Несущая способность сваи

Содержание

Расчет несущей способности одиночной сваи

По условиям работы сваи в грунте сваи делятся на сваи-стойки и висячие сваи.

Сваи-стойки передают нагрузку на практически несжимаемые породы (скальные и полускальные, сланцы, мергели, очень плотные грунты). Их вертикальные перемещения ничтожны, силы трения по боковой поверхности не развиваются и в расчете не учитываются. Несущая способность таких свай зависит от сопротивления грунтов, залегающих под нижним концом свай (Fd=Rs).

Рисунок 6.10: Расчетная схема к определению несущей способности одиночной сваи

zi — глубина до середины слоя грунта, для которого определяется сопротивление на боковой поверхности; hi — толщина i-го слоя грунта; h — полная глубина погружения сваи

Несущую способность Fd (кН) висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

(6.27)

где =1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по Таблица 6.20;

А – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по Таблица 6.21;

hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

gcR и gcf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения на расчетные сопротивления грунта, определяемые по Таблица 6.22 и принимаемые независимо друг от друга.

Для того, чтобы воспользоваться предложенной формулой необходимо вычертить расчетную схему сваи на фоне геологического разреза (Рисунок 6.10).

Грунтовую толщу в пределах сваи разбивают на элементарные однородные слои, мощность которых не должна превышать 2м. При этом на уровень грунтовых вод внимания не обращать, а растительный слой не учитывать. Рекомендуемая схема разбивки геологическогих слоев на элементарные: 2м+…+2м+остаток.

Таблица 6.20

Расчетное сопротивление под нижним концом сваи

  Глуби-на погру-жения нижне-го конца сваи,м Расчетное сопротивление под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, погруженных без выемки грунта, R, кПа
  песчаных грунтов средней плотности
  граве-листых круп-ных сред-ней круп-ности мелких пылеватых
  пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном
  0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
  6000 3100 2000
  6800 5100 3200 2500 2100 1600
  7000 6200 3400 2800 2200 2000
  7300 6900 3700 3300 2400 2200
  7700 7300 4000 3500 2600 2400
  8200 7500 4400 4000
  8500 4800 4500
 
 
 
См. примечания к Таблица 6.22
                 

Таблица 6.21

Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай.

  Средняя глубина располо-жения слоя грунта ,м Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай и свай-оболочек fi , кПа  
  песчаных грунтов средней плотности  
  круп-ных и средней круп-ности мел-ких пылеватых    
  пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL, равном  
  0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0  
   
См. примечания к Таблица 6.22
                       

Таблица 6.22

Коэффициенты условий работы для расчета несущей способности забивных свай

Способы погружения забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности свай
Под нижним концом gсR На боковой поверхности gcf
1. Погружение сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими (подвесными) паровоздушными и дизельными молотами   1,0   1,0
Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины c заглублением концов свай не менее 1м ниже забоя скважины при ее диаметре: а) равной стороне квадратной сваи б) на 0,05м менее стороны квадратной сваи в) на 0,15м меньше стороны квадратной или диаметра круглой сваи     1,0   1,0   1,0     0,5   0,6   1,0
Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии добивки свай на последнем метре погружения без применения подмыва 1,0 0,9
Вибропогружение свай-оболочек, вибропогружение и вибровдавливание свай в грунты: а) песчаные средней плотности: крупные и средней крупности мелкие пылеватые б) пылевато-глинистые с показателем текучести IL=0,5: супеси суглинки глины в) пылевато-глинистые с показателем текучести IL£0     1,2 1,1 1,0     0,9 0,8 0,7   1,0     1,0 1,0 1,0     0,9 0,9 0,9   1,0
Погружение вдавливанием сплошных свай: а) в пески средней плотности, крупные, средней крупности и мелкие б) в пески пылеватые в) пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL£0 г) то же IL>0     1,1     1,1   1,1   1,0     1,0     0,8   1,0   1,0

Примечания:

1. В случаях, когда в Таблица 6.20 значения R указаны дробные, числитель относится к пескам, а знаменатель – к глинам.

Расчет несущей способности сваи

В Таблица 6.20 и Таблица 6.21 глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке территории срезкой, подсыпкой, намывом до 3м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10м – от условной отметки, расположенной соответственно на 3м выше уровня срезки или на 3м ниже уровня подсыпки.

3. Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений текучести IL пылевато-глинистых грунтов значения R и fi определяются интерполяцией.

4. Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определена по материалам статического зондирования, значения по Таблица 6.20 для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличивать на 100%. При определении степени плотности грунта по материалам других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для плотных песков по Таблица 6.20 следует увеличить на 60%, но не более чем до 20МПа.

5. Значения расчетных сопротивлений R по Таблица 6.20 допускается использовать при условии, если заглубление сваи в неразмываемый и несмываемый грунт составляет не менее 3м.

6. Значения расчетного сопротивления R под нижним концом забивных свай сечением 0,15х0,15м и менее, используемых в качестве фундаментов под внутренние перегородки одноэтажных производственных зданий, допускается повышать на 20%.

7. Для забивных свай, опирающихся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL>0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай.

8. При определении по Таблица 6.21 расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай-оболочек и свай fi пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2м.

9. Значения расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов на боковой поверхности свай fi следует увеличивать на 30% против значений, приведенных в Таблица 6.21.

10. Расчетные сопротивления супесей и суглинков с коэффициентом пористости e<0,5 и глин с коэффициентом пористости e<0,6 следует увеличивать на 15% против значений, приведенных в Таблица 6.21 при любых значениях показателя текучести.

6.3.4. Определение количества свай, размещение их в плане и конструирование ростверка

Число свай определяется из допущения, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст или свайный ряд (полученное значение округляется до ближайшего большего целого числа):

, (6.28)

где gk – коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от способа определения несущей способности сваи. Если она определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой, gk=1,2; по результатам статического зондирования грунтов gk=1,25; определенная с использованием табличных значений R и fgk=1,4;

NI – расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, кН;

GfI – ориентировочный вес ростверка и грунта на его обрезах, кН;

Fd – несущая способность одиночной сваи, кН.



РАСЧЕТ СВАЙ, СВАЙ-ОБОЛОЧЕК И СВАЙ-СТОЛБОВ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

5.1. Несущую способность свай всех видов, свай-оболочек и свай-столбов следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям:

а) из условия сопротивления грунта основания свай, свай-оболочек и свай-столбов в соответствии с требованиями, приведенными в пп. 5.4 — 5.12;

б) из условия сопротивления материала свай, свай-оболочек и свай-столбов в соответствии с требованиями пп. 5.2 — 5.3 и глав СНиП по проектированию бетонных и железобетонных или деревянных конструкций, а в необходимых случаях — главы СНиП по проектированию мостов и труб.

К п. 5.1. Расчет несущей способности свай всех видов по предельным состояниям первой группы производится как из условия сопротивления грунта основания сваи, так и из условия сопротивления материала сваи при воздействии расчетных вертикальных и горизонтальных нагрузок. Это означает, что должны выполняться оба указанных условия и определяющим при установлении критерия несушей способности сваи является меньшее из двух значений.

Расчет сопротивления материала ствола сваи должен производиться на усилия от всех действующих эксплуатационных нагрузок (вертикальных и горизонтальных).

При расчете деревянных свай следует иметь в виду, что в процессе эксплуатации древесина свай будет иметь 100 %-ную влажность.

При расчете несущей способности по материалу свай, работающих в фундаментах специальных сооружений, следует пользоваться дополнительными указаниями на проектирование этих сооружений.

5.2. При расчете сваи, свай-оболочек и свай-столбов по прочности материала сваю (сваю-оболочку и сваю-столб) следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии l1, определяемом по формуле

где — длина участка сваи, сваи-оболочки и сваи-столба от подошвы ростверка до уровня поверхности грунта, м;

— коэффициент деформации, 1/м, определяемый по формуле (6) приложения к настоящей главе.

Если для набивных свай, свай-оболочек и свай-столбов, заделанных в скальный грунт, величина , (где l — глубина погружения набивной сваи, сваи-оболочки или сваи-столба), то следует принимать l1 = lo + l.

К п. 5.2. Учет продольного изгиба производится по методу, принятому для расчета центрально- и внецентренно-сжатых элементов. Условия защемления верхнего конца сваи принимаются в соответствии с конструктивным решением узла сопряжения головы сваи с ростверком, насадкой и другими элементами. Нижнюю часть свай при расчете на продольный изгиб условно считают жестко защемленной в грунте.

Принятая в пункте расчетная схема предназначена для учета продольного изгиба свай, свай-оболочек и свай-столбов (определения гибкости) к не должна использоваться для определения расчетных значений изгибающих моментов и поперечных сил в их сечениях, которые следует определять согласно приложению к главе СНиП II-17-77.

5.3. При расчете несущей способности набивных свай по материалу расчетное сопротивление бетона следует определять с учетом понижающего коэффициента условий работы = 0,85, предусмотренного главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций для элементов, бетонируемых в вертикальном положении, а также дополнительного понижающего коэффициента условий работы, учитывающего влияние способа производства свайных работ:

а) в глинистых грунтах, консистенция которых позволяет бурить скважины и бетонировать их без крепления стенок, при положении горизонта грунтовых вод в период строительства ниже пяты свай = 1;

б) в грунтах, крепление скважин и бетонирование в которых осуществляется с применением извлекаемых обсадных труб при отсутствии воды в скважинах (т.е. при бетонировании сухим способом), = 0,9;

в) в грунтах, бурение скважин в которых производится с применением извлекаемых обсадных труб и бетонирование под водой, = 0,8;

г) в грунтах, бурение скважин в которых производится под глинистым раствором (без обсадных труб) и бетонирование под этим же раствором, = 0,7.

Примечание. Бетонирование под водой или под глинистым раствором должно вестись только методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы).

К п. 5.3. Понижающие коэффициенты условий работы = 0,85, предусматриваемые из условия осложнения бетонирования элементов в вертикальном положении, и коэффициенты условий работы, предусмотренные подпунктами «а» — «г», должны учитываться независимо друг от друга путем взаимного их перемножения.

СВАИ-СТОЙКИ

5.4. Несущую способность Ф, тс, сваи-стойки забивной квадратной, прямоугольной или полой круглой диаметром до 0,8 м и сваи-оболочки, набивной сваи и сваи-столба, опирающихся на практически несжимаемый грунт (примечание к п. 2.2 настоящей главы), следует определять по формуле

Ф = mRF,

где т — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый т = 1;

F — площадь опирания на грунт сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м2, принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для полых круглых и свай-оболочек — равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров;

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, тс/м2, принимаемое:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся нижними концами на скальные и крупнообломочные (валунные, галечниковые, щебенистые, гравийные и дресвяные) грунты с песчаным заполнителем, и в случае опирания на глинистые грунты твердой консистенции (кроме покровных со степенью влажности G < 0,85, a также лессов, лессовидных и набухающих) R = 2000 тс/м2;

б) для набивных свай, свай-оболочек, заполняемых бетоном, и свай-столбов, заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м, по формуле

где Rнсж — нормативное (среднее арифметическое значение) временное сопротивление скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии, тс/м2;

— коэффициент безопасности по грунту, принимаемый = 1,4;

— расчетная глубина заделки набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба в скальный грунт, м;

— наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м;

в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, по формуле

где R и — обозначения те же, что в формуле .

Примечание. При наличии в основании забивных и набивных свай, свай-оболочек и свай-столбов сильновыветрелых и выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов вопрос о назначении величины нормативного сопротивления грунта Rнсж должен решаться после выполнения статических испытаний грунтов штампами по результатам испытания свай, свай-оболочек и свай-столбов статической нагрузкой.

К п. 5.4. Для свай-стоек, работающих на вертикальную нагрузку и опирающихся на скальный или практически несжимаемый грунт, учитывается только сопротивление грунта основания под нижним концом (подошвой) свай всех типов и свай-оболочек, так как сопротивление грунта на боковой (наружной) поверхности может проявиться только в процессе перемещения (осадки) сваи. Таким образом, в этом пункте даются рекомендации по расчету свай-стоек, под которыми понимаются не просто сваи, передающие большую часть нагрузки на грунт своим нижним концом, а сваи, которые практически не могут передать нагрузку через свою боковую поверхность из-за незначительных осадок грунта, залегающего под нижним концом этих свай.

Приводимые в данном пункте расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов указаны для случая, когда забивная свая заглубляется в несущий слой крупно-обломочных грунтов не менее чем на 0,5 м (см. п. 8.13). Если для забивки свай-стоек применяются молоты более легкие, чем это предусмотрено правилами производства работ, при которых не обеспечивается указанное заглубление свай в слой крупнообломочного грунта, то несущая способность таких свай должна быть проверена динамическими или статическими испытаниями. Несущая способность свай, опирающихся на крупно-обломочные грунты с глинистым заполнением, в значительной степени зависят от консистенции глинистого заполнения, поэтому несущая способность таких свай должна определяться по данным статического испытания.

Для фундаментов опор мостов при наличии в основании фундамента слабовыветрелых, выветрелых или сильновыветрелых, а также размягчаемых пород вопрос определения их расчетного сопротивления осевому сжатию должен решаться на основе испытаний пород штампом. Если данные таких испытаний отсутствуют, допускается для неразмягчаемых слабовыветрелых и выветрелых пород определять величину R, принимая значение Rнсж с коэффициентом, равным соответственно 0,6 и 0,3, а в случаях сильновыветрелых пород — как для крупно обломочных грунтов.

Пример 1. Требуется определить несущую способность забивной сваи квадратного сечения 300 ´ 300 мм, длиной 8 м, опирающейся на крупнообломочные грунты с песчаным заполнением. Свая изготовляется из бетона марки М300 и армируется 4Æ12А-II.

Решение. Несущую способность сваи по грунту определим по формуле .

Для забивных свай-стоек т = 1, R = 2000 тс/м2; по условию задачи f = 0,3 × 0,3 = 0,09 м2 = 900 см2, Ф = mRF = 1 × 2000 × 0,09 тс.

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле с учетом коэффициента надежности = 1,4:

Расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала определяется по графику для проверки свай по прочности, приведенному в рабочих чертежах типовых конструкций свай. Применительно к свае, предусмотренной условиями задачи, она составляет 120 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем как наименьшее из двух значений, т. е. N = 120 тс.

Пример 2. Требуется определить несущую способность набивной сваи диаметром d = 0,6 м, заделанной в скальный грунт на глубину = 0,8 м. Свая изготовляется из бетона марки М200 и армируется 6Æ10А-I. Временное сопротивление скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии Rнсж, определенное лабораторными испытаниями, равно 520 тс/м2.

Решение. Для набивных свай = 1,4. Величину R определяем по формуле :

Площадь опирания сваи на грунт F = 0,283 м2. Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле .

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле :

Расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала определяется по графику для определения прочности набивных свай, приведенному в типовом проекте, и составляет 150 тс.

Поскольку расчетная нагрузка на сваю по грунту больше расчетной прочности материала, принимаем набивную сваю из бетона марки М300. Расчетная нагрузка на такую сваю по условию прочности материала составит 225 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем, как наименьшую из двух значений, т.

е. N = 212 тс.

Пример 3. Требуется определить несущую способность сваи-оболочки диаметром D = 1 м из бетона марки М400, опирающейся на неразрушенный выветриванием скальный грунт, прикрытый слоем неразмываемых грунтов толщиной 3,5 м. Полость сваи-оболочки бетоном не заполняется. Толщина стенки сваи-оболочки равна 12 см.

Расчет несущей способности буронабивных свай

Величина Rсж, определенная лабораторными испытаниями, равна 3000 тс/м2.

Решение. Площадь поперечного сечения нетто равна:

Несущая способность сваи-оболочки по грунту

Ф = 1 × 3000 × 0,33 = 990 тс.

Расчетная нагрузка на сваю-оболочку по грунту

Расчетная нагрузка на сваю-оболочку по условию прочности материала определяется по графику для определения прочности, приведенному в типовых проектах для проектирования фундаментов из свай-оболочек, и составляет 600 тс.

Увеличиваем марку бетона сван-оболочки до М500. Тогда расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала составит 735 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем как наименьшую из двух значений, т.е. N = 708 тс.

Читайте также:


Несущая способность сваи

В этом режиме определяется несущая способность свай-стоек и висячих свай, работающих на вертикальную сжимающую нагрузку Fd и вертикальную выдергивающую нагрузку Fdu. Рассматриваются забивные, набивные, буровые сваи, а также сваи-оболочки в соответствии с требованиями раздела 4 СНиП 2.02.03–85 (раздел 7.2 СП 50-102-2003 или СП&#160;24.13330.2011, раздел 8.1 «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений в г. Москве»), а также с требованиями раздела 5 «Руководства по проектированию свайных фундаментов». При определении несущей способности свай учтены особенности их проектирования в сейсмических районах (раздел 11 СНиП 2.02.03–85, раздел 12 СП 50-102-2003 или СП&#160;24.13330.2011 и раздел 12 «Руководства по проектированию свайных фундаментов»). Если в качестве норм проектирования выбран ДБН В.2.1-10-2009, то учтены требования п. Н.7 приложения Н этого ДБН.

В расчете учитывается возможное наличие (устройство) на конце свай уширения, а также сохранение или удаление грунтового ядра в сваях-оболочках при заполнении их внутренней полости бетоном. Учитывается также возможность планировки прилегающей территории (срезкой, подсыпкой или намывом), а также наличие котлована в месте устройства сваи. Коэффициенты условий работы сваи в грунте — γc, под нижним концом сваи — γcr, а также по боковой поверхности сваи — γcf задаются пользователем самостоятельно (при этом есть возможность выбора этих коэффициентов из представленного набора).

Подготовка данных

На странице Общие данные в группе Сваи-стойки или Висячие сваи указывается вид сваи. В зависимости от вида сваи из выпадающих списков выбираются значения коэффициента надежности грунта γg, коэффициентов условий работы сваи в грунте γc и грунта под нижним концом сваи γcR.

Если площадка строительства находится в сейсмическом районе и указана висячая свая, то следует активизировать соответствующий маркер и выбрать в появившихся списках класс бетона, расчетную сейсмичность площадки и повторяемость сейсмического воздействия, а также задать в таблице значения расчетных нагрузок (M и Q), приложенных к свае в уровне поверхности грунта при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмического воздействия. Для сваи-стойки дополнительные данные не требуются и для учета сейсмического района достаточно активизировать маркер.

Следует обратить внимание, что в существующей редакции СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» отсутствуют информация о повторяемости землетрясений, хотя в таблице 12.1 Свода правил есть ссылка на эти данные. Вероятно, эти данные следует брать из старой редакции СниП II-7-81*.

На странице Конструкция в зависимости от выбранного типа сваи назначается сечение сваи и его размеры, а также вводятся дополнительные данные. Для различных видов сваи-стойки это может быть глубина заделки сваи в скальный грунт и, если свая полая, высота заполнения полости бетоном.

Для висячих свай к дополнительным данным относятся также глубина погружения нижнего конца сваи, глубина котлована, параметры планировки территории, а для сваи с уширением — диаметр уширения и характер сопряжения сваи с ростверком (шарнирное или жесткое).

При задании размеров сечения сваи предусмотрена возможность сохранить их под уникальным именем в базе данных (кнопка — ), а также загрузить из базы (кнопка — ). Контроль сечения выполняется нажатием кнопки Предварительный просмотр — .

Характеристики грунтов задаются в таблице на одноименной странице. Перед вводом характеристик очередного слоя грунта (включая первый) следует нажать кнопку Добавить, после чего в таблице будет добавлена новая строка. Тип грунта выбирается из списка. Если выбран песчаный грунт, то в списке столбца Разновидность песка устанавливается его вид. Для пылевато-глинистых грунтов необходимо задать показатель текучести. Для удаления строки или нескольких подряд идущих строк необходимо отметить эти строки (установить курсор на номер слоя и нажать левую кнопку мыши; не отпуская кнопку, провести курсором по номерам других удаляемых слоев) и нажать кнопку Удалить.

Поскольку при расчете несущей способности сваи СНиП требует информацию о том, является ли тот или иной слой песчаного грунта плотным, — в таблице грунтов для песков запрашивается информация о коэффициенте пористости. Вывод о плотности делается на основании рекомендаций таблицы 10 Пособия к СНиП.

Если висячая свая расположена в сейсмическом районе, то для песчаных грунтов следует дополнительно задать информацию о водонасыщенности того или иного слоя (маркер Водонасыщенность в соответствующих строках таблицы грунтов).

Контроль заданного пакета грунтов выполняется нажатием кнопки Предварительный просмотр — .

Результаты расчета

Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить. Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются на странице Результаты и включают следующие величины:

а) для сваи-стойки — несущая способность сваи, работающей на вертикальную нагрузку Fd;

б) для висячей сваи — несущая способность сваи, работающей на вертикальную нагрузку Fd, и несущая способность сваи, работающей на выдергивающую нагрузку Fdu. Кроме того, для висячих свай строятся графики зависимости Fd и Fdu от глубины погружения сваи.

По результатам расчета может быть сформирован отчет (кнопка Отчет), который создается в RTF формате и автоматически загружается в ассоциированное с этим форматом приложение (например, MS Word).

Ограничения реализации

  1. Не рассматриваются забивные сваи, опирающиеся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6.
  2. Не рассматриваются пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные, винтовые и бурозавинчивающиеся сваи.
  3. Не учтены примечания 4–7 к табл.

    1 (табл. 7.1 СП&#160;50-102-2003, табл. 7.2 СП&#160;24.13330.2011), примечания 3–4 к табл. 2 (табл. 7.2 СП 50-102-2003, табл.

    Несущая способность сваи по грунту в Excel V1.05 (все автоматизировано)

    7.3 СП&#160;24.13330.2011), а также примечания к табл. 7 СНиП 2.02.03–85 (табл. 7.7 СП 50-102-2003).

  4. Не учитываются отрицательные (негативные) силы трения грунта на боковой поверхности свай.

Несущая способность сваи по сопротивлению материала ствола

Проверка несущей способности сваи по сопротивлению материала ствола выполняется с учетом требований пунктов 3.7 и 3.8 СНиП 2.02.03-85 (пп. 7.1.8, 7.1.9 СП&#160;50-102-2003 или СП&#160;24.13330.2011). При этом по п. 3.7 учитывается только первый абзац и длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта принята равной нулю (l0=0).

Проверка прочности материала сваи выполняется в режиме Сопротивление ж/б сечений программы АРБАТ. Из программы ЗАПРОС в АРБАТ передаются тип сечения и размеры сваи, а также расчетная длина и характеристики тяжелого бетона с учетом коэффициента условий работы, учитывающего влияние способа производства свайных работ.

В этом режиме рекомендуется следующий порядок выполнения операций:

  • инициализировать в программе ЗАПРОС режим Несущая способность сваи;
  • задать исходные данные и выполнить расчет
  • на странице Результаты нажать кнопку — Сохранить данные для анализа несущей способности по материалу в программе АРБАТ;
  • в появившемся диалоговом окне Дополнительные данные указать способ производства свайных работ и нажать кнопку ОК;
  • в диалоговом окне указать директорию и имя файла (с расширением .sav), в котором сохраняются данные, необходимые для проверки несущей способности;
  • загрузить программу АРБАТ и инициализировать режим Сопротивление ж/б сечений;
  • в разделе меню Файл выбрать операцию Открыть и загрузить ранее указанный файл, сформированный программой ЗАПРОС;
  • дополнить недостающие данные, необходимые для проверки сечения сваи (класс продольной и поперечной арматуры, величину защитного слоя, положение, диаметр и количество стержней продольной арматуры, диаметр, шаг, и количество стержней поперечной арматуры);
  • выполнить анализ кривых взаимодействия.

Проверка сваи по материалу ствола выполняется как для железобетонного элемента, согласно требований СНиП или СП, регламентирующих расчет железобетонных конструкций (см. п.3.6 СНиП 2.02.03-85, п. 7.1.7 СП&#160;50-102-2003 или СП&#160;24.13330.2011).

Несущая способность свай

Несущая способность свайных конструкций – это определение величины нагрузки, которую она способная воспринимать с учётом деформации грунта под её основанием.

Методы определения несущей способности

Есть несколько эффективных методик, позволяющих чётко определить несущую способность:

  • расчётный метод;
  • статические нагрузки;
  • проведение динамических испытаний – наиболее эффективная методика, заключающаяся в нанесении ударов молотом по конструкции с последующей фиксацией осадка;
  • зондирование – сочетание динамической и статической методики. Техника позволяет регистрировать нагрузки, испытываемые не только основанием, но и поверхностью сваи, посредством специальных датчиков.

Наиболее прогрессивной методикой является динамическая проверка, позволяющая выявить реакцию сваи при контакте со всеми слоями грунта:

  • плотная оболочка;
  • зона уплотнения;
  • сегмент упругой деформации.

При проведении динамических испытаний

Основным параметром, учитываемым при проведении динамического испытания, является величина погружения конструкции после каждого удара – отказ. Если работы ведутся с песчаными грунтами, то данный показатель традиционно стремится к нулю, так как под остриём сваи формируется ядро с достаточной долей переуплотнения. Одновременно с этим вдоль ствола начинает происходить сухое трение, так как происходит удаление воды, что приводит к отказу сваи от погружения.

Необходимо сочетать методы расчёта и динамические полевые испытания, чтобы определить параметры отказа, а также выявить насколько грунт и сваи могут справляться с предполагаемой нагрузкой.

Материалы по теме:

Расчёт несущей способности буронабивных свай

Несущая способность буронабивных свай определяется по грунту и материалу.

Расчёт по материалу

Первоначально выявляются данные по материалу, для чего используется следующая формула: P=Yc Ф (RnpA+RacAc). Формула имеет следующую расшифровку:

  • Yс – условия работы (1);
  • ф — продольный изгиб (1);
  • ф — < 1 (если фундамент имеет высокий ростверк).

Необходимо гарантировать прочность ствола конструкции на каждом из этапов, начиная со складирования и транспортировки и окачивания процессом забивания. Наиболее ответственным этапом является забивка, здесь степень прочности будет зависеть от сваебойного оборудования, которое нужно выбирать, используя следующие формулы:
Q = (1.0…1.5) q
15p ≤ Э ≤ 25p.

Расшифровка формул следующая:

  • Q – масса ударного сегмента молота;
  • q – масса свай;
  • Э – ударная энергия;
  • р – несущая способность свайной конструкции.

Расчёт по грунту

Несущая способность по грунту имеет определяющее значение, так как окружающая конструкцию почва не всегда способная воспринимать такую же нагрузку, как и сама свая. Формулы, используемые для определения нужных параметров, позволяет определить несущую способность свай-стоек и свай трения.
Работая со сваями-стойками, надо пользоваться следующей формулой:

Расшифровка формулы следующая:

  • R – сопротивление почвы под остриём конструкции;
  • А – поперечное сечение (площадь);
  • Yc – условия работы (коэффициент);
  • Yq – надёжность (коэффициент).

Если работают со сваями трения, то пользуются следующей формулой: Ф=N0+N6.
Расшифровка формулы: N0, N6 – сопротивление свайной конструкции по бокам и под остриём.

Расчет несущей способности одиночной сваи

Важно учесть

Необходимо учесть, что определение несущей способности посредством расчёта, с использованием формул является не столь точным, как в случае с реальными динамическими испытаниями. Преимущественно, полученные величины имеют меньшие значения, так как в процессе расчёта пользуются усреднёнными данными, а это приблизительные значения, не имеющие ничего общего с конкретной реальной обстановкой на местности.

Следует уделить особое внимание расчёту несущей способности, так как это определяет устойчивость будущего строения и его эксплуатационные характеристики.

Свяжитесь с нами и мы произведём работы

Наша компания занимается поставкой и забивкой свай, как железобетонных, так и винтовых. Мы произведём свайно фундаментные работы. Работаем в Московском регионе.

Обращайтесь! 

 
Наша компания поставляет сваи и сваебойную технику — обращайтесь, поможем!

Наши услуги

 

 

 

Есть вопросы? Звоните!

 +7 (499) 403-19-55

Навигация:
Главная &#8594; Все категории &#8594; Фундаменты

Определение несущей способности&#160;свай
Определение несущей способности&#160;свай

Несущая способность одиночной сваи определяется из условий работы материала, из которого она изготовлена, и грунта, в который она погружается. Поэтому сопротивление сваи действию вертикальной нагрузки определяется как наименьшая из величин, вычисляемых из условий прочности материала сваи и грунта, удерживающего сваю. В идеальном случае расчетная несущая способность по материалу должна быть равна несущей способности по грунту, однако в реальных условиях такое условие трудновыполнимо, поэтому для получения наиболее экономичного решения необходимо стремиться, чтобы полученные расчетные несущие способности были максимально близкими. Несущую способность свай по грунту и материалу рассчитывают по первой группе предельных состояний.

Несущую способность свай по материалу определяют в фундаментах с низким ростверком из условий прочности в плотных грунтах и устойчивости в слабых — на действие осевой вертикально приложенной сжимаемой силы, как центрально сжатого стержня. В высоких ростверках материал свай рассчитывают на дополнительное действие изгибающих моментов и горизонтальных сил.

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&#8230;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.

Расчет несущей способности сваи по грунту

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.

Похожие статьи:
Основания под фундаменты зданий и&#160;сооружений

Навигация:
Главная &#8594; Все категории &#8594; Фундаменты

Статьи по теме:

Главная &#8594; Справочник &#8594; Статьи &#8594; Блог &#8594; Форум

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *