эл. учебник. И фундаменты
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Примечание, в числителе дроби даиы значения Rдля песков, в знаменателе —. для пылевато-глинистых грунтов, 268 Таблица 11.3. Значения расчетного сопротивления сдвигу боковой поверхности забивных свай по грунту /, кПа
ны на основании корреляционной зависимости этих величин от значения h, тем не менее характерные особенности грунтов отдельных регионов не выявляются табл. 11.2 и 11.3. Поэтому целесообразно накапливать данные о значениях Rnfiдля грунтов районов массовой застройки с составлением таблиц региональных значений Rи ft. У/. ■!:-':> 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,  Рис. 11.12. Расчетная схема к определению несущей способности сваи трения269 а при длинных сваях — молотом с массой не менее массы испытываемой сваи. Работа, совершаемая при ударе свайного молота о голову сваи, GH(где G— масса ударной части молота; Н — 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 Fa. — предельное сопротивление сваи погружению в грунт; sa— отказ сваи после «отдыха»; h— высота отскока свайного молота после удара, зависящая от упругих деформаций системы молот — свая — грунт; ос —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 с1 небольшими изменения-" ми приводится в СНиП для отказов свай sa3* 0,002 м в следующем виде:  ч\АМГ / 4Ed т, + е2(т2+ тъ)Л , ,- где г| — коэффициент, зависящий от упругих свойств материала сваи, принимаемый для железобетонных свай равным 1500 кН/м2, для деревянных свай—1000 кН/м2; А—площадь поперечного сечения сваи с включением пустот, м2; М — коэффициент, принимаемый в зависимости от грунта под нижним концом сваи по СНиПу; £а—расчетная энергия удара свайного молота, принимаемая для молота одиночного действия равной ОН, для трубчатого дизель-молота — 0,9Gff и штангового дизель-молота — 0,4Gff, кДж; е2 — коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке равным 0,2; щ—масса молота; тг— масса сваи с наголовником, т; т3 — масса под-бабка, tj sa — остаточный отказ — погружение сваи от одного удара, м. При малых значениях отказа (sa <. 0,002 м) необходимо учитывать упругие деформации системы свая — грунт. Для этого с помощью отказомера замеряют упругий отказ seiи остаточный отказ sa. Это позволяет определить частное значение предельного сопротивления сваи по формуле  8Ed(sg + s,,i) m4a + 6 здесь коэффициент 1 (\ m,  4 V AAfJm4 + m где ripи tif— коэффициенты перехода от динамического (включая вязкое сопротивление грунта) к статическому сопротивлению грунта соответствеига под нижним концом и по боковой поверхности сваи (обычно принимают пр= 0,00025 с-м/кН, itf — 0,025 с-м/кН); Af — площадь боковой поверхио- 270 сти сваи, соприкасающейся с грунтом, м2; g — ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с2; Н — высота падения ударной части молота, м; h— высота первого отскока молота, принимается для дизель-молотов штанговых h= 0,6 м, для трубчатых — Л. ■== 0,4 м, для других молотов — равной нулю; т.\ — масса ударной части молота, т. Точность определения Faпо формулам (11.Б) и (11,6) зависит от наличия упругой прокладки в наголовнике, которая должна быть предварительно обмята несколькими ударами той же интенсивности, что и при определении отказа сваи. Недостатком динамических испытаний является необходимость перехода от сопротивления сваи динамическому погружению к сопротивлению ее под действием статической нагрузки. Метод статического зондирования. Метод статического зондирования позволяет оценивать сопротивление грунта погружению сваи как под нижним ее концом, так и по ее боковой поверх-ности. Для зондирования согласно ГОСТ 24942—81 в настоящее время применяют в основном три установки. В установке типа I, у которой зондировочный стандартный конус переходит в штангу, трение по грунту развивается по всей ее длине, а в установках типа II и III трение по грунту развивается только в нижней части штанги. Сопротивление грунта прониканию зонда не идентично- сопротивлению грунта загружаемой свае, так как при внедрении зонда вокруг нее нарушается структура грунта, которая не может сразу восстановиться. По этой причине результаты статического зондирования насыщенных водой пылевато-глинистых грунтов не отражают работы свай, особенно в отношении трения боковой поверхности сваи о грунт. В то же время при песчаных грунтах и супесях результаты статического зондирования позволяют достаточно точно определять несущую способность свай. В остальных случаях, правильнее предварительно установить корреляционную зависимость между . нагрузкой, требующейся для погружения зонда, и несущей способностью свай. Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяют по формуле Я*-р.?», (П.?) где Pi — переходный коэффициент от сопротивления грунта под зондом при его погружении к сопротивлению грунта под забивной сваей после «отдыха»; qs— среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда на участке, расположенном на \dвыше и на Adниже нижнего конца сваи (d— сторона или диаметр сваи); •
271 Таблица 11.4. Значения коэффициентов р2 и для формул (11.8) и (11.9)
Среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи определяют из выражений: при установке типа I f = pafs; (И-8) при установках типов II и III ^ = (2>Л.Л)//г. (1L9> где р2 и р,- — переходные коэффициенты, принимаемые по табл. 11.4; fs— среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности зонда при погружении его на глубину забивки сваи; fst— среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности в пределах /-го слоя; hi— толщина 1-го слоя; h— глубина погружения сваи от поверхности грунта около нее. Зная Rsи f, находят частное значение предельного сопротив-* ления сваи в месте зондирования: Fu = RsA + fhu,(11.10) где А — площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца; h— длина Сван в грунте; м — периметр поперечного сечения сваи. При относительно однородных инженерно-геологических ус ловиях по частным значениям предельного сопротивления сваи, установленным для всех мест зондирования, находят несущую способность сваи, работающей на сжимающую нагрузку: (11.11) (-1 где ус— коэффициент условий работы, принимаемый равным 1; п — число точек зондирования, в которых по формуле (11.10) найдены частные значения предельного сопротивления сваи Fu. г; уя— коэффициент безопасности по грунту, определяемый в соответствии с п. 2.5 для односторонней доверительной вероятности а = 0,95. При резких изменениях напластования грунтов в пределах одной строительной площадки последнюю разбивают на части, 272 имеющие приблизительно однородные инженерно-геологические условия, и для каждой такой части определяют Faпо формула (11.11). Более точные значения частного предельного сопротивления сваи длиной до 12 м можно найти испытанием грунтов с помощью эталонной сваи, если длина проектируемых свай не превышает 12 м. Тогда, проведя испытания в соответствии с ГОСТ 24942—81, получают предельное сопротивление эталонной сваи Fu. sP а вычисляют предельное сопротивление натурных свай такой же длины по формуле spUlusp,(11.12) где и и usp— периметр поперечного сечения соответственно натурной сваи и эталонной сваи; ysp — коэффициент, принимаемый равным 1 для всех грунтов, кроме плотных песков (для них ysp= 1,25). Еще точнее Fuустанавливается испытанием натурных свай статической нагрузкой.  Рис. 11,13. Испытание свай статической нагрузкой а'-схема испытания; б — зависимость осадки, сван- от нагрузки: Метод испытания свай статической нагрузкой. Несущую спо- собность сваи при изысканиях можно определять путем испытания статической нагрузкой ее аналога (рис. 11.13, а), погружаемого в грунт или изготовляемого в грунте (как предусмотрено в проекте). Для приложения нагрузки на сваю на некотором расстоянии от нее (вне зоны напряженного состояния грунта, возникающего при забивке сваи) забивают или ввинчивают инвентарные анкерные сваи 3, на которых закрепляют упорную балку 2. Между балкой и головой испытываемой сваи помещают домкрат / и после отдыха передают на сваю нагрузку, обычно ступенями по 0,1...0,15 ожидаемой несущей способности. Каждую ступень нагрузки выдерживают до условного затухания осадки сваи, согласно ГОСТ 5686—78. После этого прикладывают следующую ступень нагрузки. По результатам эксперимента строят графическую зависимость (рис. 11.13,6). Иногда 273 при некоторой нагрузке при осадке менее 20 мм происходит провальная осадка сваи — непрерывное погружение ее без затухания скорости осадки (кривая 4). В таком случае эта нагрузка и будет соответствовать частному значению предельного сопротивления сваи. Труднее решить вопрос о значении предельного сопротивления сваи, если ее осадка развивается в соответствии с кривой 5 (рис. 11ЛЗ,б). Для рассматриваемого случая в СНиП 2.02.03—85 даны две рекомендации: 1. Для мостов и портовых гидротехнических сооружений принимают, что предельное сопротивление испытываемой сваи при вдавливании соответствует нагрузке, на одну ступень мень шей нагрузки, при которой: . приращение осадки за одну ступень загружения (при общей величине осадки более 40 мм) превышает в 5 раз и более приращение осадки, полученное за предшествующую ступень загружения; осадка не затухает в течение суток и более (при общей величине ее более 40 мм). 2. Для остальных свайных фундаментов и сооружений при нимают, что предельное сопротивление испытываемой сваи вдав ливающей нагрузке соответствует нагрузке, при которой эта свая получает осадку s, равную некоторой доле средней пре дельно допустимой осадки возводимого сооружения su. mt, т. е. где t, ^— коэффициент перехода от осадки s«. miк осадке испытываемой сваи до ее условного затухания, принимаемый равным 0,2 или с учетом опыта строительства. При таком подходе расчет свайных фундаментов, который производится по первой группе предельных состояний (по прочности или устойчивости), связан с расчетом по второй группе предельных состояний (по деформациям). В этом случае предельное сопротивление свай на одной и той лее строительной площадке при одних'и тех же грунтовых условиях под неодинаковыми по конструкции сооружениями получается различным. Предельное сопротивление сваи должно характеризоваться предельным сопротивлением сдвигу ее боковой поверхности по грунту и предельным сопротивлением грунта под ее нижним концом давлению. По мере загрузки сваи возрастают реактивные силы по ее боковой поверхности и нижнему концу, свая получает небольшое перемещение (осадку). Когда перемещение ее относительно грунта достигнет некоторого значения, называемого нами с Ф. К- Лапшиным сдвиговой осадкой, сопротивление сдвигу ее боковой поверхности по грунту будет максимальным. Тогда, если сопротивление грунта в зоне нижнего конца сваи не может возрастать, свая получает провальную осадку, В боль- 274 Шинстве же случаев сопротивление грунта под нижним концом сваи по мере увеличения ее осадки возрастает. Этим и объясняется, что осадка при испытании чаще всего соответствует кривой 5 (рис. 11.13,6). Учитывая сказанное, для определения предельного сопротивления сваи целесообразно принять величину Осадки, больше сдвиговой для любых грунтов, В Ленинграде рекомендуется принимать осадки, равные 40 мм, так как сдвиговая осадка ленточных глин составляет 25 мм. Положительный опыт строительства зданий на сваях, исходя из этого критерия (предельного сопротивления), свидетельствует о целесообразности его использования. Определение несущей способности грунта основания свай по результатам их испытаний. При испытании натуральных и эталонных свай статической нагрузкой и натурных свай динамической нагрузкой получают частные значения их предельного сопротивления Fu. Для нахождения нормативного значения предельного сопротивления свай Fu, nрезультаты испытаний (6 и более) свай, проведенных в одинаковых грунтовых условиях обрабатывают методом математической статистики (см. п. 2.5). По результатам такой обработки находят и значение коэффициента надежности по грунту ys. В случае испытания менее 6 свай принимают Fu. п. = Fu. mm иу«=1. Зная Fu. n, несущую способность свай определяют по формуле где ус— коэффициент условий работы, принимаемый для вдавливающих нагрузок равным 1; уг — коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый для односторонней доверительной вероятности а = 0,95 (см. п. 2.5). 11,2.5. Особенности работы свай, изготовленных в грунте Способ изготовления набивных свай влияет на сопротивление их вдавливающей нагрузке. Сопротивление сдвигу боковой поверхности свай по грунту зависит от того, происходит ли при образовании полости для сваи уплотнение грунта или, наоборот, разуплотнение. В общем случае несущая способность набивных свай, работающих на вдавливающую нагрузку, как и забивных свай, вычисляется по формуле (11.4). Различие заключается в определении коэффициентов условий работы ус, Yen, ycfи расчетного сопротивления грунта Rпод нижним концом сваи. Коэффициенты условий работы сваи в грунте уси условий работы грунта под нижним концом набивных свай усц принимают равными 1. При бетонировании сваи подводным способом  * Временные технические указания по устройству фундаментов гражданских зданий и сооружений в Ленинграде и его пригородных районах) ВТУ 401-01-388—71, Л., 1972, 275 Таблица 11.5. Значения коэффициента
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||