Стандартный метод расчета несущей способности сваи, забитой в песок

Удельную нагрузку на конец сваи можно теоретически рассчитать по следующей формуле:

65

g= PoN_q= γ' hN_q,

где γ - кажущаяся плотность, т.е. плотность в воде песка (γ = γ- 1)¹;

h- глубина забивки сваи;

ρ₀- эффективное геостатическое напряжение,

N_q- безразмерный коэффициент несущей способности круглых свай, глубоко забитых в грунт.

По этой формуле величина gдолжна быть прямо пропорциональна ρ₀, т.е. глубине забивки. В действительности же все экспериментальные исследования показывают, что gимеет тенденцию к максимальному зна­чению, достаточному на критической глубине h₀(рис. 2.16), которая зави­сит от плотности песка, вертикального напряжения, создаваемого верхни­ми слоями глинистых грунтов, и т.д.

Коэффициент Nqбыстро увеличивается с увеличением внутренне­го угла трения песка, но у разных авторов колеблется в довольно широких пределах (рис. 2.17 ). Например, q> = 35°, Nqимеет значение от 41 по Тергази до 300 по Мейергофу. По сути дела может оказаться, что а более связанно с относительной плотностью песка, чем с его внутренним утлом трения.

Рис. 2.16. Изме­нения сопротивлений внедрению наконечника, выраженные через глу­бину внедрения в пески; 100-мм модель сваи (по Весику)

Плотность песка, имеющего пористость 40 %, равна: у = (2,65 х 0,60) + (1 х 0,40) = 2 t/m^j. Кажующая плотность, или плотность в воде, равна: у' = у - 1 = 2 - 1 = 1 t/m^j.

66

Рис. 2.17. Коэффициенты N_qдля глубоких фундаментов

Величина бокового трения равна

f=Kp₀tgδ,

где К - коэффициент бокового трения грунта;

δ - угол трения между сваей и песком (АНИ рекомендует принять

δ = φ-5°).

В связи с этим коэффициент К является основным фактором неоп­ределенности, поскольку в действительности зависит:

- от начального состояния песчаной породы, т.е. плотности песка и коэффициента осевого давления грунта в состоянии покоя:

Эффективное горизонтальное напряжение p_h

К₀ =

Эффективное геостатическое напряжение р₀

(обычно около 0,5);

• изменений объемов, происходящих при забивке сваи, которые зависят от формы сваи и метода ее забивки;

• направления нагрузки на сваю: сжатие (несущая способность) или растяжение (усилие извлечения).

Например, значения К находятся в следующих пределах:

• у забитой сваи К = 0,7 - 3;

• у забитой сваи с опережающим стволом К= 0,4 - 0,7;

- у сваи, вбитой в пробуренный ствол, К = 0,1 - 0,4. Вследствие значительной неопределенности при расчетах несущей

способности свай, забитых в песок, АНИ рекомендует максимальные зна­чения как для бокового трения, так и для несущей способности.

67

Эти предельные значения, приведенные в табл. 2.3, достигаются при максимальном заглублении на 25 м.

Для чистых песков (С_u= 0) принимаются следующие величины:

- несущей нагрузки наконечника: g = R_p/4;

- бокового трения: f = R_p/400,

где R_pозначает величину сопротивления, измеренную на наконечнике пенетрометра.

Таблица 2.3

Тип грунта	δ градусы	Максимальное боковое трение fmax, кН/м2	Nq	Максимальная удельная несущая способность, МН/'м2
Чистый песок	30	100	40	10
Заиленный песок	25	8.5	20	5
Песчанистый алевролит	20	70	12	3
Алевролит	15	50	8	2

Максимальные значения, относящиеся к кремнистым пескам, нельзя с уверенностью относить к известняковым, данные о которых мо­гут быть еще более неточными.