Расчет винтовых свай для каркасного дома

Услуги

Винтовые сваи – это современное решение для малоэтажного строительства. Винтовые сваи помогают удешевить процесс создания фундамента на 40-50%. Как же происходит расчет количества и расчет размеров винтовых свай, например, при строительстве каркасного дома?

Порядок расчета винтовых свай.

1. Необходимо произвести геологические изыскания – следует изучить основание под будущим домом.
2. Следует рассчитать нагрузки, которые будут воздействовать на фундамент.
3. По полученным нагрузкам и результатам геологических изысканий подбираются винтовые сваи.
4. Составляются чертежи и планы свайного поля.

По результатам расчетов составляется смета, которая будет точно отражать средства, необходимые для создания свайного поля.

Изучение грунтов.

1. До начала строительства фундамента на участке необходимо произвести геологические изыскания.
   На участке сверлятся пробные шурфы, глубина которых не может быть менее 2,0 метров. В эту глубину входят:
   • минимальная глубина заглубления винтовых свай равняется 1,5 метра;
   • необходимо получить сведения о составе грунта ниже глубины погружения сваи на 0,5 метра.
2. Если на глубине 2,0 метра грунт имеет хорошую несущую способность, тогда сваи достаточно заглублять на глубину 2,5 метра. Если грунт слабый, тогда необходимо или опускать шурф глубже или менять место установки фундамента.
3. Если на участке обнаружится вода, фундамент следует развернуть таким образом, чтобы сваи не попадали в воду.

Расчет нагрузок.

1. Расчет нагрузок от веса дома проще всего производить по готовым проектам. В спецификации к проекту указан вес конструкций, которые суммируются в каждой конкретной точке. Конкретными точками являются пересечения несущих стен и углы дома. Максимальное расстояние между винтовыми сваями равняется 3 метра.
2. Если проекта дома нет, тогда расчет нагрузок производится по длине стен и балок дома. Длину стен умножают на вес строительного материала, который выбирается из справочной литературы.
3. Расчитывая вес нагрузок необходимо максимально полно учесть количество и вес строительных материалов.

Выбор диаметра свай.

1. Для малоэтажного строительства применяют сваи, диаметр которых составляет 108мм. Такие сваи выдерживают нагрузку от 5 до 7 тонн.
2. Под массивные ограждения и каркасные одноэтажные дома применяются сваи диаметром 89мм. Несущая способность таких свай составляет от 3 до 5 тонн.
3. Под постройку подсобных помещений, заборов и навесов применяют сваи диаметром 76мм. Сваи выдерживают нагрузку до 3 тонн.

Выбор длины свай.

1. Для строительства дома на грунтах с достаточной несущей способностью выбирают сваи, которые заглубляются на 2,5 метра.
2. На слабых грунтах сваи должны дойти до твердого грунта и погрузиться в него не менее чем на 200-300мм.
3. Длина свай должна учитывать перепады высоты земельного участка.

Получив расчет количества свай, составляется план свайного поля. По полученному свайному полю рассчитывается смета выполнения фундаментных работ.

Заказать строительство фундамента на винтовых сваях в Санкт Петербурге и Ленинградской области можно по телефону: +7 (921) 995-00-78 или +7 (812) 995-00-78.

Другие статьи:

Возврат к списку

Расчет винтовых свай для фундамента, калькулятор количества свай

МОСКОВСКИЙ ЗАВОД СВАЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Производство и монтаж винтовых сваи с 2001г.

Выбор диаметра винтовой сваи

57мм (диаметр лопасти 200мм)

 

Нагрузка: до1 тонн

 

Предназначение:

• Для легких заборов

 

 

76мм (диаметр лопасти 200мм)

 

Нагрузка: до1 тонн и 2 тонн

 

Предназначение:

 

 

89мм (диаметр лопасти 250мм)

 

Нагрузка: от 2 до 4 тонн

 

Предназначение:

• Беседки, террасы, легкие пристройки

108мм (диаметр лопасти 300мм)

 

Нагрузка: от 3 до 6 тонн

 

Предназначение:

• Дома и бани (из бруса, по каркасной технологии, из SIP-панелей, бревна, оцилиндрованного бревна)
• Гаражи, ангары
• Беседки, террасы, легкие пристройки
• Ворота
• Пирсы, причалы, мостики
• Реконструкция

 

 

133мм (диаметр лопасти 350мм)

 

Нагрузка: до 10 тонн

 

Предназначение:

• Дома (из бревна, кирпича, газобетона)
• Ворота, пирсы, причалы, мостики –
• Реконструкция

Длина свай

 

Длина свай под сооружение зависит от 2-х параметров:

 

-Тип грунта (чем менее плотный грунт, тем глубже нужно завинчивать сваю)

— Высота фундамента

Например, в глину в Московской области сваи как правило завинчиваются до упора на глубину 1,6-1,8 метра. Если мы возьмем сваю 2,5 мера и завинтим её на 1,8 сверху останется 0,7 метра.

Вверху сваи есть технологическое отверстие, с помощью которого сваю завинчивают, его нужно отрезать. А это 0,1 метра.

Соответственно используя такую сваю, мы можем сделать фундамент не выше о.6 метра. Что бы сделать фундамент выше, например, 1 метр потребуются сваи 3 метра.

 

Для фундамента выше о.5 метра требуется дополнительная обвязка профильной трубой.

 

 

Перепад высоты под сооружением.

Если мы строим на уклоне, то нужно знать где какой высоты будет фундамент, чтобы использовать сваи нужной длины.

Если точных высот нет. Тогда наша компания берет сваи разной длины с запасом. Что бы лишний раз не ездить на разметку.

 

Расположение и расчет количества винтовых свай

 Для 1-2 этажных домов из бруса и каркасных домов.

Для таких домов подойдет свая 108мм. Расстояние между сваями не должно превышать 3 метров. Сначала ставим их по углам сооружения, и узлам соединения стен. Затем ставим их по внешним стенам, так что бы расстояние между ними не превысило 3-х метров.

Далее ставим под несущими стенами внутри дома опять же на расстоянии, не превышающем 3 метра. Далее заполняем оставшееся пространство внутри постройки с шагом не более 3 метров.

Желательно что бы сваи строились в ряды, чтобы проще было делать обвязку брусом в последствии.

Под печи и камины требуются дополнительные сваи.

Расчет свай под постройки из кирпича и газобетона

 

Для этого нам нужно узнать следующие параметры:

— Максимальная нагрузка на фундамент (масса дома + снеговая нагрузка) * коэффициент

— Тип грунта (в разных типах грунта сваи имеют разную несущую способность)

Исходя из этого мы знаем максимальная нагрузку на фундамент и несущую способность сваи. Делим первый параметр на второй получаем количество свай. Распределяем их равномерно с шагом не более 2 метров. Расчеты по такие сооружения лучше доверить специалистам.

 

Телефон: +7 (495) 120-33-69

Москва 2009-2017

Расчет фундамента на винтовых сваях

 /   /  Расчет фундамента на винтовых сваях

На плане дома расставляем места для винтовых свай. Обычно это углы дома и места соединения внутренних стен дома. Если расстояние по стене между сваями превышает 3 м – ставим промежуточную сваю. Для деревянных домов из бруса, срубов домов обычно выбираем винтовые сваи диаметром 108 мм. Для пристроек, бань, беседок можно рассматривать винтовые сваи меньшего диаметра – 89 мм или даже меньше, — все будет зависеть от расчетной нагрузки сооружения.

Для деревянного дома или сруба, размером 6 х 4 м обычно ставят 9 или 12 винтовых свай: три сваи по стороне 4 м, и 3 или 4 сваи по стороне 6 м.

Расчет веса дома для расчета винтового фундамента

Оценить нагрузку дома на винтовые сваи можно по следующему алгоритму:

• 1. Определяем вес самого дома. Например, дом размером 4х6м и высотой 3.5 м.  Стены из бруса сечением 15х15 см. Две внутренние перегородки из бруса. Удельный вес дерева — 600 кг/м3. Прибавим вес печки, мебели из расчета 100 кг/м2.  Высчитываем вес сооружения — примерно 4500 кг.
• 2. Определяем снеговую нагрузку на дом. Для этого для условий Ленинградской области надо занимаемую домом площадь умножить на 180. Например, для дома 4х6м получим 4320 кг.
• 3. Определение ветровой нагрузки. Ветровая нагрузка имеет решающее значение для расчета заборов на винтовых сваях и винтовых столбах. Но и при расчете винтового фундамента дома она тоже учитывается. Оценить ветровую нагрузку можно по формуле S(40+15h), где S – площадь дома, h – высота дома. Например, для дома 4×6 м и высотой 3,5 м ветровая нагрузка составит 2200 кг.
• 4. Запас прочности или динамическая нагрузка. Иногда оцениваются пиковые динамические нагрузки на дом. Это скорее актуально для сейсмоопасных районов. У нас скорее можно говорить о запасе прочности фундамента. А вдруг вы захотите надстроить этаж? Ваш винтовой фундамент будет к этому готов. Рассчитываем как площадь дома умножить на 350.

Суммируем все нагрузки, возможные на  фундамент вашего дома и получаем расчетное значение нагрузки на наш винтовой фундамент.  Для деревянного дома 6х4 из бруса величина окажется порядка 17 – 20 т.

Расчет длины диаметра и количества  винтовых свай в фундаменте.

Известно, что рабочая нагрузка на винтовую сваю диаметром 108 мм должна составлять 4 – 8 т. Если на деревянный дом из бруса дает расчетную нагрузку 20 т, то даже 9 свай с запасом выдержат наше строение. Для более легких домов и пристроек можно рассмотреть более дешевые винтовые сваи меньшего диаметра.

Но остался не определенным еще один важный параметр винтовых свай для нашего свайно-винтового фундамента – это их длина. Самый обычный подход к определению длины винтовой сваи – это сделать ее такой, чтобы она зашла в почву ниже глубины зоны промерзания. Для Ленинградской области – это 1,5 м.  Но если грунты слабые: торфяники, плывуны, то важно, чтобы винтовые сваи добрались до прочных грунтов, на которые будет перенесен все строения.  Определить глубину залегания прочных грунтов можно пробным завинчиванием винтовой сваи. Если усилия не хватает для дальнейшего завинчивания сваи, значит, она добралась до прочных грунтов.

Второй момент для определение длины винтовой сваи – это рельеф места и высота расположения обвязки фундамента над землей. Эти параметры определяются индивидуально для каждого объекта.

Гориз. несущая способность сваи – по Бромсу | Анализ свай | GEO5

Гориз. несущая способность сваи – по Бромсу

class=»h2″>

Расчёт горизонтальной несущей способности одиночной сваи по Бромсу основывается на данных в научной литературе (Бромс, 1964). Этот метод расчёта касается единственно и только проверки сваи в гомогенном грунте, следовательно в анализе сваи нет возможности учитывать влияние слоистого грунта основания. Способ расчёта горизонтальной несущей способности сваи задают в рамке «Настройка» в закладке «Сваи».

В случае вычисления горизонтальной несущей способности по методу Бромса программа пренебрегает заданными ранее слоями грунтов. Параметры грунтов вводятся в рамку «Горизонтальная несущая способность» в зависимости от типа грунта (связный, несвязный).

Исходными данными для расчёта горизонтальной несущей способности сваи являются характеристики материала сваи (модуль упругости, прочность данного материала), геометрия сваи (длина сваи l, диаметр сваи d), а также нагружение сваи поперечной силой или моментом изгиба.

Коэффициент жёсткости сваи β в связных грунтах определяют по формуле:

где:	E*I	—	изгибная жёсткость сваи [МНм2]
	kh	—	модуль реакции грунтового основания (подстилающего слоя) [МНм3]
	d	—	диаметр сваи [м] — (в случая круглого переменного сечения сваи для расчёта параметра β принимают постоянное значение диаметра сваи d1, которое задают в рамке «Геометрия»).

Коэффициент жёсткости сваи η в несвязных грунтах определюят по формуле:

где:	E*I	—	изгибная жёсткость сваи [МНм2]
	nh	—	коэффициент реакции грунтового основания [МНм3]

Программа автоматически определяет длинную или короткую сваю в зависимости от соотношения β*l (для связных грунтов), или η*l (для несвязных грунтов). В доступной литературе приводятся различные критерии для различных типов свай, поэтому пользователь может в программу задавать свои данные. Сваю средней длины программа оценивает как короткую и одновременно длинную, а после автоматически выбирает результат с наиболее низким значением горизонтальной несущей способности сваи Q_u.

Диалоговое окно «Критерии типа сваи»

Критерии типа сваи (длинная, короткая, средняя) определяются по следующим условиям, для:

• свободное опирание : для длинных свай действительно β*l > 2,5 ; для коротких свай β*l < 2,5
• неподвижное опирание: для длинных свай действительно β*l > 1,5 ; для коротких свай β*l < 1,5

Опирание головы сваи может быть:

• свободное — голова сваи может без препятствия сделать поворот
• неподвижное — закрепление головы сваи. Как правило, эти сваи связаны с ростверком или кустом свай.

Следующим важным исходным параметром является изгибная несущая способность сечения сваи. Программа автоматически рассчитывает это значение по заданной геометрии по формуле:

где:	Wy	—	момент сопротивления сечения [м3]
	f	—	прочность материала сваи [МПа]
	γk	—	коэффициент несущей способности сечения [-] — в соответствии с различными стандартами и литературой несущая способность сечения умножается на различные коэффициенты запаса; данный коэффициент позволяет подогнать программу под эти стандарты.

В случае ж-б сваи зависит несущая способность сваи при изгибе M_u от предложенного количества арматуры.

Коэффициент редукции несущей способности γ_Qu понижает общее значение горизонтальной несущей способности одиночной сваи по формуле:

где:	Qu	—	горизонтальная несущая способность одиночной сваи [кН]
	γQu	—	коэффициент редукции несущей способности [-]

В результате расчёта получаем горизонтальную несущую способность одиночной сваи Q_u, или Q_u,red и деформацию сваи на уровне отметки земли u.

Литература:

[1] BROMS, BENGT. B.: Lateral Resistance of Piles in Cohesive Soils. Proceedings of the American Society of Civil Engineers, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, Vol. 90, SM2, 1964.

[2] BROMS, BENGT. B.: Lateral Resistance of Piles in Cohesionless Soils. Proceedings of the American Society of Civil Engineers, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, vol. 90 SM3, 1964.

правила определения, размещение свай и калькулятор

Сваи широко применяют в строительстве. Они позволяют устраивать фундамент на неустойчивых почвах, ограждать котлованы, возводить подпорные стенки и укреплять грунт.

Это экономичный, устойчивый вариант установки фундамента, применяемый практически в любых условиях.

В статье мы расскажем о видах свай, порядке и различных методах расчета фундамента.

Виды

Расчет свай начинается с выбора их типа.

По способу заглубления в грунт различают:

• Забивные сваи. Самый популярный вид. Погружаются в грунт путем забивки пневматическим молотом на рассчитанную глубину;
• Буронабивные сваи устанавливаются в самые короткие сроки. Сначала методом шнекового бурения разрабатывают скважину и уплотняют грунт вокруг нее. Потом одновременно с извлечением бура под давлением закачивают в скважину бетонную смесь. Сразу после этого в ней устанавливают армирующий каркас. Его изготавливают из металлических стержней на заводе или строительной площадке;
• Вибропогружаемые опускаются в толщу пород под действием собственного веса. Специальная установка передает вибрацию через сваю на грунт, за счет этого уменьшается сила трения между конструкцией и частицами почвы и свая постепенно погружаются в породу. Метод применяется на площадках с песчаным или насыщенным влагой грунтом;
• Винтовые конструкции имеют лопасти на концах, благодаря им конструкция погружается в землю. Хорошо работают на неустойчивых грунтах и плывунах при наличии недалеко от поверхности прочной породы. При монтаже не издают шума, не повреждают почву, могут устанавливаться на площадках с плотной застройкой. Монтаж осуществляется вручную или с применением легкой техники;
• Вдавливаемые устанавливаются без сильных толчков и вибраций, создают минимальную нагрузку на почву и фундаменты расположенных вблизи сооружений. Подходят для строительства крупных объектов в местах с плотной застройкой и вблизи зданий с неустойчивыми или старыми фундаментами.

По виду материала:

• Железобетон. Самый популярный материал для возведения крупных объектов. Металл, составляющий каркас обеспечивает стойкость к изгибающим нагрузкам, а бетон защищает металлоконструкцию от воздействия окружающей среды, обеспечивает стойкость к вертикальным нагрузкам и увеличивает силу трения с грунтом;
• Дерево. Применяется в индивидуальном строительстве на сухих почвах. Дешевый и доступный материал, но требует дополнительной гидроизоляции;
• Металл. Из этого материала выполняют винтовые сваи. После изготовления их покрывают специальным составом, защищающим их от коррозии.

Сваи отличаются по виду конструкции и форме. Это могут быть квадратные, прямоугольные, многоугольные и круглые сечения. Последний вид приобрел наибольшую популярность благодаря простоте изготовления и расчета нагрузки на такую конструкцию.

По характеру работы:

• Сваи-стойки работают за счет установки их нижней части на прочную породу. Они передают нагрузку на устойчивое основание, миную другие, менее надежные слои;
• Висячие сваи работают за счет силы трения между ними и сжатыми грунтами вокруг.

На выбор типа конструкции влияют условия работы, особенности грунтов, конструкция и вес здания. Для правильного расчета необходимо обратиться к специалистам, способным провести все необходимые измерения и изыскания.

Проектирование свайного фундамента

При проектировании свайного фундамента необходимо участь ряд факторов, влияющих на его устойчивость:

• Глубина залегания толщина и надежность пород;
• Масса здания;
• Условия строительства и эксплуатации;
• Конструктивные особенности здания.

При проектировании инженеры опираются на данные геологических изысканий и на их основе определяют возможность строительства, рассчитывают количество свай, выбирают их вид, форму и материал.

Второй важный фактор — это нагрузка от здания.

Она складывается из нескольких видов нагрузки:

• Постоянная. Включает в себя вес самого здания;
• Долгосрочная временная — это вес станков, оборудования и других тяжелых конструкций;
• Краткосрочная временная складывается из веса мебели и людей в здании;
• Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются отдельно для каждого здания на основании климатических данных региона согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Карта снеговых районов России

Вид сваи зависит от технико-экономических показателей строительства. Подбирается самый дешевый вариант, удовлетворяющий все требования и обеспечивающий надежность конструкции.

На этапе проектирования инженеры предусматривают запас прочности, обеспечивающий длительный срок эксплуатации фундамента даже при больших нагрузках.

Расчет ростверка

Важный показатель для строительства — количество свай в ростверке. Этот показатель напрямую влияет на способность конструкции правильно передавать нагрузку на основание и обеспечивать прочность фундамента.

Ростверк — это балка, соединяющая верхние части свай и равномерно распределяющая между ними нагрузку.

Крепление ростверка к разным видам свай

Количество свай в ростверке находят по формуле:

где:

• dp — заглубление ростверка;
• N0I — максимальное значение суммы нагрузок от веса здания;
• Yk — коэффициент надежности;
• F — максимальная нагрузка на одну сваю;
• A — площадь ростверка;
• Ymt — усредненный вес ростверков и грунта на его обрезах.

Полученное в результате вычислений число округляется всегда в большую сторону до целого значения.

Сваи распределяют согласно правилам:

• В шахматном порядке, в два ряда или в одну линию с равными промежутками;
• Расстояние между соседними сваями не менее трех их диаметров;
• Минимальное расстояние от края ростверка до ближайшей сваи равно одному ее диаметру;
• При возникновении только вертикальных нагрузок сваи заглубляют в ростверк всего на 5–10 см, в иных случаях соединение делают более надежным и дополнительно рассчитывают.

При расчетах ростверков инженеры работают, основываясь на СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Алгоритм расчета свайного фундамента

Процесс расчета начинается с определения общего веса здания.

Он состоит из суммы массы всех конструкций:

• Кровля;
• Стены;
• Перекрытия;
• Железобетонный каркас.

При расчете толщина каждого слоя конструкции умножается на ее высоту и на плотность. В результате рассчитывается нагрузка на 1 м2 конструкции.

Кратковременные равномерно распределенные нагрузки (вес людей и мебели) берутся с расчетом 150 кг/м2. Сумма нагрузок вычисляется путем умножения значения на общую площадь здания. После этого определяется нагрузка от веса снега. Она будет зависеть от климатического района и форму крыши.

Чем больше угол наклона крыши, тем меньше будет снеговая нагрузка.

После этого определяется несущая способность каждой сваи и их количество в ростверках. Полученные значения дополнительно проверяют и только после этого приступают к дальнейшему проектированию и строительству здания.

Расчет несущей способности по грунту

Несущая способность — это значение, необходимое для выполнения правильных расчетов. Выполнить расчет можно с помощью нескольких методов.

Предварительный теоретический расчет по формуле Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li), где:

• А — площадь опирания на грунт нижней части единицы конструкции;
• Yc, Ycr, Ycri — коэффициенты, учитывающие условия работы фундамента, основания, сил трения;
• U — периметр разреза сваи;
• fi — сила трения на боковых стенках;
• R — величина несущей способности грунта в месте опирания;
• li — длина боковых частей.

Метод статических нагрузок — это комплекс полевых работ, связанных с практическим нахождением несущей способности.

Это наиболее точный метод:

• На площадке устанавливают пробную сваю;
• Дают конструкции набраться прочности в течение положенного срока;
• Установленный на сваю ступенчатый домкрат передает на нее нагрузку;
• Специальный прибор замеряет усадку сваи;
• На основе полученных данных проводятся расчеты.

Метод динамической нагрузки -на уже установленный свайный фундамент передают ударную нагрузку и после каждого удара определяют усадку и проводят необходимые расчеты.

Метод зондирования — пробную сваю оснащают датчиками, погружают на расчетную глубину и определяют сопротивление грунтов.

После выполнения теоретического расчета необходимо дополнительно выполнить одно или несколько полевых испытаний и дополнительных расчетов на их основании. Это поможет проверить правильность расчетов и изысканий на практике.

Для упрощения расчетов инженерами был создан калькулятор несущей способности грунта с использованием макросов в Excel.

Он способен:

• Построить график изменения несущей способности;
• Разбить толщу пород на слои, основываясь на введенных данных;
• Найти коэффициент работы всей поверхности сваи;
• Учесть коэффициенты, уменьшающие несущую способность.

Расчет сваи-стойки, опирающейся на несжимаемое основание

Данные для расчета берут в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».

В таблице указаны значения расчетных сопротивлений свай:

Табличные значения сопротивлений для разных типов грунта

Формула для расчета сваи-стойки:

Fd=gcRA, где:

• gc — коэффициент, учитывающий работу грунта;
• R — взятое из таблицы сопротивление грунта;
• А — площадь разреза сваи.

Результат расчета используется для дальнейшего нахождения количества свай в ростверке.

Заключение

Расчет несущей способности сваи по грунту — это непростой процесс, требующий опыта и внимания со стороны инженеров. Расчет выполняется в несколько этапов, теоретически полученные значения проверяют в ходе полевых испытаний, полностью исключая возможность ошибки.

Расчет свайного фундамента могут выполнять только профессионалы с инженерным образованием и разрешением на подобную деятельность.

Выдергивающая нагрузка на сваю: методика расчета своими руками

При планировании строительства различных малоэтажных конструкций на винтовых сваях обязательно проведение расчётов предполагаемых нагрузок с учётом влияющих на них факторов. К одной из них относится выдёргивающая сила, которая, в зависимости от важности объекта и его массивности, может дополнительно потребовать проведения полевых испытаний. В результате проводится анализ и сравнивается расчётная нагрузка на сваю с полученными данными, а затем выбирается подходящая свайная конструкция.

Требуется ли учитывать выдёргивающие нагрузки

Свайное основание подвержено множеству нагрузок

При проектировании свайных фундаментов под дом одним из ключевых моментов расчёта несущей способности опор является учёт деформаций. Они влияют не только на устойчивость конструкции основания, а и на возможность образования проседаний.

Особенно это актуально при выполнении строительных работ на рыхлых, скалистых, сейсмически-активных и промерзающих грунтах. То есть такой расчёт требуется проводить в тех случаях, когда расчётная схема устойчивости свай существенно отличается от стандартной.

При строительстве достаточно часто применяют сваи диаметром 108 мм, которых хватает для строительства одноэтажных объектов из древесины или пеноблоков. Опоры обладают высокой прочностью и при этом имеют оптимальную стоимость. Согласно действующим стандартам они способны выдерживать нагрузки в пределах 4-5 т и эффективно справляться с поперечными и продольными сдвигающими силами.

Использование лопастей в конструкции позволяет эффективно справляться с выдёргивающими напряжениями в результате пучения грунта. Однако же сваи 108 мм, несмотря на это, требуют обязательного просчёта на выдёргивание, особенно если требуется возвести двухэтажный дом.

Критерий необходимости учёта выдёргивающей нагрузки

Согласно СП 22.13330.2011, критерием для учёта выдёргивающей нагрузки является выполнение следующего условия:

где Fn – нормативная выдергивающая сила;

Gn – нормативный вес свайного основания;

β – угол действия выдёргивающей силы относительно вертикали;

γс – коэффициент, определяющий условия работы сваи;

R“0 – расчётная величина сопротивления грунта обратной засыпки;

A0 – величина площади проекции верхней части свайного основания на плоскость, которая перпендикулярна направлению действия выдёргивающей силы.

Выдергивающая нагрузка может быть не учтена только в том случае, когда она по направлению действия совпадает с осевой линией винтовой сваи.

Как определить коэффициент условий работы сваи

Чтобы определить γс, необходимо воспользоваться следующей формулой:

где γ1 может принимать значения 0,8, 1,0 или 1,2 при расстояниях между осями опор под дом равными 1,5, 2,5 и 5 м соответственно;

γ2 принимается равным 1,0 при нормальных режимах монтажа свай, либо 1,2 — при аварийном и монтажном режиме работы;

γ3 может принимать следующие значения:

• 1,0 – при промежуточном прямом распределении устройств;
• 0,8 – для промежуточных угловых, свайных, свайно-угловых, концевых распределениях порталов устройств;
• 0,7 – для специальных порталов устройств.

γ4 может быть равным 1,0 при использовании грибовидных оснований и анкерных плит с защемлёнными стойками в грунте, либо 1,15 для анкерных плит с шарнирными опорами на основание.

Как определить сопротивление грунта обратной засыпки

Сопротивление грунта под подошвой стоек вычисляется по следующей формуле:

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы. Первый коэффициент определяется на основе Таблицы 1, а второй принимается равным 1.

Таблица 1. Значения коэффициента γс1 для различных типов грунта

Коэффициенты М с различными индексами, которые присутствуют в формуле (3), берутся из Таблицы 2.

Таблица 2. Значения коэффициентов М в зависимости от угла внутреннего трения

Остальные переменные, присутствующие в формуле (3), определаются в соответствии с СП 22.13330.2011.

Максимальное давление на грунтовые слои подошвы фундамента под воздействием вертикальных и горизонтальных нагрузок в одном или обоих направлениях не должно превышать расчётную величину, равную 1,2 R.

Расчёт выдёргивающих нагрузок на основание

Расчёт винтовых свай под дом необходимо определять с учётом основных и особых нагрузок отдельно или при их одновременном воздействии. Кроме того, нужно выполнять расчёты по основным типам деформаций. При этом обязательно учитывается тип грунта и материала свай.

Определение основных параметров для расчётов может быть выполнено также при помощи полевых испытаний. При наличии неточной информации о несущих способностях нестабильного грунта может потребоваться дополнительное тестовое бурение в нескольких местах участка.

Основное условие для проведения расчётов

Выдёргивающая нагрузка на винтовую или буронабивную сваю под дом с воздействием сжимающих и/или растягивающих сил в вертикальном либо горизонтальном направлениях сводится к выполнению следующего условия:

Набивная свая

где F – приведённая действующая нагрузка на основание в верхней точке опор;

FR – допустимая горизонтальная нагрузка в верхней точке фундамента.

Параметр FR определяется на основе проведения расчётов на опрокидывание со сжатием или выдёргиванием. Среди двух рассчитанных величин выбирается та, которая имеет наименьшее значение.

Расчёт выдёргивающей нагрузки

Формула для вычисления выдёргивающей нагрузки F на фундамент имеет следующий вид:

где γf – коэффициент, характеризующий надёжность несущей конструкции, который в данном случае берётся равным 0,9;

Gn – значение веса конструкции фундамента;

γс – коэффициент условий работы, который принимается равным 1;

Fu,a – предельное сопротивление винтовых свай на выдёргивание;

γn – коэффициент надёжности сваи.

Выдёргивающее сопротивление зависит только от величины бокового трения.

Винтовые опоры диаметром 108 мм

На основе расчётов выдёргивающей нагрузки определают диаметр винтовых свай, которые потребуются для создания надёжного основания.

Если нагрузки на выдёргивание имеют значительную величину, то применяют буронабивные сваи с выполнением уширения пятки либо винтовые с диаметром более 108 мм. Наиболее устойчивыми к выдёргивающим силам являются буронабивные конструкции.

Однако их применение невозможно на грунтах с непробиваемыми пластами. Поэтому проектировщику приходится принимать достаточно сложное решение по возникшим технических проблемам.

Основным преимуществом применения винтовых свай диаметром 108 мм является возможность передачи выдёргивающих нагрузок в грунт. Дом построенный на их основе будет иметь более выгодную конструкцию, чем при использовании буронабивных опор, по параметру веса, надёжности и распределения нагрузки.

Испытания свай на выдёргивающие нагрузки

Для определения выдёргивающих нагрузок проводят статические испытания винтовых свай. При наличии песчаных слоёв грунта измерения проводят через 3 суток, а для глинистых — только после 6 суток. Для буронабивных свай испытательные работы следует выполнять только после набора бетоном прочности, определяемой по данным взятых образцов, созданных во время закладки опоры.

Испытания на вдавливание

Испытание винтовых свай статическим методом

В перечень основных испытаний на вдавливание опор под дом входят следующие этапы:

1. Равномерная нагрузка.
2. Дифференцированная нагрузка.
3. Дифференцированная нагрузка, выполняемая по гистерезисной зависимости.

Величина нагрузки определяется необходимостью определения заданного уровня точности измерений. Обычно для равномерной нагрузки она составляет 0,07-0,1 от общей расчётной, а для дифференцированной – 0,2-0,4 для начальной ступени и 0,07-0,1 для последующих.

Переход между степенями нагружения осуществляется только после определения выхода на полную остановку усадки. Критерием является отсутствие изменений в течение 2-х последних часов наблюдения. Исключением из данного правила становятся песчаные и глинистые грунты, где создаётся необходимость проведения ускоренных испытаний. В таком случае вывод о стабилизации сваи принимается в течение часа при отсутствии смещений менее 0,1 мм.

На каждой ступени нагружения регистрируют показания измерительных приборов о вертикальном смещении сваи. Интервалы замеров длятся от 15 до 30 минут. Общее количество интервалов должно быть не менее трёх. Если выбрано нечётное число ступеней, то нагрузку на первой принимают равной величине всех последующих. После этого строят временную зависимость от вертикального смещения, а затем сравнивают с нормативным значением СП 22.13330.2011. Предельным считается такое значение, которое соответствует 0,1 от нормативной нагрузки.

Посмотрите видео, как проводится испытание опор с помощью вдавливания.

Испытания на выдёргивание

Испытания на выдёргивание винтовых свай под дом диаметром 108 мм определаются параметрами грунта, а также величиной предполагаемых нагрузок. Включают в себя следующие виды нагружения:

• Увеличивающаяся ступенчатая нагрузка с выжиданием достижения стационарного состояния в положении сваи.
• Пульсирующее ступенчатое воздействие с повышением нагрузки в несколько этапов: 1,25, 2,5 либо 5 мс. Суть заключается в проведении нагружения на каждой ступени от нуля до максимума, а затем полностью убирается без выжидания выхода в стационарное состояние. Изменение ступеней осуществляется только после стабилизации смещения опоры по вертикали по сравнению с предыдущей.
• Знакопеременная нагрузка. На опору действует многократное нагружение одинаковой величины на выдёргивание и вдавливание, которые изменяют свой знак  при переходе через ненагруженную точку.
• Непрерывно возрастающая нагрузка – на сваю действует постоянная выдёргивающая сила. При изменении величины нагружения не выжидают полной стабилизации, так как вполне достаточно достижения некоторого условного значения. Предельным значением нагрузки считается такое, когда перемещение опоры вверх не превышает 0,1 от величины её диаметра. Для переменных нагрузок и пульсирующих изменение положения не должно быть больше, чем 0,05 от диаметра сваи.

Выполнение испытаний для винтовых свай рекомендуется для уточнения расчётных значений сопротивления фундамента на выдёргивание и вдавливание.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Испытания винтовых опор

Винтовые сваи 108 мм под дом испытывают статическими нагрузками с применением следующих методов:

• Ступенчатой нагрузкой с выжиданием стационарного состояния по вертикальным смещениям на каждой из величин нагружения.
• Непрерывно увеличивающейся нагрузкой.
• Знакопеременным или пульсирующим нагружением.

При ввинчивании винтовой сваи в грунт регистрируются следующие параметры: число оборотов, длительность заглубления, осевая пригрузка и крутящий момент. Периодичность записи данных в журнал определяется величиной погружения сваи на каждые полметра.

Пригрузка вдоль оси определяется плотностью грунта и его структурой. Численно она определяется путём деления теоретического числа оборотов сваи к реальному. Если соотношение имеет значение менее 1, то пригрузка повышается, а при большем — снижается. Оптимальным вариантом, который говорит о правильности настройки испытательной установки, считается равенство полученного значения единице.

Посмотрите видео, как проводятся испытания винтовых опор.

Заключение

После проведения расчётов и полевых испытаний на выдёргивающие нагрузки для свай диаметром 108 мм под дом проектировщиком решается вопрос о том, какую конструкцию фундамента выбрать и как разместить опоры. Было показано, как провести все необходимые расчёты по определению нагружения на выдёргивание, позволяющие избежать множества проблем при эксплуатации объекта.

Описаны процедуры проведения полевых испытаний на вдавливание и выдёргивание свай, которые являются дополнительным контролем правильности расчётов, а также источником сведений о несущей способности грунта.

как рассчитать в ростверке, объем свайного ростверкового

Фундамент – это очень важный элемент при строительстве дома. Именно от качества этой конструкции будет зависеть прочность и срок службы возведенного здания. Очень часто люди применяют такой тип основания, как фундамент на сваях. Перед тем как приступить к его возведению, нужно правильно выполнить расчет всех конструкционных элементов.

Для того чтобы верно рассчитать число свай, стоит знать размер и вес дома, который будет удерживаться свайным основанием.

Как выглядят винтовые оцинкованные сваи, можно увидеть в данной статье.

Количественное соотношение

Расстояние между ними зависит от типа постройки:

• деревянные дома – между сваями расстояние составляет 3 м;
• из газобетона, пеноблока – не больше 2 м;
• для легких оградительных конструкций – 3-3,5 м;
• если имеет место ветровая нагрузка, то расстояние будет составлять 2,5 м.

Процесс расчета необходимого количества свай ведется по следующему плану:

Каковы размеры фундамента под дом из газобетона, можно узнать из статьи.

1. Составит план будущего основания и первого этажа дома.
2. Вначале сваи стоит расположить по всем углам дома.
3. Затем расположение свай должно вестись в тех участках, где имеются стыки наружных и внутренних стен.
4. Между сваями, которые уже были расположены, стоит обозначить положение свай под внутренними и внешними стенами.
5. Оставшееся внутренне пространство стоит заполнить сваями таким образом, чтобы между близко сосредоточенными элементами был промежуток 2 или 3 м.
6. На том участке, где вы будет устанавливать печь или камин, нужно расположить не меньше 2 свай, здесь все зависит от размеров отопительного оборудования.
7. Когда в доме будет предусмотрена терраса, крыльцо, то нужно отметить участки монтажа свай по аналогичном принципу.
8. После того, как вы установи все элементы, осталось просто подсчитать их количество.

Какова несущая способность винтовых свай, можно узнать из данной статьи.

На видео – расчет количества свай для свайного фундамента:

Расчет осадки

Определить осадку для представленного типа основания возможно, если создать условный фундамент – АБСД. Для этого используется величина угла а, которая определяется по следующей формуле:

• φ_ср – среднее значение угла внутреннего трения слоев почвы, которых пересекает ствол сваи.
• α – угол рассеивания напряжений относительно длине ствола свайного элемента.

Какова стоимость раствора для фундамента, указано в статье.

После того, как вы определили угол а, необходимо определить длину условного основания АБСД:

Давление можно определить с учетом подошвы условного основания. Для этого нужно использовать следующую формулу:

Расчётное сопротивление почвы основания для условного фундамента:

 

Следите, чтобы условие Русл ≤ Rусл. фун обязательно удовлетворялось. После такого расчета нужно выполнить построение эпюры для условного основания, а затем определить процент его усадки. Для этих целей вам придется воспользоваться методом послойного суммирования, в ходе которого вы сможете определить условную границу сжимаемой толщины.

Как происходит устройство винтовых свай, указано в статье.

Подсчёт ростверка

Ростверки – это элементы, которые относятся к составным частям свайного основания. Благодаря им удается объединить головой свай. Кроме этого, ростверки позволяют передать нагрузку от надземной части дома через сваи на фундамент.

Перед тем как производить расчет ростверка, необходимо знать количество свай. Именно они и будут зависеть от нагрузок, которое будет воспринимать на себе дом.

Как сделать фундамент из блоков 20х20х40 своими руками, указано в статье.

К самым оптимальных характеристикам возводимого столба можно отнести:

• пространство между сваями – около 1.2 м;
• глубина залегания одного свайного элемента – 1.5-2 м;
• выступ изделия над поверхностью почвы – 0.2-0.3 м.

Если вы решили выполнить обустройство свайного оснвоание с монолитным ростверком, то его надежность напрямую связана с характеристикой ленты. Для нее должны соблюдаться максимальные показатели прочности крепости, чтобы дом не проседал и не трескался. 

Высота ростверка должен быть не меньше 20 мм, а ширина принимается аналогичной высоте цоколя дома. Если цоколь отсутствует, то ширина должна быть аналогична внешней стене, но быть не больше 40 см.

Какие бывают минусы и плюсы фундамента на винтовых сваях, указано в статье.

Между землей и лентой должен быть зазор, который составит 10-15 см. для заливки 1 м3 ленты, вам нужно будет подготовить такие материалы:

• проволока для армирования – 8-10 м;
• щебень с размерами зерен до 2 см – 0.6 м3;
• вяжущий компонент М-400 – 0.3 тонны;
• заполнить – 0.6 кубов.

Когда все представленные рекомендации были соблюдены, то свайный фундамент с ростверком должен обладать высокой степенью надежностью и длительным сроком эксплуатации.

На видео – расчет ростверка свайного фундамента:

Какова технология буронабивных свай с ростверком, указано в статье.

Подсчёт цоколя и межэтажных перекрытий

Имеет 3 вида перекрытий, при этом для каждого из них характеры свои уникальные особенности. Это деревянные, плитные и монолитные конструкции:

1. Монолитные могут быть задействованы только в полноценном формате. Их стандартный вес составит 500 кг/м2. Этот вариант относится к самым дорогостоящим, ведь они содержат большое количество цемента, ПГС и арматуры. Чтобы выполнить монтаж монолитного перекрытия, нужно будет задействовать опалубку. Кроме этого, для установки таких конструкция понадобиться большое количество времени. Несмотря на такие характерные недостатки, монолитные перекрытия сегодня пользуются большим спросом, ведь для них характерны такие свойства, как высокая прочность и длительный срок использования.
2. Деревянные с легкой теплоизоляцией обладают массой 130 кг/м2. Такая конструкция не очень часто применяется при обустройстве цоколя, так как в этом случае трудно добиться качественной теплоизоляции пола.
3. Деревянные с тяжелой теплоизоляцией имеют вес 270 кг/м2. Для создания такой конструкции применяют качественное дерево и серьезный утеплитель. Этот вид перекрытий пользуется широкой популярностью в районах, где имеет место суровый климат.
4. Железобетонные изделия обладают очень большим весом – 400 кг/м2. Несмотря на это монтаж таких плит осуществляется просто и недолго. Главными преимуществами железобетонных изделий остаются длительный срок службы, неприхотливость.

Как рассчитать количество бетона для ленточного фундамента, можно узнать из статьи.

На видео – расчет осадки свайного фундамента:

Свайный фундамент – это на сегодняшний день очень востребованный вариант основания. Для него характерны такие качества как прочность, надежность, продолжительный срок службы. Но для достижения всех этих качеств необходимо выполнить правильный расчет всех конструктивных элементов. Выполнить это не так и сложно, если точно придерживаться составленного плана.

Из данной статьи можно узнать, каким должен быть фундамент для двухэтажного дома.

Чтобы все шло по плану, необходимо вначале составить проект будущей конструкции, провести все расчеты, закупить необходимые материалы, а только потом переходить к процессу строительства.

КАК РАССЧИТАТЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ? (СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ)

Предел несущей способности сваи — это максимальная нагрузка, которую она может выдержать без разрушения или чрезмерной осадки грунта.

Несущая способность сваи в основном зависит от трех факторов, как указано ниже:

1. Тип грунта, в который закладывается свая
2. Способ свайной установки
3. Размер сваи (сечение и длина сваи)

При расчете несущей способности сваи для монолитных бетонных свай с помощью статического анализа необходимо использовать параметр прочности грунта на сдвиг и размер сваи.

Несущая способность сваи с использованием статического анализа

Свая передает нагрузку в почву двумя способами. Во-первых, за счет сжатия наконечника, называемого «концевой подшипник » или «упорный подшипник »; во-вторых, сдвигом по поверхности, обозначенным как « поверхностное трение ».

Несущая способность монолитных свай в связном грунте

Предел несущей способности (Q _и ) сваи в связных грунтах определяется формулой, приведенной ниже, где первый член представляет собой сопротивление подшипнику на конце (Q _b ), а второй член дает оболочку. сопротивление трению (Q _s ).

Где,

Q _u = Предельная грузоподъемность, кН

A _p = Площадь поперечного сечения наконечника сваи, м ²

N _c = Коэффициент несущей способности, можно принять 9

α _i = Коэффициент адгезии для i-го слоя в зависимости от плотности почвы. Он зависит от прочности грунта на сдвиг без дренажа и может быть получен из рисунка, приведенного ниже.

Изменение альфа с когезией

c _i = Среднее сцепление для i-го слоя, в кН / м ²

A _si = Площадь ствола сваи в i-м слое, м ²

Минимальный коэффициент запаса прочности 2,5 используется для достижения безопасной грузоподъемности сваи (Q _safe ) от предельной грузоподъемности (Q _u ).

Q _сейф = Q _u / 2,5

Несущая способность монолитных свай в несвязном грунте

Предел несущей способности сваи «Q _u » состоит из двух частей.Одна часть возникает из-за трения, называемого поверхностным трением или трением вала или боковым сдвигом обозначается как «Q _s », а другая — из-за концевого подшипника в основании или на вершине носка сваи, «Q _b ».

Уравнение, приведенное ниже, используется для расчета предельной несущей способности сваи.

Где,

A _p = площадь поперечного сечения основания сваи, м ²

D = диаметр ствола сваи, м

γ = эффективная удельная масса грунта на вершине сваи, кН / м ³

N _γ = коэффициент несущей способности

Н _q = коэффициент несущей способности

Φ = Угол внутреннего трения на вершине сваи

P _D = Эффективное давление вскрыши на конце сваи, кН / м ²

K _i = Коэффициент давления грунта, применимый для i-го слоя

P _Di = Эффективное давление вскрыши для i-го пласта, кН / м ²

δ _i = Угол трения стенки между сваей и грунтом для i-го слоя

A _si = Площадь ствола сваи в i-м слое, м ²

Первый член — это выражение для конечной несущей способности сваи ( Q _b ), а второй член — это выражение для поверхностного трения сваи ( Q _s ).

Минимальный коэффициент запаса прочности 2,5 используется для достижения безопасной несущей способности (Q _safe ) от предельной несущей способности (Q _и ).

Q _сейф = Q _u / 2,5

Важные примечания, которые следует запомнить

• Значение коэффициента несущей способности N _q получается из рисунка, приведенного ниже.

значение коэффициента несущей способности

• Значение коэффициента несущей способности N _γ вычисляется с использованием уравнения, приведенного ниже.

• Для забивных свай в рыхлом и плотном песках с φ в диапазоне от 30 ⁰ до 40 ⁰ , могут использоваться значения k _и в диапазоне от 1 до 1,5.
• δ угол трения о стенку можно принять равным углу трения грунта о ствол сваи.
• Максимальная эффективная перекрывающая порода у основания сваи должна соответствовать критической глубине, которая может быть принята равной 15-кратному диаметру ствола сваи для φ ≤ 30 ⁰ и увеличена до 20 раз для φ ≥ 40 ⁰
• Для свай, проходящих через связные пласты и оканчивающихся гранулированным пластом, в гранулированный пласт должен быть выполнен проход как минимум в два раза больше диаметра ствола сваи.

Расчет расстояния между сваями, препятствующими скольжению, на основе эффекта изгиба грунта

Сваи, предотвращающие скольжение, — одна из наиболее часто используемых мер по борьбе с оползнями во всем мире. Расстояние между сваями всегда определялось несущей способностью отдельных свай или на основании инженерного эмпирического опыта. Многие инженерные практики и лабораторные эксперименты показывают, что эффект выпуклости почвы существует при борьбе с оползнями с помощью противоскользящих свай.В этом исследовании мы стремимся рассчитать расстояние между сваями с точки зрения эффекта выгибания грунта. Мы исследовали механизм взаимодействия сваи с грунтом и предположили, что на пределе грунтовый свод выдерживает только оползневую тягу. В соответствии с теорией прочности Мора – Кулона и теориями предельного равновесия мы получили новое уравнение для расчета расстояния между сваями. Мы проверили полученное уравнение расчета расстояния между сваями с реальными проектами. Результаты расчетов аналогичны результатам практических инженерных расчетов, в которых разница не превышает 10%.Уравнение может быть использовано при предварительном проектировании противоскользящей сваи. Это исследование может быть справочным при расчете расстояния между сваями на основе эффекта выгибания грунта.

1. Введение

Многие люди во всем мире ежегодно страдают от серьезных разрушений, вызванных оползнями [1–4]. При борьбе с оползнями сваи, препятствующие оползням, считаются важными [5–7]. При проектировании свай, предотвращающих скольжение, решающим параметром является расстояние между ними. Если расстояние между сваями будет чрезмерно большим, почва между противоскользящими сваями ускользнет; если расстояние между сваями спроектировано слишком маленьким, капиталовложения будут высокими, и процесс строительства будет затруднен.

В 1884 году Робертс впервые обнаружил эффект зернохранилища, который также известен как эффект выгибания почвы. В 1943 году Терзаги впервые исследовал и определил влияние болей в почве с помощью теста с люком. Впоследствии эффект выпуклости почвы был всесторонне исследован и получил дальнейшее развитие многими учеными. Аткинсон и Поттс [8], Ли и Ян [9], а также Хуанг и др. [10] изучали влияние выгибания грунта на устойчивость туннеля. Ли и др. [11] определили границы арочных зон как для одиночного, так и для параллельного туннелирования.Боссехер и Грей [12] обнаружили, что эффект выгибания грунта возникал, когда грунт пытался продвинуться через неподвижные сваи в свайных стенах. Многие инженерные практики и лабораторные эксперименты показали, что при борьбе с оползнями с помощью противоскользящих свай возникает эффект выпуклости почвы.

Расстояние между сваями обычно определяется несущей способностью отдельной сваи или инженерным опытом. В последние годы многие исследования были сосредоточены на взаимосвязи между расстоянием между сваями и эффектом выгибания грунта, и исследователи попытались рассчитать расстояние между сваями на основе эффекта выгибания грунта.Садрекарими и Аббаснеджад [13] обнаружили, что расстояние между сваями существенно влияет на формирование прочного грунтового свода в насыпной насыпи. Ян и др. [14] обнаружили, что для определенной высоты насыпи высота грунтового свода увеличивалась с четким расстоянием между крышками сваи в пределах от 1 до 2 м. Durrani et al. [15] предложили ограничение на расстояние между сваями вдоль ряда, при котором сохранялось изгибание грунта между соседними сваями во время движения сваи-грунт. Такой предел существенно повлияет на конструкцию «дискретных свайных стен», используемых для предотвращения движения грунта на потенциально неустойчивых склонах.

Эффективное измерение для определения формы почвенного свода еще не разработано. Методы расчета расстояния между сваями, основанные на эффекте выгибания грунта, были разработаны по разным гипотезам. Различные гипотезы формы грунтового свода приводят к разным методам расчета расстояния между сваями. Мы обнаружили, что разные методы расчета расстояния между сваями, основанные на разных гипотезах формы грунтового свода, примененные в одном и том же проекте, дали разные результаты и что некоторые различия были значительными, например.г., оползень Цзы Ян, произошедший на северном берегу Ханьцзяна, провинция Хубэй, Китай. Zhao et al. [16] рассмотрел наклонный грунтовый свод и рассчитал расстояние между сваями, равное 7 м. Jia et al. [17] предложил метод расчета расстояния между сваями, основанный на предположении, что арки грунта между сваями и позади них функционируют одновременно; кроме того, расстояние между сваями оползня Цзы Ян было рассчитано как 37,9 м [16].

Нами всесторонне изучен механизм взаимодействия сваи с грунтом. В этом исследовании, объединив анализ практических инженерных явлений и результаты лабораторных экспериментов, мы создали модель анализа силового свода грунта и вывели новое уравнение для расчета расстояния между сваями.Мы сравнили результаты, полученные путем применения уравнения для расчета расстояния между сваями откосов, контролируемых с помощью противоскользящих свай. Результаты расчетов аналогичны результатам практических инженерных расчетов, в которых разница не превышает 10%.

2. Методология

2.1. Процесс взаимодействия сваи с грунтом

Эффект выгибания грунта получил широкое признание при контакте сваи с грунтом. Во время взаимодействия сваи с грунтом арки грунта за сваями и между ними образуются, развиваются и разрушаются.Различное понимание грунтовых сводов привело к различным методам расчета расстояния между сваями. Почвенные своды показаны на Рисунке 1.

Процессы образования, развития и разрушения почвенного свода можно описать следующим образом: (1) Оползневой надвиг и относительное смещение грунта между сваями небольшие, а местное сжатие (2) По мере увеличения оползневой тяги локальная зона сжатия обратной сваи увеличивается, и соответственно увеличивается сжимающая деформация грунта.Грунт между сваями вызывает горизонтальное смещение относительно свай. Поскольку существует эффект трения между стороной сваи и почвой, относительное горизонтальное смещение будет затруднено. Таким образом, между сторонами сваи образуется грунтовый свод. Стабильность арки грунта между сторонами сваи зависит от сопротивления трения, создаваемого между грунтом и стороной сваи. (3) По мере того, как оползневая нагрузка продолжает увеличиваться, смещение грунта между сторонами сваи соответственно увеличивается по отношению к сваям. .Из-за ограниченной несущей способности земляного свода между сторонами сваи, во время развития смещения, обратный грунтовый свод создает оползневую тягу и противостоит ей, чтобы компенсировать недостаточную несущую способность почвенной дуги между сторонами сваи. (4) По мере того, как оползень неуклонно увеличивается, плотность грунта в пределах свода грунта между задними частями свай увеличивается из-за сжатия, и смещение грунта между сторонами сваи соответственно увеличивается по отношению к свае.Из-за небольшой несущей способности почвенного свода между сторонами сваи после относительно большого смещения почвенный свод между сторонами сваи будет образовывать трещины и, следовательно, разрушение, а также эффект прогиба грунтового свода между сваями. стороны стираются или даже исчезают. Для консольной сваи в это время грунт между сторонами сваи может начать обваливаться. (5) По мере увеличения оползневой нагрузки до предельной несущей способности арки грунта между задними частями сваи деформация грунта внутри увеличивается площадь подошвы грунтового свода, образуются трещины, и смещение грунта между сторонами сваи продолжает увеличиваться.(6) Наконец, по мере увеличения оползневой тяги разрушение при сдвиге в направлении фронта сваи произойдет в своде грунта между задними частями сваи. Почва, окружающая сваи, будет выдавлена, и эффект выгибания грунта исчезнет.

Основываясь на описанном выше эффекте выпуклости грунта, мы заключаем, что разрушение почвенных сводов между задними стенками свай означает отказ от контроля оползней с помощью противоскользящих свай. Другими словами, свод почвы между задними стенками свай определяет эффект выгибания почвы при взаимодействии сваи с грунтом.Это было доказано непосредственно лабораторными испытаниями и практическими инженерными явлениями. Например, лабораторные испытания, показанные на Рисунке 2 (а), показывают, что свод грунта между сторонами сваи был разрушен, в то время как грунт с обратной стороны сваи оставался устойчивым [18]; то же самое наблюдалось в практической инженерии, как показано на рисунке 2 (б) [19].

В соответствии с приведенным выше анализом, мы предлагаем расчет предельных нагрузок на свайный свод грунта. Основываясь на последнем, мы получили следующее уравнение для расчета расстояния между сваями.

2.2. Форма свода грунта свайной обратной связью

Образование свода грунта можно объяснить следующим образом: в почве под действием внешней силы возникает неравномерное смещение, грунт регулирует прочность на сдвиг, чтобы противостоять внешней силе, а затем создается свод почвы. . Формирование почвенной дуги является результатом оптимальной регулировки под воздействием внешней силы. Следовательно, почвенный свод может обладать высокой несущей способностью. Кроме того, в своде грунта не было ни поперечной силы, ни изгибающего момента, только осевая сила.

Чтобы упростить режим арки грунта, мы сформировали следующие гипотезы [20–22]: (1) Форма свода грунта позади свай представляет собой разумную кривую оси арки, а разумная кривая оси арки представляет собой параболу. (2) Оползневая тяга равномерно распределяется между противоскользящими сваями. (3) Подводная земляная арка покрывает всю заднюю часть противоскользящих свай. (4) Собственная гравитация грунтовой дуги и сопротивление скольжению не учитываются.

График плоскости свода грунта показан на рис. 3. Поперечное сечение противоскользящей сваи — прямоугольник, высота свода грунта -, пролет свода грунта -.

Согласно введению выше, кривая арки почвы проходит через три точки:, и. Кривая почвенного свода выражается как

2.3. Расчет расстояния между сваями

После анализа взаимодействия сваи с грунтом и геометрических характеристик грунтового свода, мы рассчитываем расстояние между сваями. Принимая во внимание сложность эффекта выгибания грунта и стремясь к краткости процесса расчета, мы сформулировали следующие гипотезы: (1) Учитывается только свод грунтового сваи, т.е.е., почвенный свод со стороны сваи не учитывается. (2) Почвенный свод равномерно распределяется по длине противоскользящей сваи, и никаких изменений формы не происходит. (3) Трение сваи о грунт намного больше, чем трение грунт-грунт ; следовательно, земляной свод не будет разрушаться по поверхности контакта сваи с грунтом.

Учитывая характеристику симметрии почвенного свода, мы выбрали левую часть для анализа, как показано на Рисунке 4. Для любой точки кривой почвенного свода, является ли горизонтальная составляющая осевой силы почвенного свода, является ли осевая сила почвенного свода вертикальной. составляющая, — осевая сила почвенного свода.У основания свода грунта — горизонтальный компонент свода стопы, — вертикальный компонент свода стопы и осевая сила свода стопы. — осевое сжимающее усилие в средней части пролета.

Исходя из условий равновесия, силы можно рассчитать следующим образом:

Следовательно, осевая сила свода грунта в точке K выражается следующим образом:

Уравнение (4) показывает, что осевое усилие свода грунта увеличивается с увеличением расстояние от точки K до оси y .Таким образом, в своде стопы возникла наибольшая осевая сила. Другими словами, свод стопы наиболее подвержен повреждениям. Кроме того, мы не будем рассматривать контрольную часть промежуточного пролета в следующем анализе пределов.

На площадке основания арки грунта силы могут быть рассчитаны аналогично уравнениям (2) — (4) следующим образом:

На рисунке 5 показано усилие свода грунта на обратную сваю, где ΔADE — зона сжатия основания свода, AE — секция стопы свода стопы и ширина сваи.

В соответствии с теорией предельного равновесия угол между гранью главного главного напряжения и поверхностью разрушения равен. Следовательно, в точке начальная точка кривой почвенного свода, то есть его касательный наклон, составляет

Для почвенного свода участок основания свода наиболее подвержен повреждению. В соответствии с правилом одноосного сжатия Мора – Кулона можно получить следующее уравнение: где — толщина свода грунта, которую можно рассчитать с использованием тригонометрических функций, следующим образом:

Подставляя уравнения (7) и (10) в уравнение ( 9) дает

Наконец, подстановка уравнения (8) в уравнение (11) дает

Следовательно, расстояние между сваями можно выразить как

3.Иллюстрация Результаты

Чтобы проверить эффект предложенного метода расчета расстояния между сваями, мы исследовали практические проекты, контролируемые с помощью противоскользящих свай, чтобы выполнить сравнение.

3.1. Дело 1

Сваи использовались для стабилизации 8-метровой железнодорожной насыпи из холмистой глины в Хилденборо, Кент, Великобритания [23]. Буронабивные бетонные сваи диаметром 0,6 м сооружены с шагом 2,4 м. Углы сцепления и трения насыпи насыпи из глинобитной глины составляли 20,9 кПа и 25 ° соответственно [24].Smethurst и Powrie [23] оценили забивающую (сдвигающую) силу грунта, необходимую для достижения желаемого запаса прочности и передаваемую сваей, в 60 кН. Поверхность критического разрушения проходила через предполагаемое расположение сваи на глубине 4 м ниже поверхности откоса.

Поскольку свая была круглой, мы сначала преобразовали ее в прямоугольник шириной

В соответствии с уравнением (13) расстояние между сваями можно получить следующим образом:

Расчетное расстояние между сваями составило 2,3 м. , который был меньше, чем у реального проекта, т.е.э., 2,4 м. Smethurst и Powrie [23] сообщили, что фактическая восстанавливающая сила должна гарантировать, что устойчивость склона меньше расчетного значения; поэтому, если будет принята фактическая восстанавливающая сила, расчетное расстояние между сваями будет больше 2,3 м, что приблизительно или больше фактического проекта.

3.2. Случай 2

На откосе шоссе, расположенном на севере провинции Сычуань, Китай, для контроля использовались консольные сваи. Связь грунта и угол трения за сваей составляли 50 кПа и 28 ° соответственно.Ширина сечения сваи составляла 2 м, длина всей сваи — 22 м, длина консоли — 11 м. Расчетная ширина оползневой тяги составила 1050 кН / м [25].

Подставляя параметры проекта, представленные выше, в уравнение (13), получаем

Расчетное расстояние между сваями составляло 5,5 м. Фактический шаг свай составлял 6 м; наклон оставался стабильным после завершения проекта. Таким образом, косвенно доказана разумность расчетного уравнения.

4.Обсуждение и заключение

Исходя из предположения, что свод грунта с обратной связью выдерживает только оползневую тягу на пределе, мы вывели уравнение для расчета расстояния между сваями. Уравнение выражает взаимосвязь между расстоянием между сваями, параметрами прочности грунта на сдвиг сваи, поперечным сечением сваи и оползневой силой. Увеличилась междурядье с увеличением сцепления грунта и угла трения; однако она уменьшалась с увеличением оползневой тяги. Для расчета, основанного на гипотезе о том, что грунтовый свод покрывает всю сваю, которая направлена ​​на упрощение взаимосвязи между шириной поперечного сечения сваи и толщиной грунтового свода, поперечное сечение сваи в некоторой степени рассматривается как определенное значение.Фактически, свод грунта может не покрывать всю сваю, если ширина поперечного сечения сваи продолжает увеличиваться; поэтому этот аспект требует дальнейшего изучения.

Тематические исследования показали, что рассчитанные значения были меньше, чем полученные из инженерных практик. Это может быть связано со следующими причинами. Во-первых, метод расчета основывался на эффекте прогиба грунта, но оползневая тяга, принятая в уравнении, по-прежнему рассчитывалась для сваи, тогда как ее следует рассчитывать до подъема арки.Следовательно, оползень будет меньше, и, согласно уравнению, расстояние между сваями будет больше. Кроме того, выведенное уравнение было основано на эффекте плоского прогиба грунта; поскольку скользящая поверхность имела угол наклона в месте сваи, сила, действующая на грунтовый свод, должна быть горизонтальной составляющей оползневой тяги. В тематических исследованиях не учитывались параметры, связанные с углом наклона; вместо этого мы напрямую приняли оползневую тягу, что могло бы привести к меньшему расчетному расстоянию между сваями.

Полученное уравнение для расчета расстояния между сваями простое и прямое. Расчетные значения были меньше значений, полученных из инженерной практики, в пределах 10%, что напрямую доказывает устойчивость и эффективность метода расчета.

Конфликты интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант №41807294) и Открытый фонд ключевой лаборатории геологических опасностей в районе водохранилища Три ущелья (Китайский университет Трех ущелий) Министерства образования (грант № 2017KDZ05). Авторы хотели бы поблагодарить Editage (http://www.editage.cn) за редактирование на английском языке.

(PDF) Вытесняющие сваи — классификация и методы расчета несущей способности

318 К. Гвиздала, П. Венцлавски

Проектирование в европейской практике, Братислава,

Словацкая Республика, 2-4 июня 2020 г.

Gwizdała, K. & Krasiński, A. (2013). Несущая ca-

Пропускная способность забивных свай в слоистых грунтах

с самыми разными прочностными параметрами. В материалах

Труды 18-й Международной конференции

по механике грунтов и геотехнике

Инженерное дело (стр. 2-5).

Gwizdała, K. & Krasiński, A. (2016). Fundamenty

palowe, obliczenia z zastosowaniem zasad Eu-

rokodu 7 i doświadczeń krajowych [Найденная куча —

, расчеты в соответствии с правилами Еврокода 7

и местный опыт].Acta Scientiarum

Polonorum. Архитектура, 15 (2), 3-22.

Gwizdała, K. & Stęczniewski, M. (2004). Oblicza-

nie nośności i osiadań pali Vibro na podstawie

sondowania sondą statyczną [Оценка несущей способности

и осадки вибро-свай

на основе испытания на проникновение конуса (CPT)]. Inży-

nieria i Budownictwo, 60 (6), 328-331.

Красинский, А. (2012). Предложение по расчету несущей способности винтовых свай

в несвязных грунтах

по результатам CPT.Studia

Geotechnica et Mechanica, 24 (4), 41-50.

Мейер З. и Шмехель Г. (2012). Метод ин-

terpretacji testów statycznych obciążeń pali

prefabrykowanych [Метод интерпретации статических испытаний свай

]. Zeszyty Naukowe Politech-

niki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria

rodowiska, 59 (3/4), 57-64.

ПН-83 / Б-02482. Основы budowlane.

Nośność pali i foundationów palowych

[Фундамент строительства.Несущая способность

свай и

фундаментов.

PN-EN 1997-1: 2008. Eurokod 7: Projektowanie

geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne

[Еврокод 7: Геотехническое проектирование. Часть 1:

Общие принципы.

PN-EN 1997-2: 2008. Eurokod 7: Projektowa-

nie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie

i badania podłoża gruntowego [Еврокод 7:

Геотехническое проектирование. Часть 2: Идентификация

и почвенные испытания.

Więcławski, P. (2016). Методика оценки —

осадки вибросвай на основе CPT.

Гданьск: Гданьский технологический университет.

Więcławski, P. (2018). Metoda szacowania

nośności granicznych pali Vibro na pod-

stawie quasi-liniowych krzywych osiadania

[Метод оценки предельной нагрузки

ёмкость вибросвай —

кривых осадки

на основе

кривых осадки квазилиний. Inżynieria Morska

i Geotechnika, 6, 410-416.

Венцлавски П. (2019). Применение номенологической методики phe-

для проектирования свайных фундаментов

в портовых сооружениях. Польский

Maritime Research, 1 (2019), 49-54.

Сводка

Сваи смещения — классификация

и новые методы расчета несущей способности

. В статье представлены технологические изменения

, касающиеся не только метода строительства

, но и используемых материалов.Другой аспект — это методы

расчета несущей способности и

осадки свай. С принятием к использованию

стандарта PN-EN: 1997-1: 2008 в 2010 году, необходимо было изменить подходы

, основанные на многолетнем опыте

и традициях. Лучшим методом в этом случае является

, чтобы спрогнозировать полную нагрузку-расчетную характеристику —

истиков. На основании собранных данных

проведен сравнительный анализ технологий конкретных вытесняющих свай

.Определена полнота использования

отдельных методов расчета несущей

несущей способности в зависимости от технологии свай

.

Адрес авторов:

Paweł Więcławski

(https://orcid.org/0000-0002-8681-7083)

Politechnika Gdańska

Wydział Inżynierii Lądowej ul.

Нарутовича 11/12, 80-233 Гданьск

Польша

эл.почта: [email protected]

Высота вала забивных свай в глине | OTC Offshore Technology Conference

Недавно под эгидой Американского института нефти (API) была собрана большая база данных, содержащая детали более тысячи испытаний осевой нагрузки на сваи.База данных была использована в качестве основы для разработки и оценки нового метода расчета пропускной способности ствола свай, забитых в глину. Этот метод объединяет существующие подходы к общему и эффективному напряжению для расчета несущей способности сваи таким образом, чтобы снизить чувствительность расчета к измеренной прочности грунта на сдвиг.

1. ВВЕДЕНИЕ

Масштаб морских свайных операций, вместе с различиями в типах грунта, встречающихся на море и на суше, влечет за собой то, что расчеты несущей способности свай для морских сооружений выходят за рамки большинства береговых исследований.Это побудило значительные исследовательские усилия по разработке обоснованных теоретических подходов к расчету вместимости сваи вместо того, чтобы полагаться исключительно на эмпирические методы. ствол сваи должен быть связан с местным эффективным напряженным состоянием, а не с исходной прочностью на сдвиг неповрежденного грунта. В результате разработка методов «эффективного напряжения» для расчета несущей способности сваи привела к попыткам проследить изменения напряжений, которые происходят в грунте из-за установки сваи.

Большая часть этой работы была инициирована двумя совместными исследовательскими программами, проводимыми Amoco Production Company, а именно проектами ACAPP и ESACC. Краткое изложение последнего проекта можно найти в Kraft, et. al. (1980). Эти проекты привели к появлению множества моделей (от ESMI до ESM4), которые хорошо резюмированы Крафт (1982). Обзор достижений в понимании вовлеченных процессов был представлен Randolph и Wroth (1982).

Параллельно с теоретическими моделями эффективного напряжения, обратный анализ данных испытаний свайной нагрузки привел к разработке эмпирических методов, связывающих поверхностное трение с эффективным напряжением покрывающей породы на месте, а не с прочностью на сдвиг s, как в традиционный подход «тотального стресса». ^и Одним из наиболее широко используемых из них является тот, который принадлежит Мейерхофу (1976), который предположил, что поверхностное трение t _s может быть выражено как:

, где K _o — коэффициент давления земли в состоянии покоя ( перед установкой сваи), а? — угол внутреннего трения о грунт.

Коэффициент 1,5 в приведенном выше выражении учитывает увеличение горизонтального эффективного напряжения из-за установки свай. Инструментальные испытания модели сваи, проведенные Francescon (1983), подтверждают коэффициент 1.5, но указать это? следует заменить на угол трения, измеренный при простом сдвиге, который, как правило, несколько ниже, чем полученный в результате испытаний на трехосное сжатие (Randolph and Wroth, 1981).

Расчет критической длины сваи для сверхдлинной сваи на основе контроля осадки

[1] Цзибао Ян: Техника геотехнической инженерии Vol.1 (1997), стр. 26-29, на китайском языке.

[2] Цзибао Ян: Промышленное строительство Vol. 25 (1995), стр. 29-32, на китайском языке.

[3] Цзибао Ян, Чжэнсюн Чжун: Промышленное строительство Vol.25 (1995), стр. 29-32, на китайском языке.

[4] Цзяньвэнь Дин, Сонгю Лю: Журнал исследований и разработок в области автомобильных дорог и транспорта.23 (2006), стр. 83-85, на китайском языке.

[5] Цзибао Ян: Механика и практика. 17 (1995), стр. 17-18, на китайском языке.

Сравнительный расчет свай с учетом сейсмических воздействий (пример в Хошимине)

E3S Web of Conferences 263 , 02021 (2021)

Сравнительный расчет свай с учетом сейсмических воздействий (пример в Хошимине)

Виталий Сидоров, Дык Ань Ле ^* и Евгений Соболев

Московский государственный строительный университет, Россия, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

^* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

Аннотация

Строительство высотных зданий и сооружений в последнее время получило широкое развитие во Вьетнаме. Свайные фундаменты считаются одним из наиболее подходящих решений при выборе фундаментов для их строительства, особенно в сложных геологических условиях, в том числе в сейсмических районах. Согласно многим исследованиям, геологические условия Хошимина в целом сложные. Возникновение там землетрясений влияет на условия строительства.Кроме того, многие исторические примеры показали, что часто проявляется разжижение грунта, негативно влияющее на подземные конструкции и работу фундамента.

С увеличением инвестиций международных строительных компаний и организаций во Вьетнам, свайные фундаменты могут проектироваться согласно отечественным или зарубежным нормативным документам. Поэтому в настоящее время требуется лучшее понимание и детальный анализ различных существующих нормативных документов и методов проектирования свайных фундаментов, особенно с учетом влияния разжижения грунта.В статье представлен обзор различных нормативных документов, в том числе российских, вьетнамских, американских и Еврокода. В этих нормативных документах различные методы расчета несущей способности свай рассматриваются в двух случаях: с учетом разжижения грунта и без него, исходя из гипотезы о том, что на сваи действуют дополнительные нисходящие нагрузки из-за самоуплотнения разжижаемых грунтов. Наконец, представлено сравнение результатов расчета. Сравнение показывает, чем эти методы учета в этих нормативных документах отличаются друг от друга и насколько можно снизить несущую способность сваи при учете разжижения грунта в расчетах.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

A154__GT5260.doc

% PDF-1.4 % 2 0 obj > / OCGs [66 0 R] >> / Pages 3 0 R / Type / Catalog / ViewerPreferences 63 0 R >> эндобдж 64 0 объект > / Шрифт >>> / Поля 70 0 R >> эндобдж 65 0 объект > поток application / pdf

Администратор

A154__GT5260.doc

2016-11-01T21: 00: 16 + 08: 00pdfFactory Pro www.fineprint.cn2016-11-02T21: 37: 08 + 01: 002016-11-02T21: 37: 08 + 01: 00pdfFactory Pro 3.52 (Windows 7 Professional x64 Китайский (упрощенный)) uuid: eafebdb6-a8d0-46ec-859a-3d6088ff9786uuid: d9adfd96-e50a-4267-a1bc-8d6263ceaffd конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 63 0 объект > эндобдж 5 0 obj > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 14 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 25 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 27 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 30 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 41 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 45 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 47 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Type / Page >> эндобдж 112 0 объект > поток HtRn0 + $ G ޖ RyT * J̡ 1 / ό ׳ ޙ @ D йа (#.