Расчет НС свай при действии горизонтальных нагрузок
Теоретические методы
Метод статического зондирования грунтов
Понятие о негативном трении
Если по тем или иным причинам осадка окружающего сваю грунта будет превышать нагрузку самой сваи, то на ее боковой поверхности возникнут силы трения, направленные не вверх, как обычно, а вниз – отрицательное трение.
Обычно отрицательное трение возникает при загружении поверхности грунта около сваи (планировка территории подсыпкой м т.п.).
Вероятность возникновения отрицательного трения значительно возрастает если в пределах глубины погружения сваи имеется слой слабых сильно сжимаемых грунтов – торфа. Деформация торфа может быть настолько большой, что вышележащие слои грунта зависнут на свае, дополнительно пригружая ее (рис. 11.12.).
НС сваи в этом случае определяется по той же формуле, но fi для слоев выше торфа берется со знаком «-«, а для торфа «-5 кПА».
Подробно эта методика изложена в СниПе.
|
|
Рис. 11.12. Развитие отрицательных сил трения на боковой поверхности сваи:
1 – песчаный грунт средней плотности; 2 – слой торфа
- более дешевый и быстрый метод по сравнению с испытанием свай статическими нагрузками.
Заключается во вдавливании в грунт стандартного зонда, состоящего из штанги с конусом на конце (dкон = 36 мм, F = 10 см2, < заострения 60º). Конструкция зонда позволяет как общее сопротивление его погружения, так и величину лобового сопротивления конуса.
Так как характер деформации грунтов при вдавливании свай и зонда аналогичен, полученные данные можно использовать для определения предельных сопротивлений свай.
Fd = AR + f·h ·U
f = B 2·fз ; AR - сопротивление острия зонда
R = B 1·qз ; h - длина сваи
B 1 B 2 – переходные коэффициенты учитывающие разные размеры зонда и сваи.
(40)
Наряду с зондами для определения НС свай используются также эталонные сваи сечением 10х10 см двух типов – для измерения сопротивления грунта только под острием эталонной сваи, а второй – под острием и по ее боковой поверхности.
В силу своей сложности и многочисленных допущений, снижающих их точность, широкого применения на практике не нашли.
Причиной значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты могут быть горизонтальные нагрузки от кранов в цехах, температурные расширения технологических трубопроводов предприятий, односторонний обрыв проводов ЛЭП, волновые воздействия и т.д.
Позволяет наиболее точно установить действительное сопротивление сваи горизонтальной нагрузке.
Проводятся испытания следующим образом (рис. 11.14). Нагрузка на сваю увеличивается ступенями, горизонтальные перемещения на каждой ступени фиксируются прогибомерами.
|
|
Каждая ступень нагрузки выдерживается до условной стабилизации горизонтальных смещений. По результатам испытаний строятся графики зависимости горизонтальных перемещений сваи от нагрузок (рис. 11.14 б) по которым и определяется предельное сопротивление сваи.
Рис. 11.14. Испытания свай горизонтальной нагрузкой:
1 – опытная свая; 2 – гидровлический домкрат; 3 – апрогибомер; 4 – упор из статического груза
За предельное сопротивление сваи Fu принимается нагрузка на одну ступень менее той, при которой перемещения сваи непрерывно возрастают.
НС определяется по формуле
Fd =; = 1