Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний

Несущая способность сваи, полученная расчетом, часто оказывается ниже фактической, найденной по испытаниям. Данное обстоятельство объясняется тем, что в расчетах используются осредненные табличные значения, что является приближенным.

Для определения истинной (фактической) несущей способности сваи рекомендуется проводить испытания свай непосредственно на площадке строительства.

В этом случае несущая способность сваи определяется по результатам полевых испытаний динамической или статической нагрузкой, а также статического зондирования.

Динамический способ заключается в нахождении несущей спо­собности сваи по величине отказа при забивке ее на глубину, близкую к проектной.

В формулу для расчета несущей способности входят параметры оборудования, используемого для погружения испытываемой сваи, – энергия падающего молота, вес наголовника и др. Грунт ха­рактеризуется только величиной отказа. Чтобы найти величину пре­дельной нагрузки на сваю, рассчитанную по результатам динами­ческих испытаний, ее делят на коэффициент надежности, рав­ный 1,4.

Статический метод испытания сваи заключается в том, что к забитой на заданную глубину свае ступенями прикладывается нагрузка, чаще всего создаваемая домкратом, и выжидается ста­билизация осадки при данной ступени нагрузки, после чего прикладывается следующая ступень нагрузки. Ступени составляют обычно 1/10-1/15 ожидаемой величины предельной нагрузки. После этого строится график зависимости осадки от нагрузки, причем за предельную принимается нагрузка, вызывающая 20 % осадки от предельной для проектируемого здания или сооружения. Эта нагрузка делится на коэффициент надежности, равный 1,2.

Статическое зондирование представляет собой вдавливание в грунт штанги с конусом стандартного размера (диаметр его основания 36 мм, угол заострения 60°). Измеряется вдавливающее усилие в зависимости от глубины, и с помощью переходных формул находится несущая способность сваи.

3.11. Определение числа свай и размещение их в плане ростверка

Ориентировочно количество свай в кусте определяется по формуле

, (3.8)

где γ₀ – коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным γ₀ = 1 при односвайном фундаменте и γ₀ = 1,15 при кустовом расположении свай;

γ_n – коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности;

γ_k – коэффициент надежности, γ_k = 0,8÷1,4 (при определении несущей способности сваи расчетом γ_k = 1,4);

N_0I – расчетная нагрузка, передаваемая на фундамент, кН;

F_d – несущая способность сваи, кН;

А´– площадь ростверка, приходящаяся на одну сваю, принимаемая равной 0,9÷1,2 м²;

d_p – глубина заложения ростверка;

γ_ср – усредненный удельный вес ростверка и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м³.

Если количество свай в кусте n, рассчитанное по формуле (3.8), не превышает 8–10 шт., то проектируют ростверк. Если же n больше 10, то необходимо увеличить сечение сваи или их длину. При этом длину забивных свай не следует принимать более 10–12 м в связи со сложностью забивки их на большую глубину.

Минимальное расстояние а между осями висячих свай должно быть a ≥ 3d, где d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи. Для свай-стоек а ≥ 1,5d.

Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-столбов должно быть не менее 1 м.

Расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвердых пылевато-глинистых грунтах – 0,5 м, в других нескальных грунтах – 1 м.

Ориентировочно расстояние от края ростверка до внешней стороны вертикально нагруженной сваи при свободной заделке ее в ростверк принимается при размещении свай: однорядном – не менее 0,2d+5 см; двух- и трехрядном 0,3d+5 см и при большем количестве рядов 0,4d+5 см. По конструктивным соображениям высота ростверка должна быть равна h_o+0,25 м, но не менее 0,3 м (h_o – величина заделки сваи, м).

Количество свай на погонный метр ленточного фундамента определяется по формуле

, (3.9)

Здесь в этой формуле, N_0I – расчетная нагрузка в уровне спланированной поверхности земли, на погонный метр ленточного фундамента, кН/м.

Шаг свай в ленточном ростверке определяется по формуле .

После определения размеров ростверка уточняют фактическую нагрузку на сваю и при необходимости корректируют параметры свайного фундамента.

При этом должны соблюдаться условия:

при центральном загружении

; (3.10)

и при внецентренном загружении,

; (3.11)

где N_d – суммарная расчетная нагрузка на уровне низа фундамента, кН,

N_d = N_p + G_p + G_г ; (3.12)

N_d – нагрузка на уровне обреза фундамента, кН;

G_p – вес ростверка, кН;

G_г – вес грунта на уступах ростверка, кН;

n – количество свай;

F_d – несущая способность сваи, кН;

M_x, M_y – моменты относительно осей X и Y плана свай в плоскости подошвы свайного ростверка;

x_i, y_i – расстояние от осей ростверка до оси каждой сваи, м;

x, y – расстояние от осей ростверка до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

При проектировании ростверков необходимо стремиться к тому, чтобы нагрузка F, допускаемая на сваю, была равна расчетной нагрузке на сваю, или недогрузка не превышала на 5–10 %. При внецентренном загружении допускается, чтобы расчетная нагрузка на сваю превышала нагрузку, допускаемую на сваю F, на 20 %.