2. Процессы происходящие в грунте при устройстве свайных фундаментов.

Они зависят от типа свай, грунтовых условий, технологии погружения или изготовления свай и т.п..

При погружении забивной сваи объем грунта вытесняется вниз, вверх и в стороны, в результате чего грунт вокруг сваи уплотняется.

Но если свая забивается в плотные пески, может наблюдаться обратн. эффект – разуплотнение грунта.

Забивку свай необходимо от середины свайного поля к его краю. Если нет, средние сваи не всегда удается погрузить до заданной глубины.

Взаимного влияния нет на >6d, но это огромные размеры ростверка, поэтому расстояние м/у сваями 3d.

Грунт может обладать временным сопротивлением погружению сваи.

Скорость погружения сваи принято характеризовать величиной ее погружения от одного удара, называемой отказом сваи.

По величине отказа можно судить о ее сопротивлении: чем меньше отказ, тем, больше нес. спос. сваи.

Ложный отказ. При забивк свай в маловлажные пески, плотные и средней плотности, под нижним концом образуется переуплотненная зона, препятствующая погружению сваи вплоть до нулевого отказа, и забивка может привести к разрушению ее ствола. Оставить сваю в покое, через некоторое время релаксация напряжений, можно снова продолжить ее забивку до проектной отметки.

Время, необходимое для релаксации напряжений называется отдыхом свай (3…5 суток в песчаных грунтах, до 30 часов в глинах), а отказ определенный после отдыха свай и характеризующий ее действительную несущую способность – действительным отказом.

При забивке свай в глинистые грунт на контакте со сваей разжижается - происходит засасывание сваи. Здесь также, если прекратить забивку, то ч/з вр. несущая способность сваи значительно возрастет.

а-песчаный, б - глинистый

9. Несущая способность сваи по грунту и методы ее определения. Метод зондирование и статической нагрузкой. Верт и грориз нагр.

СВАИ-СТОЙКИ: по прочности материала ствола и по прочности грунта под ее нижним концом. За несущую способность принимается меньшая величина.

Несущая способность сваи-стойки по грунту определяется по формуле: ,

где γ_с – коэфф.т усл. работы сваи в грунте, γ_с=1;

R – расчетное сопр.е грунта под нижним концом сваи, кПа

А – площадь опирания сваи на грунт, м².

ВИСЯЧИЕ СВАИ – только по грунту.

Методы расчета:

*Динамический метод;

*Метод испытания пробной статической нагрузкой;

*Практический метод;

*Метод статического зондирования;

*Теоретические методы.

Динамический метод - определение нес. спос. по величине ее отказа на отметке, близкой к проектной.

– уравнение работ

где G∙H – работа падающего молота; G – вес молота, H – высота падения

F_u∙S_a – работа на погружение(сопротивление грунта);

F_u – предельное сопротивление сваи вертикальной нагрузке, кН;

S_a – отказ сваи, м; вычисляется как среднее арифметическое погружение сваи от серии ударов, называемой залогом (число ударов 4- 10).

G∙h –упругие деформации системы «молот-свая-грунт»(подскок свайного молота);

α∙G∙H – потерянная работа (тепло,трение,смятие);

а – коэффициент, учитывающий превращение части энергии в тепловую

Метод испытания сваи пробной статической нагрузкой.

–долго, наиболее точно установить предельное сопротивление сваи с учетом всех геологических и гидрогеологических условий строительной площадки Нагрузка прикладывается ступенями, равными 1/10,,,1/15 от ожидаемого предельного сопротивления сваи. Каждая ступень выдерживается до условной стабилизации осадки сваи. (если ее приращение не превышает 0,1мм за 1 час наблюдения для песчаных грунтов и за 2 часа для глинистых). перемещения на каждой ступени фиксируются приборами.

По результатам испытаний строятся графики зависимости горизонтальных перемещений сваи от нагрузок по которым и определяется предельное сопротивление сваи Fu - нагрузка на одну ступень менее той, при которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

Нес.спос. определяется по формуле:F_d = ;

где γ_с – коэффициент условий работы;

γ_g – коэффициент надежности по нагрузке;

Горизонтальная нагрузка статический.

Аналогично.

Рис. 11.14. 1 – опытная свая; 2 – гидравл. домкрат; 3 – прогибомер; 4 – упор статического груза

Практический метод (по таблицам СНиП). Обобщение результатов испытаний большого числа свай вертикальной статической нагрузкой, в опред виде грунта.

Теоретические. F_d - несущая способность висячей сваи;(от А, R условий работы fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи (табл 18); hi – толщина i-го слоя грунта, м;)

Nc - допустимая расч. нагр.; пески пылеватые и глинистые - не более 400 - 600 кН.

_k – коэффициент надежности.

Определение нес. спос. сваи статического зондирования грунтов( вертикальная висячая)

- более дешевый и быстрый метод по сравнению с испытанием свай статическими нагрузками.

Вдавливание в грунт стандартного зонда, состоящего из штанги с конусом на конце (d_кон = 36 мм, F = 10 см², < заострения 60º). Конструкция зонда позволяет как общее сопротивление его погружения, так и величину лобового сопротивления конуса.

Так как характер деформации грунтов при вдавливании свай и зонда аналогичен, полученные данные можно использовать для определения предельных сопротивлений свай.

F_d = AR+ f·h·U- по острию и по боковой поверхности зонда. AR - сопротивление острия зондаR = B1·q_з ;

f = B₂·f_з ; h - длина сваи

B₁ B₂ – переходные коэффициенты учитывающие разные размеры зонда и сваи.

Наряду с зондами для определения НС свай используются также эталонные сваи сечением 10х10 см двух типов – для измерения сопротивления грунта только под острием эталонной сваи, а второй – под острием и по ее боковой поверхности.

Математические методы расчета свай на горизонтальную нагрузку

2 группы характера деформаций свай в грунте

- Первая группа – для коротких жестких свай, поворачивающихся в грунте без изгиба (рис. 11.15 а).

Разрушение системы «свая-грунт» происходит за счет потери устойчивости грунтом основания.

- Вторая группа – для свай, изгибающихся в грунте.

Здесь сопротивление определяется прочностью материала сваи на изгиб.

В первой группе расчет базируется на положениях теории предельного равновесия грунтов. Во второй группе методы основаны на использовании модели местных упругих деформаций.

P(x) = (x), где коэффициент постели

(x) – перемещение

Рис. 11.15. Схемы работы гориз. нагруженных свай

При отнесении свай к той или иной категории жесткости следует учитывать не только длину сваи и жесткость ее поперечного сечения, но и деформационные свойства грунта, поскольку одна и та же свая, работающая в слабом грунте как короткая жесткая, в прочном грунте будет вести себя как длинная гибкая.

НС горизонтально нагруженного куста свай по нормам допускается определить как сумму сопротивлений одиночных свай.