Стандартный метод расчета несущей способности сваи, забитой в глину

Статическая несущая способность Q сваи, забитой в грунт на глубину h, есть сумма двух членов Q_s и Q_p:

Q = Qs + Qp = fA_s + gAp,

где Q_s = fA_s - нагрузка вследствие бокового трения сваи о грунт; f — напряжение бокового трения; A_s - боковая площадь забитой секции сваи; Q_p = gA_p - нагрузка на конец сваи; g - напряжение на конце сваи; А_р - площадь поперечного сечения конца сваи.

Усилие, требуемое для извлечения сваи:

Qs = f ʹA_s,

где f ʹ- меньше f и обычно предполагается, что f ʹ= 0,7f (0,5 <f<l).

Применение метода расчета зависит от определения параметров fbg, величины которых зависят:

• от грунтов (природы и степени консолидация);

• типа и размеров свай;

• метода заглубления свай.

Удельная несущая нагрузка на конец сваи равна:

g = С_uN_c,

где С_u - когезия недренируемого образца глины;

N_c - безразмерный коэффициент несущей способности. Предполагается, что когезия С_u была определена с помощью широметра.

В мягких глинистых грунтах и в случае цилиндрической сваи, битой глубоко в грунт, опыт показывает, что:

N_c ≈9.

62

Показатель бокового трения, также известный под названием «сцепление грунта со сваей», выражается формулой:

f=kC_u,

где k≤ 1 .

Основная трудность заключается в определении коэффициента k: - в глинах от мягких до средней твердости, у которых С_u< 5 т/м² (С_u< 50 кПа), напряжение бокового трения должно быть сходно с когезией С_u(рис. 2.12);

а) Глины от мягких до крепких (по Макклелланду)

Рис. 2.12. Зависимость напряжения бокового трения свай от когезии грунта

- в более жестких глинах, у которых С_u> 5 т/м² (С_u> 50 кПа), fзначи­тельно меньше С_u как это показано различными эмпирическими уравне­ниями для коротких свай (рис. 2.13). Использование этих уравнений ведет кочень неточной оценке несущей способности свай (рис. 2.14).

Рис. 2.13. Зависимость прочности на сдвиг недренируемых глинистых грунтов от коэффициента

k= f/C_u

63

Рис. 2.14. Связь между расчетными и отмеченными несущими способностями свай, забитых в глинистые грунты, основанные на критерии Томлинсона (по Макклелланду)

В случае нормально консолидированных глин эмпирическое урав­нение, предложенное Виджайверджия и Фохтом:

Q_s = λ (Ϭ_m+ 2c_m) A_s

должно соотносить боковое сопротивление трения с величиной, которую можно ассимилировать осевым напряжением грунтов. В этом уравнении:

Ϭ_m=γ_mh - эффективное среднее вертикальное напряжение, возни­кающее в результате действия погруженной массы на глубину рассматри­ваемого грунта;

С_m - средняя прочность на сдвиг недренируемого грунта на глуби­не внедрения сваи.

В случае переуплотненных грунтов можно применить метод Томлинсона:

f = 0,3 C_u.

В спецификациях АНИ не делается различия между мягкими и же­сткими глинами, хотя в них даются верхние пределы бокового сопротив­ления трения:

64

забиваемые сваи:

• заглубление менее 30 м: f< 5 т/м² (f< 50 кПа);

• заглубление более 30 м: f< 1/Зр₀,

где р₀ означает эффективное геостатическое напряжение;

• сваи, заглубленные после бурения:

• меньше соответствующих значений для забиваемых свай. Величина когезии, выведенная из результатов пенетрометрии,

обычно берется равной:

C_u = R_p/20,

где R_p - сопротивление внедрению конуса, измеренное пенетрометром.

Рис. 2.15. Взаимосвязь меж­ду коэффициентом X и заглублением сваи (по Виджайверджия и Фохту)

Для расчета нагрузки на конец сваи часто используется следующая формула:

g = 4C_u,

где g равно не более 400 т/м² (4 МПа), а для бокового трения:

f = 0,4C_u, где f не более 40 т/м² (400 КПа).