Расчет несущей способности сваи: 🔨 железобетонных, винтовых, буронабивных. Методы определения несущей способности, СНиП.

Содержание

Как определить несущую способность свай

Определение несущей способности свай необходимо для понимания предельной величины нагрузки, которую должна выдерживать опора после погружения в плотные слои грунта. В процессе исследования этой характеристики учитывают два основных признака – материал изготовления сваи и свойства почв на площадке застройки.

Через несколько дней после погружения на опору направляется статическая нагрузка ступенчатым домкратом. Затем проводятся измерения прогибометром и рассчитывается значение усадки сваи. Такое исследование – достаточно достоверный вариант определения несущей способности.

Измерения также начинают после перерыва («отдыха») сваи. Тяжелая нагрузка – до 10 ударов дизель-молота воздействует на опорный элемент. Затем прогибометром фиксируют изменение положения сваи после каждого удара. Этот вариант обычно используется в сочетании с предыдущим способом статической нагрузки.

Выполняется пробное погружение опоры, на которой закреплены специальные датчики, по ударной технологии или вибропогружателями на глубину, предусмотренную проектом. По сигналам датчиков измеряют сопротивление грунта с разных сторон опоры, чтобы получить несущую способность свай для конкретного объекта.

инъектирование – эффективная технология для грунтов низкой плотности. Свободное пространство вокруг сваи заполняется бетонной смесью на глубину ниже крайней точки опоры (до 2-х м). Для подачи смеси используются специальные инъекторы (насосы). Причем смесь подается с постепенным нарастающим давлением (2 – 10 атмосфер), что обеспечивает формирование в грунте заполненных сегментов. Инъекции выполняются по всему свайному полю, чтобы такие заполненные участки примыкали к соседним элементам. После их затвердевания повышается несущая способность опор примерно в 2 раза,

увеличение размера основания сваи (пяты) – опорной подошвы, которая заглубляется в грунт до проектной отметки. При разработке проекта свайного фундамента на слабых грунтах (с низкой несущей способностью) целесообразно закладывать сваи с увеличенной опорной подошвой, чтобы значительно увеличить характеристики прочности конструкции. Если в проекте предусмотрено обустройство фундамента на винтовых сваях, металлические опоры с увеличенной подошвой завинчиваются по технологии механического погружения. При забивке железобетонных свай используется 2 варианта создания увеличенного основания опоры – камуфлетирование с образованием камуфлетной пяты и лидерное бурение скважин специальным буром-расширителем.

org/10.18799/24131830/2019/10/2294
Актуальность. Свайные фундаменты повышают надежность зданий и сооружений, снижают уровень их неравномерных деформаций. Особенно часто свайные фундаменты приходится использовать при неблагоприятных инженерно-геологических условиях строительства. При широком применении в прошлом и при высокой востребованности сегодня такого технического решения очень актуальным остается вопрос расчета и оценки несущей способности свайных фундаментов.
Цель: проведение серии аналитических расчетов по определению несущей способности свай, анализ и сравнение их результатов с данными экспериментально-полевых испытаний. Объекты. Экспериментальные (полевые) исследования несущей способности свай выполнялись в рамках работ по проектированию и строительству жилого комплекса в Люберецком районе Московской области. В качестве исходных данных для выполнения расчетов использовались материалы проектной документации. Методы. Для выполнения аналитических расчетов использованы методики по Нордлунду и по Томлинсону, реализованные в программных комплексах RSPile (Rocscience) и GEO5, а также эмпирический способ в соответствии с СП 24.13330.2011. Результаты. Факторы, влияющие на несущую способность свай, имеют сложный характер взаимодействия и предопределяют комплексный механизм работы сваи в грунте, не поддающийся в настоящее время строгому математическому описанию. Выполненные сопоставительные расчеты и сравнение полученных результатов с данными статических (контрольных) испытаний забивных свай позволили сделать вывод о том, что рассмотренные методы имеют существенные расхождения в результатах оценки несущей способности. Показано, что применительно к сложным инженерно-геологическим условиям площадки строительства с присутствием в разрезе слабых пылевато-глинистых и органоминеральных грунтов, достоверность результатов расчета по методу, регламентируемому в СП 24.13330, существенно снижается.

Ключевые слова:
Расчет несущей способности свай, взаимодействие свай с грунтом, забивные сваи, висячие сваи, методы расчета свай, статические испытания свай
Авторы:
Константин Владимирович Кургузов
Игорь Константинович Фоменко
Ольга Николаевна Сироткина
Скачать PDF
Как рассчитать статический анализ несущей способности сваи
Содержание
В этой статье мы обсудим, как рассчитать статический анализ несущей способности сваи.

1. Статический расчет несущей способности сваи
Наивысшая несущая способность сваи – это максимальная нагрузка, которую она может выдержать без разрушения или чрезмерной осадки грунта.
Несущая способность сваи в основном зависит от 3 факторов, как указано ниже,
а. Тип грунта, через который забита свая
b. Метод установки свай
c. Размеры сваи (поперечное сечение и длина сваи)
При оценке несущей способности сваи для монолитных бетонных свай с использованием статического анализа необходимо использовать параметр прочности грунта на сдвиг и размер сваи.

2. Несущая способность кучи с использованием статического анализа
Свая передает нагрузку на грунт двумя способами. Во-первых, за счет сжатия наконечника внутрь, которое называется «концевой подшипник» или «точечный подшипник»; во-вторых, «сдвигание по поверхности» называется кожным трением.

3. Несущая способность забивных свай в связных грунтах 900 90 4 90 (Q.
) Конечная несущая способность). Свая в связном грунте определяется формулой, приведенной ниже, где первый член обозначает торцевую несущую способность (Почему

b ), а второй член дает сопротивление поверхностному истиранию (Почему _s.

Qu = А _p N _c C _p + ⁿ ∑ _i=1 α _i C _i A _st

Где,
Почему _Вы = конечная грузоподъемность, кН
a _P = площадь поперечного сечения вершины сваи, м
6 9 900
n _C = коэффициент несущей способности можно принять равным 9.
α _I = коэффициент адгезии для i-го слоя в зависимости от консистенции0009 почва . Это зависит от неорошаемой способности почвы на сдвиг и может быть получено из рисунка, приведенного ниже.
C _I = среднее сцепление для i-го слоя, кН/м
2
a _SI = площадь поверхности ствола сваи в i-м слое, м ²
Минимальный коэффициент 2.5 используется для получения безопасной несущей способности сваи (Q.) _Safe ) из конечной несущей способности (q.) _You ,
Почему _Safe = Q _Ю /2,5
4. Несущая способность набивных свай в несвязных грунтах
Конечная несущая способность сваи . Есть две части. Одна часть вызвана трением, которое называется поверхностным трением, или трением вала, или боковым сдвигом, обозначаемым как «Q» _s, а вторая причина — концевой подшипник в основании или на конце носка сваи, «Q _b». ,
Приведенное ниже уравнение используется для расчета окончательной несущей способности сваи.
DA P P DA P P D DA P P DI P DA _{I = 1} K _I P ∑
QU = A _P (0,5D _Y N _Y + P _D N _Q) + ^N ∑ _{I = 1} K _I P_DI P P

Где,
a _P = площадь поперечного сечения основания сваи, м ²
D = диаметр ствола сваи, м вершина сваи, кН/м ³
n _I = коэффициент несущей способности
n _Why = коэффициент несущей способности
A = угол внутреннего трения на конце сваи
P _D = эффективное давление вскрыши на острие сваи, кН/м ²
K _I = коэффициент давления грунта, приложенного к i-му слою
P _d = Эффективное давление вскрышных пород для i-го слоя кН/м ²
I _I = угол трения стенки между сваей и грунтом для i-го слоя

а _СИ = площадь поверхности ствола сваи в i-м слое, м второй член представляет собой выражение для способности к поверхностному трению кучи ( Почему _s ,
Минимальный коэффициент 2,5 используется для получения безопасной емкости штабеля (q. ) _Safe ) от конечной грузоподъемности ( в.) _Вы ,
Почему _Safe = Q _Вы / 2,5
Последние изделия
Модель расчетов и способность оптимизации. насыпи на сваях на мембранном эффекте
. 2021 16 августа; 16 (8): e0256190.
doi: 10.1371/journal.pone.0256190. Электронная коллекция 2021.
Чжэнь Лю ^{1
2} , Аобо Чжан ^{1
2} , Цзянпин Сюй ¹ , Цуйин Чжоу ^{1
2} , Лихай Чжан ³
Принадлежности
Принадлежности
¹ Школа гражданского строительства, Университет Сунь Ятсена, Гуанчжоу, Гуандун, Китай.
² Гуандунский инженерно-исследовательский центр безопасности основных инфраструктур, Университет Сунь Ятсена, Гуанчжоу, Гуандун, Китай.
³ Мельбурнский университет, Парквилл, Мельбурн, Австралия.
PMID: 34398920
PMCID: PMC8366969
DOI: 10.1371/journal.pone.0256190
Бесплатная статья ЧВК
Чжэнь Лю и др. ПЛОС Один. 2021 .
Бесплатная статья ЧВК
. 2021 16 августа; 16 (8): e0256190.
doi: 10.1371/journal.pone.0256190. Электронная коллекция 2021.
Авторы
Чжэнь Лю ^{1
2} , Аобо Чжан ^{1
2} , Цзянпин Сюй ¹ , Цуйин Чжоу ^{1
2} , Лихай Чжан ³
Принадлежности
¹ Школа гражданского строительства, Университет Сунь Ятсена, Гуанчжоу, Гуандун, Китай.
² Гуандунский инженерно-исследовательский центр безопасности основных инфраструктур, Университет Сунь Ятсена, Гуанчжоу, Гуандун, Китай.
³ Мельбурнский университет, Парквилл, Мельбурн, Австралия.
PMID: 34398920
PMCID: PMC8366969
DOI: 10.1371/journal.pone.0256190
Абстрактный
Система насыпей на сваях, армированных геосинтетиками (GRPSE), широко используется в дорожном строительстве на слабых грунтах. Однако применение системы GRPSE часто ограничивается ее высокой стоимостью. Причина в том, что они предназначены для управления подшипниками, как это было определено в прошлом. В процессе строительства шаг свай уменьшают, чтобы обеспечить требования по несущей способности и осадке насыпи. Эти факторы приводят к тому, что мембранный эффект не используется. В результате эффективность использования несущей способности грунта между сваями низка, а стоимость проекта высока. Поэтому для решения проблемы недостаточной несущей способности грунта между сваями была разработана расчетная модель осадки грунта между сваями на основе мембранного эффекта. Модель учитывает взаимосвязь между геосинтетической арматурой (GR) и расстоянием между сваями. На основе полученной модели предлагается метод оптимизации несущей способности грунта ГРПС. Контролируя осадку грунта между сваями, можно полностью использовать несущую способность грунта между сваями и мембранный эффект насыпи. Таким образом, стоимость проекта может быть снижена. Наконец, метод применяется к полевым испытаниям для сравнения. Результаты показывают, что метод является разумным и применимым. Этот метод позволяет эффективно использовать мембранный эффект и повысить эффективность использования несущей способности грунта между сваями. Получена экономичная и рациональная схема размещения свай и ГК. Эта схема может не только обеспечить безопасность объекта, но и полностью использовать несущую способность грунта между сваями и обеспечить новый метод инженерного проектирования.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.
Цифры

Рис. 1. Схематическая диаграмма, показывающая напряжение…

Рис. 1. Схематическая диаграмма, показывающая напряжение грунта между сваями для системы GRPSE с…

Рис. 1. Схематическая диаграмма, показывающая напряжение грунта между сваями для системы GRPSE с одним слоем GR.

Рис. 2. Схематическая диаграмма, показывающая напряжение…

Рис. 2. Схематическая диаграмма, показывающая напряжение грунта между сваями для системы GRPSE с…

Рис. 2. Схематическая диаграмма, показывающая напряжение грунта между сваями для системы GRPSE с многослойным GR.

Рис. 3. Анализ внутренней силы…

Рис. 3. Расчет внутренней силы элемента грунта между сваями для…

Рис. 3. Анализ внутренней силы элемента грунта между сваями для системы GRPSE с многослойным GR.

Рис. 4. Принципиальная схема, показывающая…

Рис. 4. Схематическая диаграмма, показывающая принцип оптимизации в этом исследовании.

Рис. 4. Схематическая диаграмма, показывающая принцип оптимизации в этом исследовании.

Рис. 5. План строительства набережной участка…

Рис. 5. План строительства насыпи участка А2 автодороги.

Рис. 5. План строительства насыпи на участке А2 автодороги.

Рис. 6. Детали конструкции насыпи для участка…

Рис. 6. Детали конструкции насыпи на участке А2 автомагистрали.

Рис. 6. Детали конструкции насыпи на участке А2 автомагистрали.

Рис 7. Место укладки ГР.

Рис 7. Место укладки ГР.

(а) Укладка георешетки. (b) Укладка георешетки.
Рис 7. Место укладки ГР.
(а) Укладка георешетки. (b) Укладка георешетки.

Рис. 8. Секция мониторинга системы GRPSE и…

Рис. 8. Секция мониторинга системы GRPSE и схема расположения точек.

Рис. 8. Участок мониторинга системы GRPSE и схема размещения точек.

Рис. 9. Установка приборов мониторинга.

Рис. 9. Установка приборов мониторинга.

Рис 9. Установка приборов мониторинга.

Рис. 10. Конечно-элементная модель.

Рис. 10. Конечно-элементная модель.

Рис. 10. Конечно-элементная модель.

Рис. 11. Осадка свай в зависимости от времени.

Рис. 11. Осадка свай в зависимости от времени.

Рис. 11. Осадка свай в зависимости от времени.

Рис. 12. Зависимая от времени осадка…

Рис. 12. Осадка грунта между сваями в зависимости от времени.

Рис. 12. Осадка грунта между сваями в зависимости от времени.

Рис. 13. Влияние расстояния между сваями на…

Рис. 13. Влияние расстояния между сваями на коэффициент напряжения сваи-грунта.

Рис. 13. Влияние расстояния между сваями на отношение напряжений сваи к грунту.
См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC
Похожие статьи
Численный анализ вертикальной несущей способности системы составного свайного фундамента в разжижаемом грунте при синусоидальной вибрации.
Zhan-Fang H, Bai XH, Yin C, Liu YQ. Жан-Фан Х. и др. ПЛОС Один. 2021 17 марта; 16 (3): e0248502. doi: 10.1371/journal.pone.0248502. Электронная коллекция 2021. ПЛОС Один. 2021. PMID: 33730066 Бесплатная статья ЧВК.
Упрощенный метод расчета геосинтетической арматуры, используемой в насыпях на сваях.
Фэй К. Фэй К. Журнал «Научный мир». 2014;2014:273253. дои: 10.1155/2014/273253. Epub 2014 19 августа. Журнал «Научный мир». 2014. PMID: 25215318 Бесплатная статья ЧВК.
Расчет и анализ нелинейного алгоритма устойчивости свайного основания из мягкого грунта из порошка нанокремнезема.
Сунь Дж., Го Л., Гонг Л., Чжэн Ф., Хао Х. Сан Дж. и др. Int J Anal Chem. 2022 24 августа; 2022:1451633. дои: 10.1155/2022/1451633. Электронная коллекция 2022. Int J Anal Chem. 2022. PMID: 36060535 Бесплатная статья ЧВК.
Двумерное исследование включений юбочного песка и глубоких цементных свай для улучшения характеристик нагрузки-перемещения круговых фундаментов на мягком глинистом грунте.
Ахмад Х. Ахмад Х. Гелион. 2023 11 февраля; 9 (2): e13627. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e13627. Электронная коллекция 2023 февраль. Гелион. 2023. PMID: 36879749 Бесплатная статья ЧВК.
Фундаментные сваи — новая функция для бетонных 3D-принтеров.
Хоффманн М., Жаркевич К., Зелински А., Скибицкий С., Марчевка Л. Хоффманн М. и соавт. Материалы (Базель). 2021 13 мая; 14 (10): 2545. дои: 10.3390/ma14102545. Материалы (Базель). 2021. PMID: 34068444 Бесплатная статья ЧВК.
Посмотреть все похожие статьи
Рекомендации
Сюй С. , Сун С., Хан Дж. Испытания масштабной модели на факторы влияния насыпей, полностью армированных сваями из геосинтетического материала. Геосинтетика Интернэшнл. 2016, 23(2): 140–153. дои: 10.1680/jgein.15.00038 — DOI
Лю В., Цюй С., Чжан Х. и др. Интегрированный метод анализа передачи нагрузки в насыпи, армированной геосинтетическим материалом и на сваях. Журнал гражданского строительства KSCE. 2017, 21(3): 687–702. doi: 10.1007/s12205-016-0605-3 — DOI
Ван Экелен С. Дж. М., Безуйен А., Ван Тол А. Ф. Аналитическая модель аркообразования в свайных насыпях. Геотекстиль и геомембраны, 2013. С. 39. С. 78–102. doi: 10.1016/j.geotexmem.2013.07.005 — DOI
Chen R P, Wang Y W, Ye X W и др. Растягивающая сила георешеток, встроенных в армированную насыпь на сваях: полномасштабное экспериментальное исследование. Геотекстиль и геомембраны, 2016, 44(2): 157–169. doi: 10.1016/j.geotexmem.2015.08.001 — DOI
Фагундес Д.Ф., Алмейда М. С.С., Торел Л. и др. Механизм передачи нагрузки и деформация армированных свайных насыпей. Геотекстиль и геомембраны. 2017, 45(2): 1–10. doi: 10.1016/j.geotexmem.2016.11.002 — DOI
Типы публикаций
термины MeSH
вещества
Грантовая поддержка
Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (http://www.nsfc.gov.cn/), номера грантов 41977230 и 41530638; Национальный ключевой проект исследований и разработок (https://service.most.gov .cn/), номера грантов 2017YFC1501203 и 2017YFC1501201; Национальный ключевой проект исследований и разработок (https://service.