- 11011 Просмотров
- Обсудить
ВИСЯЧИЕ ЗАБИВНЫЕ СВАИ ВСЕХ ВИДОВ
5.5. Несущую способность Ф, тс, висячей забивной сваи (квадратной, квадратной с круглой полостью, прямоугольной и полой круглой диаметром до 0,8 м), работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле [7(7)] где т-коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый m=1; R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, тс/м2, определяемое по табл. 1(1); F-площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру; и-наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fi-расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, тс/м2, определяемое по табл. 2 (2); li-толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м; тR и тf-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3(3) и принимаемые независимо друг от друга. В формуле [7(7)] суммирование расчетных сопротивлений грунта должно проводиться по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой или возможен размыв грунта. В этих случаях должно производиться суммирование расчетных сопротивлений всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже планировочного уровня (срезки) и отметки местного размыва при расчетном паводке. Примечания: 1. Несущая способность забивных свай с уширением нижнего конца (булавовидных свай) определяется по формуле [7(7)], при этом за периметр и на участке ствола принимается периметр поперечного сечения ствола сваи, а на участке уширения-периметр поперечного сечения уширения. Таблица 1(1) Глубина погруже Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, не заполняемых бетоном, R, тс/м2 ния ниж песчаных грунтов средней плотности него конца сваи, м гравелистых крупных - средней крупности мелких пылеватых ¾ глинистых грунтов при показателе консистенции, Il, равной 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 3 750 660 400 300 310 200 200 120 110 60 4 830 680 510 380 320 250 210 160 125 70 5 880 700 620 400 340 280 220 200 130 80 7 970 730 690 430 370 330 240 220 140 85 10 1050 770 730 500 400 350 260 240 150 90 15 1170 820 750 560 440 400 290 165 100 20 1260 850 620 480 450 320 180 110 25 1340 900 680 520 350 195 120 30 1420 950 740 560 380 210 130 35 1500 1000 800 600 410 225 140 Примечания: 1. В случаях, когда в табл. 1(1) значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, а знаменатель ¾ к глинам. 2. В табл. 1 и 2 глубину погружения нижнего конца сваи или сваи-оболочки и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке территории срезкой, подсыпкой, намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10 м-от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки. Глубину погружения нижнего конца сваи или сваи-оболочки и среднюю глубину расположения слоя грунта в акватории следует принимать с учетом возможного общего размыва грунта дна водотока при расчетном паводке. При проектировании путепроводов через выемки для свай, забиваемых молотами без подмыва или устройства лидерных скважин, глубину погружения в грунт нижнего конца сваи или сваи-оболочки в табл. 1(1) следует принимать от уровня природного рельефа в месте сооружения фундамента. 3. Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений консистенции Il глинистых грунтов значения R и f определяются интерполяцией соответственно по таблицам 1(1) и 2(2). 4. Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определена по материалам статического зондирования, значения R по табл. 1(1) для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличить на 100 %. При определении степени плотности грунтов по материалам других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для плотных песков значения R по табл. 1(1) следует увеличить на 60 %, но не более чем до 2000 тс/м2. 5. Значениями расчетных сопротивлений R по табл. 1(1) допускается пользоваться при условии, если заглубление свай и свай-оболочек в неразмываемый и несрезаемый грунт составляет не менее: для мостов и гидротехнических сооружений-4 м; для зданий и прочих сооружений-3 м. Таблица 2(2) Сред Расчетные сопротивления на боковой поверхности свай и свай-оболочек, f, тс/м2 няя глу песчаных грунтов средней плотности бина расположения слоя крупных и средней крупности мелких пылеватых ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ грунта, глинистых грунтов при показателе консистенции IL, равном м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1 3,5 2,3 1,5 1,2 0,8 0,4 0,4 0,3 0,2 2 4,2 3 2,1 1,7 1,2 0,7 0,5 0,4 0,4 3 4,8 3,5 2,5 2 1,4 0,8 0,7 0,6. 0,5 4 5,3 3,8 2,7 2,2 1,6 0,9 0,8 0,7 0,5 5 5,6 4 2,9 2,4 1,7 1 0,8 0,7 0,6 6 5,8 4,2 3,1 2,5 1,8 1 0,8 0,7 0,6 8 6,2 4,4 3,3 2,6 1,9 1 0,8 0,7 0,6 10 6,5 4,6 3,4 2,7 1,9 1 0,8 0,7 0,6 15 7,2 5,1 3,8 2,8 2 1,1 0,8 0,7 0,6 20 7,9 5,6 4,1 3 2 1,2 0,8 0,7 0,6 25 8,6 6,1 4,4 3,2 2 1,2 0,8 0,7 0,6 30 9,3 6,6 4,7 3,4 2,1 1,2 0,9 0,8 0,7 35 10 7 5 3,6 2,2 1,3 0,9 0,8 0,7 Примечания: 1. При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности свай и свай-оболочек f по табл. 2(2) надлежит обязательно учитывать требования, изложенные в примечаниях 2 и 3 к табл. 1(1). 2. При определении по табл. 2(2) расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай и свай-оболочек f пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м. 3. Величины расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов на боковой поверхности свай и свай-оболочек f следует увеличивать на 30 % против значений, приведенных в табл. 2(2). 2. Расчетные сопротивления грунтов R и fi в формуле [7(7)] для лессов и лессовидных суглинков при глубине погружения свай более 5 м принимаются по значениям, указанным в табл. 1(1) и 2(2) для глубины 5 м. Таблица 3(3) Способы погружения свай и виды грунтов Коэффициенты условий работы грунта, учитываемые независимо друг от друга, при расчете несущей способности забивных висячих свай под нижним концом сваи mR на боковой поверхности сваи тf 1. Погружение забивкой сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими (подвесными), паровоздушными и дизельными молотами 1 1 2. Погружение забивкой в предварительно пробуренные скважины (лидеры) с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины при ее диаметре: а) равном стороне квадратной сваи 1 0,5 б) на 5 см меньшем стороны квадратной сваи 1 0,6 в) на 15 см меньшем стороны квадратной или диаметра круглой сваи (для опор линий электропередачи) 1 1 3. Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии добивки свай на последнем метре погружения без применения подмыва 1 0,9 4. Вибропогружение и вибровдавливание в грунты: а) песчаные средней плотности: пески крупные и средней крупности 1,2 1 пески мелкие 1,1 1 пески пылеватые 1 1 б) глинистые с показателем консистенции IL=0,5: Супеси 0,9 0,9 Суглинки 0,8 0,9 Глины 0,7 0,9 в) глинистые с показателем консистенции IL £ 0 1 1 5. Погружение молотами любой конструкции полых свай с открытым нижним концом: а) при диаметре полости сваи 40 см и менее 1 1 б) при диаметре полости сваи более 40 см 0,7 1 6. Погружение любым способом полых круглых свай с закрытым нижним концом на глубину 10 м и более с последующим устройством в нижнем конце сваи камуфлетного уширения в песчаных грунтах средней плотности и в глинистых грунтах консистенции IL £ 0,5 при диаметре уширения, равном: а) 1 м независимо от указанных видов грунта 0,9 1 б) 1,5 м в песках и супесях 0,8 1 в) 1,5 м в суглинках и глинах 0,7 1 Примечание. Коэффициенты mR и mf по поз. 4 табл. 3(3) для глинистых грунтов с показателем консистенции 0,5 > IL > 0 определяются интерполяцией. К п.5.5. Приведенные указания относятся к расчету несущей способности грунта основания забивных висячих свай любых конструкций, рассматриваемых п. 2.3. настоящей главы СНиП, исключая сваи-оболочки диаметром более 0,8 м. Коэффициент условий работы в формуле [7(7)], как правило, принимается m=1. Однако для специальных сооружений, проектирование которых согласно п. 1.1 настоящей главы СНиП, должно производиться с учетом дополнительных требований, вытекающих из специфических особенностей этих сооружений, коэффициент условий работы может приниматься отличным от единицы. При сравнении полученных по формуле [7(7)] результатов с расчетной нагрузкой в соответствии с п. 4.3 расчетная нагрузка на сваю должна приниматься без учета ее собственного веса. Пример 4. Требуется определить несущую способность железобетонной сваи с поперечным сечением 300 ´ 300 мм, длиной L=7 м, забитой в грунт дизель-молотом ниже дна котлована глубиной lк=1,4 м на глубину lс=6,5 м. Грунтовые условия: с отметки дна котлована залегает суглинок тугопластичный (IL=0,5), толщина этого слоя 2 м; ниже-тугопластичный суглинок (IL=0,3) на глубину 3,1 м, подстилаемый слоем полутвердой глины (IL=0,2), разведанной толщиной слоя 7 м (рис. 2). Решение. Площадь поперечного сечения сваи F=0,3 × 0,3=0,09 м2; периметр поперечного сечения и=4 ´ 0,3=1,2 м; расчетная глубина погружения нижнего конца сваи от поверхности грунта lк + lс=1,4 + 6,5=7,9 м. По табл. 1(1) для этой глубины находим расчетное сопротивление грунта в плоскости нижнего конца сваи R » 450 тс/м2. Рис. 2. Схема геологического разреза I-суглинок туго-пластичный IL =-0,5; II-то же, IL=0,3; III-глина полутвердая IL=0,2 Далее определяем среднюю глубину расположения слоев грунта от дневной поверхности и соответствующие значения расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи fi по табл. 2(2). Для суглинков с консистенцией IL=0,5на глубине f1=1,82 тс/м2. Для следующего слоя грунта (суглинок тугопластичный с консистенцией IL=0,3) следует учесть примеч. 2 к табл. 2(2). Поэтому разбиваем этот слой на два однородных слоя толщиной 2 и 1,1 м: на глубине » » Для глины полутвердой с консистенцией IL=0,2 на глубине По формуле [7(7)] находим несущую способность сваи: Ф=m(mRRF + uåmffili), Ф=1[1 × 450 × 0,09 + 1,2 × 1(2 × 1,82 +2 × 3,88 + 1,1 × 4,19 + 1,4 × 6,03)]=l (40,5 + 29,3)=69,8 » 70 тс. Расчетная нагрузка на сваю равна: Проверка несущей способности свай по условию прочности материала в данном случае не требуется, так как сопротивление сваи сечением 300 ´ 300 мм на сжатие больше 50 тс. При наличии данных статического зондирования плотность песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов принимаются с учетом этих данных. Для оценки глинистых грунтов необходимо учитывать кроме показателя консистенции IL и другие их физико-механические характеристики. При проектировании также необходимо использовать имеющиеся данные о несущей способности свай по зданиям и сооружениям, построенным рядом на свайных фундаментах в аналогичных грунтах. Приведенные в табл. 1 и 2 значения расчетных сопротивлений R и fi наиболее близко отвечают грунтам со степенью влажности G ³ 0,8. При степени влажности G < 0,8 при прочих равных условиях (одинаковой пористости, консистенции и т.п.) глинистые грунты фактически чаще всего имеют несколько меньшие величины сопротивлений R и f, а пески-большие. Однако это обстоятельство пока в расчетах не учитывается из-за отсутствия достаточно надежно разработанных методов его количественной оценки. Супеси, согласно главе СНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений», относятся к глинистым грунтам. Поэтому значения R и f по табл. 1 и 2 для супесей формально должны определяться в зависимости от их консистенции. Однако показатель консистенции для супесей обычно определяется недостаточно надежно. Кроме того, следует иметь в виду, что супеси являются промежуточными грунтами между песками и суглинками и, следовательно, их сопротивление при прочих равных условиях в значительной степени зависит от их гранулометрического состава. Поэтому вопрос о несущей способности свай в супесях следует решать с учетом фактических свойств этого грунта и, в частности, с учетом его глинистости и определять, как правило, по данным статического зондирования. Несущая способность свай в супесях с числом пластичности Iр, близким к единице, практически будет такой же, как и у свай, забитых в пески, и не будет зависеть от консистенции IL, à несущая способность свай в супесях с числом пластичности Iр, приближающимся к семи,-как у свай, забитых в суглинки той же консистенции. Практически выбор расчетного сопротивления под нижним концом и на боковой поверхности сваи или сван-оболочки в супесях можно определять интерполяцией значений R и f табл. 1(1) и 2 (2) по формулам (8) и (9): (8) (9) где Rсп и fсп-расчетные сопротивления супеси под нижними концами и на боковой поверхности свай; Rп и fп-расчетные сопротивления песка, определяемые по табл. 1(1) и 2(2) главы СНиП II-17-77; RГ и fГ-расчетные сопротивления глины, определяемые по табл. 1(1) и 2(2) главы СНиП II-17-77. По проектировании мостов расчетные сопротивления супесей допустимо определять упрощенно, используя значения, приведенные в табл. 1 (1) и 2 (2) для песков соответствующей крупности и плотности. При песках разной крупности значения R и fi, по табл. 1(1) и 2(2) определяют интерполяцией в зависимости от процентного содержания песков той или иной крупности. Опирания нижних концов свай или свай-оболочек на глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,6 и рыхлые пески, как правило, следует избегать ввиду их низкой несущей способности. Поэтому в табл. 1(1) значения R для грунтов с показателем консистенции IL > 0,6 и для рыхлых песков не приводятся. Для предварительных расчетов допускается в этом случае использовать результаты зондирования. Значения расчетных сопротивлений fi в табл. 2(2) для глинистых грунтов даны только при показателях консистенции 0,2 £ IL £ 1. Такое нормирование fi обусловлено тем, что прорезка сваями грунтов с показателем консистенции IL < 0,2 оказывается обычно делом весьма сложным и осуществляется редко. Исключением являются случаи прорезки просадочных, набухающих и подсушенных покровных грунтов со степенью влажности G < 0,8, прорезка которых, как правило, осуществляется с применением лидерных скважин. Сопротивление же глинистых грунтов с показателем консистенции IL > 1 мало, и им обычно при расчетах несущей способности свай можно пренебречь. В случае, когда все-таки прорезка глинистых грунтов с показателем консистенции IL < 0,2 необходима, величину сопротивления грунта на боковой поверхности забивных свай fi можно в запас принимать по табл. 2 (2) при IL=0,2. Для свайных фундаментов мостов в этом случае можно также пользоваться графиком, представленным на рис. 3. Рис. 3. Расчетные сопротивления глинистых грунтов на боковой поверхности свай и свай-оболочек f с консистенцией 0,2 ³ IL ³0 Следует также указать на особенности, которые необходимо учитывать при назначении сопротивления грунта на боковой поверхности ствола сваи с уширенным нижним концом (булавовидных свай). Такие сваи, как отмечено в пояснениях к п. 2.3 настоящей главы, рекомендуется применять только в оплывающих грунтах. Однако даже в таких грунтах в процессе погружения этих свай, грунт, окружающий их ствол, оказывается в разрыхленном состоянии. Поэтому сопротивление грунта на боковой поверхности ствола булавовидных свай обычно рекомендуется назначать не более f=1 тс/м2. При определении расчетных глубин забивки свай для назначения расчетных сопротивлений грунта по табл. 1(1) и 2(2) для свай и свай-оболочек фундаментов опор мостов глубина местного размыва принимается эквивалентной срезке грунта. Если сваи или сваи-оболочки забивают до удаления грунта из котлована или в русле реки сквозь слой грунта, который будет смыт в период прохода паводка, то принимаемую для вычисления расчетного отказа расчетную нагрузку, допускаемую на сваю Р, можно считать равной получаемой по расчету с добавлением части нагрузки, воспринимаемой грунтом за счет сил трения на боковой поверхности свай в пределах толщины слоя удаляемого (при разработке котлована или при размыве дна) грунта. Рис. 4. Схема геологического разреза I-суглинок тугопластичный IL=0,4; II-песок мелкий рыхлый; III-глина мягкопластичная IL=0,6; IV-суглинок туго-пластичный IL=0,3; V-песок крупный плотный Рис. 5. Схема геологического разреза I-суглинок тугопластичный IL=0,4; II-суглинок мягкопластичный IL=0,55; III-песок средней крупности Пример 5. Требуется определить несущую способность забивной квадратной сваи сечением 350 ´ 350 мм, длиной 15 м, погруженной забивкой в предварительно пробуренную скважину, диаметром на 50 мм меньшим стороны сваи. Грунты, прорезаемые сваей, приведены на рис. 4. Решение. В соответствии с примечаниями к табл. 1(1) и 2(2) для плотных песчаных грунтов значения R увеличиваются на 60 %, а значения fi-на 30 %: R=747 × 1,6=1195 тс/м2 f1=1,5 тс/м2; f2=1,8 « f3=3,74 « f4=4,02 « f5=1,8 « f6=1,8 « f7=4,64 « f8=4,835 « f9=6,99 × 1,3=9,1 тс/м2. F=0,1225 м2; u=1,4 м. Вводим поправочные коэффициенты mR и mf по таблице 3(3), (поз. 2 «б»), учитывающие способ погружения свай: под нижними концами свай mR=1; по боковой поверхности свай mf=0,6. Расчетную несущую способность определяем по формуле [7 (7)]: Ф=m(mRRF + иåтffili)=1(1195 × 0,1225 × 1 + 0,6 × 1,4(1,5 × 2 + 2,3 + 3,74 × 1,2 + 4,02 × 4,4 + 1,80 1,6 + 4,64 × 2 + 4,835 × 1,9 + 9,1 × 1)=1(146,5 + 42)=188,5 тс. Расчетная нагрузка на сваю по грунту основания равна: Пример 6. Требуется определить несущую способность полой круглой сваи с открытым нижним концом диаметром D=500 мм, длиной 12 м, погруженной дизель-молотом в грунты, приведенные на рис. 5: R=411 тс/м2; f1=1,5 « f2=2,35 « f3=1,93 « f4=2,16 « f5=2,19 « f6=2,23 « f7=6,6 « . Несущую способность сваи определяем по формуле [7(7)]: Ф=m(mRRF + иåтffili)=1[1 × 411,0 × 0,196 + 1,57(1(1,52 + 2,35 × 1,4 + 1,93 × 2 + 2,16 × 2 + 2,19 × 1,4 + 2,23 × 1,2 + 6,6 × 1,4)]=126,7 тс. Расчетная нагрузка на сваю равна: Пример 7. Фундамент опоры моста с ростверковой плитой, расположенной над грунтом, запроектирован из 20 железобетонных свай сечением 400 ´ 400 мм. Проектная расчетная нагрузка на одну сваю N=105 т. Гидрогеологические условия в месте возведения фундамента показаны на рис. 6. Сваи забивают с подмывом. В период забивки свай глубина воды в русле 5 м. При паводке (во время эксплуатации моста) возможен размыв дна на глубину до 4 м. Рис. 6. Схема грунтовых условий забивки свай I-песок мелкий; II-глина полутвердая IL=0,2 Требуется определить глубину забивки свай и величину расчетной нагрузки на сваю для вычисления расчетного отказа. Решение. Для предварительного расчета несущей способности принимаем заглубление низа сваи на 2 м в глину с консистенцией IL=0,2 (см. рис. 3). Пользуясь формулой [7(7)], определяем несущую способность сваи: Ф=m(mRRF + иåтffili)=1(1 × 584 × 0,16 + 1,6 × 0,9 × 2 + 1,6 × 5 × 0,9 × 2 + 1,6 × 5,1 × 0,9 × 2 + 1,6 × 7,5 × 2)=160,7 тс, где R=584 тс/м2-по табл. 1(1) для глины с консистенцией) IL=0,2 на глубине 17 м; F=0,16 м2; u=1,6 м; по табл. 2(2). f4=7,5 « ¾ по графику рис. 3; l1=l2=l3=l4=2 м; mR=1 и mf=0,9-поправочные коэффициенты, учитывающие погружение сваи с подмывом в пределах песчаной толщи, принимаемые по табл. 3.3, поз. 3. Расчетная нагрузка на сваю равна: Принятая глубина забивки сваи выбрана правильно, так как при ней полученная расчетная нагрузка 114 тс превышает проектную незначительно. Поскольку сваи будут забивать до размыва дна русла (при низком горизонте воды), расчетный отказ вычисляется исходя из значения расчетной нагрузки на сваю No, определенной с учетом величины нагрузки Ф¢, воспринимаемой силами трения на боковой поверхности сваи в пределах пласта песчаного грунта, смываемого в период прохода паводка: Ф1=иåтffili=1,6(4,4 × 2 × 0,9 + 4,75 × 2 × 0,9)=1,6 × 16,46=26,3 тс. По табл. 2 (2): f5=4,4 тс/м2; f6=4,75 тс/м2; l5=l6=2 м. Определяем расчетную нагрузку на сваю, исходя из которой вычисляется расчетный отказ: NO=N + Ф1=105 + 26,3=131,3 тс. Проверка несущей способности по условию сопротивления материала сваи (выбор марки бетона и армирование сваи) в данном примере не приводится, так как свая фундамента опоры моста помимо вертикальных нагрузок несет значительные горизонтальные нагрузки. Указанную проверку необходимо выполнить после расчета сваи на горизонтальную нагрузку (в соответствии с приложением главы СНиП) на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (а также моментов) как внецентренно-сжатого элемента. Особенности применяемых методов погружения и технологии производства работ, сопутствующих погружению или осуществляемых после окончания погружения, учитываются при расчете введением поправочных коэффициентов тR и тf, указанных в табл. 3(3) к расчетным сопротивлениям грунта, приведенным в табл. 1(1) и 2(2). Эти поправочные коэффициенты учитываются независимо друг от друга и, если их несколько, перемножаются. В случае, когда сваи погружаются в лидерные скважины, уплотнения грунта вокруг свай не происходит или если происходит, то в значительно меньшей степени, чем при отсутствии лидерных скважин. Это учитывается нормами путем введения понижающего коэффициента условий работы тf=0,5 ¸ 0,6 в зависимости от диаметра лидерной скважины. Применение подмыва приводит к уменьшению сопротивления грунта на боковой поверхности сваи. При расчете это также учитывается понижающим коэффициентом условий работы [табл. 3(3), поз. 3]. Применение подмыва предусматривается только для песчаных грунтов при условии добавки на последнем метре погружения без подмыва. В поз. 3 табл. 3(3) не указаны поправочные коэффициенты при погружении с подмывом в глинистые грунты, так как применение подмыва в этих грунтах не рекомендуется. Это объясняется тем, что структура грунта вокруг сваи и под ее нижним концом при подмыве разрушается, а образующаяся при этом вокруг сваи полость длительное время остается заполненной взвешенными глинистыми частицами. Для полых круглых свай, открытых снизу, погружаемых в глинистые грунты с консистенцией IL < 0,5, может быть допущено применение подмыва во внутренней полости с целью гидравлического рыхления грунтового сердечника и обеспечения погружения сваи при условии погружения без подмыва в ненарушенный грунт на последнем этапе погружения на глубину не менее двух наружных диаметров сваи, но не менее 1 м. В этом случае при расчете несущей способности также следует учитывать коэффициенты условий работы тR и тf [поз. 5 табл. 3(3)]. Известно, что применение вибраторов для погружения свай приводит к изменению структурных свойств как песчаных, так и глинистых грунтов. Эти изменения проявляются в виде уплотнения водонасыщенных песчаных грунтов (главным образом, под нижним концом сваи) и разуплотнения (разжижения) глинистых грунтов, причем полное восстановление структурных связей последних может длиться долгие годы. В соответствии с этим в поз. 4 табл. 3(3) приводятся повышающие коэффициенты условий работы тR ³ 1 для песчаных грунтов и понижающие для глинистых грунтов. Для глинистых же грунтов тугопластичной консистенции (IL=0,5) коэффициенты условий работы принимаются равными от 0,7 до 0,9. Разуплотнения и изменения консистенции твердых глинистых грунтов (IL £ 0) в процессе вибропогружения не происходит. Поэтому при IL £ 0 поправочный коэффициент принят равным единице. Для глинистых грунтов с консистенцией IL=0 ¸ 0,5 поправочные коэффициенты тR и тf берутся по интерполяции. Сопротивление грунтов основания под нижним концом открытой снизу полой сваи при прочих равных условиях зависит от диаметра ее внутренней полости. В табл. 3(3), поз. 5 принято, что если диаметр полости круглой полой сваи менее или равен 400 мм, такая свая по условию сопротивления грунта основания под нижним концом аналогична закрытой снизу; если диаметр полости более 400 мм-вводится понижающий коэффициент условий работы тR=0,7. Пример 8. Требуется определить несущую способность полой круглой сваи с открытым нижним концом D=600 мм, длиной 30 м, погруженной вибропогружателем в грунты, приведенные на рис. 7. Решение: По табл. 1(1): R=362 тс/м2; По табл. 2 (2): f1=1,2 тс/м2; f2=1,85 тс/м2; f3=0,86 тс/м2; f4=1 тс/м2; f5=1,08 тс/м2; f6=1,14 тс/м2; f7=1,2 тс/м2; f8=2,68 тс/м2; f9=2,76 тс/м2; f10=2,84 тс/м2; f11=2,9 тс/м2; f12=5,5 тс/м2; f13=5,7 тс/м2; f14=5,9 тс/м2; f15=6,1 тс/м2; f16=6,24 тс/м2. При определении несущей способности сваи по формуле [7(7)] вводим, согласно п. 5.5, поправочные коэффициенты тR и тf, принимаемые по табл. 3(3), поз. 4, учитывающие способ погружения сваи, и, кроме того, руководствуемся указаниями п. 5.15. Тогда Ф=m(mRRF + иåтffili)=1 × 1[362 × 0,263 × 1,1 + 1,885(—0,4 × 1,2 × 2,9-0,4 × 1,85 × 1-0,5 × 1,2 + 1 × 1,6 × 0,9 + 1,08 × 1,6 × 0,9 + 1,14 × 1,8 × 0,9 + 1,2 × 1,8 × 0,9 + 2,68 × 2 × 0,9 + 2,76 × 2 × 0,9 + 2,84 × 2 × 0,9 + 2,9 × 1 × 0,9 + 5,5 × 2 + 5,7 × 2 + 5,9 × 2 + 6,1 × 1,8 + 6,24 × 1,2)]=253,3 тс. Расчетная нагрузка на сваю по грунту основания Рис. 7. Схема геологического разреза I-суглинок тугопластичный IL=0,5; II-торф; III-суглинок мягкопластичный IL=0,6; IV-глина тугопластичная IL=0,5; V-суглинок тугопластичный IL=0,3; VI-песок мелкий Рис. 8. Схема геологического разреза I-насыпной слой (суглинок тугопластичный) IL=0,5; II-глина тугопластичная IL=0,5; III-песок средней крупности, средней плотности Пример 9. Требуется определить несущую способность по грунту основания полой круглой железобетонной сваи наружным диаметром d=0,78 м, внутренним диаметром d1=0,62 см, длиной l=6 м. Погружение сваи предусматривается вибратором ВП-1 на глубину lп=4,2 м с оставлением грунтового ядра. Грунтовые условия приводятся на рис. 8. Решение. Расчет сваи по несущей способности производится по формуле [7(7)]. Площадь опирания сваи на грунт Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяется интерполяцией по табл. 1(1) для глубины забивки 4,2 м с введением поправочных коэффициентов по табл. 3(3), поз. 4 «а» и 5 «б», равных тR1=1,2 и тR2=0,7. В результате полное расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи будет равно (с учетом интерполяции): R=[320 + (340 ¾ 320) 0,2] 1,2 × 0,7=272 тс/м2. Наружный периметр u=pd=3,14 × 0,78=2,45 м. Расчетные сопротивления грунта на боковой поверхности сваи для 1, 2 и 3 слоев грунта (см. рис. 8) в соответствии с табл. 2(2) равны: f1=1,2 тс/м2; f2=1,8 тс/м2; f3=5,12 тс/м2. Коэффициенты условий работы mf, учитывающие способ погружения для тех же слоев грунта по табл. 3(3): mf1=0,9; mf2=0,9; mf3=1. Несущую способность сваи по грунту основания определяем по формуле [7(7)]: Ф=m(mRRF + иåтffili)=1(272 × 0,478 + 2,45 × 0,9 × 1,22 + 2,45 × 0,9 × 1,8 × 0,9 + 2,45 × 1 × 5,12 × 1,3)=155,2 тс. Расчетная нагрузка на сваю по грунту основания Известно, что несущая способность забивных висячих свай, работающих в кустах, в общем случае отличается от несущей способности одиночных свай. Это связано с тем, что в результате взаимодействия свай сопротивление грунта на их боковой поверхности снижается за счет уменьшения зон распределения напряжений в грунте межсвайного пространства, а сопротивление грунта под острием увеличивается за счет уплотнения грунта в результате погружения соседних свай. Степень изменения несущей способности зависит от длины свай, числа свай в кустах и от свойств грунтов, находящихся под острием, а также от соотношения нагрузок, передаваемых через боковую поверхность и через острие сваи. Однако в подавляющем большинстве случаев указанное изменение несущей способности невелико, поскольку явления, его обусловливающие, действуют, как указано выше, в прямо противоположных друг другу направлениях. Поэтому при расчетах, согласно методике рассматриваемой главы СНиП, несущая способность свай в кусте принимается равной несущей способности одиночной сваи. В случае возникшей при проектировании необходимости оценить несущую способность свай в кусте с учетом их взаимодействия при совместной работе указанную способность сваи можно определить по формуле Ф=m[mR(1 + B)RF + Aиåтffili], (10) где т, тR, тf, R, fi, Fu, li-те же обозначения, что и в формуле [7(7]; В и А-коэффициенты, соответственно учитывающие увеличение расчетного сопротивления под нижним концом сваи в результате уплотнения грунта и уменьшение расчетного сопротивления на боковой поверхности сваи в результате совместной работы свай в кусте. В табл. 4 приведены значения коэффициентов В и А в зависимости от числа свай n и относительной глубины погружения -для относительного расстояния между сваями 3d. При расчете свайного фундамента на центральную нагрузку несущая способность сваи в кусте определяется с учетом средних коэффициентов Вср и Аср. При расчете свайного фундамента на внецентренную нагрузку несущая способность свай в кусте определяется для свай, расположенных в крайнем (в направлении момента) ряду, с учетом коэффициентов Акр и Вкр. Пример. 10. Определить несущую способность 10-метровой забивной сваи сечением 30 ´ 30 см, работающей в кустах из 5, 12 и 20 свай, с учетом совместной работы свай в кустах. Инженерно-геологические условия показаны на рис. 9. Таблица 4 20 30 40 n Вср Вкр Аср Акр Вср Вкр Аср Акр Вср Вкр Аср Акр 4 0,17 0,17 0,71 0,71 0,185 0,185 0,68 0,68 0,195 0,195 0,66 0,66 5 0,19 0,17 0,68 0,71 0,21 0,19 0,65 0,67 0,22 0,21 0,62 0,66 6 0,24 0,22 0,635 0,67 0,26 0,24 0,615 0,63 0,28 0,26 0,575 0,62 7 0,26 0,23 0,595 0,66 0,29 0,26 0,565 0,625 0,315 0,28 0,54 0,61 8 0,275 0,22 0,575 0,66 0,305 0,26 0,54 0,62 0,33 0,28 0,51 0,6 9 0,325 0,3 0,525 0,57 0,36 0,34 0,495 0,53 0,39 0,37 0,46 0,52 10 0,325 0,25 0,525 0,64 0,36 0,29 0,495 0,6 0,39 0,32 0,46 0,58 11 0,33 0,24 0,515 0,64 0,365 0,29 0,48 0,6 0,4 0,32 0,45 0,58 12 0,39 0,34 0,47 0,56 0,43 0,39 0,44 0,51 0,475 0,42 0,4 0,5 13 0,39 0,32 0,455 0,56 0,43 0,37 0,42 0,52 0,475 0,4 0,385 0,5 15 0,42 0,32 0,43 0,54 0,475 0,37 0,395 0,5 0,53 0,42 0,36 0,49 16 0,46 0,4 0,41 0,5 0,525 0,47 0,37 0,46 0,59 0,52 0,34 0,44, 17 0,465 0,38 0,405 0,52 0,53 0,45 0,365 0,47 0,6 0,5 0,33 0,45 18 0,47 0,35 0,4 0,54 0,54 0,43 0,36 0,5 0,605 0,48 0,325 0,48 20 0,51 0,43 0,37 0,49 0,59 0,5 0,33 0,45 0,665 0,57 0,3 0,43 22 0,525 0,4 0,36 0,51 0,605 0,47 0,32 0,47 0,685 0,54 0,285 0,44 23 0,525 0,36 0,36 0,54 0,605 0,45 0,32 0,59 0,685 0,52 0,285 0,47 24 0,54 0,44 0,345 0,48 0,62 0,52 0,31 0,44 0,705 0,59 0,27 0,43 25 0,56 0,46 0,335 0,45 0,65 0,53 0,3 0,41 0,74 0,63 0,26 0,4 Рис. 9. Схема геологического разреза I-супесь IL=0,7; II-песок пылеватый средней плотности; III-суглинок IL=0,4; IV-песок средней крупности, плотный Несущая способность одиночной сваи определяется по формуле [7(7)]: 1) для плотных песков Ф=1 [0,09 × 800 + 1,2 (1,2 × 2,5 + 2,7 × 2 + 2,9 × 2 + 3,1 × 3 + 8,2 × 1]=31,7 + 72=103,7 тс; 2) для песков средней плотности Ф=1[0,09 × 400 + 1,2(1,2 × 2,5 + 2,7 × 2 + 2,9 × 2 + 3,1 × 3 + 6,3 × 1)]=29,8 + 36=65,8 тс. С учетом совместной работы в кустах: а) для куста из 5 свай А=0,65, В=0,29: Ф=72 × 1,29 + 31,7 × 0,65=115,8 тс; Ф=36 × 1,29 + 29,8 × 0,65=65,9 тс; б) для куста из 12 свай А=0,44; B=0,43: Ф=72 × 1,43 + 31,7 × 0,44=116,9 тс; Ф=36 × 1,43 + 29,8 × 0,44=64,7 тс; в) для куста из 20 свай А=0,33; В=0,5: Ф=72 × 1,5 + 31,7 × 0,33=117,8 тс; Ф=36 × 1,5 + 29,8 × 0,33=63,9 тс. Из примера видно, что чем прочнее грунты под острием, тем несущая способность свай с учетом их взаимодействия будет больше, так как степень увеличения сопротивления грунта под острием больше, чем уменьшение сопротивления грунта по боковой поверхности. 5.6. Для забивных свай, опирающихся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай. К п. 5.6. Свайные фундаменты со сваями, опирающимися на рыхлые песчаные грунты и на глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,6, в большинстве случаев применять оказывается нерациональным, так как такие сваи имеют низкую несущую способность и дают, как правило, длительную и большую по величине осадку. Они могут применяться только для легких зданий с однорядным расположением свай в фундаменте. Надежных методов расчета несущей способности свай, опирающихся на указанные грунты, до настоящего времени не разработано. Поэтому проектирование фундаментов со сваями в таких случаях можно вести только по результатам их статических испытаний. 5.7. Расчет несущей способности пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной сваи, прорезающей песчаные и глинистые грунты, следует производить с учетом дополнительного сопротивления грунта на боковой поверхности таких свай, определяемого в зависимости от величины модуля деформации грунта, получаемого по результатам компрессионных испытаний грунтов, прорезаемых сваей. Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной сваи Ф, тс, в этом случае следует определять по формуле , [11(8)] где m, R, F, li, fi-обозначения те же, что и в формуле 7 (7); ui-наружный периметр i-го сечения сваи, м; uoi-сумма размеров сторон 1-го поперечного сечения сваи, м, которые имеют наклон к оси сваи; ic-уклон боковой поверхности сваи в долях единицы, определяемый как отношение полуразности сторон поперечного сечения в верхнем и нижнем ее концах к длине участка с наклоном граней; при ic ³ 0,025 следует принимать ic=0,025; Ei-модуль деформации i-го слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи, тс/м2, определяемый по результатам компрессионных испытаний; k¢i-коэффициент, определяемый по табл. 5(4); xр-реологический коэффициент, принимаемый xр=0,8. Примечание. При ромбовидных сваях суммирование сопротивлений грунта на боковой поверхности участков с обратным наклоном в формуле 11(8) не производится. Таблица 5(4) Вид грунта Коэффициент k¢i Пески и супеси 0,5 Суглинки 0,6 Глины при Ip=0,18 0,7 То же, Ip=0,25 0,9 Примечание. Для глин с числом пластичности 0,18 < Ip < 0,25 значение коэффициента k¢i определяется интерполяцией. К п. 5.7. Следует обратить внимание, что в формуле [11(8)] используется модуль деформации грунта Ei, определенный по результатам не штамповых, а компрессионных испытаний. При отсутствии данных компрессионных испытаний величину модуля деформации Ei для расчета несущей способности свай с наклонными гранями можно определить по формуле где Е-модуль деформации грунта при штамповых испытаниях, в том числе определенный по простейшим физико-механическим характеристикам грунта в соответствии с табличными значениями, устанавливаемыми главой СНиП II-15-74: mk-поправочный коэффициент, больший единицы, определяемый в соответствии с рекомендациями приложения 2. Рис. 10. Схема геологического разреза I-насыпной и почвенно-растительный слой; II-супесь твердая Ек=640 тс/м2; III-суглинок тугопластичный Ек=330 тс/м2, IL=0,33; IV-глина мягкопластичная IL=0,6 В случае, если проектная организация имеет недостаточный опыт применения свай с наклонными гранями, проведение полевых испытаний таких свай для определения их несущей способности является обязательным. Пример 11. Требуется определить несущую способность пирамидальной сваи Ф, тс; длина сваи 3 м; размеры головы 0,7 ´ 0,7 м и острия 0,1 ´ 0,1 м. Грунтовые условия показаны на рис. 10. Решение. Несущую способность пирамидальной сваи Ф, тс, определяем по формуле (8). Все вычисления для удобства сведены в табл. 6. Расчетную нагрузку на сваю N определим по формуле [1(1)], приняв kн=1,4: При отсутствии компрессионных исследований грунтов и одновременно при невозможности определения модулей деформации грунтов по таблицам главы СНиП II-15-74 в соответствии с их простейшими физико-механическими характеристиками несущую способность свай с наклонными гранями (пирамидальных, трапецеидальных, ромбовидных) можно определять по формуле Ф=m [RF + åli(uifi + uoifoi)], (12) где m, R, F, li, ui, fi, uoi-обозначения те же, что и в формулах [7(7)] и [11(8)]; foi-расчетный отпор i-го слоя грунта на поверхность наклонных граней, тс/м2, определяемый по формуле foi=Risina; где Ri-расчетное сопротивление грунта, тс/м2, принимаемое по табл. 1(1) настоящей главы СНиП, на уровне подошвы i-го слоя грунта; a-угол наклона граней к вертикальной оси сваи. Пример 12. Определить несущую способность ромбовидной сваи СНР 8-30-50 (по ТУ 65-163-76); грунты, прорезаемые сваей, приведены на рис. 11: 0-2,8 м-песок пылеватый водонасыщенный; 2,8-4,8 м-супесь с консистенцией IL=0,6; е=0,95; 4,8-10,6 м-суглинок с консистенцией IL=0,5. Таблица 6 m R1, тс/м2 F1, м2 RF, тс li1, м ui1, м fi, тс/м2 uifi, тс/м uoi, м Слои грунта 0,7 2,12 4,3 9,12 2,12 Супесь твердая J - - - 1 1,44 3,2 4,62 1,44 Суглинок тугопластичный 73 0,01 0,73 0,8 0,72 1,6 1,15 0,72 Глина мягкопластичная Продолжение табл. 6 ic Ei, тс/м2 ki xр uoiic´Eikixp, тс/м uifi + uoiicEi ´ kixp, тс/м li(uifi+uoiicEi´kixp), тс åli(uifi+uoiic´Eiki´ xp), тс Ф, тс Слои грунта 0,025 640 0,5 0,8 13,6 22,72 15,9 ¾ ¾ Супесь твердая 0,025 330 0,6 0,8 1,3 1,45 1,15 ¾ ¾ Суглинок тугопластичный 0,025 180 0,5 0,8 1,3 1,45 1,15 ¾ ¾ Глина мягкопластичная Решение. При расчете несущей способности ромбовидных свай верхняя часть сваи, имеющая обратный наклон граней, не учитывается. Нижнюю часть сваи разбиваем на участки длиной l1=1,3 м; l2=2 м; l3=2 м; l4=0,7 м. Рис. II. Схема геологического разреза I-песок пылеватый; II-супесь IL=0,6; III-суглинок IL=0,5. Для середины каждого участка определяем периметры сечения сваи: х1=0,5-2х¢1=0,5-2 × 0,012=0,48 м; uo1=uo2=uo3=uo4=0,6 м; Аналогично для следующих участков: х2=0,48-2х¢2=0,48-0,068=0,41 м; х¢2=l2tga=2 × 0,017=0,034 м; х3=0,41-2х¢3=0,41 ¾ 0,068=0,34 м; x¢3=0,034 м; х4=0,34 ¾ 2х¢4=0,34 ¾ 0,024=0,32; х¢4=0,7 × 0,017=0,012. Поскольку в исходных данных отсутствуют результаты компрессионных испытаний грунтов, а определить модуль деформации супеси при IL=0,6 и е=0,95 по таблице главы СНиП II-15-74 не представляется возможным, расчет ведем по формуле (12); значение R, fi и foi, определяем по табл. 1(1) и 2(2): R=140,6 тс/м2; f1=2,1 тс/м2; f2=1,6 тс/м2; f3=2,5 тс/м2; f4=2,55 тс/м2; fo1=R1 × 0,017=100 × 0,017=1,7 тс/м2; f02=R2 × 0,017=78 × 0,017=1,34 тс/м2; f03=R3 × 0,017=139 × 0,017=2,36 тс/м2; f04=140,6 × 0,017=2,39 тc/м2. Подставляя найденные значения в формулу (12), получим Ф=140,6 × 0,09 + 1,3(0,98 × 2,1 + 0,6 × 1,7) +2 (0,89 × 1,6 + + 0,6 × 1,34) + 2(0,75 × 2,5 + 0,6 × 2,36) + 0,7(0,66 × 2,55 + + 0,6 × 2,39)=29,2 тс. Расчетная нагрузка на сваю 5.8. Несущую способность Фв, тс, сваи (квадратной, квадратной с круглой полостью, прямоугольной и полой круглой), работающей на выдергивание, следует определять по формуле Фв=тиåmffili, [13(9)] где и, mf и li-обозначения те же, что и в формуле [7(7)]; т-коэффициент условий работы, принимаемый для свай, погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, т=0,6; то же, на глубину 4 м и более т=0,8 для всех зданий и сооружений, кроме опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент т принимается согласно указаниям раздела 13 настоящей главы. К п. 5.8. При расчете свай и свай-оболочек на выдергивание кроме использования формулы [13(9)] необходимо проверить расчетом достаточность продольной арматуры на растяжение и заделку в ростверк свай. Указанные расчеты производятся в соответствии с главой СНиП II-21-75. Пример 13. Требуется определить несущую способность сваи, работающей на выдергивание, сечение 300 ´ 300 мм, длиной 7 м, забитой в грунты, приведенные на рис. 2. Решение. Несущую способность сваи определяем по формуле [13(9)]: Фв=тиåmffili, где mf-коэффициент условий работы для свай, забиваемых в грунт на глубину более 4 м (m=0,8); Ф=1 × 0,8 × 1,2 × 1 (2 × 1 ,82 + 2 × 3,88 + 1,1 × 4,14 + + 1,4 × 6,03)=19,5 тс. Расчетная нагрузка на сваю
Теги
Похожие материалы
Никто не решился оставить свой комментарий.
Будь-те первым, поделитесь мнением с остальными.
Будь-те первым, поделитесь мнением с остальными.