Несущая способность свай по грунту

Содержание

1.1. Руководство предназначено для организаций, осуществляющих проектирование и строительство фундаментов мостов и транспортных зданий. Оно охватывает полевые испытания свай, свай-оболочек и свай-столбов 1) всех видов и типоразмеров, испытания грунтов штампами в шурфах котлованах, буровых скважинах, в основании свай-оболочек и свай-столбов.

1) Здесь и далее имеется в виду:

свая — полый или сплошного сечения призматический или цилиндрический элемент с линейный размером поперечного сечения до 0,8 м, погружаемый (до расчетного отказа) в грунт с закрытым или с открытым нижним концом, а также элемент, устанавливаемый в предельно пробуренную скважину и допогружаемый до получения расчетного отказа;

свая-оболочка — полный или заполняемый бетонной смесью (после заглубления в грунт) элемент диаметром болев 0,8 м с открытым нижним концом, погружаемый с периодической выемкой грунта из его полости;

свая-столб — элемент с размером поперечного сечения 0,8 м и более, сооружаемый путем устройства в грунте (или в скальной породе) скважины с уширенной нижней частью или без нее и последующего заполнения ее бетонной смесью, или элемент, устанавливаемый в скважину без принудительного заглубления.

В дальнейшем "свая-оболочка" и "свая-столб" называются соответственно "оболочка" и "столб".

Испытания свай, оболочек и столбов в вечномерзлых и набухающих грунтах, а также испытания таких грунтов штампами должны производится по индивидуальным программам, учитывающим особенности грунтов, требования соответствующих ГОСТов и настоящего Руководства.

Руководство не содержит рекомендаций по анализу результатов испытаний свай, оболочек и столбов горизонтальной нагрузкой, который в каждом конкретном случае должен проводиться с учетом особенностей конструкции фундамента и характера действующих на него нагрузок.

1.2. В зависимости от поставленной цели полевые испытания производят нагрузками следующих видов:

а) динамической нагрузкой — свай и оболочек;

б) статической осевой вдавливающей нагрузкой — свай, оболочек, столбов и штампов;

в) статической горизонтальной нагрузкой — свай, оболочек и столбов;

г) статической осевой выдергивающей нагрузкой — свай, оболочек и столбов.

1.3. Полевые испытания динамической или статической нагрузками свай, оболочек и столбов должны производиться в случае необходимости определения или контроля их несущей способности по грунту и перемещений (по указанию или с ведома организации, проектировавшей фундаменты).

1.4. Несущая способность Ф, тс, сваи, оболочки или столба на вдавливание по результатам их испытаний динамической или статической нагрузкой должна определяться по формуле

где m и к_г — коэффициенты условий работы и безопасности, принимаемые равными единице;

нормативное значение предельного сопротивления по грунту на вдавливание сваи, оболочки или столба, тс, полученное на основании результатов испытаний согласно п. 1.5 настоящего Руководства 1)

Далее при ссылках слова "настоящего Руководства" опускаются.

Несущая способность Ф , тс, оболочки или столба на вдавливание по результатам испытаний штампом грунтов в их основании определяется по формулам:

а) при скальной породе, крупнообломочном грунте с песчаным заполнителем или твердой глине в основании

б) при прочих грунтах

где R — расчетное сопротивление грунтового основания центральному (осевому) сжатию, определенному согласно п. 1.10 ;

F — площадь подошвы оболочки или столба;

U — периметр оболочки или столба;

m_f — коэффициент условий работа грунта на боковой поверхности оболочки или столба;

f_i — расчетное сопротивление i — го слоя грунта на боковой поверхности оболочки или столба;

l_i — толщина i-го слоя грунта, расположенного в пределах от подошвы оболочки или столба до поверхности грунта (с учетом возможной срезки или возможности местного размыва дна водотока при расчетном паводке),

Разбивку толщи грунта на слои и значения m_f и f_i следует принимать, руководствуясь указаниями главы СНиП по проектированию свайных фундаментов.

1.5. В случаях испытаний свай, оболочек или столбов динамической или статической нагрузками нормативное значение предельного сопротивления на вдавливание следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению Ф_пр полученному по результатам испытаний.

1.6. Несущую способность Ф_в, тс, сваи, оболочки или столба на выдергивание по результатам их испытаний следует определять по формуле

(4)

где m — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,6 при глубине погружения на 4 м и более и 0,4 при меньшей глубине;

— нормативное значение предельного сопротивления сваи оболочки или столба на выдергивание, принимаемое равным наименьшему предельному сопротивлению полученному по результатам испытаний;

К _г — коэффициент безопасности по грунту , принимаемый равным единице.

1.7. Если вокруг верхней части погруженных свай, оболочек или столбов будет удален грунт в результате последующей планировки территории, разработки котлована или местного размыва дна водотока при расчетном паводке, то необходимо значения несущей способности свай, оболочек и столбов на вдавливание ф и на выдергивание Ф_в, определенные согласно п.п. 1.4 и 1.6 по результатам их испытаний, уменьшить на разность сил трения грунта на их боковой поверхности, определенных согласно главе СНиП по проектированию свайных фундаментов для двух уровней поверхности грунта: при испытании и после срезки грунта или местного размыва при расчетном паводке.

1.8. Несущую способность на вдавливание свай, оболочек и столбов, работающих в составе фундамента, следует считать обеспеченной при выполнении условия

где N_max — наибольшее продольное усилие в верхнем сечении сваи, оболочки или столба, тс;

G — вес сваи, оболочки или столба, тс. Для всех свай а также оболочек или столбов, опирающихся на глинистые грунты или скальные породы, вес G следует определять без учета гидростатического взвешивания, а для оболочек или столбов, опирающихся на песчаные грунты – с учетом взвешивания; Ф – несущая способность сваи оболочки или столба на вдавливание, тс, определенная согласно пп. 1.4 и 1.7; К_н и m – коэффициенты надежности и условий работы.

В случае, если элементы фундамента моста, т.е. сваи, оболочки или столбы, опираются на нескальный грунт и фундаментная плита расположена над его поверхностью, значение К_н следует принимать в зависимости от количества элементов в фундаменте: при n =1 ¸ 5 К_н=1,60 (1,75); при n =6 ¸ 10 К_н=1,5 (1,65); при n =11 ¸ 20 К_н=1,45 (1,6); при n>20 К_н=1,25 (1,4). Для фундаментов мостов в остальных случаях, а так же для всех фундаментов зданий и сооружений следует принимать К_н=1,25 (1,4). Приведенные в скобках значения коэффициента надежности следует использовать при условии, что величина Ф определена по результатам испытаний элементов динамической нагрузкой.

Коэффициент условий работы следует принимать равным 1,0 за исключением приведенных ниже случаев.

Если продольное усилие N в элементе фундамента здания или сооружения (кроме мостов) определено с учетом ветровых и крановых конструкций допускается принимать m =1,2.

Если фундамент моста опирается на нескальный грунт и продольное усилие N в элементе определено с учетом (раздельном или в сочетании) нагрузок и воздействий от торможения, горизонтальных поперечных ударов подвижного состава, давления ветра и льда, навала судов, изменение температуры, допускается значение m принимать по табл. 1 в зависимости от наличия на плоской схеме фундамента наклонных элементов или только вертикальных, от количества n_г групповых элементов на этой схеме (т.е. от числа их рядов, расположенных перпендикулярно плоскости действия внешней нагрузки) и от степени неравномерности распределения продольных усилий в элементах фундамента, характеризуемой отношением n _N = N _min / N _max наименьшего продольного усилия в верхнем сечении элемента (положительно при сжатии и отрицательно при растяжении) к наибольшему. Для случаев, неохваченных табл. 1, надлежит принимать m =1.

ИГЭ-1: песок, мощностью 7,2 м.;

ИГЭ-2: суглинок, мощностью 4,5 м.;

ИГЭ-3: торф, мощностью 2,4 м;

ИГЭ-4: глина полутвердая, J_L=0,25 , полная мощность не вскрыта;

Вид сваи – буровые, бетонируемые при отсутствии в скважине воды (сухим способом) 0,6х0,6м, а крайних 0,3х0,3м.

Количество свай в ростверке – 5.

Принимаем буронабивные сваи длиной 10 м.

Расчет круглых свай ведем как расчет квадратных, со стороной, где d- диаметр круглой сваи:

-центральная свая: а=0,9хd=0,9х0,3=0,27 м

Несущая способность по грунту одиночной забивной висячей сваи определяется по формуле:

где с — коэффициент условий работы сваи в грунте; с = 1;

R — расчетное сопротивление под нижним концом сваи, кПа;

А — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто, принимается равным для сваи:

-для сваи со стороной 0,54 равной 0,52м 2

-со стороной 0,27 равной 0,13 м 2

U — наружный периметр поперечного сечения сваи, м, для сваи:

-со стороной 0,54 — U=0,54х4=2,16 м;

-со стороной 0,27 — U=0,27х4=1,08м;

— расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПапринимаемое по табл. 11.2 [1]СНиП 2.02.03-85;

— толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м ;

γ CR и γ Cf- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним

концом и на боковой поверхности сваи; принимаем γ CR и γ Cfпринимаемые по табл. 7.4 [7], равными 1.

Определяем расчетное сопротивление под нижним концом сваи R и расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи слоев грунта, через которые проходит свая.

Расчетное сопротивление R под нижним концом сваи для глины тугопластичной =0,35, на глубине =20,3 м составляет R=3880 кПа.

Используя найденные значения R и вычисляем несущую способность сваи по грунту .

Несущая способность сваи d=0,3см:

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

Несущая способность сваи d=0,6см:

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

Следовательно несущая способность обеспечена.

Т.к. разница значений и N составляет менее 10%, то сваи запроектированы экономично.

Дата добавления: 2015-01-10 ; просмотров: 1041 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Несущая способность свай — это максимальная величина нагрузки, которую способна выдерживать погруженная в грунт свая, не подвергаясь деформациям.

Существует два типа несущей способности свай — по материалу изготовления и по грунту. Данные о несущей способности конструкции исходя из ее материала могут быть получены при проведении теоретических расчетов, тогда как определение несущей способности сваи по грунту требует проведения практических исследований на месте строительства.

Методы определения несущей способности сваи

При проектировании свайных фундаментов используются четыре метода определения несущей способности свайных конструкций:

Способ теоретического расчета;

Совет эксперта! данный метод является предварительным, полученные результаты в последствии корректируются на основании фактических данных о характеристиках грунта.

Расчет несущей способности выполняется по формуле: Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li)

Yc — совокупный коэфф. условий работы;
Ycr — коэфф. сопротивления почвы под опорной подошвой сваи;
R — сопротивление почвы под опорной подошвой сваи;
А — диаметр опорной подошвы;
U — периметр сечения свайного столба;
Ycri — коэфф. условий работы грунта по боковым стенкам сваи;
fi — сопротивление почвы по боковым стенкам;
li — длина боковых поверхностей.

Практический способ реализуемый в полевых условиях. После отдыха сваи (спустя 2-3 дня после забивки столба), на конструкцию с помощью ступенчатого домкрата передается статическая нагрузка.
Посредством специального прибора — прогибометра, определяется величина усадки сваи и производятся необходимые расчеты. Данный метод считается одним из наиболее точных.

Рис 1.1: Определение несущей способности сваи методом пробных статистических нагрузок

Исследования проводятся на уже погруженных сваях по истечению периода отдыха столбов. На конструкцию посредством дизель молота передается ударная нагрузка (до 10 ударов). После каждого удара прогибометром определяется степень усадки сваи. Данный способ реализуется в комплексе со статическим методом.

Рис 1.2: Прогибометр — прибор для измерения усадки сваи

Для реализации метода зондирования свая снабжается специальным датчиками, после чего выполняется ее погружение на проектную глубину посредством ударной нагрузки (динамическое зондирование) либо вибропогружателями (статическое зондирование).

Датчики определяют сопротивление грунта боковой и нижней стенки свайного столба, по которой рассчитывают несущую способность конструкции в конкретном типе почвы.

Рис. 1.3: Схема метода зондирования свай

Методы определения несущей способности грунта

Несущая способность почвы — один из важнейших параметров, учитываемых во время проектирования свайных оснований.

Данная величина демонстрирует, какую нагрузку из вне способна переносить условная площадь грунта (она, как правило, существенно ниже несущей способности самой сваи). Несущая способность почвы рассчитывается в двух показателях — тонн/м2 либо кг/см2.

На несущую способность грунта оказывают непосредственное влияние следующие факторы:

Тип почвы;
Насыщенность влагой;
Плотность.

Совет эксперта! Почва, чрезмерно насыщенная влагой, относится к категории проблемных грунтов, поскольку чем большее количество влаги она содержит, тем меньшими будут ее несущие характеристики.

Чтобы определить несущие свойства грунта необходимо проводить геодезические изыскания — для этого выполняется бурение пробной скважины, из которой берутся пробы разных слоев почвы. Все исследования и расчеты проводятся в строительно-испытательных лабораториях с применением специального оборудования.

Представляем вашему вниманию таблицу несущей способности основных типов грунтов:

Таблица 1.1: Несущая способность разных видов грунтов

При отсутствии возможности провести геодезические исследования вы можете самостоятельно определить ориентировочную несущую способность грунта, для этого с помощью ручного бура создайте скважину (до двух метров), опознайте тип почвы и сопоставьте ее с табличными данными.

Несущая способность свай СНИП

Важно! Исследования и расчеты направленные на определение несущих характеристик свай необходимо выполнять согласно требований СНиП № 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

Несущая способность буронабивной сваи

Буронабивные сваи — конструкции, обладающие наибольшими несущими характеристиками среди всех видов свай.

Это сваи, сформированные в результате заполнения бетоном предварительно пробуренной скважины, они укреплены арматурным каркасом и, как правило, обладают уширенной опорной пятой, которая способствует равномерному распределению оказываемой на почву нагрузки.

Рис. 1.4: Этапы создания буронабивных свай

Расчет несущих свойств буронабивных свай выполняется по формуле: Fdu = R×A+u×∫ ycf ×Fi×Hi, в которой:

R — нормативное сопротивление почвы под опорной пятой сваи;
А — площадь опорной пяты;
u — периметр сечения свайного столба;
Ycf — коэфф. условий работы грунта на боковой стенке столба (=1);
Fi — среднее сопротивление боковой поверхности опорной пяты;
Hi — толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба.
R, Fi и Hi — это нормативные данные, которые вы можете взять из нижеприведенных таблиц.

Таблица 1.2: Расчетные сопротивления на боковых стенка свай (Fi)

Таблица 1.3: Расчетная толщина слоев почвы контактирующей с боковыми стенками сваи (Hi)

Таблица 1.4: Сопротивление разных типов грунтов под опорной подошвой сваи (R)

Увидеть усредненные показатели несущих характеристик буронабивных свай вы можете в нижеприведенной таблице.

Таблица 1.5: Несущая способность буронабивных свай

Несущая способность забивной ЖБ сваи

Фактические несущие характеристики забивных ЖБ конструкций (Fd) рассчитывается как совокупность сопротивления почвы под нижней частью свайного столба (Fdf) и сопротивления по отношению к ее боковым стенкам (Fdr).

Формула расчета следующая: Fd=Ycr ×(Fdf+Fdr), где:

Fdf = u * ∑Ycf * Fi * Hi

u — внешний периметр сечения ЖБ столба;
Ycr — коэф. условий работы столба в почве (=1);
Fi — сопротивление слоев почвы на боковой стенке сваи;
Hi — общая толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба
Fdr = Ycr * R * A
R — нормативное сопротивление почвы под нижним концом сваи;
А — площадь опорной подошвы.

Несущие характеристики забивных железобетонных свай вы можете посмотреть в таблице

Таблица 1.6: Несущие характеристики забивных ЖБ свай

Несущая способность винтовой сваи

Винтовые сваи — наиболее распространенный тип в свай в частном строительстве. Монтаж винтовых свай выполняется в кратчайшие сроки, а их несущих характеристик с запасом хватает для обустройства надежного фундамента под строительство 1-2 этажного дома из легких материалов.

Рис 1.5: Виды винтовых свай

Формула расчета несущей способности винтовой сваи: Fd=Yc*((a1с1+a2y1h1)A+u*fi(h-d))

Yc — коэф. условий работы столба в почве;
a1 и a2— нормативные коэфф. из таблицы:

Таблица 1.7: Нормативные коэффициенты угла внутреннего трения грунта

с1 — коэфф. линейности почвы (для песчаных грунтов) либо значение удельного сцепления (для глинистых);
y1 — удельный вес почвы расположенной выше лопастей сваи;
h1 — глубина расположения сваи;
А — диаметр винтовых лопастей за вычетом диаметра столба сваи;
fi — сопротивление почвы по боковым стенкам сваи;
u — периметр свайного столба;
h — общая длина ствола сваи;
d — диаметр опорных лопастей.

Предлагаем вашему вниманию характеристики несущих способностей наиболее распространенных в строительстве типоразмеров винтовых свай.

Таблица 1.8: Несущая способность винтовых свай диаметром 76 мм.

Таблица 1.9: Несущая способность винтовых свай диаметром 89 мм.

Как улучшить несущую способность сваи

Среди технологий увеличения несущей способности свайных оснований существуют как универсальные способы, применимые к свай любого типа, так и индивидуальные методы, которые реализуются отдельно для забивных и винтовых конструкций.

Инъектирование грунта

Это максимально эффективный метод увеличение несущих характеристик любых свай расположенных в дисперсных грунтах с невысокой плотностью.

Инъекции в грунт песчано-цементного раствора выполняются в пространство между сваями на глубину в 1-2 метра ниже крайней точки свайного столба.

Для подачи раствора используются специальные строительные инъекторы, при этом раствор нагнетается под постоянно возрастающим давлением (от 2 до 10 атмосфер) в результате чего в грунте создаются полости радиусом до 2 метров.

Рис 1.6: Усиление несущей способности свайного фундамента инъектированием (1 — бетон, 2 — сваи)

Сетка инъекций рассчитывается так, чтобы расположенные по периметру свайного основания бетонные полости примыкали друг к другу.

Совет эксперта! После отвердевания бетона в грунте наблюдается серьезное повышение несущей способности почвы (при качественно реализованной технологии — двукратное).

Увеличение диаметра опорной подошвы сваи

Пята сваи — основная опорная точка заглубленного в грунт столба. При обустройстве свайных фундаментов в грунтах с низкой несущей способностью рационально использовать сваи с уширенной опорной подошвой, так как с увеличением ее диаметра значительно несущие характеристики конструкции.

При обустройстве оснований на сваях винтового типа с этим проблем не возникает, поскольку механизированный способ погружения позволяет завинчивать металлические сваи с достаточно большим диаметром лопастей, тогда как забивные ЖБ сваи с уширением погрузить невозможно ни ударным ни вибрационным методом из-за высокого сопротивления грунта.

Совет эксперта! Для создания опорного уширения забивных ЖБ свай используется два метода — обустройство камуфлетных свай и бурение лидерных скважин буром-расширителем.

Рис 1.7: Схема создания камуфлетных буронабивных свай

Камуфлетные буронабивные сваи — конструкции, уширение в нижней части которых создано посредством взрыва детонирующего вещества внутри лидерной скважины. После камуфлетирования полученное уширение заполняется бетонным раствором и в скважину погружается ЖБ свая.

Наши услуги

Мы, строительная компания "Богатырь", базируемся на услугах: забивка свай, лидерное бурение, забивка шпунта, а так же статических и динамических испытаниях свай. В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку: