Висячие сваи и сваи стойки – виды, особенности и расчеты на несущую способность

Определение несущей способности сваи

Несущая способность определяется по материалу и грунту. Из двух значений принимается меньшее для расчета. Расчет сваи по прочности производится в соответствии с методами проектирования железобетонных конструкций (ЖБК). Для висячих свай несущая способность по грунту всегда меньше несущей способности по материалу. Для свай-стоек несущая способность по грунту и по материалу примерно одинакова.

Для свай-стоек несущая способность по грунту в соответствии со СНиПом 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» определяется по формуле:

– несущая способность;

– коэффициент условий работы сваи в грунте;

– расчетное сопротивление грунта;

– площадь поперечного сечения.

Несущая способность висячих свай определяется четырьмя методами:

1) практический – с использованием таблиц СНиПа «Свайные фундаменты»;

3) статического зондирования;

4) испытание свай статической нагрузкой.

5.1.1. Практический метод. Несущая способность несущих свай определяется как сумма двух слагаемых расчетного сопротивления по боковой поверхности и сопротивления под нижним концом сваи:

γ_c – коэффициент условий работы;

γ_cR – коэффициент, зависящий от вида грунта под нижним концом сваи;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

A – площадь поперечного сечения сваи под нижним концом;

U – периметр сваи;

γ_cRi – коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи;

f_i – сопротивление грунта по боковой поверхности;

l_i – длина боковой поверхности сваи (l_i2 м).

5.1.2. Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине отказа сваи после отдыха.

Отказ – это величина, на которую погружается свая за один удар после отдыха. Висячим сваям, не добивая до проектной отметки, дают отдых (пески – одна неделя, супеси – 2 недели, глина – 3). После отдыха производят добивку сваи до проектной отметки и измеряют отказ сваи. По величине отказа по формуле Герсиванова определяется несущая способность сваи.

Динамический метод испытывается для контроля фактической несущей способности сваи на строительной площадке. Зная параметры сваебойного оборудования, определяется проектный отказ. Если фактический отказ оказывается больше проектного, то фактическая несущая способность сваи меньше проектной и, соответственно, в проект вносятся изменения.

5.1.3. Метод статического зондирования позволяет раздельно определять сопротивление сваи под пятой и сопротивление сваи по боковой поверхности. При статическом зондировании зонд при помощи домкрата вдавливается с постоянной скоростью 0,5 м/мин и измеряется величина сопротивления грунта погружению конуса и величина трения грунта по боковой поверхности. Замеры производят каждые 20 см. затем строят график.

Бывают следующие виды зондов:

Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи:

– переходный коэффициент от сопротивления грунта под зондом при его погружении к сопротивлению грунта под забивной сваей;

– среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда на 1 d выше и 4 d ниже нижнего конца сваи.

Среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи:

(участки первого типа).

(участки второго и третьего типа).

Частное значение предельного сопротивления в месте зондирования:

Несущая способность сваи:

5.1.4. Метод испытания свай статической нагрузкой. Несущая способность сваи определяется путем испытания ее аналога статической нагрузкой.

На свая при помощи домкрата прикладывается ступенями нагрузка. Каждая ступень выдерживается до стабилизирующей осадки, затем строят график зависимости осадки от давления. За несущую способность принимается та, при которой осадка составляет 0,2 от предельно допустимой величины осадки.

Проектирование свайных фундаментов ведется в следующей последовательности:

1) определяется глубина заложения подошвы ростверка. Она не зависти от глубины промерзания грунтов, и определяется исключительно конструктивными потребностями;

2) производится выбор типа сваи, длины сваи и поперечного сечения. Тип и вид сваи выбирается исходя из инженерно-геологических условий в зависимости от сваебойного оборудования. Длина сваи выбирается в зависимости от геологических условий так, чтобы свая прорезала слабые грунты и заглублялась в слой прочных грунтов не менее 1 м. в зависимости от длины сваи выбираются размеры поперечного сечения сваи, выбирается тип и вид сваи;

3) определяется несущая способность сваи. Она определяется одним из четырех методов. Расчетная допустимая нагрузка на сваи определяется по формуле:

F_d – несущая способность сваи;

γ_n – коэффициент надежности, зависит от метода определения несущей способности сваи:

γ_n=1,4 при практическом методе;

γ_n=1,25 при зондировании;

γ_n=1,1 при статическом методе;

4) определяется количество свай в фундаменте по формуле:

N I – нагрузка по первой группе предельных состояний;

Р – расчетная нагрузка;

5) определяются размеры ростверка и производится его конструирование.

Размеры свай в плане:

Если n получилось 3, 1, то принимаем количество свай 4.

Железобетонные ростверки рассчитываются на продавливание колонной, сваей, на изгиб;

6) производится проверка сваи по несущей способности.

Проверка фактической нагрузки, приходящую на сваю:

– при центрально нагруженных свайных фундаментах фактическая нагрузка на сваю определяется по формуле:

– для внецентренно нагруженных фундаментов:

– сумма квадратов расстояний свайного фундамента до оси каждой сваи.

Если условия (*) не выполняются, то увеличивается количество свай.

7) определение осадки свайного фундамента.

Рассматривается условный фундамент, причем считается, что давление, действующее по подошве свайного фундамента, распределяется равномерно.

(для внецентренно нагруженных).

Если условие не выполняется, то увеличивают длину сваи или расстояние между сваями.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: “Что-то тут концом пахнет”. 8787 – | 8314 – или читать все.

72. Определение несущей способности свай-стоек и висячих свай.

Сваи-стойки. Поскольку потеря несущей способности сваей-стойкой может произойти либо в результате разрушения грунта под ее нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, ее расчет на вертикальную нагрузку проводится по двум условиям: по условию прочности материала ствола сваи и по условию прочности грунта под нижним концом сваи. За несущую способность сваи в проекте принимается меньшая величина.

По прочности материала сваи рассчитываются как центрально

сжатые стержни. При низком ростверке расчет ведется без учета продольного изгиба сваи, за исключением случаев залегания с поверхности мощных слоев очень слабых грунтов (торф, ил), а при высоком ростверке — с учетом продольного изгиба на участке сваи, не окруженном грунтом.

Несущая способность по материалу Fdm наиболее широко применяемых в строительстве железобетонных призматических свай рассчитывается по формуле:

где φ=1 — коэффициент продольного изгиба, обычно принимаемый; у_с — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,85 для свай сечением менее 0,3×0,3 м и γ_с=1 —для свай большего сечения; γ_m — коэффициент условий работы бетона, принимаемый γ_m = 1 для всех видов свай, кроме буронабивных. R_b — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависящее от его класса, кПа; А — площадь поперечного сечения сваи, м 2 ; γ_а — коэффициент условий работы арматуры, принимаемый γ_а=1, R_S — расчетное сопротивление сжатию арматуры, кПа; А_а — площадь сечения арматуры, м 2 .

По прочности грунта под нижним концом сваи несущая способность Fd сваи-стойки определяется по формуле:

Fd =γ_CRА, где γ_C=1 — коэффициент условий работы сваи в грунте; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; А — площадь опирания сваи на грунт, м 2 . Расчетное сопротивление грунта R для всех видов забивных свай принимается равным 20 МПа, а для свай, заделанных в невыветрелую скальную породу(без слабых прослоек) на глубину не менее 0,5 м,— по формуле

Висячие сваи. Расчет несущей способности вертикально нагруженных висячих свай производится, как правило, только по прочности грунта, так как по прочности материала сваи она всегда заведомо выше.

где у_с — коэффициент условий работы сваи в грунте; γ_CR, γ_CF – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; R — расчетное сопротивление под нижним концом сваи, кПа; A — площадь поперечного сечения сваи, м 2 ; и — периметр поперечного сечения сваи, м; f_I — расчетное сопротивление I-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа2 h_I —толщина I-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи практическим методом.

R = (R_cn/ γ_g) (l_d/d_f+1,5 ), где R_cn– нормативное временное сопротивление скального грунта сжатию в водонасыщенном состоянии; γ_g=1,4 – коэффициент надежности по грунту; l_d – расчетная глубина заделки сваи в грунт; d_f – наружный диаметр сваи, заделанной в грунт.

Вычисленная по формулам несущая способность свай в некоторых случаях может существенно отличаться от их несущей способности в реальных условиях строительной площадки, поэтому непосредственно на строительной площадке несущую способность свай проверяют по данным испытаний динамической нагрузкой, статическим зондированием или статической нагрузкой

Несущую способность F_d кН (тc), свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле (16)

где _c,— коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок _c = 1; в случае выдергивающих нагрузок принимается по указаниям п. 4.5;

F_u_,_p — нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН (тc), определяемое в соответствии с указаниями пп. 5.4 — 5.7;

_g,— коэффициент надежности по грунту, принимаемый по указаниям п. 5.4.

Примечание. Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте здания или сооружения.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи в формуле (16) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т.е. F_u_,_p = F_u_,_min, а коэффициент надежности по. грунту _g = 1.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет шесть и более, F_u_,_p и _g следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай F_u, полученных по данным испытаний, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522-75 применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления. При этом для определения частных значений предельных сопротивлений следует руководствоваться требованиями п. 5.5 при вдавливающих, п. 5.6 — при выдергивающих и горизонтальных нагрузках и п. 5.7 — при динамических испытаниях.

Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание их осадки s без увеличения нагрузки (при s  20 мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления F_u испытываемой сваи.

Во всех остальных случаях для фундаментов здании и сооружений (кроме мостов и гидротехнических сооружений) за частное значение предельного сопротивления сваи F_u вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную s и определяемую по формуле

где s_u_,_mt — предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП 2.02.01-83;

 — коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения s_u_,_mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.

Значение коэффициента  следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или пылевато-глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за 2 ч, если под их нижними концами залегают пылевато-глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента  допускается уточнять по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.

Если осадка, определенная по формуле (17), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи F_u следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.

Ступени загружения при испытаниях свай статической вдавливающей нагрузкой должны назначаться равными 1/10 – 1/15 предполагаемого предельного сопротивления сваи F_u.

При испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой за частное значение предельного сопротивления F_u по графикам зависимости перемещений от нагрузок принимается нагрузка на одну ступень менее нагрузки, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого здания или сооружения должно быть проведено не менее:

статических испытании сваи и свай-штампов . 2

Определение несущей способности свай-стоек

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые скальные или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твёрдой консистенции). Свая-стойка практически всю нагрузку на грунт передаёт через нижний конец, так как при малых вертикальных перемещениях сваи не возникают условия для проявления сил трения на её боковой поверхности . Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде, её несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под её нижним концом.

Расчёт несущей способности сваи-стойки Поскольку потеря несущей способности сваей-стойкой может произойти либо в результате разрушения грунта под её нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, её расчёт на вертикальную нагрузку проводится по двум условиям: по условию прочности материала ствола сваи и по условию прочности грунта под нижним концом сваи. За несущую способность сваи в проекте принимается меньшая величина. По прочности материала сваи рассчитываются как центрально сжатые стержни. При низком ростверке расчёт ведётся без учёта продольного изгиба сваи, за исключением случаев залегания с поверхности площадки слоев очень слабых грунтов (торф, ил), а при высоком ростверке – с учётом продольного изгиба на участке сваи, не окружённом грунтом. Расчётная нагрузка на сваю по материалу определяется по формулам для расчёта соответствующих строительных конструкций. По прочности грунта под нижним концом сваи несущая способность Fα сваи-стойки определяется по формуле: Fα=γcRA, где γc=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; А – площадь опирания сваи на грунт.
43 Определение полной стабилизированной осадки свайного фундамента. Определение крена

Осадка свайного фундамента – это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки – неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.
Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:

Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;

Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.

а − с помощью отвеса; б − с помощью теодолита

Определение полной стабилизированной осадки свайного фундамента. Определение крена.
Определение осадки свайного фундамента – это расчёт его по II предельному состоянию (деформациям). Условия расчёта в принципе остаются такими же, как и для фундамента на естественном основании. В этом случае свайный фундамент следует рассматривать как условный фундамент глубокого заложения (d_ус) (см. схему).

Схема условного свайного фундамента, необходимая для расчёта его осадки.

Для определения осадки свайного фундамента необходимо создать условный фундамент – АБСД , используя величину угла a, определяемую из следующих условий:

φ_ср – средневзвешенный угол внутреннего трения слоев грунта, которых пересекает ствол сваи

α – угол рассеивания напряжений по длине ствола сваи.

Определив (α), и используя графические построения (см. схему), находят ширину и длину условного фундамента АБСД:

Определяют давление по подошве условного фундамента, которое сопоставляется с расчётным сопротивлением грунта основания для условного фундамента на данной глубине:

Расчётное сопротивление грунта основания для условного фундамента:

Обычно соблюдение необходимого условия Р_усл ≤ R_{усл.фун.} удовлетворяется. Далее строят эпюры σ_0z и σ_бz для условного фундамента и определяют его осадку, используя метод послойного суммирования (см. ранее), с определением условной границы сжимаемой толщи (у.г.с.т.).

Необходимо соблюдение условия S ≤ S_u (расчет по II предельному состоянию).

Если рассчитанная осадка S будет превышать предельную величину осадки S_u, то следует принять меры по снижению полученной осадки:

Увеличить глубину используемых свай, таким образом, чтобы остриё свай передавало нагрузку на ниже лежащие, более плотные слои грунта.

Затем производится перерасчёт по выше приведённой методике.

Данная последовательность расчётов производится до тех пор, пока не будут выполнены требуемые условия S ≤ S_u.

Последнее изменение этой страницы: 2017-04-13; Просмотров: 710; Нарушение авторского права страницы

Расчет несущей способности сваи по грунту

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.

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:

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:

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:

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.

Висячие сваи и сваи стойки

Также будут рассмотрены типы ЖБ свай, использующиеся в качестве опор обеих видов.

Что такое висячие сваи и сваи стойки

Одна и та же железобетонная конструкция может работать в грунте двумя способами – как висячая опора либо как опора-стойка:

Свая-стойка получает свою устойчивость за счет опирания торцевой части конструкции на шар несжимаемого грунта;
Опора висячего типа получает устойчивость за счет двух факторов – сопротивления грунта ее острию и трения почвы с боковыми стенками сваи.

На практике разница заключается в длине железобетонной сваи. Опоры, работающие как стойки, имеют большую длину – их острие проходит пласт поверхностной низкоплотной почвы и упирается в шар высокоплотного, несжимаемого грунта.

Висячие опоры размещаются в поверхностных пластах почвы. Не смотря на то, что устойчивость таких свай достигается комбинированным способом – от сопротивления острию и трения стенок, общая надежность висячих свай меньше – они подвержены осадкам под воздействием сильных внешних нагрузок, тогда как сваи-стойки, за счет опирания на несжимаемый грунт, никогда не подвергаются осадке.

Для увеличения общей устойчивости фундамента висячие опоры нередко устанавливаются методом свайного куста – по 3-6 свай в непосредственной близости между собой. За счет такого размещения достигается дополнительное уплотнение почвы между столбами и, как следствие, растет сопротивление грунта к стенкам опор, также уменьшается средняя нагрузка, приходящаяся на одну сваю.

Где и когда применяются висячие сваи и стойки

Сфера применения висячих свай и стоек – строительство фундаментов под возведение одноэтажных и многоэтажных построек. Сваи востребованы в областях жилого, промышленного и гидротехнического строительства. Фундаменты на железобетонных сваях – наиболее часто используемые основания при обустройстве многоэтажек – свыше 70% всех построек, высотой от 5 этажей, возведены на ЖБ опорах.

Выбор способа работы фундаментных свай в почве выполняется на стадии проектирования основания. Исходной информацией тут являются характеристики грунта, которые проектировщик получает после проведения на объекте геодезических исследований.

Опоры висячего типа применяются для строительства на территориях с нормальным слоем поверхностного грунта, обладающим высокой плотностью;
Сваи, работающие как стойки, используются на объектах с низкоплотным поверхностным пластом почвы, несущей способности которой недостаточно для восприятия передаваемых фундаментом нагрузок.

Определение глубины, на которую необходимо погружать сваи, чтобы они работали как стойки, производится на этапе геодезических изысканий, в процессе которых бурятся пробные скважины и замеривается толщина поверхностного неустойчивого пласта грунта.

За несущий пласт почвы принимается твердый глинистый грунт, почва с большим количеством каменистых вкраплений либо горные породы, глубина залегания которых может варьироваться в пределах 5-15 метров.

Виды и типы свай стоек и висячих свай

Наиболее востребованы в строительстве квадратные конструкции. Они могут иметь сечение от 20х20 до 40х40 см и длину от 5 до 20 м. Данные сваи могут использоваться в любых грунтовых условиях, в том числе в подвижной почве и сейсмически опасных регионах. С целью экономии допустима замена цельных свай на конструкции с внутренней полостью, однако их применение допустимо лишь в регионах с сейсмичностью не выше 7 баллов.

Конструкции круглого сечения применяются для обустройства фундаментов гидротехнических зданий и наземных сооружений в низкоплотных грунтах. Такие сваи имеют внутреннюю полость, которая при погружении заполняется почвой, что придает опоре дополнительную устойчивость (полость также может бетонироваться после монтажа сваи).

Длина сплошных круглых свай варьируется в диапазоне 5-12 метров, длина составных конструкций доходит до 30 м. Диаметр свай – 30-150 см (на основе диаметра выполняется классификация опор на две группы: полые круглые сваи – от 30 до 85 см, и сваи-оболочки – 85-150 см).

Способы погружения висячих свай стоек

Чаще всего используется метод забивки – он превосходит вдавливание и вибрационное погружение как в плане продуктивности, так и по экономичности. Для забивки применяются ударные молоты двух типов – дизельные и гидравлические.

Забивка происходит в результате последовательных ударов молота по стволу погружаемой конструкции. Процесс прекращается по достижения требуемого отказа сваи – момента, когда глубина ее погружения от 1-го удара соответствует рассчитанной в проекте величине.

Технология ударной забивки имеет ряд ограничений на применение в застроенной черте города, поскольку при работе молотов производится динамические нагрузки, передающиеся на близстоящие сооружения, что может стать причиной деформации их фундаментов.

Вибрационное погружение свай применяется в несвязных грунтах – песчаных и супесях. Для реализации метода используются вибропогружатели – оборудование, вырабатывающее и передающее на сваю низкоамплитудные колебания высокой частоты (от 400 до 3000 колебаний в минуту).

Данный метод демонстрирует высокую эффективность при монтаже полых конструкций. При вибрационном погружении также вырабатываются опасные для близстоящих зданий нагрузки – безопасное расстояние погружения от существующей застройки составляет 12 м.

Статическое вдавливание реализуется посредством СВУ установок. Нагрузка на сваю передается за счет работы перемещающегося по вертикали гидравлического узла, обжимающего погружающуюся конструкцию, и веса анкерной пригрузки (используются железобетонные блоки).

Забивка висячих свай стоек

СК “Установка Свай” реализует монтаж свай-стоек и висячих опор методами ударной забивки и статического вдавливания. Мы работаем в пределах Москвы и области и предлагаем лучшие на рынке цены на все виды услуг.

Стоимость забивки и вдавливания – от 280 р. за п.м. сваи.

Наша техника работает с железобетонными конструкциями сечением от 30х30 до 40х40 см. и длиной до 15 метров.

Для сотрудничества с фирмой позвоните представителям компании по контактному телефону или укажите свой номер в графе “Оставить заявку”, и мы сами вам перезвоним.

Полезные материалы

Бетонные сваи для фундамента

Компания “Установка Свай” предоставляет услуги по обустройству железобетонных свайных фундаментов .

Теоретические основы работ свай – стоек, висячих свай. Конструктивные элементы свайных фундаментов.

Свайные фундаменты, область применения.

Виды свай по материалу, поперечному и продольному сечениям, способам устройства.

Теоретические основы работ свай – стоек, висячих свай. Конструктивные элементы свайных фундаментов.

В тех случаях, когда в верхней части основания находятся слабые грунты, возникает необходимость в передаче давления от сооружения на более плотные грунты, залегающие на некоторой глубине (надежные). В таких случаях устраивают свайные фундаменты.

Свая – это длинный стержень, который забит или погружен в грунт каким-либо другим способом.

Рисунок 2.1. Повышенный ростверк

Для того, чтобы все сваи работали одновременно, их объединяют железобетонной плитой или балкой – ростверком, который обеспечивает распределение нагрузки на сваи и приблизительно равномерность осадки или при несимметричном загружении – осадку с креном.

Различают три типа свайных ростверков: низкий, повышенный и высокий.

Высокий ростверк принимается для мостов, гидротехнических сооружений.

Рисунок 2.2. Типы свайных ростверков

Существуют и безростверковые свайные фундаменты.

Рисунок 2.6. Безростверковые свайные фундаменты под опоры ЛЭП : а) из забивных свай; б) из набивных свай

Рисунок 2.7. Безростверковые свайные фундаменты под многоэтажные здания : а) из забивных свай; б) из набивных свай

Рисунок 2.8. Безростверковые свайные фундаменты под электролизные ванны: а) из забивных свай; б) из набивных свай

Широкое распространение получили установки для устройства свай таких фирм как:

«Беното», «Солетанж», «Баши» (Франция);

«Като» и «Мицубиси» (Япония);

«ВSP» («Бритиш стил пайлинг»);

«Калуэлд», «Макэлпайн» (Великобритания);

«Зальцгиттер». «Баде», «Хохтрассе-Вайсе» (Германия);

«Калуэлд Дрил», «Мак-Киней» (США);

«Сойл-Мек», «ЭЛСК» (Италия).

Для устройства буронабивных свай.

Установки вращательного и ударного бурения.

Классификация свай:

по материалуразличают сваи: железобетонные, бетонные и деревянные, реже – металлические.

по способу устройства: погружаемые в грунт (забивные) и выполненные непосредственно в грунте (набивные).

по способу погружения: забивные, забивные с подмывом, вибропогружаемые, ввинчиваемые.

Те сваи, которые выполняются непосредственно в грунте, подразделяются: по способу устройства скважин и по способу уплотнения бетона в скважине.

Скважины устраиваются бурением или выштамповыванием с помощью металлического сердечника, или ударноканатным буреним.

по способу уплотнения бетона: вибротрамбованные, частотрамбованные, пневмотрамбованные, камуфлетные (уплотнение взрывом), уплотненные обычной трамбовкой.

по форме поперечного сечения:

– квадратные, квадратные с отверстием, трубчатой формы (железобетонные).

– круглого сплошного сечения (деревянные и набивные бетонные):

– металлические: чаще всего – трубчатое сечение; реже – двутавровое:

по форме продольного сечения:

по характеру работы:

Висячие сваи (сваи трения):	Сваи – стойки:
– это сваи, которые окружены со всех сторон (в том числе и со стороны нижнего конца), сжимаемыми грунтами.	– это сваи, которые прорезают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на прочный, практически несжимаемый слой грунта (скала, плотный крупнообломочный грунт или глинистый грунт твердой консистенции).
А – площадь опирания на грунт сваи. А₁ – площадь боковой поверхности сваи.	F_d – несущая способность сваи.

Несущая способность сваи – стойки выше.

Несущая способность одиночной сваи во много раз меньше (в большинстве случаев) нагрузки, передаваемой надземной конструкцией, поэтому свайные фундаменты приходится выполнять из нескольких свай.

В зависимости от размещения свай в плане различают: одиночные сваи, ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами, свайные кусты, сплошное свайное поле.

Одиночные сваи – применяют в тех случаях, когда нагрузку от колонны здания или стыка панелей воспринимает одна свая. Иногда сваи являются одновременно колоннами здания (такие конструкции называют сваями-колоннами).

Ленточные свайные фундаменты устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями.

Различают однорядное и многорядное (в 2…3 и более ряда) размещение свай.

При многорядном размещении свай свайный фундамент воспринимает не только вертикальную нагрузку, но и момент; при однорядном размещении свай внецентренно приложенная нагрузка вызывает изгиб свай.

В случае однорядного размещения свай под внутренними и наружными стенами здания, обладающего пространственной жесткостью, верхние части свай не могут испытывать изгиба, т.к. надподвальные перекрытия и пересечения стен препятствуют развитию деформаций изгиба в сваях.

Свайные кусты – это группы свай, обычно расположенные под отдельными конструкциями (например, под колоннами). Минимальное число свай в одном кусте – три. Иногда допускается выполнять свайные кусты из двух свай, если исключено развитие изгиба свай в перпендикулярном направлении по отношению к оси, проходящей через обе сваи.

Сплошное свайное поле устраивают под тяжелыми сооружениями, когда сваи располагаются по некоторой сетке под всем сооружением или его частью. На сплошное свайное поле опираются все конструкции этой части сооружения (колонны, стены, оборудование).

Свайным полем строители также называют систему свай, расположенных под сооружением, состоящую из одиночных свай, лент и свайных кустов.