S=xSu,mt.

Метод статического зондирования грунтов. Этот метод испытания свай в настоящее время получил большее распространение как более дешевый и быстрый по сравнению с методом испытания свай статическими нагрузками.

Статическое зондирование заключается во вдавливании в грунт стандартного зонда, состоящего из штанги с конусом на конце (диаметр основания конуса 36 мм, площадь 10 см2, угол заострения 600. Конструкция зонда позволяет измерять не только общее сопротивление его погружению, но и величину лобового сопротивления конуса.

Этот обладает достаточной точностью в случае песчаных грунтов и супесей.

Наряду с зондами для определения несущей способности свай используются: специальные эталонные составные сваи диаметром 114 см двух типов, один из которых позволяет замерять сопротивление грунта только под острием эталонной сваи, а второй – под острием и по ее боковой поверхности; составные сваи-зонды диаметром 127 мм и длиной 16 м, которые обеспечивают раздельное измерение сопротивления грунта под нижним концом и по боковой поверхности.

Методика определения несущей способности свай по результатам зондирования, а также испытаний эталонных свай и свай-зондов изложена в СНиП 2.02.03-85.

 

Лекция №9. Расчет и проектирование свайных фундаментов

Основные положения расчета. Расчет свайных ф. и их оснований производят по двум группам предельных состояний:

по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным ф.; по прочности материала свай и ростверков;

по второй группе – по осадкам свайных ф. от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах ж. б. конструкций свайных ф.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия

N£Fd/gk,

где N – расчетная нагрузка при gf>1 , передаваемая на сваю;

Fd - несущая способность сваи, определяемая любым из методов;

gk – коэффициент надежности, принимаемый равным: 1,2 если НС сваи определена по результатам ее испытания статической нагрузкой; 1,25 – по результатам динамических испытаний, с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей-зондом; 1,4- по результатам динамических испытаний, без учета упругих деформаций грунта или расчетом практическим методом.

Проверку устойчивости свайного ф. совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные ф. больших горизонтальных нагрузок, а также если ф. расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчетной схеме сдвига грунта по круглоцилиндрической поверхности скольжения.

Расчет свайных ф. по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия

s≤su,

где s – деформация основания свайного ф., определенная расчетом;

su – предельно допустимое значение деформации свайного ф., устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01-83.

Ф. из свай, работающих как сваи-стойки, рассчитывать по деформациям от вертикальных нагрузок не требуется.

Расчет по перемещениям свайных ф. от действия горизонтальных нагрузок и моментов заключается в выполнении условий

up≤uu; yp£yu,

где up и yp – расчетные значения соответственно горизонтального перемещения и угла поворота свайного ф.;

uu и yu – их предельные значения, устанавливаемые в задании на проектирование.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

 

Проектирование свайных фундаментов включает в себя решение следующих вопросов: вопрос глубины заложения ростверка, типа и конструкции свай; определение несущей способности свай, назначение требуемого количества свай в ф.; конструирование ф., расчет ростверка; определение усилий действующих на наиболее нагруженные сваи и их сравнение с предельно допустимыми по грунту и материалу; расчет деформаций ф. и их сравнение с предельно допустимыми.

Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки и имеющегося оборудования для устройства свайных ф.

Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка. Нижние концы свай, как правило, заглубляют в плотные грунты с высокими расчетными характеристиками, прорезая наплоставания слабых грунтов. Заглубление забивных свай в грунт, принятый за основание под их нижние концы, должно быть не менее 1 м. Исключение составляют глинистые твердые грунты, гравелистые, крупные и средней крупности пески в которых допускается иметь заглубление 0,5 м.

Тип свайного ростверка выбирается в зависимости от назначения и конструкции сооружения. Чаще устраиваются фундаменты с низким ростверком, высокие ростверки применяются в основном в опорах мостов и в портовых гидротехнических сооружениях (набережные, пирсы и т. д.).

Глубина заложения подошвы низкого свайного ростверка должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части ЗиС (наличие подвала, технического подполья) и проекта планировки территории. При глинистых грунтах под ростверком наружных стен следует предусматривать укладку слоя щебня, шлака или крупнозернистого песка толщиной не менее 0,2 м, а под внутренними стенами – слоя щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0,1 м. При песчаных грунтах под наружными и внутренними стенами – слоя щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0,1 м. Если свайный ф. проектируется на сильнопучинистых грунтах, то между грунтом и подошвой ростверков должен предусматриваться воздушный зазор не менее 0,2 м на все время эксплуатации здания.

Расстояние между осями забивных висячих свай без уширений в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d, а свай стоек не менее 1,5d. Расстояние в свету между стволами набивных свай и свай-оболочек должно быть не менее 1 м, между уширениями свай при устройстве их в глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции – 0,5 м, а в остальных разновидностях нескальных грунтов – 1 м.

Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся (шарнирным), так и жестким.

Свободное опирание монолитного ростверка на сваи должно выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5-10 см.

Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в случае, когда:

а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, глинистых грунтах текучей консистенции, илах торфах и т.п.);

б) нагрузка, передаваемая на ростверк, приложена с эксцентриситетом, выходящим за пределы ядра подошвы ростверка;

в) на сваю действуют горизонтальные нагрузки;

г) в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи.

Жесткое сопряжение ж. б. свай с монолитным ж. б. ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк или с заделкой выпусков арматуры на длину анкеровки арматуры в соответствии со СНиП 2.03.01-85.

Расстояние от оси крайнего ряда свай до края ростверка чаще всего принимают равным размеру поперечного сечения сваи. При жестком соединении это расстояние дополнительно уточняется по результатам расчета заделки свай.

Высота ростверка и его армирование назначают на основании результатов расчета, при этом его высота должна быть не менее 0,3 м.

 

Расчет центрально нагруженных свайных ф. После назначения глубины заложения подошвы ростверка выбирают тип свай и соответственно определяют их несущую способность по грунту или материалу. В качестве расчетного принимают наименьшее значение несущей способности.

Число свай в фундаменте определяют, исходя из предположения, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи. Расчет выполняют по первой группе предельных состояний по формуле

n=gk×N0I/(Fd-gf×a2×d×gm),

где gk – коэффициент надежности;

Fd – расчетная несущая способность свай по грунту;

N0I – расчетная нагрузка от веса здания или сооружения;

gf – коэффициент надежности по нагрузке веса ростверка и грунта на его обрезах;

а – шаг свай;

d – глубина заложения подошвы ростверка;

gm – расчетное значение осредненного удельного веса материала ростверка и грунта на его обрезах равное 20 кН/м3.

После размещения свай в плане в соответствии с конструктивными требованиями и расчета ростверка определяют нагрузку, приходящуюся на каждую сваю

N=(N0I+NrI+NgI)/n.

При этом должно выполняться условие

N£Fd/gk.

Если это условие не выполняется, то необходимо выбрать другой тип сваи, имеющую более высокую несущую способность и повторить расчет.

Расчет осадки свайного фундамента из висячих свай производят как для условного массивного ф. на естественном основании, контур которого определяют следующим образом. Считают, что снизу он ограничивается горизонтальной плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

a=H×tg(jIImt/4),

где H – глубина погружения свай в грунт от подошвы ростверка (подошвы последнего слоя слабых грунтов);

jIImt – средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезываемых сваей, определяемое по формуле

jIImt=(jII1×h1+…+jIIi×hi+…+jIIn×hn)/H,

здесь jIIi×и hi – соответственно угол внутреннего трения и толщина i-го слоя грунта в пределах H.

При наличии наклонных свай – вертикальными плоскостями, проходящими через нижние концы этих свай.

В расчетной схеме принимается, что нагрузка на грунт передается по подошве условного массивного ф. и передается на слой грунта, расположенного ниже плоскости острия свай. Давление под подошвой условного ф. считается равномерно распределенным.

Вычислив размеры условного ф., проверяют условие