Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Расчет сваи буронабивные сваи: Пример расчета буронабивных свай: по несущей способности, минимальному расстоянию

Содержание

Калькулятор буронабивных свайных и столбчатых фундаментов





















Внимание! В настройках браузера отключена возможность «Использовать JavaSсript». Основной функционал сайта недоступен. Включите выполнение JavaScript в настройках вашего браузера.











Информация по назначению калькулятора


Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ Р 52086-2003


Свайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

Основными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания. В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом. Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

Существует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка. В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Общая длина ростверка

  • — Периметр фундамента, с учетом длины внутренних перегородок.

  • Площадь подошвы ростверка

  • — Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.

  • Площадь внешней боковой поверхности ростверка

  • — Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.

  • Общий Объем бетона для ростверка и столбов

  • — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.

  • Вес бетона

  • — Указан примерный вес бетона по средней плотности.

  • Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

  • — Нагрузка на почву от веса фундамента в местах основания столбов/свай.

  • Минимальный диаметр продольных стержней арматуры

  • — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.

  • Минимальное кол-во рядов арматуры ростверка в верхнем и нижнем поясах

  • — Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.

  • Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)

  • — Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СНиП.

  • Минимальное кол-во вертикальных стержней арматуры для столбов

  • — Количество вертикальных стержней арматуры на каждый столб/сваю.

  • Минимальный диаметр арматуры столбов

  • — Минимальный диаметр вертикальных стержней для столбов/свай.

  • Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов) для ростверка

  • — Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.

  • Величина нахлеста арматуры

  • — При креплении отрезков стержней внахлест.

  • Общая длина арматуры

  • — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.

  • Общий вес арматуры

  • — Вес арматурного каркаса.

  • Толщина доски опалубки

  • — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.

  • Кол-во досок для опалубки

  • — Количество материала для опалубки заданного размера.




Несущая способность буронабивной сваи: таблица и расчет





  • Монтаж фундамента
    • Выбор типа
    • Из блоков
    • Ленточный
    • Плитный
    • Свайный
    • Столбчатый
  • Устройство
    • Армирование
    • Гидроизоляция
    • После установки
    • Ремонт
    • Смеси и материалы
    • Устройство
    • Устройство опалубки
    • Утепление
  • Цоколь
    • Какой выбрать
    • Отделка
    • Устройство
  • Сваи
    • Виды
    • Инструмент
    • Работы
    • Устройство
  • Расчет




Поиск



Фундаменты от А до Я.

  • Монтаж фундамента
    • ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый

      Фундамент под металлообрабатывающий станок

      Устройство фундамента из блоков ФБС

      Заливка фундамента под дом

      Характеристики ленточного фундамента

  • Устройство
    • ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление

      Устранение трещин в стенах фундамента

      Как армировать ростверк

      Необходимость устройства опалубки

      Как сделать гидроизоляцию цоколя

  • Цоколь
    • ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство

      Отделка фундамента камнем

      Выбор цокольной плитки для фасада

      Что такое цоколь

      Как закрыть винтовые сваи

  • Сваи

Диаметры буровых свай при расчете нагрузки ⋆ Смело строй!

Прежде чем приступать к проектированию и тем более строительству свайного фундамента, необходимо пройти ряд подготовительных этапов, заключающих в себе изыскания и расчеты различного типа. Результатом правильно проведенных предварительных мероприятий будет прочный, экономичный, и, главное, надежный фундамент. Одной из ключевых характеристик, влияющих на рентабельность того или иного типа свай, являются геометрические параметры свайных колонн.

Верно определить размеры поперечного сечения, глубину заложения, количество скважин и другие параметры, значит построить надежное основание для будущего здания.

Типология буронабивных свайных фундаментов

Буронабивные свайные фундаменты — это одна из немногих конструкций, не поддающихся строгой классификации. Типовые размеры, представленные в различных сортаментах, сводах правил и государственных стандартах, являются лишь приблизительными рекомендациями. Тогда как серийно производимые изделия должны пройти ряд строгих проверок на соответствие стандартам качества, буронабивные сваи практически невозможно испытать, поскольку изготавливаются они в полевых условиях и закладываются прямо в грунт.

Бетонируемые непосредственно на строительном участке, буронабивные сваи отличаются высокими показателями прочности, вычислить которые можно только эмпирически. Испытания, проводимые на опытных образцах, показывают работу исключительно данных экспериментальных изделий. Поскольку условия изготовления, такие как тип грунта, уровень грунтовых вод, водонасыщенность рабочего слоя почвы, характеристики использованных арматуры и бетона, невозможно предугадать.Все имеющиеся прочностные и геометрические данные приблизительны и представлены только в качестве примера.

Конструкция буронабивных свай

Для типизации буронабивных свай используют деление по геометрическим признакам и технологическим особенностям производства и эксплуатации. СНиП 2.02.03-85 является актуализированной версий свода строительных норм и правил от 1983 года и предлагает классифицировать буронабивные сваи по способу изготовления следующим образом:

  • Буронабивные сплошного сечения:
  • с уширениями и без них;
  • без крепления стенок;
  • с укреплением боковых стенок скважин глиняным раствором или обсадными трубами (при дислокации свайной колонны ниже уровня грунтовых вод)
  • Буронабивные с применением технологии непрерывного полого шнека; Береты – буровые, изготовляемые с помощью плоского грейфера или грунтовой фрезы;
  • Буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые с последующим образованием уширения с помощью взрыва (в том числе и электрохимического).

От способа изготовления свайных столбов зависит их окончательная стоимость и, главное, максимальные и минимальные размеры свайных колонн. Важно учитывать разновидность буронабивных свай до начала строительства, поскольку различные технологии производства предполагают разный набор специализированного оборудования, а также допустимые габариты скважин.

Предварительная подготовка к расчету

Геологические изыскания

Определенные геометрические характеристики свайного столба это не просто прихоть подрядчика и проектировщика, а потребность, обусловленная необходимостью подобрать наиболее рациональный объем фундамента, способный не только выдержать предполагаемую нагрузку будущего здания, но и сэкономить бюджет заказчика. В каждом отдельно взятом случае перед определением размеров и устройством фундамента необходимо проводить ряд следующих исследований и изысканий:

  • геологическая разведка местности – бурение контрольных скважин в стратегических точках участка для определения типа и величины грунтовых напластований, несущей способности грунта и прочих характеристик основания;
  • гидрогеологические изыскания – определение уровня грунтовых вод, водонасыщенности грунта;
  • расчет общей массы здания и определение предельной расчетной нагрузки на погонный метр фундаментной плиты;
  • окончательный расчет геометрических параметров буронабивной сваи и необходимого количества свай выбранного сечения.

Результатом расчета будет сводная таблица размеров свайных колонн, и схема наиболее рационального фундамента с учетом выбранного типа буронабивных свай. Расчет размеров свай можно доверить проектному отделу строительной фирмы или провести самостоятельно. Не рекомендуется использование данных геологической разведки, полученных на соседствующих земельных наделах. Информацию о глубине промерзания грунта можно найти в СП 22.13330.2011.

Расчет свайного поля

После проведения геологических изысканий можно приступать к расчету свайного поля. Учитывая тип грунта, а также расположение уровня грунтовых вод, можно составить представление о предположительной глубине заложения скважин. В расположенной ниже таблице приведены примерные рекомендации глубин заложения в слабо просадочные грунты скважин, безопасных при указанных условиях:

Рекомендация глубины заложения

Влажные, просадочные, высокопучинистые и другие ненадежные типы грунтовых оснований не рекомендуется использовать для устройства в них буронабивных свай.

Схема расположения грунтовых вод

Грунты с уровнем подземных вод выше, чем 1000 мм, считаются водонасыщенными и устройство свайных фундаментов на таких основаниях строго противопоказано технологией. Высокий уровень грунтовых вод можно понизить, проведя мероприятия по осушению, прокладке дренажных стоков и проч. Надежными слабо-пучинистыми грунтами считают те, в которых УГВ ниже глубины промерзания не менее чем на 1 метр.

Данные, приведенные в таблице, помогут составить общее представление о зависимости глубины заложения свайной колонны от характеристик грунта. Для получения более точных и надежных показателей следует провести несложный математический расчет. Принцип расчета состоит в принятии за эталон одного из показателей (например, диаметра) и расчета остальных, исходя из этих данных. Методом сравнения выбирают наиболее подходящую конфигурацию свай, из которых впоследствии формируют свайное поле.

Расчет длины висячих свай

Свайные столбы, не опирающиеся на несущий слой грунта, считают висячими. Это означает, что основную нагрузку воспринимают боковые стенки скважины,а не опорный слой грунта. Такие фундаменты предпочтительно устанавливать в районах с глубоким расположением каменистого слоя. Несущая способность таких свай не отличается от стоек аналогичного диаметра.

Если вам доступны данные геологии местности, а также тип грунта подходит для устройства буронабивных висячих свайных колонн, можно приступать к вычислению длины. Предполагаемая схема расчета выглядит следующим образом:

  • Принимаем некую среднюю ширину поперечного сечения сваи n=60 мм.
  • Рассчитываем нагрузку дома на погонный метр фундаментной плиты:

Висячие сваи различной длины

Чтобы рассчитать нагрузку на погонный метр фундамента, нужно общую нагрузку разделить на периметр. Посчитать общую нагрузку дома можно в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83* или СП 22.13330.2011 – в соответствующих разделах можно найти алгоритм расчета, необходимые значения коэффициентов ветровой и снеговой нагрузки и другую необходимую информацию.

Полученное значение в кг/м и будет искомой величиной. Средняя масса одноэтажного кирпичного дома 50 тонн. Следовательно, для дома с периметром 20 метров (10×10) нагрузка на погонный метр составит 2500 кг/м.

  • Принимаем шаг колонн не менее трех диаметров и не более двух метров – для выбранного диаметра подойдет шаг 1,5 метра. Общее количество свай будет равняться 13.
  • Рассчитываем нагрузку на одну сваю: для этого разделим на величину шага свай нагрузку, воспринимаемую погонным метром фундамента. Получим значение приблизительно равное 1700 кг/м.Такой необходимый предел прочности необходимо заложить в одну сваю.
  • Для сваи площадью сечения 0,28 м2 такое значение прочности будет равняться:

F=R∙A+u∙Eycf∙fi∙hi;

Где F – несущая способность; R–сопротивление грунта, формулу расчета которого можно найти в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf,fi и hi– коэффициенты из того же СНиП; u–периметр сечения сваи, разделенный на длину.

Фундамент на буронабивных сваях

Для рассматриваемой в примере сваи двухметровой длины предельная нагрузка в глинистом грунте будет равняться 32,3 тонны, что позволяет уменьшить количество свай за счет увеличения шага свайных колонн, или уменьшить площадь сечения каждой отдельно взятой сваи, что позволит сэкономить средства, затраченные на бетонирование скважин.

Глубина таких свай будет зависеть исключительно от характеристик верхнего слоя грунта, относительного уровня расположения грунтовых вод и глубины промерзания. Следует также учитывать данные о промерзании грунтов и положении уровня грунтовых вод. Подробные примеры расчета глубины заложения висячих свай приведены в СНиП 2.02.01-83* в разделе 2 пункт 5 или в СП 50.102-2003.

Расчет длины стоек

Буронабивные сваи повышенной глубины заложения могут работать как стойки. И хотя обычно буровые типы являются висячими, встречаются конструкции с опиранием на твердый слой грунта. Расчет длины таких свай следует производить с учетом глубины расположения прочного несущего пласта.

Рекомендуем производить расчеты вручную или обратиться к специалистам.

Расчет длины буронабивных свай

В сети Интернет есть масса сервисов для автоматического расчета размеров и количества буронабивных свай. Использование таких сервисов накладывает определенный риск на пользователя, поскольку алгоритм не всегда учитывает все необходимые параметры, а владельцы программного обеспечения не несут ответственности за полученный результат.

Все сопутствующие вычисления несущей способности и геометрии сваи производятся в соответствии с технологией расчета свай-стоек и схожи с приведенным ранее примером. Дополнительную информацию о проведении расчета можно получить в вышеуказанных документах.

Зависимость диаметра сваи от типа монтажа

Площадь поперечного сечения буронабивной сваи соответствует площади скважного отверстия с поправкой на пластичность грунта. Форма замоноличиваемых свай близка к идеально цилиндрической, хотя и имеет незначительные уширения вследствие непроизвольного бокового продавливания бетонной смесью слабых мест грунта. Также в процессе заливки бетонной смеси путем увеличения подающего напора могут быть созданы умышленные уширения тела сваи для придания дополнительной прочности. Особенно актуальны такие действия для висячих свай.

Помимо всего прочего, средний диаметр буронабивной сваи определяется исходя не только из расчетных показателей, но и из возможностей оборудования, предназначенного для устройства того или иного типа свай. Примерные значения диаметров в зависимости от конструктивных особенностей установки:

Таблица диаметров в зависимости от конструктивных особенностей

Устройство баретов предполагается при наличии высокопучинистых нестабильных грунтов. Делать такой фундамент для среднестатистического основания нерационально. Конструкция бура предполагает устройство только скважин диаметром либо 300 мм, либо 400 мм.

Шаг диаметров определяется набором буров, используемых для устройства скважин того или иного типа. Конструктивные особенности каждой из разновидностей буровых установок не позволяют устраивать скважины большего или меньшего диаметра, чем те, что указаны в спецификациях на проведение работ. Ознакомиться с рабочими параметрами буровых установок можно у поставщика или арендодателя.

Дополнительные рекомендации

При устройстве свайного поля и определении размеров свайных колонн следует учитывать рекомендуемый шаг свай, от которого будет зависеть частотность скважин и распределение нагрузки. Посмотрите видео, по правильному монтажу свай:

Для равномерного распределения давления массы будущего здания на фундаментную плиту, необходимо соблюдать следующие правила:

  • максимальное расстояние между буронабивными сваями не должно превышать двух метров;
  • минимальный шаг свайных колонн должен находиться в пределах трех-четырех диаметров свай – в целях предотвращения обрушения стенок соседствующих скважин в сыпучих грунтах нужно увеличить минимальный предел;
  • компоновку свайного поля следует производить с учетом расположения свай в угловых точках фундамента;
  • по результатам расчета геометрических характеристик, после компоновки, общее количество свай должно соответствовать рекомендательным шаговым значениям – в случае превышения максимального шага свай следует увеличить количество скважин и уменьшить диаметр свай до предельно возможного;
  • максимальные и минимальные размеры диаметров скважин не должны превышать допустимые для выбранного типа монтажа.

Соблюдая данные рекомендации, можно спроектировать наиболее эффективный и рациональный фундамент, не беспокоясь о его надежности. При необходимости следует обратиться за помощью к специалистам, но все расчеты можно произвести самостоятельно, без особого труда.

Расчёт буронабивных свай

Troll

, 21 ноября 2007 в 14:41

#1

Спасибо.. Хорошо «разжевано».. 😉

vasiliytsar

, 27 ноября 2007 в 10:56

#2

Супер!!! прикольно написано, но:

1. Для студентов лучше не придумать!!! Подходит на 100%.

2. Для прикидочных расчетов (первое приближение) тоже супер!!!

3. Для окончательного решения необходимо использовать программный комплекс, «специализирующийся» на расчетах грунтового основания.

kms

, 22 января 2008 в 08:09

#3

Пробежался мельком. Вроде сделано добротно, по СНиПам.

Но вот вопрос на будущее — а стоило ли на нагрузку

5 тс делать сваи?? 🙂

В дальнейшем желаю только удачи на нашем конструторском поприще!

Зяблик

, 07 марта 2008 в 21:13

#4

В расчёте неверно применена снеговая нагрузка. Не учтено изменение 2 СНиП 2.01.07-85 от 01.07.2003года

Комбинатор2

, 13 марта 2008 в 18:18

#5

Учтено, просто нагрузка искуственно разложена на нормативную составляющую, а именно такая нагрузка прикладывается для расчёта фундаментов по II гр. пред состояний …

Дмитрий 287

, 26 марта 2008 в 23:36

#6

На первый взгляд неплохо сделано, добротно

issiknon

, 04 декабря 2009 в 13:33

#7

в «Расчёт фундаментов по оси Д» недочет.

Момент в защемлении, высчитанный как произведение результирующей активного давление на расстояние до дна котлована в данной конструкции не максимален.

Точка с максимальным моментом находится ниже дна котлована. Тут ее нахождение не приведено.

jetis

, 01 сентября 2011 в 18:49

#8

А вес самих свай учитывать нужно?

plamya

, 27 июня 2014 в 05:53

#9

В расчете принят шаг свай 0,9м мин. расстояние в свету между буронабиными сваями 1м

технология устройства фундамента с ростверком своими руками

Для прочного и функционального фундамента часто используются буронабивные сваи. Это вид свайных оснований, когда бетон заливается в сделанную в грунте скважину, в которой размещен армирующий каркас. На сыпучих грунтах для укрепления применяются специальные опалубки или обсадная труба. Эта технология подходит для строительства загородных домов, промышленных объектов. Ее используют для работ в городской черте, где окружающим зданиям противопоказана вибрация.

Буронабивные сваи

Описание и применение

Технология буронабивного фундамента из свай со связывающим ростверком, описывается в строительных правилах СП 50-102-2003. Несколько основных методик устройства буронабивных фундаментов:

  • Использование непрерывного шнека (НПШ) с одновременной подачей бетонной смеси снизу вверх скважины через технологический клапан.
  • Защита от разрушения стенок отверстия в грунте путем создания противодавления бетонитового раствора.
  • Применение обсадных труб погружаемых и извлекаемых вибропогружателями или «дрейтеллером» (вращающим погружателем).

По каждой из технологий бетон подается в скважину, с заранее установленным в ней армированием и схватывается непосредственно в грунте. На сыпучих, подвижных, влажных грунтах, при частном строительстве, обязательно применяются обсадные трубы, удерживающие бетон в скважине. После затвердевания бетонной смеси, трубы аккуратно извлекаются или оставляются в качестве несъемной опалубки.

Буронабивные сваи применяются, когда затруднено использование других типов свайных фундаментов:

  • в городе, где шум при забивке может оказать негативное влияние на окружающих жильцов;
  • на заболоченных, слабых грунтах, кода требуется добраться до жестких слоев;
  • при возведении сооружений на площадках с крутым уклоном;
  • в промышленном строительстве.

Буронабивной фундамент обязательно делается с ростверком, представляющим собой раму из армированного бетонного монолита, соединяющую оголовки свай. Это делается для равномерного распределения давления на каждый элемент основания. Получается прочный ленточный фундамент с буронабивными сваями, который может применяться на сложных грунтах.

Буронабивной фундамент в разрезе

Свайный фундмент с ленточным ростверком

Классификация

Буронабивной фундамент классифицируется в зависимости от технологии изготовления. На глинистых и других плотных грунтах используется методика НПШ (непрерывный полый шнек). Шнек представляет собой полую трубу, закрытую обратным клапаном, который не позволяет изымаемому грунту попадать в нее. К трубе крепится прочная спираль, поднимающая грунт на поверхность наподобие классического бура. При достижении нужной глубины в полость трубы подается под высоким давлением бетон. Он открывает клапан, постепенно заполняя скважину по мере поднимания шнека наверх. Чтобы сделать буронабивную сваю прочнее, в бетон, мощным вибратором, вводится армирующий каркас. После заливки свая оставляется до тех пор, пока раствор не наберет нужную прочность.

Метод непрерывного шнека

Вторая методика – устройство буронабивных свай с обсадной трубой, эта технология применяется на зыбких грунтах. Труба защищает скважины от обрушения при введении в нее армирующей конструкции или избыточного давления на залитый раствор. Для этого бурится скважина по диаметру трубы, которую помещают в нее при помощи вращения, вдавливания или просто устанавливают там. После этого бур извлекается из грунта, в скважину устанавливается арматура так, чтобы образовался защитный слой бетона около 60 мм. Затем заливается раствор с одновременным уплотнением, а обсадная труба постепенно извлекается из скважины.

Особенности технологии

В строительстве буронабивной фундамент становится все популярнее. Это объясняется преимуществами этой технологии, позволяющей возводить сооружения практически на любых грунтах. К особенностям буронабивных свай относят:

  • Широкая область применения, возможность использования как на плотных, так и на зыбких грунтах (пучинистых или сыпучих почвах, возле водоемов).
  • Быстрое возведение фундамента. Технология с применением буронабивных свай позволяют сделать все работы быстрее, чем заливка ленточного основания или шведской плиты.
  • Построенный с соблюдением всех нормативов, фундамент на буронабивных сваях прослужит не менее 150 лет.
  • Простота конструкции за счет сравнительно небольшого объема земляных работ, достаточно пробурить скважины.
  • Возможность самостоятельного выбора диаметра и высоты опор, типа армирования, в зависимости от свойств грунта и конструктивных особенностей здания.
  • Повышенная несущая способность. Такой фундамент может выдерживать вес многоэтажных, промышленных здания, массивных железобетонных сооружений.

Диаметр сваи подбирается согласно действующим СНиП после геодезических изысканий, учета климатических и геологических особенностей. Непосредственно при проектировании рассчитывается масса здания, количество опор и определяется тип грунта. Информацию о несущей способности буронабивных свай на разных грунтах можно найти в таблице:

Несущая способность буронабивных свай на разных грунтах

Технология буронабивного фундамента имеет недостатки, к которым относят:

  • использование тяжелой техники для бурения, установки обсадных труб, армирования на крупных строительных объектах;
  • относительная сложность технологических процессов;
  • необходимость расчетов.

Устройство буронабивного фундамента

Этот тип основания применяется не только в промышленном, но и частном строительстве. Возведение фундамента на буронабивных сваях требует спецтехники, но это быстрее и дешевле, чем заливка популярного ленточного основания. Важная особенность буронабивного фундамента – возможность его самостоятельного устройства с применением ручных или мотобуров.

Перед началом работ необходимо приготовить инструмент и материалы:

  • рулетка, моток шнура, набор колышков и молоток для разметки;
  • бур для скважин – ручной, с электрическим приводом или на ДВС;
  • опалубка из рубероида, пластика, железобетона или асбестоцемента, чтобы их можно было оставить в скважине, для промышленного строительства понадобятся съемные обсадные трубы;
  • арматура для опор и ростверка;
  • инструмент для приготовления бетонного раствора, цемент, щебень, песок.

Необходимые расчеты

Чтобы правильно провести расчет количества буронабивных свай необходимо определить общую массу здания (вес стенок, плит перекрытий, коммуникаций, мебели и т.д.). Учитывая, что сваи изготавливаются из бетона М300, со стандартным армированием, несущую способность одной буронабивной сваи можно найти по таблице:

 Диаметр сваи, мм Площадь опоры, см² Несущая способность, кг Объем бетона, м³ Количество вертикальных прутков арматуры, шт Расход арматуры, пог. м
150 177 1062 0,0354 3 7
200 314 1884 0,0628 4 9
250 491 2946 0,0982 4 10
300 707 4242 0,1414 6 14
400 1256 7536 0,2512 8 18

При помощи портативных буров можно подготовить скважины диаметром до 200 мм, поэтому они чаще всего применяются в частном строительстве.

Чтобы рассчитать заглубление опоры, необходимо узнать глубину промерзания грунта в местности и прибавить 20 сантиметров. Например, если промерзание достигает 1,3 м, то буронабивные сваи погружаются на глубину 1,5 м. На пучинистых, сыпучих, болотистых и подвижных грунтах потребуются дополнительные исследования, а при заглублении нужно будет добираться до пластов с твердой породой.

Для расчета количества свай потребуется массу здания поделить на несущую способность одной опоры, а полученный результат умножить на коэффициент погрешности 1,2. Он учитывает возможные неточности при определении массы ростверка, мебели, снеговой нагрузки.

Подготовка и разметка

Планировка фундамента начинается со схемы свайного поля, на которой указываются расстановка буронабивных опор. Для этого на углах участка, чтобы убедиться, что он прямоугольный, нужно замерить диагонали, они должны быть равными.

Первые четыре буронабивные сваи устанавливаются по углам, остальные должны быть равномерно распределены под несущими стенками. В местах, где будут делаться скважины, забиваются колышки.

Расстояние между буронабивными сваями с ростверком по технологии не должно превышать 2 м, но не менее 3 свайных диаметров, чтобы не нарушить структуру грунта.

Монтаж

После подготовительных этапов можно приступать к монтажу буронабивных свай своими руками. Ручным, механическим или электрическим буром проделываем скважины на заданную глубину, согласно разметке.

В скважины опускается заранее изготовленные арматурные каркасы, устанавливаются обсадные трубы. Они могут быть из металла, пластика, рубероида, асбеста, железобетона. В частном строительстве они служат несъемной опалубкой для будущих буронабивных свай. Главное условие – точная вертикальная установка по уровню.

Пространство между обсадными трубами и скважиной заполняется грунтом, которые периодически утрамбовывается. При этом требуется контролировать вертикальность трубы. Высоту свай проверяют гидравлическим или лазерным уровнем, чтобы обвязка была горизонтальной. Если трубы выше, их срезают, арматурный каркас остается как основа для связывания ростверка.

В подготовленную опалубку заливается бетонный раствор марки М300, который уплотняется ручной трамбовкой или вибратором. Залитые буронабивные сваи оставляются до полного схватывания цемента в течение 2-3 недель.

Заливка ростверка

Чтобы достигнуть максимальной прочности буронабивной фундамент соединяется ростверком – железобетонной лентой или рамкой. Он равномерно распределяет давления на все сваи. Устройство ростверка схоже с технологией строительства стандартного ленточного фундамента. Единственное отличие – его нижняя часть находится на весу, не упираясь и не заглубляясь в грунт. Основой ростверка служат оголовки свай, поднятые над землей на проектную высоту.

Ширина ростверка равняется толщине несущих стен, высота – для деревянных, пенобетонных стен равна ширине. Для каменных и кирпичных зданий – на 50% больше ширины. Ростверк заливается в несколько этапов:

  • монтируется опалубка в виде короба, в которой проделываются отверстия для свай и будущих инженерных коммуникаций;
  • монолитный ростверк обязательно армируется по требованиям для железобетонных конструкций, каркас связывается с выступающей арматурой буронабивных опор;
  • в опалубку заливается бетонная смесь, которая должна полностью схватиться, затем опалубка демонтируется;
  • производится гидроизоляция поверхности лентой из рубероида, сложенной в два слоя, либо обмазочными составами.

Советы профессионалов

Несмотря на то, что буронабивной фундамент можно сделать самостоятельно, при возведении существует много моментов, известных только опытным строителям, которые делятся своим опытом. Чтобы избежать ошибок при строительстве, обратите внимание на такие моменты:

  • тщательно изучите тип грунта, для чего лучше выполнить геодезическую разведку, учитывая полученную информацию при подборе диаметра и глубины установки свай;
  • для частного строительства не применяйте опоры диаметром более 200 мм, поскольку для их монтажа потребуется спецтехника, что сделает фундамент дороже;
  • при заливке обсадных труб, часть арматуры должна выступать на высоту будущего ростверка для придания ему дополнительной прочности;
  • заливку ростверка можно производить только после полного схватывания раствора в буронабивных сваях;
  • расстояние между нижней частью ростверка и поверхностью грунта не должно быть меньше 150 мм, чтобы он не деформировался при вспучивании.

Устройство фундаментов из буронабивных свай – это технология набирающая популярность. Она позволяет создать прочную и недорогую основу как для частных домов, легких сооружений, так и промышленных объектов зданий на любых почвах. Затраты на устройство такого фундамента ниже, чем на строительство классической ленточной основы, заглубляемой ниже уровня промерзания грунта, в среднем на 40%. Показатели прочности и долговечности при этом остаются сопоставимыми.

онлайн калькулятор, какое количество свай нужно, необходимая несущая способностьи подробный монтаж

0Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Содержание статьи

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

  • Измеряемые.
  • Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

  • Состав слоев.
  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
  • Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

  • Величина нагрузки на основание.
  • Несущая способность опоры.
  • Схема расположения стволов.
  • Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

ВАЖНО!

Расчет фундамента — ответственная и очень сложная задача. Ее решение можно поручить только грамотному и опытному специалисту, имеющему соответствующую профессиональную подготовку и квалификацию. Кроме того, заказ на выполнение расчета должен быть оформлен официальным порядком, чтобы проектировщик нес полную ответственность за результат своих действий. Проект, составленный неформальным порядком, может стать приговором как самой постройке, так и людям, проживающим в ней.

1

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

2

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

  • Стены дома.
  • Перекрытия.
  • Стропильная система и кровля.
  • Наружная обшивка, утеплитель.
  • Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
  • Вес людей и животных.
  • Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

3

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

4

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

5

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Необходимо помнить, что все расчеты производятся по формулам, не учитывающим реальной обстановки на участке.

6

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

  • Свайное поле.
  • Свайный куст.
  • Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

7

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО!

В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.

8

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

9

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

10

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

правила определения, размещение свай и калькулятор

Foto1Сваи 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.

Foto2

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».

Foto3

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.

Foto4

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.

Foto6Это 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:

Foto5

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.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

Буронабивные сваи | предназначен для управления проектом

Предварительное бурение — исследование площадки

  • Предварительное растачивание будет проводиться в каждом месте, чтобы определить целевой уровень основания.
  • При бурении с роторной установкой используется стальной керн, который используется, когда требуется отбор керна. Другой тип расточки называется «промывочная скважина» или «ударная скважина», что просто означает, что ствол промывается и используется, когда не требуется пробы почвы.Типовые ставки …
Тип слоев Б / у Скорость (м / час)
Верхние мягкие отложения заполнения площадки Ударно-вращательный 10,00
Отложения породы V / IV Мойка расточного 3,15
Тройной отбор проб 0.75
Отложения породы III / II степени Поворотный 0,50
Тройной отбор проб 0,50

Для стандартной буровой установки, работающей в 12-часовую смену, возможна типичная производительность 66 часов / скважина / буровая установка.

  • Текущая информация. По Центральной рекультивации, контракт UA11 / 91, бурение скважины завершено со следующими результатами…
  1. Средняя глубина 61,15 м, общая глубина 428 м
  2. Средняя глубина врезки 4,65 м
  3. Продолжительность варьировалась от 4 до 8 дней
  4. В среднем 5,85 дня, общая продолжительность 41 день.

Целевой уровень основания

  • Это определяется как необходимое углубление в коренную породу, которая определяется как умеренно разложившаяся порода класса III или выше с извлечением керна более 85% (допустимая несущая способность 5 мПа).Целостность основной породы демонстрируется путем продолжения предварительно пробуренной скважины максимум на 5 метров или в 3 раза больше диаметра сваи, в зависимости от того, что больше.
  • Керны регистрируются, хранятся, фотографируются и отправляются на утверждение вместе с предлагаемыми уровнями основания.

Расстановка

Перед началом выемки грунта на месте сваи выполняются следующие шаги:

  • Обследовать и записать существующий уровень земли в месте расположения сваи
  • Установите расположение сваи по контрольным точкам и для контроля положения стальной обсадной трубы, контрольные штифты обычно устанавливают в двух ортогональных положениях, смещенных от центра сваи.

Допуски свай

  • В случае смещенных кожухов, регулировка может быть сделана для сохранения вертикального выравнивания и положения в плане в пределах не более 75 мм смещения центра относительно положения в плане и не отклонения более чем на 1:75 от вертикали. ось.

Выемка грунта / обсадные трубы

  • Ствол сваи выкапывается внутри временной стальной обсадной трубы с внешним диаметром, скажем, примерно на 200-300 мм больше диаметра сваи.Кожух используется в основном на участках с неустойчивым грунтом и приводится в движение гидравлическим осциллятором кожуха, прикрепленным к гусеничному крану или вибратором кожуха.
  • Выемка ствола производится с помощью грейфера с одним или двумя молотами, поддерживаемого гусеничным краном. Носок стальной обсадной колонны удерживают перед уровнем выемки до тех пор, пока он не окажется на 0,5 метра над уровнем выреза сваи. Ствол сваи часто заливается бентонитом или водой, и выемка продолжается до вершины CDG.
  • Земляные работы затем продолжаются бурением с обратной циркуляцией (RCD) с использованием бурильных головок большого диаметра со специальными каменными резаками и промывкой эрлифтом.Уровень бентонита или воды всегда поддерживается выше уровня грунтовых вод, чтобы гарантировать устойчивость вала.

Расчет времени строительства буронабивной сваи / выемки

  • Время укладки свай можно сократить за счет использования сервисных кранов для армирования и бетонирования.
  • Для некоторых свай часто требуется дополнительная расширенная смена, а также время простоя УЗО.
  • Время построения прогноза может быть получено с использованием скорости выпуска (часов на единицу)…

Эксплуатация

Элемент

Детали

Часы

Добавить или удалить

Установка обратного сверления (RCD)

, включая сверло

2 часа

Добавить или удалить

сверло RCD

(включая сборку бурильной колонны)

5 часов

Бит сигнализатора УЗО

(включая бурильную колонну и стабилизаторы)

5 часов

Установка

Эрлифт тремми-трубка

5 часов

Арматурные каркасы

(время присоединения к каждой клетке)

2 часа

Время очистки

Первичная очистка эрлифта

(после завершения земляных работ)

8 часов

Окончательная очистка эрлифта

(после крепления стального каркаса)

2 часа

Бетонирование

Включая вытяжной кожух

(глубина <70 м)

12 часов

(глубина> 70 и <95 м)

14 часов

(глубина> 95 и <135 м)

48 часов

Время отверждения

Требуется только перед снятием телескопических кожухов

72 часа

Время цикла

Переместить установку свай на следующее место

2 часа

Вал выемки

Страты

Используемое оборудование

Скорость (м / час)

General Fill (верхние уровни земли)

Грейф

3.50 м / час

Песок, мелкий щебень

Грейф

2,10 м / час

Морские / аллювиальные месторождения

Грейф

2.50 м / час

CDG <150

УЗО / Грейфер

1,50 м / час

CDG> 150 <200

УЗО

1.00 м / час

CDG> 200, гравий уплотненный

УЗО

0,50 м / час

CDT

УЗО / Грейфер

0.50 м / час

Corestones

УЗО / Зубило

0,50 м / час

Rock Socket — класс IV / V

УЗО

0.25 м / час

Rock Socket — класс II / III

УЗО

0,125 м / ч

Rock Socket — (Ставка торгов)

УЗО

0.10 м / час

  • Прогноз времени выемки грунта или цикла может быть получен путем анализа состояния грунта. Исследование площадки предоставит глубину / типы пластов, которые затем могут быть сопоставлены с темпами добычи (см. Выше).
  • Примечание — Диаметр сваи незначительно влияет на время производства и поэтому не учитывается.

Пример — Для установки сваи на скале на глубину 60 м …

(a) Рассчитайте допуск на заводское время / другие элементы (часы)….

Элемент Часы

Настройка УЗО

5,0

Время раскопок

См. Ниже

Снять УЗО (включая буровую коронку, колонну и стабилизаторы)

5.0

Установка / снятие воздушной трубки Tremmie

5,0

Авиаперелет после выемки грунта

5,0

Установите арматуру (5 без клеток на 12 м = 5 x 2 часа)

10.0

Установка / снятие воздушной трубки Tremmie

5,0

Окончательный авиационный транспорт после армирования

2,0

Забетонировать и снять кожух

12.0

Перейти к следующему месту

2,0

Расчет общей продолжительности строительства / завода

52,0 часа

(b) Рассчитать допуск на время земляных работ (часов) …

Глубина пласта (м)

Тип породы

Производительность (м3 / час)

Используемое оборудование

Время (часы)

0–20

Песок / мелкий щебень

2.00

Грейф

10,0

20–35

CDG менее 150

1,50

УЗО / Грейфер

10.0

35–47

CDG более 150

1,00

УЗО

12,0

47–57

CDG> 200 / corestones

0.50

УЗО

20,0

57–60

Рок-гнездо

0,20

УЗО

15.0

(c) Рассчитать общее время выемки сваи = 67,0 часов

(d) Общее время сваи

Строительство / Завод Время

(«b» выше)

52,0 часа

Время раскопок

(буква «d» выше)

67.0 часов

ВРЕМЯ ОБЩЕГО ЦИКЛА

(«b» + «d»)

119 часов

(при 12-часовой смене)

(«б» + «г»)

9.9 дней

Строительные работы по сооружению буронабивных свай

  • Общее правило времени накопления (дней) …

Глубина (м) =>

<20

<40

<70

<90

<135

дней на кучу

4.0 *

8,0

10,0

25,0

45,0

Примечание — из-за необходимого времени сборки и эксплуатации завода 4 дня являются минимально возможным сроком строительства сваи для любой ситуации.

Методы преодоления препятствий

  • Если препятствие неглубокое (например, от 0 до 2.5 м ниже уровня земли) будет использоваться экскаватор-отбойник, чтобы сформировать подходящую яму.
  • Если препятствия расположены на большей глубине, временная обсадная колонна увеличенного размера перемещается осциллятором к вершине препятствия.
  • Если препятствие находится выше уровня воды, используется ручной пневмоударник, типичная скорость = 0,8 м / час
  • Если ниже уровня воды будет использоваться забойный молоток или тяжелое долото, поддерживаемое гусеничным краном, типичная скорость = 0.5 м / час
  • Если требуется бетонная «заглушка» для создания хорошо сформированной стенки шахты при обнаружении препятствия, чрезмерного перелома или разлома …
Элемент Часы
Снять УЗО 5 часов
Установить бетонную трубу Tremie 5 часов
Установите бетонную заглушку 2 часа
Отверждение бетона 36 часов
Заменить УЗО и бурильную колонну 5 часов
ОБЩАЯ ПОТЕРЯ ВРЕМЕНИ 53 часа (2.2 дня или 4,4 смены)

Очистка основания сваи

  • Отверстие ствола сваи очищается с помощью эрлифта до тех пор, пока вода не станет чистой или не будут удалены незначительные частицы во взвешенном состоянии.

Арматурные каркасы

  • Клетки состоят из подходящих секций, обычно длиной порядка 12 м, в комплекте со звуковыми трубками и трубками для отбора керна.
  • Изготовление, клетка длиной 12 м с 6 фиксаторами…
Изготовить 1 клетку 2,5 часа
Всего необходимых клеток 5 нет
Общее время изготовления 12,5 часов

Изготовление и установка стальных стоек на

  • Стойки обычно изготавливаются на выезде и доставляются секциями. Перед установкой секции свариваются вместе, чтобы сформировать полную стойку.Размеры стоек обычно составляют 525 мм x 525 мм.
  • При средней длине, скажем, 28 м, время сварки составит около 5 дней и проверено ультразвуковым испытанием сварки и испытанием MPI.
  • После установки арматурного каркаса на вал стойку поднимают так, чтобы она висела вертикально. Затем его опускают в котлован и зажимают.

Бетонирование

  • Бетонирование свай выполняется под водой методом «треми», поддерживая уровень воды или бентонита внутри обсадной колонны на уровне существующего уровня грунтовых вод или выше него.Трубка для дрожания (250 мм) снимается в процессе бетонирования, обеспечивая минимальный напор бетона в 2 метра над верхом трубы для дрожания.

Последовательность укладки свай

  • Последовательность сооружения свай выбирается таким образом, чтобы никакие повреждения не могли быть нанесены соседним сваям, которые еще строятся или недавно забетонированы (т.е. менее 3 дней).
  • На 12-метровой сетке нормальная планировка будет означать, скажем, наличие двух необработанных свай между каждой открытой выемкой в ​​продольном направлении (то есть расстояние 36 метров), таким образом, оставляя место для крана и т. Д. И меньшее расстояние между каждой другой сваей. (то есть расстояние 24 метра).

Испытание свай

  • Технологичность бетона проверяется на месте путем измерения осадки и температуры бетонирования во время разгрузки в ствол сваи. Лабораторные испытания проводятся для проверки прочности уложенного бетона. Изготовлено несколько тестовых кубиков и протестировано через 7 и 28 дней.
  • Тест керна — Определенные сваи, выбранные Инженером, будут забиты керном на всю глубину. Глубина стержней в основном материале (скалах) обычно составляет не менее 600 мм.Керны помещаются в правильном порядке и относительном положении в стержневые ящики, которые четко обозначают глубину стержней. Керны обычно фотографируются и отправляются инженеру. Тестирование керна предоставит дополнительную информацию о качестве бетона, а также о состоянии границы раздела между бетоном и горной породой.
  • Тест звукового каротажа — Для проверки качества бетона, а также целостности сваи по ее общей длине и состояния подошвы сваи используется звуковое тестирование керна.Звуковые трубки устанавливаются вместе с арматурным каркасом, чтобы позволить опускание передатчика сигнала и зонда приемника сигнала на дно сваи. Эти пробирки запечатаны снизу.
  • Испытания на вибрацию — Это испытание определяет длину и форму сваи, а также общее качество бетона сваи. Это специальный тест.

.

Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта

Типы свай для свайного фундамента по передаче нагрузки и функции

Классификация свай по передаче нагрузки и функциональному поведению:

  • Концевые несущие сваи (точечные несущие сваи)
  • Сваи фрикционные (сцепные)
  • Сваи фрикционные и сцепные

Концевые опорные сваи

Эти сваи переносят свою нагрузку на твердый слой , расположенный на значительной глубине ниже основания конструкции, и они получают большую часть своей несущей способности за счет сопротивления грунта проникновению на носке сваи (см. Рисунок 1) .

Свая ведет себя как обычная колонна и должна быть спроектирована соответствующим образом. Даже в слабом грунте свая не разрушится из-за продольного изгиба, и этот эффект необходимо учитывать только в том случае, если часть сваи не имеет опоры, то есть если она находится в воздухе или в воде.

Нагрузка на почву передается через трение или сцепление. Но иногда почва, окружающая сваю, может прилипать к ее поверхности и вызывать «отрицательное трение кожи» на свае. Иногда это существенно влияет на емкость сваи.

Отрицательное поверхностное трение вызвано дренажом грунтовых вод и уплотнением почвы. На глубину заложения сваи влияют результаты исследования площадки и испытания грунта.

Сваи фрикционные или сцепные

Несущая способность определяется главным образом за счет сцепления или трения почвы при контакте с валом сваи (см. Рис. 2).

Рисунок 1: Концевые несущие сваи

Рисунок 2: Фрикционная или когезионная свая

Эти сваи передают большую часть своей нагрузки грунту за счет поверхностного трения.Этот процесс забивки таких свай близко друг к другу группами значительно снижает пористость и сжимаемость почвы внутри и вокруг групп. Поэтому сваи этой категории иногда называют уплотнительными.

В процессе забивки сваи в землю грунт формуется и в результате теряет часть своей прочности. Следовательно, свая не может передавать точную величину нагрузки, на которую она рассчитана, сразу после забивки.

Обычно почва частично восстанавливает свою прочность через три-пять месяцев после забоя. Сваи сцепные

Сваи фрикционные

Эти сваи также передают свою нагрузку на землю за счет поверхностного трения. Забивка таких свай не приводит к заметному уплотнению почвы. Эти типы свайных фундаментов широко известны как плавающие свайные фундаменты.

Комбинация фрикционных и связных свай

Расширение концевой несущей сваи, когда несущий слой не твердый, например, твердая глина.Свая забивается достаточно глубоко в нижний материал, чтобы выработать соответствующее сопротивление трения.

Еще одна разновидность концевой несущей сваи — сваи с увеличенной несущей поверхностью. Это достигается путем вдавливания шарика бетона в мягкий слой непосредственно над твердым слоем, чтобы получить увеличенное основание.

Аналогичный эффект достигается при использовании буронабивных свай за счет формирования на дне большого конуса или раструба с помощью специального расширителя. Буронабивные сваи, снабженные раструбом, обладают высокой прочностью на растяжение и могут использоваться как сваи на растяжение (см. Рис.3)

Рис. 3. Расширение основания под расширенным основанием до буронабивной сваи

Классификация свай по типу материала

Сваи обычно изготавливаются из дерева, бетона или стали. Древесина может быть использована для изготовления временных свай, а также когда древесина доступна по экономичной цене.

Бетон используется для изготовления сборных железобетонных свай, монолитных и предварительно напряженных бетонных свай, а стальные сваи используются для постоянных или временных работ.

  • Древесина
  • Бетон
  • Сталь
  • Сваи композитные.

Сваи деревянные

Используется с самых ранних лет и до сих пор используется для постоянных работ в регионах, где много древесины. Древесина лучше всего подходит для длинных связных свай и свай под насыпями. Древесина должна быть в хорошем состоянии и не должна подвергаться нападению насекомых.

Для деревянных свай длиной менее 14 метров диаметр наконечника должен быть более 150 мм.Если длина превышает 18 метров, допускается наконечник диаметром 125 мм. Важно, чтобы брус двигался в правильном направлении и не попадал в твердую почву. Так как это может легко повредить ворс.

Сохранение древесины ниже уровня грунтовых вод защитит древесину от гниения и гниения. Чтобы защитить и укрепить верхушку сваи, деревянные сваи могут быть снабжены подноском. Креозирование под давлением — обычный метод защиты деревянных свай.

Преимущества и недостатки деревянных свай

+ Сваи удобные в обращении

+ Относительно недорого там, где много древесины.

+ Секции можно соединить, а лишнюю длину легко удалить.

Сваи будут гнить над уровнем грунтовых вод. Имеют ограниченную несущую способность.

Легко повреждается при движении о камни и валуны.

Сваи трудно соединить, и в соленой воде они подвергаются нападению морских бурильщиков

Бетонные сваи

Бетонные сваи делятся на сборные и монолитные:

Сборные бетонные сваи или сборные бетонные сваи

формируется и армируется из высококачественного контролируемого бетона. Обычно используется квадратного (см. Рис. 1-4 b), треугольного, кругового или восьмиугольного сечения, они изготавливаются короткой длины с интервалом в один метр от 3 до 13 метров.Они являются сборными, поэтому их можно легко соединить друг с другом для получения необходимой длины (рис. 1-4 a). Это не снизит расчетную нагрузочную способность.

Армирование необходимо внутри сваи, чтобы выдерживать нагрузки при перемещении и забивании. Также используются предварительно напряженные бетонные сваи, которые становятся более популярными, чем обычные сборные железобетонные конструкции, поскольку требуется меньше армирования.

Рисунок 4: а) Деталь соединения бетонной сваи. б) свая сборная прямоугольная

Свайный шов типа Hercules (рис. 5) легко и точно забивается в сваю и быстро и безопасно соединяется на месте.Они изготовлены с точными допусками по размерам из высококачественной стали.

Рисунок 5: Тип свайного соединения Hercules

Преимущества и недостатки сборных железобетонных свай

+ Устойчивый в сдавливающем грунте, например, мягкие глины, ил и торфяной материал груды можно проверить перед укладкой.

+ Легко соединяются. Относительно недорогой.

+ Можно забивать большие длины.

+ Может увеличить относительную плотность зернистого слоя основания.

Смещение, вспучивание и нарушение почвы во время движения.

Возможны повреждения во время движения. Может потребоваться замена свай.

Невозможно двигаться с очень большими диаметрами или в условиях ограниченной высоты над головой.

Забивные Бетонные сваи

Монолитные бетонные сваи являются наиболее часто используемым типом для фундаментов из-за большого разнообразия способов заливки бетона и введения сваи в грунт.Забивные и буровые сваи — это два типа монолитных бетонных свай; однако установка этих свай на месте может сопровождаться некоторыми проблемами, такими как выгибание, сдавливание и сегрегация.

Эти сваи делятся на:

Сваи засыпаются в трубы нижними пятками и оставляются при подъеме труб. некоторые из этих типов:

  • Симплексная свая : представляет собой отлитую трубу диаметром 40 см, имеет нижнюю пятку, она ударяется под землей автоматическим молотком до тех пор, пока не достигнет пахотной земли для предприятия, затем в нее заливается бетон и ударяется другим молоток.А пока труба приподнимается на определенную величину, чтобы не попасть внутрь грунта. Эта свая может выдержать около 40-50 тонн.
  • Куча Фрэнки : это ряд труб, входящих друг в друга, чтобы легко получить доступ к большим глубинам земли. Каблук из железобетона можно использовать и оставить в земле, чтобы предотвратить попадание труб с холодной водой. Эта свая может нести нагрузку от 50 до 80 тонн.
  • Виброува : представляет собой стальную трубу диаметром 40 см, имеет коническую пятку с отдельным фланцем, она забивается под землей автоматическим молотком до достижения пахотной земли для установки, затем пятка снимается и помещается в труба, после чего заливается бетон.Трубка перемещается вверх и вниз (около 80 раз в минуту) для уплотнения бетона. Эта свая может выдержать около 60 тонн.
  • Сильная свая : эта свая во многом похожа на сваю Simplex, за исключением того, что нижняя пятка сделана из железобетона, покрытого литой пяткой. Эта свая может выдерживать нагрузку от 25 до 30 тонн.
  • Грунтованная свая : эта свая используется на черно-глинистых почвах и на землях без остаточного грунта, поэтому на ней очень опасно закладывать этот грунт.
  • Сваи с открытыми трубами без пятки, затем внутрь трубы заливается бетон. Диаметр трубы составляет 40 см, а средний бетонный колодец — от 12 до 15 метров, в зависимости от уровня земли, которую предстоит построить. Вот таких стопок:
  • Ворс Штрауса : очень похож на ворс Simplex, но без каблука. С помощью специальных приспособлений из трубок можно удалить грунт, а вместо грунта залить бетон. Максимальная нагрузка на эти сваи составляет от 20 до 25 тонн.
  • Куча Кимберсол : Делается колодец диаметром около 80 см до достижения пахотной земли для строительства, затем дно колодца уплотняется с помощью закругленного молотка и заполняется бетоном в соотношении 1: 5 (цемент : песок). Эта свая может нести нагрузку от 80 до 120 тонн.
  • Welfchaulzer pile : труба диаметром 30-40 см протыкается до достижения пахотной земли для учреждения, и внутренняя почва удаляется, затем помещаются стальные стержни и открытое верхнее отверстие плотно закрывается, оставляя отверстия для подключения сжатый воздух, чтобы можно было удалить фильтрат, затем бетон заливается в соотношении 1: 4.
  • Куча Раймонда : Состоит из цилиндрических стружек, расположенных друг в друге, диаметром 40–60 см в верхней части ворса и 20–28 см в нижней части. Он ударяется изнутри с помощью мандрила, и цилиндрические стружки оставляются в почве и заполняются бетоном.
Преимущества и недостатки монолитных бетонных свай

+ Можно проверить перед отливкой, легко разрезать или удлинить до необходимой длины.

+ Относительно недорого.

+ Сваи можно забросать перед выемкой грунта.

+ Длина ворса легко регулируется.

+ Может быть сформировано увеличенное основание, которое может увеличить относительную плотность гранулированного слоя основания, что приведет к гораздо более высокой несущей способности конца.

+ Армирование не определяется воздействием нагрузок при перемещении или движении.

Возвышение прилегающей поверхности грунта, которое может привести к повторному уплотнению и развитию отрицательных сил поверхностного трения на сваях..

Повреждение при растяжении неармированных свай или свай, состоящих из сырого бетона, когда силы на носке были достаточны для сопротивления движению вверх.

Поврежденные сваи, состоящие из необсаженного или тонкослойного зеленого бетона из-за боковых сил, создаваемых в грунте. Бетон может быть ослаблен, если при извлечении трубы артезианская труба поднимается вверх по стволу свай.

Легкие стальные профили или корпуса из сборного железобетона могут быть повреждены или деформированы при резком движении.

Невозможно двигаться, если высота над головой ограничена.

Требуется много времени; нельзя использовать сразу после установки.

Ограниченная длина.

Буронабивные и монолитные (несмещающие сваи)

+ Длина может быть легко изменена в зависимости от условий почвы.

+ Возможна установка на очень большие диаметры.

+ В глинах возможно расширение концов до двух или трех диаметров.

+ Материал свай не зависит от условий обращения или движения.

+ Возможна установка очень большой длины.

Бетон не находится в идеальных условиях и не подлежит последующему контролю.

Вода под артезианским давлением может подниматься по стволу сваи, вымывая цемент.

Нельзя легко поднимать над уровнем земли, особенно в речных и морских сооружениях.

Методы бурения могут разрыхлить песчаные или тяжелые почвы, требующие заливки цементным раствором для достижения экономичного сопротивления основания.

Стальные сваи

Изготавливается из секторов в форме H, X или из толстых трубок (см. Рис. 6). Они подходят для обработки и движения на большие расстояния. Их относительно небольшая площадь поперечного сечения в сочетании с высокой прочностью облегчает проникновение в твердую почву.

Их легко отрезать или соединять сваркой.Если сваю забить в почву с низким значением pH, то есть риск коррозии, но риск коррозии не так велик, как можно было бы подумать. Хотя гудронное покрытие или катодная защита могут применяться в постоянных работах.

Обычно допускают определенную степень коррозии при проектировании, просто увеличивая площадь поперечного сечения стальной сваи. Таким образом, процесс коррозии может быть продлен до 50 лет. Обычно скорость коррозии составляет 0,2-0,5 мм / год, и при проектировании это значение может быть принято равным 1 мм / год.

Рисунок 6: Поперечные сечения стальных свай

Преимущества и недостатки стальных свай

+ Сваи просты в обращении, их можно легко обрезать до нужной длины.

+ Может проходить через плотные слои. Боковое смещение грунта при забивке невелико (сваи стального профиля H или I) относительно легко соединяются или скрепляются болтами.

+ Подходит для жестких и очень длинных прогонов.

+ Может перевозить тяжелые грузы.

Сваи подвержены коррозии,

Относительно легко отклоняется во время движения.

Относительно дороги.

Сваи композитные

Сочетание разных материалов в одном ворсе. Как указывалось ранее, часть деревянной сваи, установленной над грунтовыми водами, может быть уязвима для нападения насекомых и разложения. Чтобы избежать этого, бетонная или стальная свая используется выше уровня грунтовых вод, в то время как деревянная свая устанавливается под уровнем грунтовых вод (см. Рисунок 7).

Рисунок 7: Защита деревянных свай от гниения: a) верхней частью сборного железобетона над уровнем воды. б) путем выдвижения сваи ниже уровня воды

Классификация свай по воздействию на грунт

Часто используется упрощенное разделение на забивные или буронабивные сваи

Забивные сваи

Забивные сваи считаются вытеснительными. В процессе забивания сваи в грунт почва перемещается радиально, так как ствол сваи входит в землю.Также может присутствовать компонент движения почвы в вертикальном направлении .

Рисунок 8: забивные сваи

Буронабивные сваи

Буронабивные сваи (сменные сваи ) обычно считаются несмещаемыми сваями, пустота образуется в результате бурения или выемки грунта до производства свай. Сваи могут быть изготовлены путем заливки бетона в пустоту.

Некоторые почвы, такие как жесткие глины, особенно подходят для образования свай таким образом, поскольку для стенок скважин не требуется временная опора, за исключением ткани для поверхности земли.

В нестабильном грунте, таком как гравий, грунт требует временной опоры из обсадной трубы или бентонитовой суспензии. В качестве альтернативы обсадная труба может быть постоянной, но забиваться в скважину, которая пробивается по мере продвижения обсадной колонны.

Другой метод, который по сути все еще не является вытесняющим, заключается во введении раствора или бетона из шнека, который вращается в гранулированный грунт, и, следовательно, образуется столб грунтового раствора.

Существует три метода без смещения: буронабивные сваи, в частности, предварительно сформированные сваи и сваи с заделкой из раствора или бетона.

Это сменные сваи:

  • Augered
  • Кабель ударно-ударный
  • Большой диаметр с недоразвёртыванием
  • Типы, включающие сборный бетонный блок
  • Трубы ввертные
  • Мини-сваи

.

Расчет бокового трения сваи с помощью многопараметрического статистического анализа

В этой статье используются испытание статической нагрузкой и метод многопараметрического статистического анализа для изучения величины бокового трения сваи в различных слоях почвы в лёссовой области. В настоящее время испытание статической нагрузкой является наиболее распространенным методом определения несущей способности свайного фундамента. Во время испытания вертикальная нагрузка прикладывается к верху сваи, данные для каждого уровня нагрузки записываются и строится кривая Q-S для определения предельной несущей способности одиночной сваи.На разных участках тела сваи устанавливаются датчики напряжения арматуры, после чего рассчитываются осевая сила и боковое трение сваи каждой секции. Несколько исследований посвящены расчету бокового трения сваи в различных слоях грунта с использованием метода многопараметрического статистического анализа. Получение точных результатов с использованием этого метода станет важным дополнением к расчету бокового трения сваи, а также будет способствовать развитию теоретических расчетов бокового трения сваи.Поэтому, взяв в качестве примера проект Wuding Expressway в районе лёсса, сопротивление боковому трению шести испытательных свай изучается с помощью испытаний на статическую нагрузку и многопараметрического статистического анализа. Метод многопараметрического статистического анализа сравнивается с результатами испытаний на статическую нагрузку, и погрешность контролируется в пределах 20%. Результаты показывают, что результаты расчетов многопараметрического статистического анализа в основном соответствуют техническим требованиям.

1. Введение

Лессовые отложения покрывают значительную часть земного шара, составляя одну десятую площади суши во всем мире.В Китае преобладают лёссы со сплошными слоями и большой мощностью, занимающие площадь примерно 630 000 км 2 [1, 2]. Лёсс — это желтый иловый осадок, который в четвертичный период переносился в основном ветром. Он богат карбонатом, с большими пустотами, явными вертикальными трещинами и в целом низким уровнем грунтовых вод [3, 4]. По мере непрерывного развития экономики Китая движение в лессовых районах быстро развивается, наряду с увеличением строительства крупных автомагистралей и мостов [5–10].

В настоящее время свайный фундамент является наиболее часто используемой формой фундамента при строительстве автомобильных мостов, а также прочной и эффективной инфраструктурой [11–15]. В лессовом районе провинции Шэньси широко используются буронабивные сваи из-за развитой технологии строительства и высокой несущей способности [16–21]. Большинство свай имеют длину 30–70 м и диаметр более 1 м. Также обычно используются сваи трения или сваи трения с торцевыми опорами. Для длинных свай сопротивление трению на стороне сваи составляет более 80% несущей способности свай, а для коротких свай сопротивление обычно составляет более 60% [22–26].Поэтому расчет бокового сопротивления на лессовых участках имеет большое значение при строительстве автомобильных мостов в таких районах Китая [27, 28].

В настоящее время метод испытания на статическую нагрузку является одним из наиболее широко используемых методов для определения бокового трения сваи [29–31]. Был проведен большой объем исследований по статическому нагрузочному тестированию. Испытания статической нагрузкой двух стальных трубных свай толщиной 0,45 м для анализа закона распределения бокового трения сваи показали, что метод эффективного напряжения может быть использован для выражения сопротивления трению вокруг свай [32].На основе испытания на статическую нагрузку двух забивных свай, была также предложена формула для расчета бокового трения сваи связного грунта и восстановленного грунта [33]. Путем испытания статической нагрузкой свай большого диаметра и сверхдлинных свай в мягком грунте вокруг озера Дунтин было обнаружено, что сваи демонстрируют очевидные характеристики фрикционных свай, и была разработана формула для расчета модели передачи поперечной нагрузки линейных упруго-полностью пластичных свай. представлены [34]. Испытания статической нагрузкой свай большого диаметра и сверхдлинных буронабивных свай на участках с мягким грунтом были проведены для анализа закона передачи нагрузки и несущих характеристик этих свай, а также относительного смещения свай и грунта, когда боковое трение свай различных слоев грунта достигло предельного значения. был представлен [35].Путем испытания статической нагрузки концевой сваи был сделан вывод, что боковое трение сваи повлияло на несущую способность концевой сваи в определенной степени, а несущая способность превышает расчетную несущую способность одиночной сваи [36]. Взаимосвязь между общим поперечным сопротивлением свай и осадкой на концах свай под разными уровнями опоры была получена путем испытания на статическую нагрузку буронабивных свай, которые показали, что общее поперечное сопротивление свай может быть увеличено за счет увеличения прочность камня или грунта на конце сваи [37].Также были проведены полевые испытания под нагрузкой на сверхдлинные монолитные сваи, и были получены кривые осевого усилия испытательных свай при различных уровнях нагрузки, а также взаимосвязь между трением агрегата и относительным перемещением сваи и грунта. В ходе этого эксперимента было показано, что единичное сопротивление трению при сжимающей нагрузке можно рассчитать путем деления разницы двух непрерывных осевых сил на площадь тела сваи между тензодатчиками [38].

Метод многопараметрического статистического анализа собирает данные из многих испытательных свай и устанавливает взаимосвязь между боковым трением сваи, сцеплением и углом внутреннего трения в слое почвы [39, 40].Однако было проведено несколько исследований для расчета бокового трения сваи методом многопараметрического статистического анализа. Поэтому, взяв в качестве примера шоссе Вудинг на Лессовом плато, в этой статье проводятся испытания на статическую нагрузку шести испытательных свай и измеряются размер и распределение бокового трения сваи. Боковое трение сваи в различных слоях грунта затем рассчитывается с использованием метода многопараметрического статистического анализа. Наконец, сравниваются два результата. Получение разумного результата с помощью этого метода станет важным дополнением к расчету бокового трения сваи, а также будет способствовать развитию теоретических расчетов бокового трения сваи.

2. Проектирование испытательного полигона

Скоростная автомагистраль Удин находится в городах Яньань и Юйлинь в провинции Шэньси, Китай (рис. 1). Он начинается на востоке округа Уци, заканчивается в Шицзинцзы, к юго-востоку от округа Динбянь, и имеет длину примерно 922,17 км. Примыкания с обеих сторон расположены в подобласти Лесс Лянхэ, а топография области прилегания относительно небольшая. Высота уровня земли составляет от 1629,60 м до 1644,59 м, а относительный перепад высот составляет примерно 14 метров.99 м. Испытательный полигон, показанный на рисунке 1, расположен на разделенном пересечении деревни Сункелан, города Янцзин и округа Динбянь. Топографические колебания тестового участка небольшие, поверхностные воды отсутствуют, грунтовые воды очень глубокие, и в процессе бурения грунтовые воды отсутствуют. Слои испытательного участка состоят из следующего: (1) Лессовая почва (): почва коричнево-желтого цвета, относительно однородная, содержит макропоры, червоточину, корневище растений и небольшое количество гравия и твердого пластика.(2) Старый лёсс (): почва коричнево-желтая и относительно несложная. В почве присутствует небольшое количество гиф, а также червоточины, точечные отверстия, некоторые моллюски и твердый пластик.

3. Содержание теста
3.1. Испытание в помещении

Лабораторные испытания грунтов на испытательной территории в основном состояли из теста на содержание влаги (рисунок 2 (а)), теста на сжатие (рисунок 2 (б)) и испытания на прямой сдвиг (рисунок 2 (с). ). Метод сушки использовался в тесте на содержание влаги в почве, а коэффициент пустотности почвы был получен в результате испытания на сжатие.Путем анализа данных испытаний на влагосодержание и сжатие были получены характеристики пласта и основные физические свойства слоя почвы в районе испытаний, как показано в таблице 1.


Почва разделение слоя Глубина (м) Толщина слоя (м) Плотность (г / см 3 ) Содержание воды (%) Коэффициент пустотности Индекс жидкости Коэффициент сжатия (МПа −1 )

Лессовый грунт () 0∼6.5 1,8∼6,5 1,68 16,3 0,883 0,37 0,35
Старый лесс () 6,5∼50 24∼43,5 1,85 7,9 0,586 0,26 0,12

Угол сцепления и внутреннего трения являются важными параметрами, используемыми в этой статье. Таким образом, методом прямого сдвига были испытаны 34 группы образцов, в том числе восемь групп образцов лессовых почв и 26 групп старых образцов лёсса.В испытании на прямой сдвиг верхняя и нижняя коробки были выровнены, были вставлены фиксированные штифты, а проницаемые камни и фильтровальная бумага были помещены в нижние коробки. Кромки кольцевого ножа с образцами располагались вверх, задняя часть ножа — вниз, а горловина режущей коробки совмещалась. Затем помещали фильтровальную бумагу и верхние проницаемые камни, и образцы медленно вставляли в коробку для сдвига. После этого кольцевой нож был удален и добавлена ​​крышка для передачи усилия.Затем были установлены скользящие стальные шарики, а также коробка для сдвига и кольцо для измерения усилия. Был приложен предварительный натяг 0,01, маховик вращался, и показание шкалы кольца измерения силы было обнулено. После приложения вертикального давления фиксированный штифт был немедленно извлечен, секундомер включился, и маховик вращался с постоянной скоростью 0,8 мм / мин (смещение при сдвиге составляло 0,2 мм за цикл вращения), так что образец срезался и разрушается в течение 3–5 мин. При каждом повороте маховика показания шкалы на измерительном кольце записывались один раз до разрушения образца грунта при сдвиге.Расчетная сила сцепления и угол внутреннего трения приведены в таблице 2.


Разделение слоя грунта Количество образцов Сила сцепления (кПа) Угол внутреннего трения (°)
Максимум Минимум Среднее значение Максимум Минимум Среднее значение

Лессовый грунт () 8 8.3 5,4 6,8 29,4 25,9 28,4
Старый лёсс () 26 43,0 11,8 30,5 32,9 18,6 25,8

3.2. Испытание на статическую нагрузку

Для испытания на статическую нагрузку анкерные сваи и испытательные сваи были расположены в виде четырех анкерных свай, окружающих одну испытательную сваю.Расстояние между анкерной сваей и испытательной сваей показано на рисунке 3. Шесть испытательных свай диаметром 1,5 м и длиной 25 м были установлены в зоне испытаний, а также анкерные сваи диаметром 1,5 м и длиной 30 мес. Тело сваи было построено из бетона C30, а бетон C40 использовался для армирования части на расстоянии 1,5 м от верха сваи. По данным предварительных полевых исследований, грунтовые воды на этой территории глубоко залегают, поверхностные воды отсутствуют. Таким образом, метод сухого роторного бурения был использован для бурения испытательных и анкерных свай.После проверки качества отверстия каркас арматурного каркаса был поднят и сваи залиты в сваю. Весь процесс тестирования состоял из трех частей: установка и размещение тестовых элементов перед тестированием, строительство тестовых свай и анкерных свай, а также тестовая нагрузка и сбор данных. Конкретный процесс для каждого соответствующего компонента подробно описан следующим образом: (1) Согласно требованиям к испытаниям, необходимо было измерить осевое усилие и поперечное сопротивление сваи при различных нагрузках во время процесса испытания.Поэтому перед сооружением анкерных свай и испытательных свай в сваю было встроено определенное количество датчиков напряжения арматуры. Учитывая целостность сбора данных испытаний, семь секций были выбраны вдоль основной арматуры в свае для размещения датчика напряжения арматуры. Поскольку при загрузке верхняя часть сваи находилась в непосредственном контакте с домкратом, деформация была большой, поэтому первый слой измерителя напряжения был расположен на 0,5 м ниже вершины сваи, а глубина укладки составила 3.5 м, 6,5 м, 11 м, 15,5 м, 20 м и 24,5 м по очереди (Рисунок 4), при этом каждая секция соединена с тремя датчиками напряжения арматуры. Измерители напряжения на дне 24,5 м были расположены в конце испытательной сваи и использовались для измерения внутренней силы в нижней части сваи и сопротивления на конце сваи. Измерители напряжения арматуры в средней части измеряли внутреннюю силу сваи в каждом слое почвы и на границе слоя почвы. В прошлом измерители напряжения арматуры приваривались последовательно к основной арматуре в свае.Однако высокие температуры, возникающие во время сварки, могут легко повредить датчик напряжения арматуры, что повлияет на результаты испытаний. Поэтому при укладке стальных стержней необходимо избегать повреждения стальных стержней, чтобы не повлиять на датчики напряжения. В этом эксперименте арматура, соединяющая два конца датчика напряжения, была обработана, а затем гайки цилиндра из высокопрочной углеродистой стали на двух концах датчика напряжения были соединены с арматурой для защиты датчика напряжения арматуры, и он был удостоверился, что он может легко собрать соответствующие данные.(2) С развитием техники и оборудования буронабивные сваи для вращательного бурения часто используются при строительстве свайных оснований (фрикционных свай) на лёссовых участках. По сравнению с ручным бурением и ударным бурением роторное бурение имеет положительные характеристики, включая высокую эффективность бурения при средней скорости бурения 10 м / ч. Если уровень грунтовых вод в области лёсса относительно низкий, можно использовать сухое бурение, чтобы предотвратить потерю лёссового слоя вокруг сваи или увеличение силы тяжести при контакте с водой.Строительство роторного бурения на лессовых участках не требует сооружения защиты стенок из бурового раствора, поскольку долото для вращательного бурения будет производить буровой раствор в процессе бурения, который будет поддерживать устойчивость стенки скважины и обеспечивать защиту стенок, образующих отверстия. По сравнению с ударным бурением роторное бурение меньше влияет на уплотнение почвы со стороны ствола скважины. При вращательном бурении долото перемещается вперед и назад по дну скважины и земле, что делает стенку скважины более шероховатой. Более высокая неровность почвы вокруг вращающейся сваи может лучше отражать взаимодействие между сваей и почвой.Согласно китайским нормам [41], при бурении роторным бурением в сухом режиме (рис. 5 (а)) толщина донных отложений фрикционных свай диаметром менее 1,5 мм должна быть менее 300 мм, а наклон сваи дырки не должны быть менее 1%; диаметр не должен быть меньше проектного значения диаметра сваи; а глубина отверстия не должна быть меньше проектной. Таким образом, после проверки соответствия качества формирования отверстий требованиям, каркас стального каркаса был поднят (рис. 5 (б)) и залит в сваи (рис. 5 (в)).В процессе сверления отверстий роторным сверлением используется защитный ствол. Защитная бочка поднимается на 1,5 м над землей в процессе бетонирования каждой испытательной сваи. После завершения заливки бетоном защитный ствол каждой испытательной сваи не вынимается для последующего нагружения, чтобы предотвратить повреждение верхнего бетона сжатием из-за большой нагрузки в процессе нагружения. (3) Испытание на статическую нагрузку было проведено. выполняется с использованием устройства противодействия анкерной свае, как показано на рисунке 6 (а).Сначала восемь гидравлических домкратов (рис. 6 (b)) были равномерно размещены на стальной подушке с достаточной прочностью и жесткостью, а затем были подняты основная балка и вспомогательная балка (рис. 6 (c)), соответственно, со средней главной балки расположить на гидравлическом домкрате как можно дальше. При подъеме вспомогательной балки необходимо было убедиться, что два конца вспомогательной балки соответствуют положению анкерной сваи. После того, как опорная балка была установлена ​​на место, на стальном листе был установлен индикатор смещения (рис. 6 (d)) с рамкой магнитного измерителя, и оседание вершины сваи было измерено в реальном времени.




Погрузка производилась тихоходным способом. Для этого эксперимента одноступенчатая нагрузка составляла 1000 кН, максимальная нагрузка составляла 12000 кН, а ступень нагружения — 11. Согласно китайским нормам [42], когда изменение осадки за один час составляет менее 0,1 мм под действием различных нагрузок и происходит неоднократно, оседание испытательной сваи можно считать относительно устойчивым. Когда сваи находится в процессе испытаний, нагружение может быть остановлено при возникновении одного из следующих условий [42]: (1) когда оседание верха сваи под нагрузкой более чем в пять раз превышает величину при предыдущей нагрузке, общая осадка вершины сваи составляет более 40 мм и (2) когда достигается максимальное значение нагрузки, требуемое по проекту, оседание вершины сваи достигает относительно стабильного стандарта.

В этом исследовании разгрузочная нагрузка испытательной сваи была вдвое больше, чем у градуированной нагрузки, когда процесс загрузки был завершен, и разгрузочная нагрузка длилась в течение одного часа на каждом этапе. В то же время были измерены осадки в верхней части сваи и толщины стержня. После завершения процесса разгрузки остаточная осадка была измерена в течение трех часов.

4. Анализ результатов испытаний статической нагрузкой
4.1. Расчет осадки верхушки сваи

Несущая способность нескольких испытательных свай одной конструкции испытательного полигона и одного размера варьировалась, и для проведения анализа результатов испытания статической нагрузкой было взято среднее значение [39, 40].Были установлены четыре измерителя смещения для измерения осадки вершины сваи при различных нагрузках в режиме реального времени, а затем средняя осадка четырех вершин сваи была принята как оседание вершины сваи при различных нагрузках.

Результаты расчетов представлены в таблице 3. Кривая Q-S построена путем расчета значения осадки верхушки сваи. Кривая Q-S является интуитивно понятным проявлением процесса нагружения при испытании сваи статической нагрузкой, как показано на Рисунке 7. Анализ Рисунка 7 показывает, что осадка испытательной сваи внезапно увеличивается во время процесса нагружения.Кривая Q-S показывает точку резкого падения, которая может иллюстрировать предельную несущую способность сваи. Предел несущей способности испытательной сваи составляет 9000 кН.


Серийный номер Нагрузка (кН) Время загрузки (мин) Осадка (мм)
Время загрузки на этом уровне (мин) Суммарное время ( мин) Расчет на этом уровне (мм) Накопленный осадок (мм)

1 2,000 120 120 0.2050 0,2050
2 3000 120 240 0,3625 0,5675
3 4000 120 360 0,3800 0,9475
4 900

5000 120 480 0,4375 1,3850
5 6000 120 600 0,0700 1.4550
6 7000 150 750 0,8325 2,2875
7 8000 150 900 1,1550 3,4425
8 9000 900

150 1050 3,7850 7,2275
9 10,000 150 1200 14,7425 21,9700
10 11,000 120 1320 20.7725 42,7425
11 12,000 150 1470 30,1241 72,8666

4.2. Расчет осевой силы тела сваи

При расчете осевой силы тела сваи предполагается, что тело сваи имеет одинаковое поперечное сечение и что тело сваи выполнено из линейно упругого материала. Под действием произвольной нагрузки первого порядка напряжение каждого участка сваи может быть получено путем измерения значения частоты датчиков напряжения в основной арматуре и расчета значения напряжения [27, 43, 44] с помощью соответствующая формула.Затем значение деформации тела сваи на каждом участке можно получить по соответствующей формуле. Осевое усилие стального стержня на каждом участке тела сваи можно определить по следующей формуле: где p si — осевое усилие стального стержня, K — калибровочный коэффициент, F i — частота колебаний стальной колонны на участке i под нагрузкой, F 0 — начальная частота колебаний стальной колонны, а B — расчетное значение поправки, которое 0 в этой статье.Значения деформации соответствующих сечений задаются по следующей формуле: где ε si — деформация стального стержня, а E s — модуль упругости стального стержня, который в данном случае составляет 200 ГПа. контрольная работа. Кроме того, A s — это площадь сечения стального стержня, которая составляет 0,0004909 м 2 . В процессе расчета, если предполагается, что деформации бетонных и стальных стержней находятся в гармонии друг с другом, осевое усилие сваи в сечении может быть получено следующим образом: где Q i — Осевая сила тела сваи в сечении i и E c — модуль упругости бетона.Поскольку класс прочности свайного бетона составляет C30, согласно китайским нормам [45], значение E c в этом испытании составляет 30 ГПа, а A c — это площадь сечения бетона. Используя приведенные выше формулы (1) — (3), формулируется кривая осевого усилия тела сваи, которая представлена ​​на рисунке 8. Наблюдая за рисунком 8, можно увидеть, что во время процесса передачи верхней нагрузки сваи сваи сопротивление вершины очень мало и медленно увеличивается при нагрузках первых пяти ступеней, что указывает на то, что вертикальная нагрузка на верх сваи в основном распределяется на почву вокруг сваи, поэтому сопротивление со стороны сваи начинает играть роль до сопротивления вершины сваи.По мере увеличения нагрузки сопротивление вершины сваи значительно увеличивается. Если нагрузка продолжает увеличиваться, кривая изменения верхней части сваи почти параллельна, что указывает на полное проявление бокового трения сваи. Как показано на Рисунке 8, когда испытательная свая нагружена до 9000 кН, сопротивление вершины сваи составляет 1708 кН, а коэффициент сопротивления вершины сваи составляет 18,98%. Следовательно, свая относится к свае трения с торцевым подшипником [46].

4.3. Расчет бокового трения сваи

В ходе испытания сопротивление боковому трению между двумя соседними секциями можно считать приблизительно равным изменению осевой силы тела сваи между секциями [27, 47–50].Поэтому формула для расчета сопротивления сваи боковому трению выглядит следующим образом: где U — периметр тела сваи, Q i -1 — значение осевой силы на участке i — 1, Q i — значение осевой силы на участке i , а l i — высота между верхней и нижней секциями. Кривая бокового трения сваи построена и представлена ​​на рисунке 9.Как показано на Рисунке 9, трение на стороне сваи постепенно увеличивается в диапазоне от 0 до 11 м, достигает максимального значения на 11 м, а затем постепенно уменьшается. Это связано с тем, что в процессе передачи нагрузки по мере увеличения глубины сопротивление трения со стороны сваи постепенно увеличивается и достигает предельного значения на 11 м. Затем нагрузка на верх сваи в основном ложится на сопротивление вершины сваи, и сопротивление трения со стороны сваи постепенно уменьшается.

5. Многопараметрический статистический анализ

Методы статистического анализа бывают двух видов.Первый — это пробный алгоритм (метод интерполяции), в котором максимальное и минимальное значения, указанные в исходном коде, используются для пробного расчета, а значение бокового трения сваи корректируется в соответствии с результатами пробного расчета. Существующий код в Китае [51] использует этот пробный алгоритм для анализа [40, 52]. Второй используемый метод — это статистический анализ методом наименьших квадратов, в котором количество классифицированных слоев почвы со сходными геологическими характеристиками (возраст, пласт и генезис) принимается за количество неизвестных параметров.Поскольку общее поперечное трение каждой испытательной сваи может быть выражено поперечным трением каждой слоистой почвы, каждую испытательную сваю можно перечислить в виде уравнения. Когда количество тестовых свай равно количеству слоев, можно решить систему уравнений. Когда количество тестовых свай больше, чем количество слоев, можно использовать метод наименьших квадратов для упрощения системы уравнений, чтобы количество уравнений было таким же, как количество слоев, и можно было получить неизвестное значение и затем заменить .Боковое трение свай можно рассчитать по формуле (6) [40].

5.1. Основные уравнения

В соответствии с распределением слоев грунта и общим сопротивлением каждой сваи, которое равно сумме бокового сопротивления каждого слоистого грунта, можно определить уравнение бокового сопротивления каждой испытательной сваи [39, 40]: где Q f — полное сопротивление трению стороны сваи, U — длина окружности сваи, q si — единица сопротивления трению поверхности в слое грунта, l i — длина сваи каждого слоя почвы, а м — номер слоя почвы.

В соответствии с соотношением между силой сцепления, углом внутреннего трения, показателем прочности на сдвиг и сопротивлением трения можно сформулировать следующее уравнение [40]: где a и b — эмпирические коэффициенты, основанные на существующих результатах [ 39, 40], a и b должно быть между 0 и 1. σ i — средний эффективный вес каждого слоя почвы, а F i — эмпирический коэффициент бокового трения сваи в разных слоях грунта.

Подставьте уравнение (6) в (5) и сделайте

Уравнение (7) можно упростить следующим образом [39, 40]:

Предположим, что в проекте n тестовых свай, слой грунта разделен на м ярусов. Если n > m , уравнение можно решить. Таким образом, следующая формула может быть получена из формулы (9) [39, 40]:

В этой статье принцип метода наименьших квадратов применяется для расчета бокового трения свай.Используя принцип метода наименьших квадратов, уравнения в (10) могут быть оптимизированы до m стандартных уравнений (13) [39, 40]. Конкретный процесс оптимизации выглядит следующим образом: (1) Постройте функцию ошибок

.

Варианты моделирования буронабивных свай

Пример 1: Бетонная плита на девяти буронабивных сваях

Бетонная плита 10 x 10 метров и толщиной 180 мм поддерживается девятью буронабивными сваями, из которых четыре буронабивные сваи (узловая опора 5), включая среднюю буронабивную сваю, предполагаются только силы в Z-направлении. Две из оставшихся буронабивных свай имеют наклон 10 ° относительно оси X (узловая опора 6), еще две имеют наклон 10 ° относительно оси Y (узловая опора 7), а одна буронабивная свая имеет наклон 10 ° вокруг осей X и Y (узловая опора 8), так что горизонтальные силы могут поглощаться в соответствующих направлениях и система остается стабильной.

Рисунок 01 — План бетонной плиты на девяти буронабивных сваях

Система нагружена поверхностной нагрузкой 4,5 кН / м² и двумя линейными нагрузками по 1,0 кН / м каждая.

В первом варианте моделирования буронабивные сваи отображаются с прямыми и наклонными однозначными жесткими опорами, а во втором варианте буронабивные сваи моделируются как балки с шарнирным соединением. Эти два варианта отличаются только жесткостью балок на деформацию.

Рисунок 02 — Варианты 1 и 2 моделирования без стержневого упругого основания

Третий вариант моделирования соответствует второму — расширяется упругим основанием элемента в локальном y- и z-направлении каждого элемента, которые имитируют упругость соответствующего грунта.

Рисунок 03 — Вариант моделирования 3 с упругим основанием стержня

Информацию о вводе констант пружины см. В следующей статье «Эластичные основания элементов 1: переводы и ответы на часто задаваемые вопросы» Как указать основания упругих элементов?

Результаты показывают различия трех вариантов.Как уже упоминалось выше, между вариантами 1 и 2 в отношении опорных сил принципиальной разницы нет, так что результаты также соответствуют друг другу. При заданной нагрузке в буронабивных сваях возникают силы растяжения, а также силы сжатия, что приводит к тому, что нагрузка распределяется относительно неравномерно, причем в больших количествах одновременно. Что касается максимальной силы поддержки, выбирают эти два варианта, чтобы быть на безопасной стороне. На Рис. 04 в одном ряду в режиме видимости показаны опорные силы вариантов 1 и 2.

Рисунок 04 — Силы поддержки вариантов 1 и 2, в один ряд в режиме видимости

Рекомендуется ввести упругое основание стержня, чтобы уменьшить опорные силы и распределить их более равномерно. Результирующие поперечные силы и изгибающие моменты относительно низки, поэтому здесь будут учитываться только возникающие нормальные силы и опорные силы. На рис. 05 в один ряд в режиме видимости показаны опорные силы вариантов 3.

Рисунок 05 — Силы поддержки варианта 3 с элементом Eleastic Foundation в один ряд в режиме видимости

Пример 2: Стальная конструкция на трех буронабивных сваях

Стальная конструкция, состоящая из двух стальных балок, жестко связанных друг с другом, каждая длиной 3 м, а также кронштейна длиной 1 м, нагружается тремя одиночными нагрузками в все три направления на конце скобки. Опорами выступают три буронабивные сваи с наклоном по 10 ° каждая относительно оси X и оси Y.

Здесь рассматриваются два варианта моделирования: вариант 1 без упругого основания стержня, вариант 2 с упругим основанием стержня.

Рисунок 06 — Вариант изометрии 2

Если вы рассмотрите конструктивную систему как в плоскости XZ, так и в плоскости YZ, вы быстро заметите, что конструкция нестабильна из-за эффективных линий сил буронабивных свай, пересекающихся в одной общей точке.

Следовательно, здесь необходимо применить упругое основание стержня.

Сводка

При моделировании буронабивных свайных конструкций два варианта с упругим фундаментом или без него дают разные результаты. Вариант без стержневого упругого основания можно считать неблагоприятным с точки зрения нормальных сил, действующих на сваи, тогда как вариант с стержневым упругим основанием обычно более экономичен. В случае недостаточно жестких конструкций необходимо использовать элементное упругое основание, при условии отсутствия каких-либо других горизонтальных элементов жесткости.

.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments