Что означает несущая способность сваи трения

Теория работы свай- стоек и висячих свай (свай трения).

По характеру передачи нагрузки на основание различают сваи-стойки и сваи трения (висячие).

Сваи-стойки (рис. 5.15, а) прорезают толщу сжимаемых грунтов и опираются на несжимаемые или малосжимаемые грунты. К несжимаемым грунтам относят скальные породы. Все виды свай, опирающиеся на скальные грунты, считаются сваями-стойками. К малосжимаемым относят грунты с модулем деформации Е > 50 МПа. Забивные сваи, опирающиеся на малосжимаемые грунты, относят также к сваям-стойкам.

Так как сваи-стойки опираются на практически несжимаемые грунты, то при загрузке их вертикальной силой N они не получают вертикального перемещения. Поэтому на боковой поверхности сваи не возникает сил трения грунта. Для длинных свай (более 16 м) в верхней части ствола за счет собственных деформаций сваи могут возникать на се боковой поверхности силы трения. Но они незначительны. В связи с этим принято считать, что сваи-стойки передают нагрузку нижним концом (пятой). Реактивное давление грунта на пяту сваи называют сопротивлением грунта R под нижним концом сваи.

Методы определения несущей способности свай.

Несущая способность свайных фундаментов (в т. ч. односвайных) устанавливается:

— испытанием грунтов динамическим, статическим зондированием и эталонной сваей по ГОСТ 19912, ГОСТ 20069, ГОСТ 5686;

— расчетными методами с использованием эмпирических и аналитических методов;

— испытанием основания фундамента статической нагрузкой по ГОСТ 5686.

Расчет свайных фундаментов по несущей способности грунтов производится из условия

γ_f— коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным: 0,87-при расчете основания свай по несущей способности и 1,0 при расчете по деформациям;

F_di,—расчетная несущая способность грунта основания одиночной или отдельной сваи в кусте и приходящейся на нее части ростверка;

γ_k—коэффициент надежности метода испытаний, принимаемый по таблице.

Несущая способность свай-стоек и свай, защемленных в грунте, работающих на сжимающую осевую и выдергивающую нагрузки, рекомендуется определять как суммарную расчетную несущую способность основания под (над) уширениями, нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формулам:

для свай-стоек

для свай, защемленных в грунте.

где γ_с—коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным1;0;

γ_cr и γ_cf—коэффициенты условий работы грунта под или над уширениями, по длине ствола и под нижним концом сваи, принимаемые в зависимости от вида грунта и способа устройства равными

U—усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-том слое грунта, м;

R_fi—расчетное сопротивление (прочность) i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, МПа, определяемое с учетом отсутствия или наличия инъекционной опрессовки или уплотнения грунта и принимаемое аналогично R;

h_i—толщина i-го слоя грунта, м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, принимаемая разбивкой массива на слои или по толщине прослоек.

Несущая способность одиночной сваи F_d, кН, по результатам полевых испьгтаний грунтов определяется по формуле

γ_g—коэффициент надежности по грунту;

F_u,n— частное значение нормативного предельного сопротивления основания сваи, кН.

Предельное сопротивление основания сваи F_u,n и γ_g по результатам ее испытаний по ГОСТ 5686 следует определять :

—если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях; составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи следует принимать равным наименьшему значению предельного сопротивления, полученному по результатам испытаний, а коэффициент надежности пo грунту принимать равным- γ_g =1,0;

— если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет шесть и более, значения F_u,n и γ_g следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай F_u,, полученных по результатам испытаний, в соответствии с требованиями ГОСТ 20522 применительно к методике определения временного сопротивления;

— если нагрузка при статическом испытании сваи на вдавливание доведена до величины, при которой без увеличения нагрузки происходит непрерывное возрастание осадки (S) (перемещения) сваи (при S 0,5;

S_u,mt—предельное значение средней осадки фундамента проектируемого сооружения, мм, определяемое по таблице.

Несущая способность одиночной защемленной в грунте сваи заводекого изготовления опирающейся на малопрочные (рыхлые) песчаные грунты или на пылевато-глинистые грунты с показателем текучести I_L >0;6; определяется пo результатам статических испытаний сваи.

Источник

Определение несущей способности сваи трения

Несущая способность грунта основания свай трения, за­висящая от сопротивления грунта под их нижним концом давле­нию и развивающегося по их боковой поверхности сопротивле­ния грунта сдвигу, определяется по I группе предельных состоя­ний различными методами. Широко известны следующие четыре метода: 1) практический с использованием таблиц СНиПа; 2) динамический; 3) статического зондирования; 4) испытания свай статической нагрузкой. Из них только последний метод по­зволяет получать непосредственно опытным путем значение не­сущей способности сваи. Остальные методы, являясь косвенны­ми, дают относительно приближенные значения несущей способ­ности, которые рекомендуется сравнивать с результатами кон­трольных испытаний свай статической нагрузкой.

Практический метод. Несущая способность свай трения опре­деляется как сумма двух слагаемых — сопротивления грунта под их нижним концом давлению и сопротивления грунта сдви­гу по их боковой поверхности:

где у_с— коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; y сR и Yсf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под ниж­ним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погру­жения ; R— расчетное сопротивление грунта под нижним кон­цом сваи, определяемое по табл.; А— площадь опирания сваи на грунт; ц— периметр поперечного сечения сваи; fi — расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по i-му слою грунта, определяемое по табл.; hi — толщина i-ro слоя грунта в пределах длины сваи.

Глубины погружения сваи и залегания отдельных слоев zдля определения значений R и fi принимают от природного рельефа при срезке, подсыпке или намыве слоя толщиной не более 3 м или от условной отметки, расположенной соответ­ственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки.

При промежуточных значениях z для определения R и fi по табл. применяют интерполяцию. Толщину слоев при членении толщи грунтов для опре­деления fi принимают не более 2 м.

48/Динамический метод. Чем глуб­же погружается свая, забиваемая свайным молотом, тем больше со­противление оказывает грунт ее внедрению. В результате от каждо­го удара получается все меньший и меньший отказ, который следует определять после «отдыха».

Динамические испытания свай после «отдыха» регламентированы ГОСТ 5686—78 и СНиП 2.02.03—85. Добивку свай после «отдыха» про­изводят свайным молотом массой в 1,5. 1,25 раза больше массы сваи, а при длинных сваях — молотом с массой не менее массы испы­тываемой сваи.

Рис. 11.12. Расчетная схема к определению несущей способности сваи трения

Работа, совершаемая при ударе свайного молота о голову сваи, GH (где G — масса ударной части молота; H — высота его падения) расходуется на погружение сваи, на упругие деформа­ции системы молот — свая — грунт, частично на превращение механической энергии в тепловую и на разрушение головы сваи. В общем виде это положение записывается в виде урав­нения

где fu —’ предельное сопротивление сваи погружению в грунт; s_a — отказ сваи после «отдыха»; H — высота отскока свайного молота после удара, за­висящая от упругих деформаций системы молот — свая — грунт; а — коэф­фициент, характеризующий потери работы на разрушение головы сваи и Другие потери.

В результате принятия ряда допущений и преобразования этого выражения Н. М. Герсеванов получил формулу для пре­дельного сопротивления сваи, которая снебольшими изменения- ми приводится в СНиП для отказов свай s_a0,002 м в сле­ дующем виде:

Источник

Определение несущей способности висячих свай расчетными методами. Учет отрицательного трения по боковой поверхности свай

Несущую способность кН (тс), набивной сваи следует определять по формуле

где — коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на пылевато-глинистые грунты со степенью влажности и на лессовые грунты в остальных случаях

— коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями, для которых этот коэффициент следует принимать и свай с уширением, бетонируемым подводным способом, для которых а также опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент принимается по указаниям разд. 12;

— коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования и принимаемый по табл. 5;

— расчетное сопротивление i-гo слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа (тс/ ), принимаемое по табл. 2;

— то же, что в формуле (8).

4.7. Расчетное сопротивление R, кПа (тс/ ), грунта под нижним концом сваи следует принимать:

где — безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 6 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания, определенного в соответствии с указаниями п. 3.5;

— расчетное значение удельного веса грунта, кН/ (тс/ ), в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

— осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, кН/ (тс/ ), расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

— диаметр, м, набивной и буровой свай, диаметр уширения (для сваи с уширением), сваи-оболочки или диаметр скважины для сваи-столба, омоноличенного в грунте цементно-песчаным раствором;

Учет отрицательных сил трения на боковой поверхности сваи.

Если в силу тех или иных причин осадка окружающего сваю грунта будет превышать осадку самой сваи, то на ее боковой поверхности возникнут силы трения, направленные на верх, как обычно, а вниз. Такое трение называют отрицательным трением.

Отрицательное трение может возникнуть при различных обстоятельствах. Вероятность возникновения отрицательного трения значительно возрастает, если в пределах глубины погружения сваи имеется слой слабых сильносжимаемых грунтов, например торфа.

14.Определение несущей способности висячих свай по результатам полевых исследований.

Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого здания или сооружения должно быть проведено:

#G11 статических испытаний свай и свай-штампов

2 динамических испытаний свай

3 испытаний грунтов эталонной сваей

5 испытаний статическим зондированием

Несущую способность кН (тc), свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

где — коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок в случае выдергивающих нагрузок принимается по указаниям п. 4.5;

— коэффициент надежности по грунту, принимаемый по указаниям п. 5.4.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи Fu следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т.е. а коэффициент надежности по грунту

15.Классификация свайных фундаментов по характеру расположения свай.
Особенности совместной работы свай в кусте. Типы и конструкции ростверков.

Особенности совместной работы свай в кусте.

Сваи в кусте внецентренно нагруженного фундамента следует размещать таким образом, чтобы равнодействующая постоянных нагрузок, действующих на фундамент, проходила возможно ближе к центру тяжести плана свай

При загрузке свайного куста эпюры норм-ых вертик-ых напряжений в основании свай накладываются друг на друга и суммарная эпюра напряжений в осно­вании свайного куста существенно превышает эпю­ру напряжений одиночной сваи как по интенсивности, так и по размерам площади.

Типы и конструкции ростверков.

Типы свайных ростверков класс-руют в завис-ти отих распол-ия относит-но поверх-ти грунта,к-е влияет на хар-р работы сваи. Различают низкий, повышенный и высокий ростверки.

Низкий ростверкрасп-ют ниже поверх-и грунта. Такой ростверк может передавать часть вертик-ойнагрузки от сооруж-я своей подошвой и воспринимать боковойповерх-ю горизон-ые нагрузки. При этом сваи полностью находятся в грунте и продольный изгиб свай от вертик-ых нагрузок обычно учитывают только в очень слабых грунтах (торф, ил)

Повышенный ростверкраспол-ют на поверх-и грунта. Для одиночных свай с повышен­ным ростверком при проверке ее на продольный изгиб следует учитывать глубину заделки сваи в грунте. Повышенные роствер­ки допустимы в непучинистых грунтах.

Высокий ростверкраспол-ют выше поверх-и грунта. Проверку прочности вертик-ых свай вып-ют с учетом продольного изгиба. Т.к. верхняя часть вертик-ых свай при действии гориз-ых нагрузок может испытывать изгиб-ие моменты, то для снижения момента ставят наклонные сваи. Высокие свайные ростверки при­м-ют при строит-ве крановых эстакад, надземных пешеходных переходов, мостов.

16.Расчет свайных фундаментов с низким ростверком при действии
центральных и внецентренных нагрузок по предельным состояниям.

Низкий свайный ростверк располагают ниже поверх-ти грунта. Такой ростверк может передавать часть вертик-ого давле­ния на грунт осн-ния по своей подошве и при практически плотной об­ратной засыпке может воспринимать давление от горизонтальных сил. Если ростверк нах-ся в зоне сезонного промерзания, на него при промерзании грунта могут воздействовать силы пучения, развивающиеся как под ним, так и с боков от него. В последнем случае развиваются ка­сательные силы пучения.

Расчетсвайных фундаментов и их оснований производят по 2м группа предельных состояний:

I – по несущей способности грунта основания свай, по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом, по прочности материала свай и ростверков

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнение условия

N- расчетная нагрузка передаваемая на сваю, Fd – несущая способность сваи, определяемая любым из методов, гамма- коэффициент надежности принимаемы равным: 1,2 ; 1,25; 1,4

Центрально нагруженный свайный фундамент:

Зная несущую способность сваи Fd и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необходимое число свай n в кусте или на 1 м длины ленточного фундамента определяют по формуле.

N01 – расчетная нагрузка на куст млм на 1м длины ленточного фундамента.

Расстояние между осями свай принимают 3d, а расстояние от крайнего ряда свай до ростверка d. После размещения свай в кусте и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие

Gf и Gg – расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ростверка

Предварительное число свай при внецентренном нагружении свайного фундамента определяют так же как и при центральной нагрузке, а затем увеличивают приблизительно на 20%.

Расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, определяют по формуле внецентренного сжатия

Источник

Несущая способность свай

Методы определения несущей способности сваи

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

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)

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.

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

На несущую способность грунта оказывают непосредственное влияние следующие факторы:

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

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

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:

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

Несущие характеристики забивных железобетонных свай вы можете посмотреть в таблице

Таблица 1.6: Несущие характеристики забивных ЖБ свай

Несущая способность винтовой сваи

Рис 1.5: Виды винтовых свай

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

Таблица 1.7: Нормативные коэффициенты угла внутреннего трения грунта

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.

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

Увеличение диаметра опорной подошвы сваи

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.

Рис 1.7: Схема создания камуфлетных буронабивных свай

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.

Источник