32. Несущая способность свай: по грунту, по материалу.

Несущая способность принятой в проекте расчетной длины и сечения сваи (всех ви­дов) определяется по первой группе предельных состояний (по следующим двум ус­ловиям):

1. по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай (по грунту) — Fd1

2. по прочности конструкций сваи (материала) — Fd2-

Из них для расчета принимается меньшее значение (обычно Fdi).

Несущая способность на сваю по материалу определяется по формуле:

;

.

Несущая способность на сваю по грунту определяется по формуле:

Где коэффициенты условий работы грунта при забивании дизель-молотом;

А – площадь сечения сваи.

расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

наружный периметр поперечного сечения сваи.

При определении силы трения по боковой поверхности висячих свай (fj) длины слоев

\_v для которых определяется f_v не должны превышать 2 м, поэтому если свая прорезает грунтовые слои мощностью более 2 м (hj> 2 м), их следует разделять на дополнитель­ные элементарные слои высотой не более 2 м.

Несущую способность свай по грунту определяют следующими способами:

Расчетный метод (по таблицам и формулам СНиП)

Пробными статическими нагрузками.

Динамические испытания.

Статическое зондирование.

Испытание эталонной сваей.

Несущую способность свай всех видов определяют как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям:

из условия сопротивления грунта основания свай, оболочек и столбов в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03—85;

из условия сопротивления материала свай, оболочек и столбов в соответствии с требованиями СНиП

Предельное сопротивление Fu сжатой сваи по грунту складывается из сопротивления грунта по боковой поверхности сваи и сопротивления грунта под ее нижним концом. Несущую способность Fu, кН, свай-стоек, опирающихся на малосжимаемый грунт, следует определять по формуле:

Fu = γ_cRA , где γ_c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки; кПа; А — площадь опирания на грунт сваи, м.

Определение несущей способности по результатам полевых испытаний. Статические испытания проводят с целью проверки и уточнения значений расчетных сопротивлений свай (оболочек), подсчитанных по нормам. Часто результаты статических испытаний позволяют повысить расчетные сопротивления свай (по сравнению с подсчитанными по нормам), уменьшить их число или длину. В связи с этим испытания целесообразно проводить в начальный период устройства свайных фундаментов, когда еще не поздно внести изменения в проект. К статическим испытаниям свай приступают не ранее чем через 3—6 суток после их погружения, а при бетонировании свай на месте их устройства, например набивных и буровых свай,— не ранее, чем бетон достигнет достаточной прочности. Испытываемую на сжатие сваю загружают с помощью гидравлического  домкрата,  установленного  на  голову  сваи и упирающегося в расположенную над ним балку анкерного устройства. Реактивные усилия воспринимают четыре — шесть анкерных свай.

Нагрузку на сваю прикладывают ступенями, равными 1/10— 1/15 ожидаемого предельного сопротивления сваи. Каждую ступень нагрузки выдерживают до затухания перемещения испытываемой сваи, после чего нагрузку повышают на очередную ступень. Статические испытания позволяют получить наиболее достоверные значения предельных сопротивлений свай. Однако этот способ является наиболее дорогим и трудоемким.

При забивке сваи осадка ее от одного удара (называемая отказом) тем меньше, чем больше при прочих равных условиях несущая способность сваи. На связи между отказом и несущей способностью сваи по грунту основан динамический метод ее испытания. Сущность этого метода заключается в измерении осадки сваи от нескольких ударов молота по ней и вычислении отказа (т. е. осадки от одного удара). По величине отказа, пользуясь специальной формулой, вычисляют затем несущую способность сваи по грунту.

Фундамента на сваях: несущая способность

Различают несущую способность для породы и для материала, из которых изготовлены сваи. Данная величина для изделия, связанного с качеством материала, рассчитывается теоретическим путем. Для грунта максимальная нагрузка определяется при практических исследованиях на стройплощадке.

Проектировщики применяют такие способы установления несущей способности фундамента:

• теоретический расчет. Этот метод считается предварительным. После получения информации о характеристиках породы результаты подвергаются корректировке;
• применение статистических нагрузок. Исследования ведутся на стройплощадке. Сначала столбы внедряются в грунт. Через пару дней посредством ступенчатого домкрата на опору передают нагрузку. Величина усадки свайного изделия устанавливается с помощью прогибометра. Далее выполняются расчеты. Этот способ является достаточно точным;
• исследования с помощью динамических нагрузок, которые производятся дизель-молотом. Степень усадки определяется после удара по свае;
• способ зондирования. Данная процедура выполняется благодаря специальным датчикам, установленным на свайном столбе. Приборы замеряют сопротивление породы на стенках и в нижней части опоры после удара или использования вибропогружателя. Полученные данные берутся в основу расчета несущей способности опорного изделия в конкретной породе.

Для грунта

В процессе проектирования свайных конструкций важным параметром считается несущая способность грунта. Эта характеристика свидетельствует о допустимой величине нагрузки на единицу площади породы. Обычно она ниже, чем опорные возможности свай.

Определяющими критериями, воздействующими на грунт, являются характеристики плотности, насыщенности влагой. Породы с повышенной влажностью считаются проблемными, неустойчивыми. Нагрузочные характеристики почвы с высокой влажностью являются низкими.

Для определения качественных свойств почвы требуются геодезические изыскания, при которых делается пробная скважина. Она служит для получения проб различных слоев грунта. Образцы исследуются в лаборатории при использовании современного оборудования.

Если нет возможности заказать геодезические работы, застройщик может сам установить для грунта примерную несущую способность. В этом случае нужно ручным буром пробурить скважину глубиной два метра. Необходимая величина определяется по таблицам, если знать тип почвы.

Свайный фундамент

К популярным видам свайного фундамента относятся конструкции, сооруженные на винтовых или забивных опорах. Монтаж железобетонных столбов осуществляется путем их забивания или вдавливания специальными установками. Винтовые сваи ввинчиваются в землю.

Решение об обустройстве свайного основания зачастую принимается, когда строительство ведется на участке с неблагоприятными геоусловиями. В этом случае фундамент на сваях повышает надежность постройки, снижает возможность неравномерных деформаций. При этом актуальной является оценка несущей способности.

Допущенные недочеты приводят к:

• быстрому появлению разрушений, аварий;
• повышению стоимости строительства;
• возникновению простоев.

Правильно определенные опорные характеристики при проектировании позволят:

• рассчитать нужное число свайных изделий с учетом конструкции и материала;
• обеспечить необходимую стойкость свай к деформациям под воздействием нагрузок.

В частном строительстве распространенным вариантом свай для фундамента являются винтовые изделия. Свайная конструкция обустраивается в минимальные сроки. Результатом становится надежное основание, нагрузочные характеристики которого позволяют построить двухэтажное здание из легких материалов.

Технологии, применяемые для улучшение несущей способности свайных изделий

Профессионалы используют специальные способы, с помощью которых несущая способность фундамента может быть повышена. Такими технологиями являются универсальные методики для любых видов свай и индивидуальные способы, используемые отдельно для винтовых и забивных столбов.

Уровень прочности фундамента рассчитывается с учетом сил, действующих от наземной части конструкции и веса свай. Строительство проводится по плану, если сумма всех составляющих при определенном коэффициенте прочности оказывается меньше расчетной. Если же она превышает расчетную величину, то следует увеличить количество опор или использовать другие технологии для повышения весовых характеристик.

Инъектирование

В почвах с небольшой плотностью эффективным методом в целях улучшения несущей способности служит технология инъектирования грунта. Она применяется для любых видов свайных изделий. С помощью строительных инъекторов под нарастающим давлением подается цементный раствор в межсвайное пространство. В грунте по периметру образуются бетонные полости, которые должны примыкать друг к другу. При правильном соблюдении технологии после затвердевания бетона несущая способность почвы становится в два раза выше прежней.

Увеличение диаметра подошвы

Нагрузочные параметры фундамента значительно повышаются, если увеличить площадь (диаметр) опорной подошвы. Поэтому для слабых грунтов целесообразно использование технологии с расширенной пятой сваи.

Обустройство фундамента на винтовых опорах не доставляет никаких проблем, так как сваи погружаются механизированным способом. Металлические изделия с большими лопастями удается завинчивать без труда. Увеличение диаметра лопастей позволяет повысить устойчивость к нагрузкам.

Трудности возникают с погружением железобетонных опор с расширенной подошвой, поскольку они забиваются ударным или вибрационным способом. Сопротивление грунта становится основным препятствием. Поэтому приходится проводить предварительное бурение скважин, чтобы добиться расширяемой полости. Она заполняется бетоном, куда погружается ЖБ стержень.

Виды свайных изделий

Вид свай для строительства фундамента выбирается с учетом ряда критериев. Для укрепления грунта важное значение имеет несущая способность опор. Одним из параметров подбора элементов основы является способ заглубления. Достаточно востребованы забивные образцы. Для внедрения железобетонного столба в землю используется гидравлический молот. Стержни забиваются на заранее рассчитанную глубину. Работы выполняются быстро при достижении высокой прочности основания.

Забивное устройство передает в грунт через опору ударные импульсы. Подобная технология способствует уменьшению силы трения, создающейся между конструкцией и породой. Железобетонные столбы применяются на песчаных, влажных породах.

Винтовые стержни со специальными лопастям легко заглубляются в землю. Их используют на неустойчивых породах, плывунах. В процессе установки почва остается без повреждений, работа проводится бесшумно. Для монтажа используется ручной способ или легкая техника.

Материал изготовления имеет большое значение. Для масштабных сооружений актуальны железобетонные изделия. Их каркас защищен от вертикальных нагрузок бетоном. Винтовые образцы сделаны из металла. Чтобы предотвратить разрушительные процессы, на поверхность наносится антикоррозийное вещество. Такие опоры используют в малоэтажном строительстве.

Форма свайного изделия может быть разного сечения:

• круглого;
• многоугольчатого;
• квадратного;
• прямоугольного.

Популярными являются квадратные элементы, несущая способность которых достаточно высокая. Такие сваи подходят даже для прочных пород. Монтаж производится в утрамбованную почву с большой силой трения.

Допустимая нагрузка винтовых изделий

Винтовые стержни монтируют на слабых почвах. Работы могут проводиться круглый год, даже зимой на промерзшем грунте. Фундамент на нестабильной породе должен быть надежным. Несущая способность изделия – это решающий критерий. Опора должна иметь необходимый запас прочности, чтобы обеспечить устойчивость сооружения.

Винтовые столбы применяются на болотистых участках, в местах вечной мерзлоты. Если в подобных условиях создавать традиционный фундамент, то он даст усадку. При этом появляются трещины, сооружение разрушается

Достигнуть высокой устойчивости возможно при достаточном заглублении в землю. Благодаря этому удается понизить действие неблагоприятных факторов со стороны почвы.

Допустимая нагрузка забивных образцов

Железобетонные опоры служат основой сооружений, возводимых для промышленных целей. Несущая способность фундамента на забивных опорах очень высокая. При этом длина стержней может быть 12 метров с различным сечением. При проектировании выбирается длина стержня. От этого напрямую зависит допустимая нагрузка. Параметры сечения также имеют немаловажное значение.

Свайные конструкции значительно дешевле монолитных аналогов. Проблемы могут появиться, если нет подходящих для тяжелой техники подъездных путей.
В компании Таймсвай налажено производства винтовых и забивных изделий. Специалисты предприятия осуществляют профессиональный монтаж фундаментного основания. Востребованными являются железобетонные стержни длиной 3 — 6 метров. Эти опоры устанавливаются с помощью мини-забивной техники, позволяющей производить монтаж в любых условиях. Благодаря этому монтажные процессы значительно облегчены

Несущая способность групп свай

Во многих случаях несущая способность группы вертикально нагруженных свай меньше суммы несущих способностей отдельных свай, составляющих группу. Упругие и консолидационные осадки группы всегда больше, чем у одной сваи, несущей такую ​​же рабочую нагрузку, как и у каждой сваи в группе. Это связано с тем, что зона грунта или породы, нагруженная всей группой, значительно шире и глубже, чем зона под одиночной сваей.

Несмотря на то, что испытания на нагрузку одиночной сваи показали хорошие результаты, групповое воздействие на свайные фундаменты привело к нескольким зарегистрированным примерам разрушения или чрезмерной осадки. Поэтому очень важно проверить осадку и несущую способность свайных групп.

Рисунок 1: Сравнение напряженных зон под одиночной сваей и группой свай (a) Одиночная свая (b) Группа свай

Одиночная свая, забитая на удовлетворительную глубину в плотный или жесткий слой грунта, подстилаемый мягкой сжимаемой глиной, является классическим случае разрушения фундамента. Когда нагружается одна свая (рис. 1(а)), последняя формация не подвергается значительному напряжению, но когда вес от надстройки распространяется на всю группу, зона напряжения распространяется вниз в мягкую глину. Затем группа может испытать чрезмерную усадку или полное разрушение при сдвиге (рис. 1 (б)).

Допустимая нагрузка на группы свай часто устанавливается по «формулам эффективности», в которых эффективность группы определяется как отношение средней нагрузки на сваю при разрушении всей группы к нагрузке при разрушении одной сопоставимой сваи. Несмотря на то, что существует так много уравнений эффективности группы свай, эти уравнения следует использовать с осторожностью, поскольку во многих случаях они могут быть не более чем справедливым предположением. Формула Конверса-Лабарра — одна из наиболее широко используемых формул групповой эффективности;

E _г = 1 – {[θ(n – 1)m + (m – 1)n]/90mn} ——- (1)

Где;
м = количество колонн в группе свай
n = количество рядов в группе свай
θ = tan ^-1 (d/s) в градусах
d = диаметр свай
s = расстояние между сваями

Большинство различных коэффициентов эффективности разработаны исключительно на основе личного опыта и не связаны с теорией механики почвы. В результате Томлинсон (2004) утверждает, что это нежелательный или логичный подход к проблеме, и вместо этого предпочитает методы проектирования, основанные на предположении, что группа свай ведет себя как блочный фундамент со степенью гибкости, которая определяется жесткость укупорочной системы и наложенной конструкции.

При применении методов механики грунта к расчету групп свай важно иметь в виду, что в то время как метод установки влияет на выбор расчетных параметров поверхностного трения и торцевой опоры в случае одиночной сваи, процедура установки меньшее влияние при рассмотрении группового поведения.

Это связано с тем, что зона нарушения грунта возникает только в пределах нескольких диаметров свай вокруг и под каждой отдельной сваей, тогда как грунт значительно нагружен на глубину, равную или превышающую ширину группы (рис. 1(б) )). Большая часть этой зоны расположена ниже уровня земли, которая была нарушена свайной конструкцией.

Если две или более сваи отклоняются от выравнивания и вступают в тесный контакт в нижней части, существует риск серьезной осадки основания, когда сваи возводятся в небольшом количестве. Как показано на Рисунке 2, опорные нагрузки концентрируются в ограниченной области, и хотя разрушение не произошло бы, если бы коэффициент запаса прочности торцевой опоры был соответствующим, осадка была бы больше, чем при размещении свай на расчетном расстоянии. В результате сваи в группе подверглись бы дифференциальной осадке.

Рисунок 2: Влияние отклонения свай от правильного выравнивания в группе

Расстояние между сваями в группе

В глинах выбор межосевого расстояния не менее трех диаметров сваи, с минимальным 1 м, является мерой предосторожности против серьезной осадки основания из-за близкого расположения свай. Для висячих свай стандарт BS 8004 требует расстояния между центрами не менее периметра сваи или трехкратного диаметра круглых свай.

Для свай, несущих нагрузку в основном в концевой опоре, можно использовать более близкое расстояние, но расстояние между соседними сваями не должно быть меньше их минимальной ширины. Расстояние между сваями с большими основаниями требует особого внимания, в том числе изучения взаимодействия напряжений и влияния строительных допусков.

Шведские правила установки свай предусматривают следующие минимальные межцентровые расстояния для опорных и висячих свай;

Длина сваи (м)	Круглая свая	Квадратная свая
Менее 10 м	3 x Диаметр	3,4 x ширина
10–25 м	4 x диаметр	4,5 x ширина
> 25 м	5 х диаметр	5,6 х ширина

Во всех случаях расстояние между центрами должно быть не менее 0,8 м.

Предельная несущая способность группы свай в глине

Риск общего разрушения группы при сдвиге отсутствует, если сваи в группах забиты в мягкую глину, рыхлый песок или засыпаны до конца в твердую глину, при условии, что имеется достаточный коэффициент безопасности против разрушения одиночной сваи. Однако расчет группы должен быть определен.

Если группа свай должна быть полностью заделана в мягкую глину (что не рекомендуется), необходимо определить коэффициент запаса прочности группы против «разрушения блока». Уравнение (2) используется для расчета предельной несущей способности блока грунта, заключенного в группу.

Q = 2D(B + L)c _a + 1.3c _b SN _c BL ——- (2)

где;
D — глубина расположения свай ниже уровня земли,
B — общая ширина группы,
L — общая длина группы,
c _a — среднее сцепление из глина на глубину заделки сваи,
c _b — сцепление глины на уровне подошвы сваи или в зоне грунта ниже подошвы, подверженной нагрузке,
s — коэффициент формы, а
N _c — коэффициент несущей способности.

Прочность на сдвиг в восстановленном состоянии следует учитывать, если требуется, чтобы группа свай выдерживала полную рабочую нагрузку в течение нескольких дней или недель после установки свай. Поскольку большая часть зоны, в которой может произойти общее разрушение при сдвиге, остается ненарушенной, ненарушенная когезия может использоваться для c _b в большинстве случаев. Значения N _c определяются отношением глубины группы к ширине (рис. 3). Отношение длины к ширине определяет коэффициент формы s, и подходящие значения указаны на рис. 4.9.0003 Рисунок 3: Коэффициент несущей способности N _c (по Meyerhof) Рисунок 4: Коэффициент формы для групп прямоугольных свай (Meyerhof-Skempton)

Предельная несущая способность группы свай в песке

Нет риск разрушения блока группы свай, оканчивающихся в несвязном грунте и создающих нагрузку на него, если каждая отдельная свая имеет приемлемый запас прочности на разрушение под действием сжимающего давления. Сваи должны быть спроектированы с высокой несущей способностью для экономии.

Когда сваи отклоняются от намеченной линии, например, сваи, оканчивающиеся в глине, существует потенциальная возможность неравномерной осадки между соседними сваями, если опорные нагрузки небольшой группы концентрируются в небольшом месте. Самый простой способ избежать этого — хранить стопки на разумном расстоянии друг от друга.

Забивка свай, часть IV: Введение в грузоподъемность свай и возможности забивки

Роберт Б. Мы использовали вибромолот HPSI модели 300 для забивки 50-футовых шпунтовых свай для перемычки в Орлеане, Массачусетс. Фото: ECA

Посмотреть полную статью можно здесь.

Конечной целью любого фундамента является передача нагрузки от конструкции на грунт под ней. Фундамент должен делать это, не нагружая грунт до разрушения и не нарушая собственной структурной целостности. В случае забивных свай ударный метод установки добавляет требование, чтобы свая не подвергалась перенапряжению и во время забивки. Цель проектировщика состоит в том, чтобы достичь всех этих целей экономичным способом.

Общие соображения по выбору фундамента

Фундамент — это связующий элемент между надстройкой и нижележащим грунтом или скалой. Нагрузки, передаваемые от надстройки на подстилающий грунт, не должны вызывать разрушение несущей способности грунта или разрушительную осадку.

Крайне важно систематически рассматривать различные типы фундаментов и выбирать оптимальную альтернативу на основе верхнего строения и подземных условий.

Для определения оптимального варианта фундамента следует использовать следующий подход к проектированию:

1. Определите нагрузки на фундамент, которые должны поддерживаться, и специальные требования, такие как пределы полной и дифференциальной осадки, боковые нагрузки, размыв и временные ограничения на строительство.
2. Оценка результатов исследования недр и данных лабораторных испытаний почв или горных пород. В идеале исследование подповерхностных слоев и лабораторные испытания проводились на основе знания проектировщиком требований к нагрузкам и характеристикам.
3. Подготовьте «проектный» профиль почвы и критические поперечные сечения. Определить слои грунта, подходящие или непригодные для настила или свайных фундаментов.
4. Рассмотрите варианты фундамента и подготовьте предварительные технически осуществимые проекты.
5. Подготовить смету расходов для возможных альтернативных проектов, включая все связанные с этим затраты на основание.
6. Выберите оптимальный вариант. Как правило, следует выбирать и рекомендовать наиболее экономичную альтернативу. Следует учитывать возможности местных строительных сил и наличие материалов и оборудования. На окончательный выбор могут повлиять и другие факторы, такие как скорость строительства, прилегающие объекты и переменные среды.

Установление потребности в глубоком фундаменте

Первая трудная проблема, стоящая перед проектировщиком фундамента, заключается в том, чтобы определить, диктуют ли условия площадки необходимость использования глубокого фундамента. Ниже приведены ситуации, когда может потребоваться глубокий фундамент:

Верхние слои почвы слишком сжимаемые или слабые

Верхние слои почвы слишком сжимаемые или слишком слабые, чтобы выдерживать тяжелые вертикальные нагрузки. В этом случае фундаменты глубокого заложения передают нагрузки на более глубокий плотный слой и выполняют функцию опорных оснований. При отсутствии плотного слоя на разумной глубине нагрузки должны передаваться постепенно, в основном за счет сопротивления грунта вдоль ствола. Важно помнить, что глубокие фундаменты передают нагрузку через неподходящие слои на подходящие слои. Проектировщик фундамента должен определить, на какой глубине в профиле грунта начинаются подходящие слои грунта.

Неглубокие фундаменты недостаточны

Глубокие фундаменты часто необходимы из-за относительной неспособности мелкозаглубленных фундаментов противостоять наклонным, боковым или подъемным нагрузкам и опрокидывающим моментам. Глубокие фундаменты сопротивляются подъемным нагрузкам за счет сопротивления вала. Боковые нагрузки воспринимаются либо вертикальными фундаментами глубокого заложения на изгиб, либо группами вертикальных и насыпных фундаментов, которые объединяют осевые и боковые сопротивления всех фундаментов глубокого заложения в группе. Боковые нагрузки от надземных дорожных знаков и шумозащитных стен также могут восприниматься группами фундаментов глубокого заложения.

Очистка вокруг фундаментов

Глубокие фундаменты часто требуются, когда очистка вокруг фундаментов может привести к потере несущей способности на небольшой глубине. При этом фундаменты глубокого заложения должны выступать ниже глубины размыва и развивать полную мощность в опорной зоне ниже уровня ожидаемого размыва. Геотехнический анализ оснований мостов должен выполняться на основании того, что все материалы русла реки в призме размыва удалены и недоступны для несущей или боковой поддержки. Дорогостоящих повреждений и потребности в опорах в будущем можно избежать, правильно спроектировав их для условий размыва.

Почвы, подверженные разжижению

Почвы, подверженные разжижению в результате сейсмического события, также могут потребовать использования глубокого фундамента. Сейсмические явления могут вызывать значительные боковые нагрузки на глубокие фундаменты. Во время сейсмического события склонные к разжижению грунты оказывают меньшее боковое сопротивление, а также меньшее сопротивление вала глубокому фундаменту. Влияние разжижения на характеристики глубоких фундаментов необходимо учитывать для глубоких фундаментов в сейсмических районах.

Для защиты опор мостов от ударов судов

Глубокие фундаменты часто используются в качестве отбойных систем для защиты опор мостов от ударов судов. Размеры систем отбойных устройств и конфигурации групп различаются в зависимости от величины сил удара судна, которым необходимо противостоять. В некоторых случаях ударные нагрузки судна должны восприниматься элементами фундамента опоры моста. Отдельные глубокие фундаменты также могут использоваться для поддержки навигационных средств.

Для поддержки прилегающих сооружений

Глубокий фундамент может потребоваться для поддержки сооружений, прилегающих к местам, где в будущем планируются или могут проводиться раскопки. Такое часто бывает в городских условиях. Использование неглубоких фундаментов в этих ситуациях может потребовать будущей подпорки в сочетании с соседним строительством.

Расширяющиеся или просадочные грунты

Глубокие фундаменты используются в районах с расширяющимися или просадочными грунтами для предотвращения нежелательных сезонных движений фундаментов. Глубокие фундаменты в таких условиях предназначены для передачи нагрузок на фундамент, включая сопротивление подъему или опусканию, до уровня, не подверженного влиянию сезонных перемещений влаги.

Варианты фундамента

Во многих случаях технически осуществим альтернативный вариант мелкого или глубокого фундамента. В этих условиях оценка мелкозаглубленного фундамента должна включать:

1. Размеры и глубина неглубоких фундаментов на основе допустимой несущей способности.
2. Величина и скорость осадки при ожидаемых нагрузках.
3. Подробный анализ затрат, включая такие факторы, как потребность в коффердамах, общая стоимость основания, водоотлив и гидроизоляция фундамента, время строительства, строительные риски и вероятность претензий.

Также необходимо провести сравнительный анализ возможных вариантов глубокого фундамента. Анализ стоимости возможных альтернатив должен играть важную роль в окончательном выборе типа фундамента.

Основные концепции передачи нагрузки для свайных фундаментов

Группы свай фундамента должны быть рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить только приемлемую величину осадки для поддержки максимальной комбинации нагрузок. Это включает, но не ограничивается:

• Все постоянные нагрузки, включая вес наголовника сваи и любую нагрузку на нее. Там, где уплотняющиеся грунты покрывают несущие слои, необходимо учитывать возможное сопротивление вниз или отрицательное трение вала.
• Коэффициент временной нагрузки может быть разрешен применимыми строительными нормами.
• Боковая сила и реакция момента, включая эффект эксцентриситета, если таковой имеется, между нагрузкой колонны и несущим центром группы свай.
• Ударные нагрузки на сосуд.
• Подъем и опрокидывание из-за ветровых и гидростатических нагрузок.
• Сейсмические нагрузки.
• Ледовые нагрузки.
• Нагрузки от движущихся механизмов и дорожной вибрации.

Допустимая нагрузка от сваи на грунт должна определяться признанным методом анализа. Это будет включать оценку трех основных предельных состояний или возможных режимов отказа, включая:

• Разрушение самой сваи (несущая способность конструкции).
• Разрушение грунта вокруг ствола сваи и под носком сваи (геотехническая емкость).
• Разрушение сваи при забивке (установочные напряжения).

Сваи должны проникать в приемлемый материал или опираться на него на достаточное расстояние, чтобы обеспечить требуемую геотехническую мощность. Они должны быть забиты либо отвесно, либо до указанного теста. Носок сваи должен быть защищен от повреждений при установке. Поврежденные или сломанные сваи не должны ни использоваться, ни приниматься к оплате.

Статическая грузоподъемность

Статическая грузоподъемность сваи может быть определена как способность грунта выдерживать нагрузки на сваю, создаваемые конструкцией. Статический расчет выполняется для определения допустимой статической нагрузки (предельной и допустимой нагрузок) отдельных свай и групп свай.

Расчет статической нагрузки сваи

Расчет статической нагрузки сваи необходим для оценки количества свай и требуемой длины свай как для проектирования элементов основания, так и для заказа свай нужной длины у поставщика. Предельная статическая грузоподъемность отдельной сваи и группы свай представляет собой наименьшую из двух величин: конструктивная способность сваи (свай) или способность окружающей среды выдерживать нагрузки, передаваемые на нее от сваи (свай).

Испытания на статическую нагрузку

Испытания на статическую нагрузку также можно использовать для определения несущей способности сваи. Поскольку нагрузочные испытания дороги и требуют много времени, они не всегда могут быть экономически оправданы. Альтернативы статическим тестам включают динамические тесты, ячейки Остерберга или тесты Statnamic™. Разработчик должен тщательно оценить уместность и правильную интерпретацию последних двух тестов.

Два статических анализа

Иногда для проектирования требуются два статических анализа. Во-первых, необходимо определить количество и длину свай, необходимых для поддержки расчетных нагрузок. Второй анализ выполняется для определения общего сопротивления забивке сваи, что помогает определить необходимые возможности забивного оборудования.

Давление вскрышных пород

Эффективное давление вскрышных пород на заданной глубине под землей представляет собой напряжение на этой глубине из-за веса грунта выше.

Несущая способность свай на скале

Свайные фундаменты на скале обычно рассчитаны на большие нагрузки. Для забиваемых в скалу свайных фундаментов, которые включают в себя стальные двутавровые сваи, трубчатые сваи или сборные железобетонные сваи, точная площадь контакта с породой, глубина проникновения в породу, а также качество породы практически неизвестны. Поэтому определение несущей способности забивных свай на породу следует производить на основании наблюдений за забивкой.

Компания Perfetto Contracting Company использовала буровую установку RTG RG 21 T для забивки свай в рамках проекта повышения устойчивости побережья Ист-Сайд в Нью-Йорке. Фото предоставлено: ECA

Rock Quality

Для концевых опорных свай на скальной породе от удовлетворительного до превосходного качества несущая способность свай, основанная на допустимом (расчетном) напряжении для материала сваи, обычно будет ниже, чем способность породы выдерживать нагрузки. опорные нагрузки. Таким образом, сваи малого диаметра, опирающиеся на породу от удовлетворительного до превосходного качества, могут быть нагружены до их допустимой несущей способности. Сваи, опирающиеся на мягкую выветрившуюся породу, такую ​​как сланец или другие породы очень плохого или плохого качества, следует проектировать на основе результатов испытаний сваи под нагрузкой.

Заключение

Из-за значительного влияния процедур строительства на поведение свайных фундаментов методы, описанные в этой статье, позволяют успешно проектировать фундаменты глубокого заложения только при использовании адекватных методов мониторинга строительства. Вопросы осмотра должны быть неотъемлемой частью проектирования и строительства любого фундамента. Нагрузочные испытания, анализ волнового уравнения или динамический мониторинг для контроля и мониторинга строительства следует использовать для проверки достоверности статического проекта.

Посмотреть полную статью можно здесь.