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:

 

,

где

- 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»;

2) динамический;

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:

 

,

где

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 методзаключается 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 зондированияпозволяет 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:

 

,

где

- 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:

 

,

где

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:

 

,

где

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:

 

 

где

- 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.