают, что несущая способность основания Q_пр.в равна сумме несущих способностей одиночно стоящих свай, входящих в основание S Р_пр.в, а осадка основания равна осадке одиночной сваи в тех же грунтах. Этим требованиям, как правило, удовлетворяют свайные основания (рис. 32, а) в виде куста с числом свай не более четырех (сваи, отделенные пунктиром) и ленточные основания гражданских зданий, в которых число рядов свай обычно не превышает трех. В этих случаях расчет оснований из висячих свай производится по формуле: 

где Р_пр.в – несущая способность висячей сваи; 

Q_np.в – несущая способность основания из висячих свай, равная сумме несущих способностей одиночных висячих свай, входящих в основание. 

Рис. 32. Основание из висячих свай:

а – ленточное основание с числом рядов не более трех или куст с числом свай не более четырех (между пунктирными линиями); б – к примеру 5. 

Вертикальная нагрузка на одиночную висячую сваю, приходящаяся на нее от веса фундамента, ростверка и грунта на обрезах Р, не должна быть больше расчетного сопротивления сваи в грунте. Сопротивление висячей сваи в грунте сжатию Р_пр.в зависит от рода грунтов и их плотности, сечения и длины сваи.

Существуют три метода определения Р_пр.в: теоретический метод, метод пробных нагрузок и динамический метод.

1. Теоретический метод определения величины Р_пр.в заключается в определении реакции грунта под острием сваи R_hF и сопротивления грунта на боковой поверхности сваи ulf, которые в сумме должны быть равны или больше нагрузки Р, приходящейся на одну сваю. Величина Р_пр.в определяется по формуле: 

 где R_h – расчетное сопротивление грунта, кг/см², на глубине l (на уровне острия свай) с учетом заглубления по формуле (12); 

F – площадь поперечного сечения сваи, м²; 

u – периметр поперечного сечения сваи, м; 

l – глубина погружения сваи относительно подошвы ростверка, м;

f – удельное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи из любого материала, т/м², зависящее от вида грунта.

Величины удельных сопротивлений f, т/м², грунтов такие:  

Пример 5. Определить несущую способность висячей железобетонной сваи ленточного фундамента при данных, приведенных на рис. 32, б: сечение сваи b ´ b = 30 ´ 30 см (F = 0,09 м²);  длина сваи l = 9,0 м;  расчетное сопротивление грунта на глубине 2,0 м   R_h2  =   1,6 кг/см². 

Расчетное сопротивление грунта на уровне острия свай с учетом заглубления по формуле (12): 

 Удельное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи:  

 Предельное сопротивление сваи по формуле (36):  

 В рассмотренном примере сопротивление висячей сваи Р_пр.в , зависящее от грунтовых условий, меньше сопротивления сваи-стойки Р_пр.с — из условий прочности бетона (см. табл. 21). Однако величина Р_пр.в может быть и больше P_пp.c. Это зависит от поперечного сечения и длины сваи и удельного сопротивления грунта. Поэтому глубина забивки висячей сваи в грунт принимается в зависимости от требуемого сопротивления сваи — нагрузки, передаваемой свае ростверком.

2. Метод пробных нагрузок заключается в том, что на строительной площадке забиваются две или больше (в зависимости от однородности грунта) пробных свай, которые подвергаются испытанию на вертикальную статическую нагрузку. Испытание производится посте­пенно возрастающей одинаковыми ступенями от 2 до 5 т пробной на­грузкой Р, под действием которой свая погружается в грунт. Осадка сваи возрастает пропорционально нагрузке до ее величины Р_пр. Функци­ональная зависимость осадки S от нагрузки Р показана на рис. 33, а: линейная зависимость на рисунке показана отрезком 0–а. С возрастанием нагрузки сверх Р_пр пропорциональность резко нарушается, и осадка сваи начинает расти быстрее нагрузки. Найденная таким путем вели­чина Р и есть предельная нагрузка на сваи. Коэффициент запаса при этом принимается равным 2–3. Метод пробных нагрузок связан с большими расходами по оборудованию испытания. Если к тому же учесть, что пробная нагрузка должна быть повторена несколько раз, то приходится сделать вывод, что к определению величины Р_пр методом пробных нагрузок следует прибегать только при проектировании ответственных сооружений, а также, когда количество свай в основании превышает 300 при забивных и 50 при набивных. 3. Динамический метод является самым распространенным методом определения предельного сопротивления сваи. Он заключается в определении предельной нагрузки на сваю P_пp по величине погружения сваи в грунт (в см) при последнем ударе бабы или молота (по отказу е). Как известно, погружение сваи в грунт от каждого последующего удара бабы (молота) встречает со стороны грунта все большее сопро­тивление, и осадки постепенно уменьшаются. Когда осадки по величине достигают расчетного отказа е_р , забивка сваи прекращается. Термин «отказ» следует понимать в том смысле, что свая погрузилась в грунт настолько, что от последующих ударов бабы (если бы забивание сваи продолжалось) она встретила бы со стороны грунта одинаковые (прак­тически) по величине сопротивления, а свая получила бы одинаковые по величине осадки. Расчетный отказ свидетельствует, что при принятых весе бабы Q_б и высоте ее падения H_б свая достигла предельного сопротивления и что дальнейшая забивка практически не увеличивает сопротивление сваи, а лишь может привести к ее повреждению. Изменения величины погружения сваи от одного удара бабы по мере увеличения общего числа ударов показаны на рис. 33, б. Там же показаны две зоны изменения величины текущего отказа е_Т. зона I, где е_Т > е_р, и зона II, где е_Т < е_р. 

Рис. 33. Графики зависимости осадки сваи S: а – от нагрузки Р; б – от ударов бабы. 

Если забивка сваи производится копрами со свободно падающей бабой, то величина Р_пр может быть определена по формуле Герсеванова, дающей результаты, почти совпадающие с опытными данными: 

где Р_пр – предельная нагрузка на сваю, кг; m – коэффициент запаса, равный 2; п – коэффициент, равный для деревянных свай 8–10, для железобетонных свай — 15; F – площадь поперечного сечения сваи, см²; е_р – расчетный отказ, то есть величина погружения сваи в грунт от последнего удара бабы, см; Q_б – вес бабы, кг; h_б – высота падения бабы, см; q – вес сваи, кг; k – коэффициент, равный 0,2.

На практике чаще всего задаются величиной предельной нагрузки на сваю Р_пр, которая может быть принята по таблицам, и по той же формуле Герсеванова определяют величину отказа:

После определения величины е_р в грунт забивают две или больше пробных свай на такую глубину (длину сваи). при которой текущий отказ сваи е_Т. будет равен или менее расчетного отказа е_р. Кроме того, забивка пробных свай при слабых грунтах необходима для суждения о возможности получения расчетного отказа. Забивку пробных свай следует производить в тех же производственных условиях, которые будут иметь место при строительстве будущего искусственного основания.

Отказ следует измерять во время забивки сваи и после некоторого промежутка времени — «отдыха» сваи (отдых сваи измеряется для песчаных грунтов 2–3 днями, для глинистых, илистых и пылеватых 6–8 днями). Расчетным считается отказ, измеренный после отдыха сваи, е_о.

При забивке сваи в производственных условиях устанавливается контрольный отказ е_к , равный частному от деления величины текущего отказа е_Т (когда е_Т при забивке свай достигает расчетного отказа е_р) на коэффициент k₁: 

 где k₁ – отношение отказа е_о после отдыха сваи к текущему отказу е_Т от последнего удара бабы.  

Коэффициент k₁ определяется при забивке пробных свай, причем отказы е_о и е_Т принимаются при таких величинах Q_б и Н_б, при которых будет производиться забивка свай основания: 

 Если после забивки пробных свай оказалось, что при данных грун­товых условиях и принятой длине свай нельзя получить расчетного от­каза, увеличивают длину свай или число свай в основании.

Для облегчения расчета свай по формуле Герсеванова построен гра­фик (рис. 34). На графике показана зависимость между переменными величинами Р_пр, d и е. С помощью графика определяем одну из этих величин, задавшись остальными.

Величину расчетного отказа определяем по формуле: 

 где е' – отказ, найденный по графику; k – коэффициент (табл. 22), зависящий от веса бабы Q_б и сваи q. 

При построении графика приняты: коэффициент запаса т = 2, коэффициент для деревянных свай n = 10, для железобетонных n = 15. 

Таблица 22 

Поправочные коэффициенты k 

Рис. 34. График для определения отказа е'. 

Чтобы определить величину е' по графику, восстанавливают перпендикуляр от точки Р_пр (ось абсцисс) до пересечения с кривой d. Через найденную точку проводят горизонтальную линию влево до шкал, по которым (в зависимости от материала сваи) отсчитывают отказ е'.