Нагрузка на сваю: Предельно допускаемая нагрузка на сваю

Содержание

Допустимая нагрузка на винтовую сваю

Расчет винтового фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно не правильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайновинтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:
  1. диаметр трубы и лопастей;
  2. прочность грунта основания;
  3. длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти).

Расчет нагрузки на винтовую сваю выполняется по следующей формуле: N = F/γk .

В этой формуле:

  • N — несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать),
  • F — значение несущей способности (неоптимизированное),
  • γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.

  • 1,25 при проведении испытаний с помощью сваиэталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
  • При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,41,75 при количестве опорных элементов в пределах 520 штук.

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле: F = S*Rо .

Здесь:

  • S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

ГОСТ «Грунты. Классификация».

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента. Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

  1. условия работы;
  2. характеристики грунта;
  3. глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
  4. диаметр лопасти;
  5. характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Расчет свай на фундамент

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

  1. грунты на участке — глина;
  2. диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
  3. масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
  4. периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см².  Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности).

Остается вычислить площадь лепестковой подошвы: S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность: F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку: N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом: 59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов: 24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов. Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 1213 штук, а это существенная экономия.

В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности. Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается.

Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

  1. сечение;
  2. длина;
  3. шаг;
  4. распределение под несущими стенами.

 

Допустимая нагрузка на винтовые сваи

Свайно-винтовые фундаменты обладают множеством достоинств. Одним из таких является возможность возведения прочного и долговечного строения практически на любом грунте. Однако следует отметить, что одну из главных ролей в надежности фундамента играет несущая способность винтовой сваи.

Производители этих изделий уверяют, что при соблюдении технологии изготовления конструкции диаметром 133 мм, она одна может выдерживать максимальную нагрузку до 14 тонн. Номинальная же нагрузка составляет 9-10 тонн. Безусловно, такие характеристики нашли применение в частном строительстве. Ведь средний вес кирпичного коттеджа варьируется от 4 до 8 тонн. Конечно же, немаловажную роль играет и грунт, в который ввинчивается свая.

Допустимая нагрузка на винтовые сваи различных типоразмеров

В строительстве применяют несколько видов данных конструкций, которые имеют различные прочностные характеристики:

  • мини-сваи диаметром 57 и 76 мм. Допустимая нагрузка — до 800-3000 кг, максимальная, в зависимости от грунта, может достигать 1-3 тонны. Такие изделия применяются для возведения нетяжелых оградительных конструкций, садовых деревянных домиков и т. д.;
  • конструкции диаметром 89 и 108 мм. Номинальная нагрузка — 4-9 тонн. Используются для строительства нетяжелых кирпичных домов, павильонов и прочих сооружений;
  • сваи диаметром 133 мм. Максимальная нагрузка — до 14 тонн, номинальная — 9-10 тонн. Применяются для строительства частных коттеджей, домов и других тяжелых кирпичных сооружений.

Несомненно, фундамент и конкретная нагрузка на него и сваи рассчитывается из общего веса дома и несущего потенциала грунта.

Для того чтобы рассчитать общую нагрузку на грунт, необходимо общий вес здания разделить на его опорную площадь. Таким образом, вычислив давление здания на фундамент, можно определить количество винтовых свай и нагрузку на них. После этого можно определить и необходимый типоразмер конструкций.

Допустимая и максимальная нагрузка на сваю зависит от её параметров: диаметр ствола, диаметр винтовой лопасти, длина ствола, глубина залегания лопасти от поверхности грунта, характер нагрузки на сваю (сжимающая, выдергивающая, знакопеременная), тип грунта (пески, супеси, суглинки, глины), физические параметры почвы и др.

Соблюдение всех этих условий позволит правильно рассчитать допустимую и максимальную нагрузку на сваю.

Какой вес выдерживает свайный фундамент

Соблюдение Вашей конфиденциальности важно для нас. По этой причине, мы разработали Политику Конфиденциальности, которая описывает, как мы используем и храним Вашу информацию. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими правилами соблюдения конфиденциальности и сообщите нам, если у вас возникнут какие-либо вопросы.

Сбор и использование персональной информации

Под персональной информацией понимаются данные, которые могут быть использованы для идентификации определенного лица либо связи с ним.

От вас может быть запрошено предоставление вашей персональной информации в любой момент, когда вы связываетесь с нами.

Ниже приведены некоторые примеры типов персональной информации, которую мы можем собирать, и как мы можем использовать такую информацию.

Какую персональную информацию мы собираем:

  • Когда вы оставляете заявку на сайте, мы можем собирать различную информацию, включая ваши имя, номер телефона, адрес электронной почты и т.д.

Как мы используем вашу персональную информацию:

  • Собираемая нами персональная информация позволяет нам связываться с вами и сообщать об уникальных предложениях, акциях и других мероприятиях и ближайших событиях.
  • Время от времени, мы можем использовать вашу персональную информацию для отправки важных уведомлений и сообщений.
  • Мы также можем использовать персональную информацию для внутренних целей, таких как проведения аудита, анализа данных и различных исследований в целях улучшения услуг предоставляемых нами и предоставления Вам рекомендаций относительно наших услуг.
  • Если вы принимаете участие в розыгрыше призов, конкурсе или сходном стимулирующем мероприятии, мы можем использовать предоставляемую вами информацию для управления такими программами.

Раскрытие информации третьим лицам

Мы не раскрываем полученную от Вас информацию третьим лицам.

Исключения:

  • В случае если необходимо — в соответствии с законом, судебным порядком, в судебном разбирательстве, и/или на основании публичных запросов или запросов от государственных органов на территории РФ — раскрыть вашу персональную информацию. Мы также можем раскрывать информацию о вас если мы определим, что такое раскрытие необходимо или уместно в целях безопасности, поддержания правопорядка, или иных общественно важных случаях.
  • В случае реорганизации, слияния или продажи мы можем передать собираемую нами персональную информацию соответствующему третьему лицу – правопреемнику.

Защита персональной информации

Мы предпринимаем меры предосторожности — включая административные, технические и физические — для защиты вашей персональной информации от утраты, кражи, и недобросовестного использования, а также от несанкционированного доступа, раскрытия, изменения и уничтожения.

Соблюдение вашей конфиденциальности на уровне компании

Для того чтобы убедиться, что ваша персональная информация находится в безопасности, мы доводим нормы соблюдения конфиденциальности и безопасности до наших сотрудников, и строго следим за исполнением мер соблюдения конфиденциальности.

Проведение статических испытаний свай — Свайные фундаменты

Перед проведением статических испытаний необходимо тща­тельно спланировать поверхность грунта вокруг опытной сваи. Загрузочное устройство монтируется таким образом, чтобы обес­печить центральное приложение строго вертикальной нагрузки. Сама пробная свая должна иметь необходимую прочность мате­риала, обеспечивающую получение требуемых характеристик не­сущей способности грунта. При необходимости голова сваи усиливается внешней обоймой. Если испытание проводится с использованием анкерных свай, последние рассчитываются на растяжение с коэффициентом запаса, равным 2, и не должны быть длиннее испытываемой.

Анкерные сваи в плане должны размещаться на расстоянии не менее 6 d, но не ближе 2 м от испытываемых, если те без уширений на конце. При наличии уширений сваи располагаются в пла­не таким образом, чтобы возникающие в грунте вокруг них напряженные зоны не пересекались.
Набивные сваи могут испытываться только после того, как прочность их бетона достигнет не менее 75% расчетной вели­чины.
Статические испытания свай сводятся к определению зависи­мости осадки от нагрузки и построению графиков S=f(Р).
 На­грузку на сваю прикладывают возрастающими ступенями. Вели­чина ступени принимается равной 1/10-1/15 ожидаемой пре­дельной (Рпр) или критической (Ркр) нагрузки на сваю, и обыч­но равна 1,25; 2,5; 5 или 10 т. Каждая ступень нагрузки выдер­живается во времени до наступления условной стабилизации осадки. Стабилизация считается достигнутой, если за последние 2 ч для глинистых грунтов (за 1 ч при ускоренном режиме ис­пытаний) и 1 ч для песчаных грунтов (за 30 мин при ускоренном режиме испытаний) осадка увеличивается менее чем на 0,1 мм.
Испытание желательно проводить до получения критической нагрузки на сваю или до общей осадки сваи S >100 мм (во вся­ком случае до
S>40 мм). При критической нагрузке обычно на графике S=f(Р) отмечается весьма резкий перелом. Если на­грузка прикладывается гидравлическим домкратом, этот момент фиксируется следующим образом.
После стабилизации осадки на очередной ступени нагрузки в домкрате поднимается давление и осуществляется переход на следующую ступень. Если при этом достигнута критическая нагрузка, прогибомеры показывают резкое, незатухающее нара­стание осадки, а стрелка манометра на домкрате указывает од­ну и ту же величину — критическую нагрузку. Прекращение работы насоса домкрата приводит к стабилизации осадки, а стрелка манометра падает до величины, лежащей между пре­дыдущей (стабилизировавшейся) нагрузкой и критической.
Критическая нагрузка считается достигнутой, если общая осадка сваи >40
мм, а осадка за последнюю ступень превышает осадку за предыдущую ступень более чем в 5 раз и не стабили­зируется в течение суток и более. На графиках S=f(Р) при этом обычно отмечается резкий перелом, а самая кривая зави­симости стремится к вертикали.
Если сваи опираются на крупнообломочные грунты или на крупные и средней крупности плотные пески, а также на глини­стые грунты твердой консистенции, то статические испытания могут быть прекращены при осадках S<20 мм при условии, что максимальная нагрузка Рмакс при испытании будет не менее 1,5 Р, где Р — требуемая несущая способность сваи.
За предельную величину несущей способности сваи рекомен­дуется принимать величину Рпр.=0,92 Ркр.
Зачастую на графиках S=f(Р) нельзя определить явную точ­ку перелома, а кривая зависимости имеет пологий характер. Определение Ркр в этом случае связано с известными трудностя­ми, так как многие вопросы работы сваи и расшифровки графи­ков S=f(Р) находятся еще в стадии изучения. Для свай с весь­ма развитой площадью опоры на практике часто Рпр принимает­ся равной нагрузке, соответствующей на графике двойной ве­личине осадки, допустимой для фундамента возводимого сооружения. При этом кривая зависимости
S=f(Р) вплоть до принимаемой Рпр не должна иметь резких точек перелома, ха­рактерных для Ркр. Если по техническим условиям не удается достигнуть двойной величины предельно допустимой осадки и по кривой зависимости не усматривается близость наступления кри­тического состояния, за Рпр принимается величина конечной на­грузки.
При определении Рпрнеобходимо учитывать тип сваи (за­бивная, с уширением), характер ее работы и вид грунтов. Для забивных свай на величину Рпроказывают влияние условия, связанные с так называемым «отдыхом» сваи.
Статические испы­тания сваи следует производить, спустя некоторое время после их забивки (в песчаных грунтах не ранее 3, а в глинистых 6 дней).
Для расшифровки графиков S=f(Р) большое значение имеет масштаб их построения. Обычно для наглядности по оси абсцисс откладывают нагрузку Р в т, а по оси ординат — осадку сваи S в мм или см. При испытании свай на сжатие ось абсцисс направ­ляется слева направо, а ось ординат — сверху вниз. При испыта­нии свай на выдергивание ось ординат направляется снизу вверх.
На рис. 39 приведен примерный график испытания сваи ста­тической нагрузкой. Для

построения подобных графиков обычно пользуются масштабами: для нагрузоr — 1 см = 5 т

нагрузки; для осадок — 1 cм = 1 мм осадки.
Такие масштабы удобны при малых осадках. При больших осадках при таких масштабах получаются   громоздкие   и искаженные графики, приводящие к занижению несущей способно­сти свай в слабых грунтах. Поэтому при больших осадках для графиков можно рекомендовать следующие масштабы: для оси абсцисс при Ркр <60 г — 1 см=2,5 т, при Ркр от 60 до 150 т — 1 см = 5 т при Ркр > 150 т — 1 см =10 т; для оси ординат при S0<50 мм — 1см — 10 мм осадки,    при S0>50 мм — 1 см= 10 мм осадки (S0 — стабилизировавшаяся осадка на последней ступени нагруз­ки, после которой отмечается наступле­ние
Ркр ).
Приведенные рекомендации по выбору масштабов позволяют получить удобочи­таемые графики приемлемых размеров.
При проведении статических испытаний иногда строят графики зависимости осад­ки от времени. Такие графики позволяют правильнее определить стабилизацию осадки.
Для определения упругой части осадки сваю разгружают ступенями, равными двойной величине ступени при нагрузке. Каждая ступень при разгрузке выдержи­вается по 10 мин.
На практике нередко проводят испыта­ние одной из свай в кусте. При таких ис­пытаниях свая всегда показывает завы­шенную несущую способность, поскольку ее осадке препятствуют окружающие ненагруженные сваи этого куста Поэтому можно допустить испытание только угловых свай ростверка или средней сваи, но только до того, как будут забиты остальные сваи этого ростверка.
Несущая способность сваи по результатам испытаний сжима­ющей статической нагрузкой определяется по формуле

(11)


где:  k — коэффициент  однородности   основания,   принимаемый равным k = 0,8;
m — коэффициент условий   работы,   принимаемый    равным m = 1;
Рн— нормативное сопротивление сваи в т. Согласно СНиП ІІ-Б. 5-67 для мостов нормативное сопротив­ление сваи Рн принимается равным предельной нагрузке Рпр, т. е. Рн = Рпр, а для зданий и сооружений (кроме мостов) за нормативное сопротивление сваи в формуле (11) предлагается принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку , равную


(12)


где: — предельная величина средней осадки   фундамента проектируемого здания или сооружения, учитывае­мая в проекте или   принимаемая   по СНиП   П-Б 1-62;
— коэффициент   перехода   от предельной    величины средней осадки фундамента здания или сооруже­ния , учитываемой в проекте  от длительной нагрузки, к осадке сваи, полученной при статичес­ких испытаниях свай с условным затуханием осад­ки, равным 0,1 мм за 2 ч.
Величина коэффициента принимается равной = 0,1; ее до­пускается уточнять по данным долговременных испытаний и по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных, на свайных фундаментах в аналогичных условиях.

При испытании свай пробной статической нагрузкой ре­комендуется принимать нормативное сопротивление свай Рн для всех зданий и сооружений (так же, как и для мостов), равным предельной нагрузке Рпр , как это предписывалось СНиП ІІ-Б 5-62. Дело в том, что поскольку для различных зданий и соору­жений предельные осадки фундаментов резко отличаются по сво­ей величине (от 8 до 30 см), новая трактовка результатов статических испытаний с использованием формулы (12) вносит большую неопределенность. Получается, что несущая способ­ность свай может зависеть от типа здания или сооружения, по­жалуй, больше, чем от грунтовых условий. Поясним это на примере.
Рассмотрим график испытаний свай (рис. 40). По этому графику критическая нагрузка для



Рис.40 Несущая способность свай в зависимости от типов зданий и сооружений
Рж, Рп,  Рм, Рт— несущие способности свай для жилого дома, промздания, моста и трубы.

сваи Ркр=48 т. Найдем, чему будут равны нормативные со­противления свай для фундаментов моста, жилого дома, дымо­вой трубы (на железобетонной плите) и промышленного зда­ния, а также соответствующие несущие способности свай.
По методике расчета СНиП II-Б. 5-62 для моста или любого другого сооружения или здания:

В табл. 12 показано, что отказ от прежней и переход на но­вую методику расчета свай по результатам статических испыта­ний:
— приводит к тому, что несущая способность одной и той же сваи в одинаковых грунтовых условиях оказывается, якобы, в одном случае в 1,5-2 раза больше чем в другом;
— может вызвать значительное (в 1,5-2 раза) недоиспользова­ние фактической несущей способности свай и   соответствующее удорожание свайного фундамента.
Попытка связать несущую способ­ность отдельной сваи с предельной средней осадкой здания или сооруже­ния не может быть оправдана хотя бы потому, что осадка одиночной сваи, как правило, составляет только неболь­шую часть осадки свайного фундамен­та и практически не зависит от дефор­маций грунта в активной зоне фунда­мента в целом.
Для раздельного определения вели­чин сопротивления грунтов под остри­ем и на боковой поверхности сваи мож­но воспользоваться стальной инвентар­ной сваей-штампом конструкции «Фундаментпроект» (рис. 41). Форма ее по­перечного сечения бывает круглой или квадратной.
Испытание производится в такой последовательности. После погружения сваи на требуемую глубину усилием домкрата, пе­редаваемым через внутреннюю трубу, нагрузка прикладывается к наконечнику и производится испытание по острию сваи; затем вдавливается ствол сваи (наружная оболочка) для определения сопротивления грунта по боковой поверхности, после чего свая испытывается при ее одновременной работе
Таблица 12. Несущая способность сваи в фундаментах различных зданий и сооружений

по острию и по боковой поверхности.
Достоинством сваи-штампа является возможность раздель­ного испытания сопротивления грунта по острию и по бо­ковой поверхности сваи. Одна­ко необходимость в применении обычной громоздкой нагрузоч­ной системы не устраняется.
Для   раздельных  послойных определений        сопротивления грунта по острию и боковой по­верхности сваи и кардинального упрощения таких испытаний  в Киевском инженерно-строительном институте была разработана инвентарная испытательная полая свая. В ее состав входят соосно расположенные подвижные муфта и наконечник, соеди­ненные с гидроцилиндром или гидравлическими домкратами, помещенными в нижней части полости испытательной сваи. Роль анкерного устройства играет ствол (выше подвижной муфты), который  силами  трения  на  боковой поверхности  передает на



Рис. 41. Свая-штамп конструкции «Фундаментпроект»:
1 — наружная   труба,   обрамленная   уголками, 2 — внутренняя  труба;  3 — башмак

окружающий грунт реактивное усилие от гидроцилиндра или домкратов. С целью повышения реактивного сопро­тивления грунта на боковой поверхно­сти ствол испытательной сваи может быть снабжен, например, винтовыми лопастями.
Испытательная свая (рис. 42) имеет размеры: диаметр 273 мм(площадь поперечного



Рис. 42. Схема инвентарной испытательной сваи:
1 — выдвижной наконечник; 2 — гидравлический домкрат к наконечнику; 3 — подвижная муфта, 4 — траверса; 5 — гидравлический домкрат к муфте; 6 — маслопровод. 7 — нить прогибомера, 8 — прогибомер к муфте; 9 — проушина для крепления вибро­погружателя; 10 — прогибомер к реперному устройству; 11— прогибомер к наконечнику, 12 — реперное устройство; 13 — нить прогибомера; 14 — маслопровод, 15 — винтовая лопасть; 16 — кор­пус сваи;  17 — сальники

сечения наконечника 600 см2), длина 10 м. Свая состоит из полого корпуса (стальной трубы), надетой на его нижний конец подвижной муфты и выдвижного наконеч­ника. Внутри подвижной муфты по диаметру расположена сое­диненная с ней траверса, помещенная в прорезях, имеющихся в стенках сваи. Над острием сваи помещены два гидравлических домкрата для нагружения наконечника и для подвижной муфты. Управление гидравлическими домкратами   осуществляется  с помощью двух маслопроводов из напорных трубок или шлан­гов, по которым поочередно по­дается жидкость из насоса, рас­положенного на поверхности. Перемещение наконечника сваи и подвижной муфты изме­ряется с помощью двух прогибомеров с прочными нитями, переброшенными через блоки и присоединенными соответст­венно к наконечнику и травер­се. К верхнему концу сваи свободно присоединена проушина для прикрепления вибропогру­жателя, допускающая враще­ние сваи вокруг оси. Для конт­роля фиксированного положе­ния сваи в процессе испытания применяется, например, реперное устройство с прогибомером. Для повышения анкерного эффекта к боковой поверхности ство­ла сваи (выше подвижной муфты) прикреплены винтовые ло­пасти. Сальники предохраняют от попадания воды внутрь испытательной сваи.
При погружении в грунт с помощью вибропогружателя ВВПС 32/19 или ВВПС 20/11 происходит плавное завинчивание испы­тательной сваи. Точно так же она извлекается из грунта.
Инвентарная испытательная свая с сечением, близким к попе­речным размерам обычных свай, позволяет получить достовер­ные данные о несущей способности свай еще в процессе изыска­ний и обеспечивает разработку экономичных проектных решений свайных фундаментов. Кроме того, она избавляет от необходи­мости изготовлять и забивать бросовые пробные и анкерные сваи и устраивать упорные стальные конструкции, что также дает большую экономию.
На рис. 43 приведены графики определения несущей способ­ности инвентарной сваи по острию и по боковой поверхности под­вижной муфты. Испытания были проведены в мягкопластичном суглинке через сутки и через 6 суток после погружения инвен­тарной сваи; глубина забивки составляла 8 м.
На этой же площадке в непосредственной близости к месту испытания


Рис. 43 Графики испытания инвен­тарной и пробных свай:
1 и 2 — по боковой поверхности инвентар­ной сваи через сутки и через 6 суток; 3 и 4 — то же, по острию, 5 и 6 — графики испытаний двух пробных свай.

инвентарной сваи предварительно были испытаны две железобетонные пробные сваи сечением 30×30 см, забитые в грунт также на глубину 8 м.
Ниже приводится определение несущей способности железо­бетонной сваи сечением 30X30 см, забитой на глубину 8 мв мягкопластичный суглинок.
По графику определяем, что на основании испытаний, выпол­ненных через 6 суток после забивки инвентарной сваи, норматив­ное сопротивление грунта основания на боковой поверхности муфты , а критическое сопротивление по острию Ркр=10 т. Соответствующее нормативное сопротивление по ост­рию сваи


где: — нормативное сопротивление грунта   основания по острию сваи, принимаемое равным  ;

F0— площадь поперечного сечения инвентарной сваи.
Согласно (13)   .
Поскольку середина подвижной муфты инвентарной сваи при испытании находилась на глубине 7,5 м, а середина боковой по­верхности рассчитываемой железобетонной сваи — на глубине 4 мот поверхности, надо найти соответствующий переходной коэффициент k0.
Величину k0найдем  (в порядке   первого    приближения)   по СНиП II-Б. 5-67, табл. 2 для глинистых грунтов с консистенцией
В = 0,6 по отношению значений fндля глубин 4 и 7,5 м.
Коэффициент .
Несущую способность железобетонной сваи сечением 0,3х0,3 и длиной 8 м по основанию определяем по формуле (14)

(14)

где:  k — коэффициент  однородности  грунта,  принимаемый  k = 0,7;
m — коэффициент условий работы инвентарной испытатель­ной сваи, принимаемый до получения более достовер­ных данных m= 0,8;
F — площадь поперечного сечения нижнего  конца   железо­бетонной сваи в м2;
и — периметр поперечного сечения сваи в м;
l — глубина забивки сваи  (при однородном грунте)  в м .
Согласно   (14) Рф =0,7 • 0,8 (155 • 0,09 + 1,2 • 8 • 2,2 • 0,7) =7,8+ + 8,3=16,1 т.

По графику (рис. 43) найдем величины несущих способ­ностей по основанию для пробных свай.
Критические сопротивления пробных свай Ркр1 =25,0 т и  Ркр2 = 28,0 т.
Несущие   способности   для   этих   двух   свай   будут   соответ­ственно Р1=0,7•0,935•25,0=16,4 т   и   Р3=0,7•0,935•28,0=18,4 т. Отношение расчетных    сопротивлений    свай,   по испытаниям пробных и инвентарной свай:


и     

Таким образом испытания пробных и инвентарных свай дают схожие данные.
Следует отметить, что при забивке пробных свай, предназна­ченных для статических испытаний, рекомендуется измерять по­лучаемые при этом отказы для возможности сопротивления несу­щих способностей свай в данных грунтовых условиях, вычис­ленных по результатам статических и динамических испытаний.

Нагрузка на винтовые сваи, какой вес выдерживают

Строительство домов является ответственной задачей, связанной не только с серьёзными трудозатратами, но и используемыми материалами и квалификацией рабочих. Одной из самых трудоемких этапов является возведение фундамента. Без правильного расчета и определения типа основания невозможно создать надежную и долговечную конструкцию, способную служить в течение многих десятков лет. Проект делается в соответствии с общей конструкцией объекта, его габаритами и особенностями участка.

Свайно-винтовой фундамент относится к наиболее распространенным типам оснований, отлично зарекомендовавшим себя на наших широтах. Именно в его пользу делается выбор, если стройплощадка характеризуется сложными условиями.

Сфера применения

Данный вариант основания эффективен в индивидуальном домостроительстве, используется при проведении работ с заборами и легкими хозяйственными постройками. Отечественным строителям нередко приходится сталкиваться с морозным пучением грунта. Выбор основания соответствует качеству и типу грунтов: от глинистых до торфяных, от болотистых до водонасыщенных. Следует также помнить о проблемах, связанных с пучением грунтов.

Выбор свайно-винтового фундамента

Использование наиболее тонких винтовых свай эффективно при возведении заборов. Диаметр 89 мм применяется в домостроении. Величина несущей способности определяется в соответствии с диаметром и толщиной стенок и может составлять от 4 до 7 тонн. Этой величины достаточно при строительстве большинства жилых домов, даже при наличии на стройплощадке сложных условий.

При возведении капитального дома из бревна с небольшими габаритами рекомендуется воспользоваться 108-миллиметровыми сваями. Если дом сооружается из пеноблоков либо кирпича, диаметр должен достигать 133-х миллиметров.

Нагрузка определяется используемыми стройматериалами, этажностью, а также габаритами здания. Больше всего весят перекрытия в комплексе со стенами. В двухэтажном деревянном доме перекрытия могут весить около 10-ти тонн, а внешние стены – около 16-ти тонн.

При проектировании нагрузок расчетный вес умножают на коэффициент 1.3, что важно для обеспечения прочности. Также при расчете необходимо учитывать ветровое воздействие в сочетании с нагрузкой снега. В отечественных регионах именно снеговую нагрузку следует считать первостепенной.

В зависимости от веса сооружения рассчитывается и количество свай, соответствующее их типоразмеру, характеристикам участка и нагрузкам, оказываемым домом. Расчет можно сделать на нашем сайте с помощью калькулятора, а также позвонив по телефону или оставив заявку. Также важен расчет длины, зависящей от свойств и глубины промерзания, других важных параметров, хорошо известных специалистам.

Благодаря свайно-винтовому основанию можно осуществлять строительство здания, независимо от грунтов. Мастера легко справляются с болотистыми и торфяными территориями, даже с вечной мерзлотой и сложными рельефами.

Определение расчетной нагрузки допускаемой на сваю, страница 3

Осреднённое по слоям расчётное значение удельного веса грунта выше нижнего конца сваи 13. 342 кН/м3.

Расчётное значение удельного веса грунта выше нижнего конца сваи определяется с учётом планировки грунта срезкой.

Расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи 1237.988 кН/м2.

Несущая способность сваи по нижнему концу 653.784 кН.

Определение несущей способности сваи

Коэффициент условий работы сваи 1.000.

Несущая способность сваи по вдавливающей нагрузке Fd = 1190.141 кН.

Определение расчётной нагрузки допускаемой на сваю

Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту определяется в соответствии с п.7.1.11.

Коэффициент условий работы, учитывающий повышений однородности грунтовых условий в зависимости от числа совместно работающих свай  1.150.

Коэффициент надёжности по назначению (ответственности) сооружения 1.200.

Коэффициент надёжности по грунту 1.65.

При определении расчётной нагрузки допускаемой на сваю, учитывается негативное трение от влияния просадочных грунтов II типа.

Предельно-допустимая осадка сооружения, в фундаменте которого используется рассчитываемая свая, составляет 5.000 см.

Просадка грунта от собственного веса по геологической колонке составляет 9.400 см.

Коэффициент условий работы негативного трения 0.704.

Сила негативного трения P = -663.984 кН.

Расчётная вдавливающая нагрузка, допускаемая на сваю N = 223.799 кН.

РАСЧЁТ СВАИ С УЧЁТОМ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Определение расчётной глубины, до которой не учитывается сопротивление грунта на боковой поверхности сваи

Расчётная глубина hd, до которой не учитывается сопротивление грунта на боковой поверхности сваи, определяется в соответствии с п.12.4.

Толщина грунта основания lk, определяющего работу сваи на горизонтальную нагрузку составляет 4.370 м.

Число слоев грунта, находящихся в пределах толщины lk — 2.

Расчётные значения удельного веса, угла внутреннего трения, удельного сцепления и коэффициента пропорциональности грунта в пределах толщины lk, используемых для определения расчётной глубины hd, определяются как осредненное значение по площадям еденичного прямолинейного графика с максимальной ординатой равной 1. 000 у поверхности грунта и ординатой 0.000 на глубине lk.

Расчётное значение удельного веса грунта 16.703 кН/м3

Расчётное значение угла внутреннего трения грунта 9.449 град.

Расчётное значение угла внутреннего трения грунта было принято уменьшенным на 7 град. для расчётной сейсмичности 9 баллов.

Расчётное значение удельного сцепления грунта 8.623 кПа.

Расчётное значение коэффициента пропорциональности грунта 16347.8 кН/м4.

Условная ширина сваи bp 1.820 м.

Безразмерные коэффициенты a1, a2, a3:

а1 = 1.200

а2 = 1.200

а3 = 0.000

Коэффициент деформации ae 0.431 1/м.

Расчетная глубина hd в соответствии с п.12.4 составляет 2.620 м.

Расчётная глубина hd отсчитывается от уровня планировки срезкой.

Определение работы грунта на боковой поверхности сваи

При выполнении расчёта с учётом сейсмического воздействия не учитывается работа негативного трения грунта на боковой поверхности сваи.

Грунты основания разбиваются на однородные участки толщиной не более 2.000 м.

Свая работает на вдавливающую нагрузку в пределах глубины 17.030 м, с отметки 53.380 м до отметки 36.350 м.

Параметры взаимодействия сваи с грунтом приведены в таблице №6.

Таблица №6

Испытание сваи под нагрузкой – обзор

6.2.7 Условия предельной несущей способности

При испытании сваи под статической нагрузкой предельная несущая способность определяется как быстрое перемещение при постоянной или слегка увеличенной нагрузке. Из-за больших перемещений, необходимых для того, чтобы свая достигла разрушения в режиме погружения, в большинстве случаев при испытании не достигается отчетливая предельная нагрузка при погружении (Fellenius, 2015). Поэтому было предложено несколько критериев интерпретации, которые применяются для определения предельной несущей способности сваи.

Необходимо применить уникальный критерий отказа при определении предельной емкости, чтобы сделать результаты нагрузочных испытаний сопоставимыми. Феллениус (2015) обобщил шесть критериев отказа. Среди этих подходов обычно используются предел смещения Дэвиссона (Davisson, 1972), 80-процентный критерий Бринча-Хансена (Hansen, 1963) и экстраполяция Чина-Конднера (Chin, 1978). Предельная нагрузка Дэвиссона обычно показывает нагрузки в нижней части диаграммы нагрузка-перемещение. С другой стороны, экстраполяция Чина-Конднера предполагает асимптотическую кривую, а нагрузка определяется экстраполяцией, и, следовательно, результаты всегда превышают максимальную нагрузку, приложенную в тесте.Критерий Бринча-Хансена 80% обычно хорошо согласуется с интуитивно воспринимаемым «резким разрушением» сваи (Fellenius, 2015). Два примера интерпретации несущей способности сваи по этим критериям показаны на рис. 6.8, который представляет собой диаграмму нагрузка-перемещение забивной трубчатой ​​сваи с закрытым концом диаметром 300 мм и длиной заделки 16,2 м (Мошфеги и Эслами). , 2016). На диаграммах также указана грузоподъемность сваи при смещении 10 % от диаметра сваи.

Рис 6.8. Интерпретация диаграммы «нагрузка-перемещение» для варианта 001-L&D31 (Moshfeghi and Eslami, 2016).

Поскольку конусное испытание является испытанием на высокую деформацию, врезную нагрузку следует рассматривать как предельную допустимую нагрузку. Кроме того, оценка несущей способности сваи на основе погружной нагрузки предотвращает искажение жесткостью сваи измерений предельной несущей способности сваи (White and Bolton, 2005). Поэтому критерий Бринча-Хансена 80% выбирается для интерпретации результатов нагрузочных испытаний для обоснования разумного сравнения и оценки.

В различных методах, основанных на CPT, введены различные определения предельной нагрузки. Например, UniCone (Eslami and Fellenius, 1997) определяет падающую нагрузку как предельную грузоподъемность, в то время как некоторые более современные методы, такие как Fugro-05 (Kolk et al., 2005), NGI-05 (Clausen et al., 2005). ), UWA-05 (Lehane et al., 2005) и ICP-05 (Jardine et al., 2005) определили предельную несущую способность как нагрузку при смещении носка или головы на 10 % от диаметра сваи. В некоторых других методах на основе CPT, таких как LCPC (Центральная лаборатория мостов и дорог), не упоминается конкретный критерий определения предельной несущей способности свай.

Для изучения влияния критерия интерпретации, который применяется для определения несущей способности сваи, результаты оценки несущей способности выбранными методами сравниваются с двумя критериями: критерием Бринча-Хансена 80% и нагрузкой при смещении 10% от диаметра сваи. Среднее значение и стандартное отклонение прогнозируемого отношения емкости к измеренному для каждого из методов были рассчитаны и представлены на рис. 6.9.

Рисунок 6.9. Эффективность исследуемых методов по различным критериям интерпретации нагрузочных испытаний (Moshfeghi and Eslami, 2016).

Средние результаты по обоим критериям почти одинаковы, но поскольку нагрузка при смещении на 10 % диаметра сваи обычно меньше, чем нагрузка, полученная по 80-процентному критерию Бринча-Хансена, средние соотношения, полученные по этому критерию, равны примерно на 6% меньше, чем у критерия Бринча-Хансена 80%. Стандартные отклонения также довольно близки, но критерий Бринча-Хансена, равный 80%, приводит к меньшему разбросу. Таким образом, поскольку критерий Бринча-Хансена 80% показал более последовательные оценки, в данном исследовании этот критерий применялся при анализе.

Глава 4. Данные испытания динамической и статической нагрузки на сваю

Предыдущий | Содержание | Далее

Глава 4. Данные испытаний динамической и статической нагрузки на сваи

В этой главе представлены методология и результаты данных испытаний динамической и статической нагрузки сваи для выбранных контрактов. Для каждого контракта было проведено не менее двух испытаний на статическую нагрузку, и здесь представлены результаты 15 испытаний. Анализатор забивки свай ® (PDA) также использовался для сравнения этих свай, и анализы периодически проводились во время установки производственных свай.Обсуждаются вопросы, связанные с расчетными нагрузками и критериями испытаний под нагрузкой, включая факторы безопасности и требования к передаче нагрузки. Сравнение проводится между результатами испытаний на статическую нагрузку и анализами с помощью программы CAse Wave Analysis Program (CAPWAP ® ). Данные CAPWAP предполагают, что значения землетрясений обычно превышают значения, обычно рекомендуемые при анализе волнового уравнения. Обзор литературы представлен для оценки значимости этого вывода. Большое количество ударов, зарегистрированное в конце забивки, также свидетельствует о том, что большинство расчетных мощностей свай по данным CAPWAP являются консервативными.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НАГРУЗКОЙ

Методы испытаний динамической нагрузкой

Было проведено около 160 испытаний динамической нагрузки сваи для оценки несущей способности сваи, приводных напряжений и производительности молота во время установки испытательных свай и эксплуатационных свай. Данные, представленные в этом отчете, были получены из файлов проекта. (См. ссылки 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34.)

С помощью КПК записывались, оцифровывались и обрабатывались сигналы силы и ускорения, измеренные в оголовке сваи. Эти сигналы использовались для оценки статической емкости с использованием метода Case, упрощенной полевой процедуры для оценки емкости сваи, а также более строгого CAPWAP. Результаты тестов динамической нагрузки, обсуждаемые в этом отчете, получены в основном из анализа CAPWAP. Описание основ динамических испытаний, включая CAPWAP, представлено в документе «Проектирование и строительство фундаментов с забивными сваями» (отчет Федерального управления автомобильных дорог (FHWA) № FHWA-HI-97-013). (17) Динамические испытания проводились в общем соответствии с проектной спецификацией раздел 940.62.C, (14) Испытания на динамическую нагрузку и D4945-89 Американского общества испытаний и материалов (ASTM). D4945-89 озаглавлен «Стандартный метод испытаний свай на высокие напряжения». (35)

CAPWAP — это итеративный метод подбора кривой, при котором реакция сваи, определенная в модели волнового уравнения, сопоставляется с измеренной реакцией фактической сваи на одиночный удар молотком. Модель сваи состоит из ряда непрерывных сегментов, а общее сопротивление заглубленной части сваи представлено серией пружин (статическое сопротивление) и демпферов (динамическое сопротивление).Статическое сопротивление определяется на основе идеализированной упругопластической модели грунта, где параметр землетрясения определяет смещение, при котором поведение грунта меняется с упругого на пластическое. Динамическое сопротивление формулируется с использованием модели вязкого демпфирования, которая является функцией параметра демпфирования и скорости.

Во-первых, силы и ускорения, действующие на реальную сваю во время первоначального удара, регистрируются с помощью тензодатчика и акселерометра, установленных на оголовке сваи. Измеренное ускорение используется в качестве входных данных для модели сваи вместе с разумными оценками сопротивления грунта, параметров землетрясения и демпфирования.Сигнал сила-время в оголовке сваи рассчитывается с использованием модели и сравнивается с измеренным сигналом сила-время. Распределение сопротивления грунта, параметры землетрясения и демпфирования впоследствии изменяются до тех пор, пока не будет достигнуто соответствие между измеренным и рассчитанным сигналами. Пример сравнения между измеренным и рассчитанным сигналом силы от одной из испытательных свай показан на рисунке 20. После достижения приемлемого соответствия решение дает оценку предельной статической прочности, распределения сопротивления грунта вдоль сваи, параметры землетрясения и затухания.


Рис. 20. Пример согласования сигналов CAPWAP, тестовая свая 16A1-1. (33)

Методы испытаний статической нагрузкой

Испытания на статическую нагрузку проводились на этапе испытаний каждого контракта для проверки проектных допущений и несущей способности свай. Контрольные стержни, установленные на различной глубине внутри свай, использовались для оценки поведения свай при передаче нагрузки по отношению к окружающему грунту и несущему слою. Статические испытания были проведены в общем соответствии с разделом спецификаций проекта 940.62.B.4, (14) Краткосрочные испытания и стандартом ASTM D1143-81, который озаглавлен «Стандартный метод испытаний свай при статической осевой сжимающей нагрузке». » (36) Данные испытаний на статическую нагрузку, представленные в этом отчете, были получены из файлов проекта. (См. каталожные номера с 37 по 50.)

Статические нагрузки применялись и поддерживались с помощью гидравлического домкрата и измерялись тензодатчиком.Типичная схема испытания под нагрузкой показана на рис. 21. Реакция на нагрузку домкрата обеспечивается стальной рамой, прикрепленной к массиву стальных двутавровых свай, расположенных на расстоянии не менее 3 м от испытательной сваи. Прогибы оголовка сваи измерялись относительно неподвижной эталонной балки с помощью циферблатных индикаторов. Контрольные измерения были сделаны по отношению к оголовку сваи или эталонной балке с использованием циферблатных индикаторов. Головка сваи и контрольный прогиб записывались для каждого приращения нагрузки.


Рисунок 21.Типовая схема испытания статической нагрузкой
показ приборки. (51)

Выдержка из процедур нагружения для испытания на кратковременную нагрузку раздел 940.62 приведена ниже (14) :

  1. Прикладывайте 25 процентов допустимой расчетной нагрузки каждые полчаса до большего из следующего: [описаны два варианта; самый общий — 200 процентов расчетной нагрузки]. Можно использовать более длительные интервалы времени, но каждый раз интервалы времени должны быть одинаковыми.При 100-процентной расчетной нагрузке разгрузить до нуля и выдержать в течение получаса; затем перезагрузите до 100 процентов и продолжайте 25-процентные добавочные загрузки. На 150 процентов разгрузите до нуля и держите полчаса; затем перезагрузите до 150 процентов и продолжайте 25-процентные добавочные загрузки. Ни в коем случае нельзя менять нагрузку, если скорость осадки не уменьшается со временем.
  2. При максимальной приложенной нагрузке поддерживать нагрузку в течение как минимум одного часа и до тех пор, пока осадка (измеряемая в самой нижней точке сваи, в которой проводятся измерения) за период в один час не превысит 0.254 мм (0,01 дюйма).
  3. Снимайте 25 процентов нагрузки каждые 15 минут, пока не будет достигнута нулевая нагрузка. Можно использовать более длительные интервалы времени, но все они должны быть одинаковыми.
  4. Измеряйте отскок при нулевой нагрузке в течение как минимум одного часа.
  5. После того, как было приложено и снято 200 процентов нагрузки, и испытание показало, что свая имеет дополнительную грузоподъемность, т. е. она не достигла предельной грузоподъемности, продолжают испытания следующим образом. Повторно нагружайте испытательную сваю до 200-процентного уровня расчетной нагрузки с приращением в 50 процентов от допустимой расчетной нагрузки с интервалом в 20 минут между приращениями. Затем увеличивайте нагрузку с шагом 10 процентов до тех пор, пока либо свая, либо рама не достигнут допустимой несущей способности конструкции, или пока свая больше не сможет выдерживать дополнительную нагрузку. Если сбоя при максимальной нагрузке не происходит, выдержите нагрузку в течение одного часа. При максимально достигнутой нагрузке снимите нагрузку за четыре равных шага с интервалом в 15 минут.

Грузоподъемность испытательных свай была выбрана как большая грузоподъемность, определяемая двумя критериями разрушения. Первый критерий устанавливает допустимую расчетную нагрузку как «50 процентов приложенной испытательной нагрузки, что приводит к чистой осадке вершины сваи до 1.3 см после отскока в течение как минимум одного часа при нулевой нагрузке». Второй критерий использует критерии Дэвиссона, как описано ниже.

Критерий предельной нагрузки смещения Дэвиссона использовался в проекте для определения предельной грузоподъемности или отказа испытательных свай. (52) Предельная нагрузка интерпретируется как точка, в которой смещение головы сваи достигает предела, смещенного к линии упругого сжатия сваи. Для свай диаметром менее 61 см предел определяется следующей линейной зависимостью:

(1)

где,

S f = Движение верха ворса (см).

D = диаметр или ширина ворса (см).

S e = Упругое сжатие общей длины сваи (см).

Упругое сжатие в данном случае относится к прогибу сваи, которое произошло бы, если бы 100 % приложенной нагрузки было передано на носок сваи (т. е. при нулевом трении вала), и определяется следующим уравнением:

(2)

где,

Q = Приложенная нагрузка.

L = Общая длина сваи.

A = площадь поперечного сечения сваи.

E = Модуль упругости сваи.

Средняя нагрузка на сваю в средней точке между двумя контрольными точками была рассчитана по упругому укорочению сваи с использованием следующего уравнения:

(3)

где,

A = Площадь сваи.

E = Модуль упругости сваи.

D 1 = Отклонение в верхнем контрольном месте.

D 2 = Отклонение в нижнем контрольном месте.

L = Расстояние между верхним и нижним контрольными датчиками.

Оба уравнения 2 и 3 требуют модуля упругости сваи. Спецификации требуют, чтобы модуль упругости определялся с помощью испытаний на сжатие, проводимых на представительных образцах бетона (ASTM C 469-87a). Однако этот метод не применим к стальным трубчатым сваям, заполненным бетоном. В проекте CA/T обычной практикой было использование прогиба верхнего контрольного элемента и головки сваи для расчета модуля сваи по уравнению 3.Этот подход был оправдан тем, что любое предварительное бурение, выполненное перед установкой сваи, уменьшит трение вала, особенно вблизи головы сваи. В некоторых случаях модуль упругости свай PPC определялся на основе комбинации контрольных данных и данных испытаний на сжатие с использованием инженерной оценки.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАГРУЗКИ

Для выбранных контрактов было проведено более 160 динамических испытаний для оценки грузоподъемности свай как на этапах испытаний, так и на этапах производства.Из этих 160 испытаний в данном отчете представлены результаты 28 испытаний, поскольку они соответствуют испытаниям статической нагрузки на 15 сваях. Информация о каждой испытанной свае представлена ​​в таблице 7, а информация о забивке свай представлена ​​в таблице 8.

Таблица 7. Сводная информация о сваях и предварительных шнеках.
Название испытательной сваи Контракт Тип сваи Глубина предварительного шнека (м) Диаметр предварительного шнека (см)

ET2-C2

 C07D1 КПП 41 см

0

нет данных 1

ЭТ4-3Б

 C07D1 КПП 41 см

0

нет данных

375

 C07D2 КПП 41 см

9. 1

45,7

923

 C07D2 КПП 41 см

24.1

45,7

И90 ЭБ СА

 C08A1 КПП 41 см

НИ 2  

40.6

14

 C08A1 КПП 41 см

27,4

40,6

12А1-1

 C09A4 КПП 31 см

30,5

45,7

12А2-1

 C09A4 КПП 31 см

32.0

45,7

16А1-1

 C09A4 КПП 41 см

30,5

45,7

I2

 C09A4 КПП 41 см

30,5

40,6

3

 C09A4 Трубка 41 см

24. 4

40,6

7

 C09A4 Трубка 41 см

24,4

40,6

ИПЭ

 К19Б1 Трубка 32 см

7,6

30,5

IPW

 К19Б1 Трубка 32 см

12.2

30,5

НС-СН

 К19Б1 КПП 41 см

8.2

40,6

Примечания:

1. NA = Неприменимо.

2. NI = Данные не идентифицированы.

Таблица 8. Сводная информация по забивке свай.
Название испытательной сваи Тип теста 1 Тип молотка 2 Глубина посадки (м) Минимальная передаваемая энергия (кН-м) Зарегистрированное сопротивление проникновению (ударов/2,5 см) Постоянный набор (см)
ET2-C2

ОВП

я

47.5

НИ 3  

 7,7,7

0,36

 

34ДР

–

–

58,0

 11

0,23

ЭТ4-3Б

ОВП

II

41. 1

NI

 8,7,10

0,25

 

NI

–

–

50,8

 14

0,18

375

ОВП

II

16.8

50,2

 12,13,39

0,08

 

7DR

–

–

54,2

 > 12

< 0,20

923

ОВП

II

32.9

46. 1

 7,7,7

0,36

 

7DR

–

–

51,5

 > 8

0,33

И90 ЭБ СА

ОВП

III

46.6

25,8

 12,10,10

0,25

 

1DR

–

–

25,8

 13

0,20

14

ОВП

III

45.4

25,8

 10,10,16

0,15

 

1DR

–

–

23. 1

 21

0,13

12А1-1

ОВП

III

41.8

20,7

 4,4,5

0,51

 

1DR

–

–

28,6

 > 7

> 0,36

12А2-1

ОВП

III

38.7

15,3

 3,4,4

0,64

 

1DR

–

–

18,6

 8

0,33

16А1-1

ОВП

III

43. 3

24,4

 6,7,7

0,36

 

3DR

–

–

17,1

 11

0,23

И2

ОВП

III

37.2

27,1

 4,4,4

0,64

 

1DR

–

–

19,0

 5

0,51

3

ОВП

III

39.6

57,1

 11,12,14

0,18

 

1ДР

–

–

49,9

 30

0,08

7

ОВП

III

38. 1

49,8

 11,11,11

0,23

 

3DR

–

–

50,2

 > 16

< 0,15

ИПЭ

ОВП

В

19.5

39,6

 5,5,5

0,51

 

1ДР

–

–

53,0

 7

0,36

IPW

ОВП

VI

22.6

43,3

 5,5,5

0,51

 

1ДР

–

–

59,7

 8

0,33

НС-СН

ОВП

IV

13. 4

27,1

 8,15,16

0,15

 

7DR

–

–

24,4

 26

0,10

Примечания:

1.EOD = конец первоначального вождения, #DR = # дней до повторного срабатывания.

2. Типы молотков: I = Delmag D 46-32, II = HPSI 2000, III = ICE 1070, IV = HPSI 1000, V = Delmag D 19-42, VI = Delamag D 30-32.

3. NI = Данные не идентифицированы.

Динамические результаты и интерпретация

Динамические испытания проводились как в конце первоначальной забивки сваи (EOD), так и в начале повторного забивания (BOR), обычно через 1–7 дней (1DR, 7DR и т. д.) после установки.В большинстве случаев динамические испытания проводились до испытаний на статическую нагрузку. Однако испытательные сваи ET2-C2 и ET4-3B были подвергнуты динамическим испытаниям во время повторного пробоя после проведения испытания статической нагрузкой. Предельная грузоподъемность 15 испытательных свай, определенная с помощью анализа CAPWAP, представлена ​​в таблице 9. В таблице указано время проведения испытания, а также прогнозируемое сопротивление ствола и зацепа.

Таблица 9. Сводка данных о емкости CAPWAP.
Название испытательной сваи Тип теста 1 Зарегистрированное сопротивление проникновению (ударов/2.5 см) Максимальная грузоподъемность 2 (кН)
Вал Носок Всего

ET2-C2

ОВП

 7,7,7

NI 3

NI

NI

34DR

 11

(2028)

(1 219)

(3 247)

ET4-3B

ОВП

 8,7,10

NI

NI

NI

NI

 14

(1744)

(1975)

(3719)

375

ОВП

 12,13,39

(890)

(3 336)

(4 226)

7DR

 > 12

(1 245)

(3514)

(4759)

923

ОВП

 7,7,7

667

1 904

2 571

7DR

 > 8

(1664)

(1708)

(3 372)

И90 ЭБ СА

ОВП

 12,10,10

934

712

1 646

1DR

 13

(1156)

(1112)

(2 268)

14

ОВП

 10,10,16

(449)

(2 237)

(2 687)

1DR

 21

(894)

(1926)

(2820)

12А1-1

ОВП

 4,4,5

685

979

1 664

1DR

 > 7

(1103)

(743)

(1846)

12А2-1

ОВП

 3,4,4

316

845

1 161

1DR

 8

1 023

431

1 454

16А1-1

ОВП

 6,7,7

956

1 063

2 015

3DR

 11

(983)

(876)

(1859)

I2

ОВП

 4,4,4

400

1 130

1 530

1DR

 5

1 526

489

2 015

3

ОВП

 11,12,14

(983)

(2086)

(3069)

1DR

 30

(1 228)

(1690)

(2918)

7

ОВП

 11,11,11

(80)

(2740)

(2820)

3DR

 > 16

(983)

(1984)

(2962)

ИПЭ

ОВП

 5,5,5

489

1 334

1 824

1DR

 7

645

1 535

2 180

IPW

ОВП

 5,5,5

778

1 223

2 002

1DR

 8

1 290

1 468

2 758

НС-СН

ОВП

 8,15,16

(583)

(1806)

(2 389)

7DR

 26

(858)

(1935)

(2793)

Примечания:

1. EOD = конец первоначального вождения, #DR = # дней до повторного запуска.

2. Значения, указанные в скобках, обозначают консервативные значения.

3. NI = Данные не идентифицированы.

Многие емкости указаны в скобках, что указывает на то, что значения, скорее всего, консервативны (т. е. истинная предельная емкость больше). В литературе признано, что динамические возможности могут быть недооценены, если энергия удара недостаточна для полной мобилизации сопротивления грунта. (53) В частности, исследования показали, что количество ударов, превышающее 10 ударов на 2,5 см, может не вызвать достаточного смещения, чтобы полностью мобилизовать сопротивление почвы. (53,54) Как показано в таблице 8, большинство свай во время повторного подпирания превышают 10 ударов на 2,5 см и, таким образом, вероятно, ниже, чем истинная предельная нагрузка свай.

Консервативность несущей способности CAPWAP в некоторых сваях можно проиллюстрировать, сравнив кривую зависимости нагрузки от смещения в носке, оцененную с помощью CAPWAP, с кривой, полученной при испытании статической нагрузкой. Кривые нагрузки-перемещения носка от испытательной сваи 16A1-1 показаны на рисунке 22. Для этой сваи во время первоначальной забивки было зарегистрировано семь ударов на 2,5 см. Данные испытаний на статическую нагрузку, показанные на рис. 22, были экстраполированы из контрольных данных. Как показано на рис. 22, максимальное сопротивление, создаваемое носком сваи из CAPWAP, составляет примерно 1060 кН. В испытании на статическую нагрузку было мобилизовано не менее 1670 кН; однако конечное значение на самом деле выше, поскольку отказ не был достигнут.


Рис. 22. Кривые нагрузки-перемещения для носка сваи опытной сваи 16А1-1.

Параметры землетрясения и демпфирования почвы, полученные в результате анализа CAPWAP, приведены в таблице 10. Часто предполагается, что значения землетрясения составляют приблизительно 0,25 см при анализе типичных волновых уравнений. Значения толчков в этом исследовании колеблются от 0,25 до 1,19, в среднем 1,6 см. В литературе наблюдались сильные толчки с силой порядка 2,5 см. (55,56) Однако значения землетрясений в этом исследовании находятся в пределах типичных значений. (57)

Таблица 10. Сводка параметров почвы CAPWAP.
Название испытательной сваи Тип теста 1 Землетрясение (см) Демпфирование (с/м)
Вал Носок Вал Носок

ET2-C2

ОВП

–

–

–

–

34ДР

0. 43

0,84

0,72

0,23

ET4-3B

ОВП

–

–

–

–

—

0.56

0,36

0,89

0,82

375

ОВП

0,64

1,19

0,33

0,07

7DR

0. 51

0,86

0,23

0,20

923

ОВП

0,38

1,14

0,72

0,43

7DR

0.23

0,81

0,46

0,43

И90 ЭБ СА

ОВП

0,13

0,89

0,16

0,56

1DR

0. 38

0,56

0,69

0,69

14

ОВП

0,25

0,76

0,39

0,43

1DR

0.25

0,41

0,59

0,43

12А1-1

ОВП

–

–

–

–

1DR

0. 38

0,56

0,75

0,16

12А2-1

ОВП

–

–

–

–

1DR

0.25

0,51

0,49

0,33

16А1-1

ОВП

–

–

–

–

3ДР

0. 25

0,10

1,41

1,15

I2

ОВП

0,25

0,51

0,75

0,26

1DR

0.13

0,25

0,46

0,10

3

ОВП

0,48

0,64

0,13

0,10

1DR

0. 15

0,56

0,33

0,10

7

ОВП

0,23

0,64

0,46

0,10

3DR

0.25

0,36

0,52

0,10

ИПЭ

ОВП

0,25

0,69

0,62

0,23

1DR

0. 38

0,89

0,59

0,23

IPW

ОВП

0,38

0,64

0,43

0,23

1DR

0.25

0,36

0,59

0,20

НС-СН

ОВП

0,30

0,91

0,52

0,33

7DR

0. 13

0,46

0,72

0,49

Примечания:

1. EOD = конец первоначального вождения, #DR = # дней до повторного запуска.

2. с/м = секунды/метр.

Сравнение данных CAPWAP

Сравнение мощностей EOD и BOR CAPWAP показано на рис. 23. Линия на рисунке показывает, где мощности EOD и BOR равны.Точки данных, нанесенные слева от линии, показывают увеличение емкости с течением времени, тогда как данные, расположенные ниже линии, показывают уменьшение емкости. В четырех сваях (12A2-1, I2, IPE и IPW), где считалось, что сопротивление грунта полностью задействовано как для EOD, так и для BOR, данные показывают увеличение от 20 до 38 процентов, происходящее в течение 1 дня. Общее увеличение мощности связано с увеличением сопротивления вала.


Рис. 23. Емкость CAPWAP в конце начального запуска (EOD) и в начале повторного включения (BOR).

Данные испытания статической нагрузкой

Испытания на статическую нагрузку были проведены на 15 сваях примерно через 1-12 недель после их установки. Результаты испытаний приведены в таблице 11. В целом, при испытаниях на статическую нагрузку наблюдались два типа поведения при отклонении нагрузки (рис. 24–27).

Таблица 11. Сводка данных испытаний статической нагрузкой.
Название испытательной сваи Время после установки сваи (дни) Максимальная прилагаемая нагрузка (кН) Максимальное смещение головы сваи (см)

ET2-C2

13

3 122

1. 7

ЭТ4-3Б

20

3 558

2,4

375

15

3 447

1,6

923

33

3 447

2.4

И90 ЭБ СА

23

3 781

1,6

14

6

3 105

2,2

12А1-1

30

1 512

1.4

12А2-1

24

1 014

0,5

16А1-1

17

3 612

2,6

I2

6

3 558

1. 7

3

9

3 959

2,4

7

10

3 167

2,0 ​​

ИПЭ

84

2 384

1.3

IPW

10

2 891

4.1

НС-СН

30

2 535

1,3

Испытательная свая 12A1-1 (рис. 24) представляет собой состояние, при котором осевое отклонение сваи меньше теоретического упругого сжатия (при нулевом трении вала). Эта свая была нагружена до 1557 кН в пять этапов, и ни в одном из моментов нагрузки прогиб не превышал расчетное упругое сжатие сваи. Такое поведение объясняется трением вала, которое уменьшает сжимающие силы в свае и ограничивает осадку. Значительный вклад трения вала также очевиден на кривой распределения нагрузки, показанной на рис. 25, которая показывает, что нагрузка в свае уменьшается с глубиной. Такое поведение характерно для тестовых свай ET2-C2, ET4-3B, I90-EB-SA, 12A1-1, 12A2-1, I2 и 3.



Рисунок 24. Прогиб головы сваи при статике
нагрузочные испытания сваи 12А1-1.

Рисунок 25. Распределение нагрузки в свае 12А1-1.

Испытательная свая 14 (рис. 26) представляет собой состояние, при котором осевой прогиб приблизительно равен теоретическому упругому сжатию.Это говорит о том, что большая часть приложенных нагрузок распределяется на носок сваи с меньшим относительным вкладом трения вала. Это видно на рис. 27, на котором показаны незначительные изменения нагрузки внутри сваи с глубиной. Такое поведение характерно для тестовых свай 375, 923, 14, 16А1-1, 7, ИПЭ и ИПВ.

 

Рисунок 26.Прогиб головы сваи во время
испытание статической нагрузкой сваи 14.

Рисунок 27. Распределение нагрузки в свае 14.

Из 15 испытаний на статическую нагрузку только одна испытательная свая (IPW) была нагружена до разрушения в соответствии с критериями Дэвиссона. Эти данные показаны на рисунках 28 и 29. Эта свая показала значительное увеличение прогиба примерно при 2580 кН, а затем пересечение линии Дэвиссона примерно при 2670 кН при смещении около 2.5 см. Контрольные данные, полученные возле носка сваи, показали, что свая не погружалась.

Рисунок 28. Прогиб головы сваи при
испытание сваи IPW на статическую нагрузку.

Рисунок 29. Распределение нагрузки в свае IPW.

 

Все испытательные сваи достигли требуемой предельной несущей способности при испытаниях на статическую нагрузку.Требуемые предельные мощности определялись путем умножения допустимой проектной мощности на коэффициент запаса не менее 2,0, как указано в технических требованиях к проекту. В контракте C19B1 использовался несколько более высокий коэффициент безопасности 2,25. Три из 15 статических испытаний не показали, что 100% расчетной нагрузки передавалось на несущие грунты. Две сваи (12А1-1 и 12А2-1) не могли передать нагрузку на несущие грунты из-за высокого поверхностного трения (рис. 24 и 25).Испытательная свая I2 не смогла продемонстрировать передачу нагрузки, так как нижний сигнализатор не работал.

Сравнение данных испытаний динамической и статической нагрузки

Грузоподъемность, определенная CAPWAP и испытаниями на статическую нагрузку, приведена в таблице 12 вместе с требуемой предельной грузоподъемностью. Из 15 испытательных свай только одна свая (IPW) была нагружена до разрушения при испытании на статическую нагрузку. Точно так же только четыре анализа BOR CAPWAP и восемь анализов EOD CAPWAP мобилизовали полное сопротивление почвы.Это означает, что истинная предельная грузоподъемность большинства испытанных свай не была достигнута, и это затрудняет сравнение результатов испытаний на статическую нагрузку и CAPWAP.

Испытательная свая IPW не выдержала испытаний на статическую нагрузку. По совпадению предполагается, что мощность CAPWAP для этой сваи также представляет собой полностью мобилизованное сопротивление грунта из-за относительно небольшого количества ударов (т.е. < 10), наблюдаемого во время забивки. Основываясь на сравнении всех данных для свай IPW, их мощность увеличилась примерно на 35 процентов вскоре после установки, что дает коэффициент безопасности примерно 3.0. Обратите внимание, что эта свая была предварительно забурена на глубину примерно в половину глубины заделки. Нагрузочная способность 2669 кН, определенная при испытании на статическую нагрузку, немного меньше, чем нагрузочная способность 2758 кН. Однако эта разница частично связана с модификациями сваи после динамических испытаний, но до статических испытаний. Эти модификации включали удаление 0,6 м вскрышных пород в месте расположения сваи и заполнение стальной трубчатой ​​сваи бетоном, что привело к снижению несущей способности сваи, измеренной при испытании на статическую нагрузку.

Таблица 12. Сводка данных испытаний динамической и статической нагрузкой.
Название испытательной сваи Требуемая допустимая нагрузка (кН) Требуемый минимальный коэффициент безопасности Требуемая предельная грузоподъемность (кН) Максимальная грузоподъемность CAPWAP 1 (кН) Предельная грузоподъемность при испытании статической нагрузкой (кН)
УБВ БОР

ET2-C2

1 379

2.00

2 758

NI 2

(3 247)

(3122)

ET4-3B

1 379

2,00

2 758

NI

(3719)

(3558)

375

1 379

2. 00

2 758

(4 226)

(4759)

(3447)

923

1 379

2,00

2 758

2 571

(3 372)

(3447)

И90 ЭБ СА

1 379

2.00

2 758

1 646

(2 268)

(3781)

14

1 379

2,00

2 758

(2 687)

(2820)

(3 105)

12А1-1

756

2. 00

1 512

1 664

(1846)

(1512)

12А2-1

507

2,00

1 014

1 161

1 454

(1 014)

16А1-1

1 245

2.00

2 491

2 015

(1859)

(3612)

I2

1 245

2,00

2 491

1 530

2 015

(3558)

3

1 583

2. 00

3 167

(3069)

(2918)

(3959)

7

1 583

2,00

3 167

(2820)

(2962)

(3167)

ИПЭ

890

2.25

2 002

1 824

2 180

(2 384)

IPW

890

2,25

2 002

2 002

2 758

2 669

НС-СН

1 112

2. 25

2 504

(2 389)

(2793)

(2535)

Примечания:

1. Емкости, указанные в скобках, обозначают консервативные значения (испытания динамической нагрузкой) или значения, при которых отказ не был достигнут (испытания статической нагрузкой).

2. NI = Данные не идентифицированы.

Испытание свай под нагрузкой — Методы испытания свай под нагрузкой

🕑 Время чтения: 1 минута

Нагрузочные испытания свай проводятся по истечении 28 дней после заливки свай.Два типа тестов, а именно начальные и обычные тесты, для каждого типа нагрузки, а именно. вертикальный, горизонтальный (боковой) вырыв, выполняются на сваях.

Начальные испытания свай под нагрузкой Это испытание проводится для подтверждения расчетов расчетной нагрузки и предоставления рекомендаций по установлению допустимых пределов для обычных испытаний. Это также дает представление о пригодности системы свай. Первоначальные испытания свай должны проводиться в одном или нескольких местах в зависимости от требуемого количества свай.Нагрузка, приложенная для начального (циклического) испытания под нагрузкой, в 2,5 раза превышает безопасную несущую способность сваи. Загрузка для начальных испытаний проводится в соответствии с Приложением «А», пункт 6.3 стандарта IS-2911, часть IV .

Стандартные испытания свай под нагрузкой Выбор свай для стандартного испытания осуществляется на основе требуемого количества свай, но не более ½% от общего количества требуемых свай. Количество испытаний может быть увеличено до 2% в зависимости от характера/типа конструкции. Приложенная испытательная нагрузка в 1,5 раза превышает безопасную несущую способность сваи.Метод поддержания нагрузки, описанный в пункте 6.2 стандарта IS-2911 (часть IV) – 1985, должен применяться для нагрузки при плановых испытаниях. Этот тест будет выполняться для следующих целей: а) Для обеспечения безопасной несущей способности свай б) Обнаружение каких-либо необычных характеристик, противоречащих результатам Первоначальных испытаний. Испытания должны проводиться только на уровне отсечки. Подготавливается подробный отчет по результатам испытаний.

Испытания свай на вертикальную нагрузку Это испытание будет проводиться в соответствии с требованиями стандарта IS-2911 (часть IV) 1995 года.

Рис. Испытание свай вертикальной нагрузкой

Оголовок сваи — Оголовок сваи должен быть отколот до тех пор, пока он не будет соприкасаться с прочным бетоном, где это применимо. Арматура должна быть срезана и головка выровнена с помощью Plaster of Paris. Опорная пластина с отверстием должна быть размещена на головке домкрата для опоры. Реакция- Kentledge должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить желаемую реакцию на сваи. Анкерные сваи (при необходимости) должны быть размещены на расстоянии от центра до центра, равном 3-кратному диаметру сваи, при условии, что минимальное расстояние составляет 2 м. Осадка- 2 индикатора часового типа для одиночной сваи и 4 индикатора часового типа для группы свай с чувствительностью 0,01 мм. Они должны располагаться на одинаковом расстоянии вокруг свай на опорных стержнях, опирающихся на неподвижные опоры, на расстоянии 3D (минимум 1,5 м), где D — диаметр сваи или описанной окружности для некруглых свай. Приложение нагрузки- Применяется, как указано в зависимости от типа испытания (рутинное/начальное). Каждая нагрузка должна выдерживаться до тех пор, пока скорость смещения вершины сваи не станет равной нулю.1 мм за первые 30 минут или 0,2 мм за первый час или 2 часа, в зависимости от того, что наступит раньше. Следующее увеличение нагрузки должно применяться при достижении вышеуказанного критерия. Испытательная нагрузка должна поддерживаться в течение 24 часов. Первоначальные испытания — Безопасная нагрузка на одиночную сваю должна быть наименьшей из следующих: (i) 2/3 rd от конечной нагрузки, при которой общее смещение достигает значения 12 мм, если в данном случае не требуется иного на основании характера и типа конструкции, и в этом случае безопасная нагрузка должна быть соответствующей к заявленному полному допустимому смещению. (ii) 50 % конечной нагрузки, при которой общее смещение равно 10 % диаметра сваи в случае свай одинакового диаметра или 7,5 % диаметра луковицы в случае недорасширенных свай.

Обычные испытания — приемка Максимальная осадка при испытательной нагрузке не должна превышать 12 мм.

Испытания свай на боковую нагрузку

Рис. Испытание сваи горизонтальной нагрузкой

Домкрат должен располагаться горизонтально, между двумя сваями. Нагрузка на домкрат должна быть одинакова на обе сваи.Нагрузка будет прикладываться с шагом 20% расчетной безопасной нагрузки и на уровне отключения. Нагрузка будет увеличена после того, как скорость смещения приблизится к 0,1 мм за 30 минут. Если до уровня отсечки можно добраться, один циферблатный индикатор точно на уровне отсечки должен измерять смещение. В случае, если уровень светотеневой границы недоступен, должны быть установлены 2 стрелочных индикатора, отстоящих друг от друга на 30 см по вертикали, и боковое смещение уровня светотеневой границы рассчитывается с помощью подобных треугольников. Безопасная нагрузка на сваю должна быть наименьшей из следующих: а) 50 % конечной нагрузки, при которой общее смещение увеличивается до 12 мм.б) Конечная нагрузка, при которой полное смещение соответствует 5 мм.

Испытания свай на выдергивание Должна быть спроектирована подходящая конструкция, обеспечивающая подъемную силу сваи. Приращения нагрузки и последующие смещения должны соответствовать случаю испытания на вертикальную нагрузку.

Рис. Испытание на выдергивание свай

Безопасная нагрузка должна быть наименьшей из следующих: а) 2/3 нагрузки, при которой общее смещение составляет 12 мм, или нагрузки, соответствующей установленному допустимому подъему.б) Половина нагрузки, при которой кривая смещения нагрузки имеет явный излом. Подробнее о Свайные фундаменты

Типы испытания свай | Структурный мир