Какой характер
имеет напряженно-деформированное
состояние грунта вокруг сваи?
При забивке
сваи в грунт частицы грунта
выдавливаются из-под ее острия
в стороны и вверх. При погружении
сваи до глубины менее 4d наблюдается
выпор грунта на поверхность
основания. Подъем поверхности
основания происходит на расстоянии
(3-4)d вокруг сваи. Величина подъема основания
зависит от влажности грунта.
При дальнейшем
погружении сваи наблюдается
только внутренний выпор , что
приводит к уплотнению грунта
в пределах цилиндрического тела
диаметром до (3-5) d в зависимости
от вида грунта. Под нижним концом
сваи образуется зона, в пределах которой
плотность грунта максимальная. Размер
этой зоны зависит от вида грунта и его
прочностных свойств. В песчаных грунтах
после прекращения забивки сваи в этой
перенапряженной зоне начинается процесс
релаксации напряжений, происходит разуплотнение
грунта и размер переуплотненной зоны
грунта уменьшается.
В водонасыщенных
глинистых грунтах процесс погружения
сваи сопровождается разрушением
структурных связей и возникновением
избыточного давления в поровой
воде, что приводит также к выпиранию грунта
на поверхность. Это выпирание сопровождается
значительным подъемом поверхности грунта
и продолжается несколько дней после прекращения
процесса забивки сваи. Вокруг висячей
сваи возникает напряженно-деформированная
зона. Вертикальные сжимающие напряжения
имеют максимум непосредственно у сваи,
уменьшаясь в радиальном направлении.
На расстоянии примерно 3d от оси сваи их
величина незначительна и не вызывает
уплотнения грунта. Поэтому, чтобы не происходило
наложения напряжений от соседних свай,
их рекомендуют располагать на расстоянии
не менее 3d друг от друга.
Для свай-стоек,
опирающихся на более прочные
грунты, расстояние между осями
свай в уровне их острия
принимается равным 1,5d.
Касательные
напряжения на боковой поверхности
сваи увеличиваются до определенной глубины,
оставаясь затем практически постоянными
в пределах всей длины ствола сваи. В ряде
опытов было отмечено увеличение сил трения
с глубиной.
Почему при
определении сил трения не
учитывается вид материала сваи?
При погружении
сваи в грунт на ее боковой
поверхности образуется грунтовая
"рубашка", которая как бы
прилипает к ее боковой поверхности,
перемещаясь как единое целое
со сваей. Трение возникает
не между телом сваи и грунтом,
а между грунтовой "рубашкой"
и окружающим грунтом. Поэтому силы трения
мало зависят от вида материала сваи.
По каким
предельным состояниям выполняется
расчет свайных фундаментов и
их оснований?
Расчет свайных
фундаментов и их оснований
должен быть выполнен по следующим
предельным состояниям:
а) первой
группы:
- по прочности
материала свай и свайных ростверков;
- по несущей
способности грунта основания
свай;
- по несущей
способности оснований свайных
фундаментов, если на них передаются
значительные горизонтальные нагрузки
(подпорные стены, фундаменты распорных
конструкций и др.), а также если основания
ограничены откосами или сложены круто
падающими слоями грунта;
б) второй
группы:
- по осадкам
оснований свай и свайных фундаментов
от вертикальных нагрузок;
- по перемещениям
свай (горизонтальным и углом
поворота головы сваи) совместно
с грунтом основания от действия
горизонтальных нагрузок и моментов;
- по образованию
или раскрытию трещин в элементах
железобетонных конструкций свайных
фундаментов.
Расчет конструкций
свай и ростверков по первой группе предельных
состояний выполняется во всех случаях
на вертикальные и горизонтальные нагрузки
по прочности материала свай, а также по
несущей способности грунта основания.
Расчет свайных
фундаментов по второй группе предельных
состояний (по деформациям) выполняется
при всех видах грунтов, за исключением
тех случаев, когда сваи опираются на крупнообломочные
грунты, плотные пески и твердые глины.
Расчет по деформациям выполняется также
при действии на фундаменты горизонтальных
нагрузок, которые могут вызвать горизонтальные
смещения фундаментов.
По образованию
и раскрытию трещин рассчитываются
железобетонные элементы свайного
фундамента в соответствии с
нормами проектирования железобетонных
конструкций.
Какие нагрузки
и воздействия учитываются при
расчете свайных фундаментов?
Нагрузки
и воздействия, учитываемые в
расчетах свайных фундаментов,
определяются по СНиП [3].
Расчет свай,
свайных фундаментов и их оснований
по несущей способности выполняется
на основные и особые сочетания нагрузок
с коэффициентами надежности более единицы,
а по деформациям - на основные сочетания
расчетных нагрузок с коэффициентом надежности,
равным единице.
Расчеты
свай всех видов выполняются
на воздействия нагрузок, передаваемых
на них от здания или сооружения, а забивных
свай, кроме того, на усилия, возникающие
в них от собственного веса при изготовлении,
складировании, транспортировании свай,
а также при подъеме их на копер за одну
точку, удаленную от головы свай на 0,3l,
где l - длина сваи.
В каких
случаях необходимо выполнить
расчет свай по прочности их
материала и по прочности грунта
основания?
Расчет по
прочности материала свай выполняется
во всех случаях для свай-стоек.
Расчет по
прочности грунта выполняется как
для свай-стоек, так и для висячих свай.
Сколько
времени рекомендуется обычно
отводить на "отдых" сваи?
Продолжительность
"отдыха" сваи, после которого
замеряется истинный или действительный
отказы для песчаных грунтов,
составляет 3-5 суток. В глинистых грунтах
он больше: в супесях - 5-10 суток, в суглинках
- 15-20 суток, в глинах - 25-30 суток и более
.
Какие расстояния
рекомендуются между сваями в
свайном фундаменте?
Расстояние
между осями забивных висячих
свай должно быть не менее
3d, где d - диаметр круглого или сторона
квадратного сечения сваи. Максимальное
расстояние обычно не превосходит 6d. Минимальное
расстояние между сваями-стойками 1,5d.
При редком расположении свай они начинают
работать как одиночные, исчезает кустовой
эффект. При одинаковой нагрузке осадка
сваи в кусте превышает осадку одиночной
сваи. В глинистых грунтах несущая способность
сваи в кусте получается меньшей, чем у
одиночной сваи.
Что такое
"кустовой эффект" в свайном
фундаменте?
Кустовой
эффект - это взаимное влияние свай
при небольшом расстоянии между ними.
Работа свай в кусте отличается от работы
одиночных свай. Осадка сваи в кусте превышает
осадку одиночной сваи, поскольку сопротивляющиеся
этому силы бокового трения полностью
не мобилизуются.
Как определяется
несущая способность сваи-стойки?
Несущая
способность сваи-стойки определяется
минимальным значением предельной
нагрузки либо по прочности
грунта под ее нижним концом,
либо разрушением сваи по ее
материалу. При низком ростверке
сваи рассчитываются без учета их продольного
изгиба. Сопротивление под нижним концом
сваи, опирающейся на скальные и малосжимаемые
грунты, принимается равным 20 МПа. У песчаных
грунтов сопротивление под нижним концом
зависит от крупности песчаных грунтов,
их плотности, а также от глубины их нахождения.
В глинистых грунтах это сопротивление
зависит также от глубины и от показателя
текучести IL. Величина сопротивления дается
на единицу площади поперечного сечения
сваи.
Как определяется
несущая способность висячей
сваи?
Несущая способность
висячих свай определяется либо расчетным
методом, либо путем забивки опытных свай,
а также применением статического зондирования.
Висячие
сваи рассчитываются по грунту.
Сопротивление погружению сваи
возникает под ее пятой-острием
(лобовое сопротивление) и по боковой поверхности
(сопротивление благодаря мобилизации
сил трения). Как и для свай-стоек, лобовое
сопротивление зависит от грунтов (плотности
и вида песчаных грунтов и показателя
текучести глинистых грунтов), а также
от глубины погружения нижнего конца.
Боковое сопротивление зависит от вида
песчаных грунтов, показателя текучести
IL глинистых грунтов, от глубины слоя,
для которого определяется коэффициент
трения. Лобовое сопротивление дается
на единицу площади поперечного сечения
сваи, поэтому полученная величина R умножается
на площадь поперечного сечения A. Боковое
сопротивление трению дается на 1 м2 боковой
поверхности, поэтому оно умножается на
соответствующую площадь боковой поверхности
рассматриваемого"пояса". С глубиной
сопротивление трению увеличивается.
Сопротивления под острием и по боковой
поверхности суммируются. Однако предварительно
они умножаются на коэффициент условий
работы, который зависит от способа погружения
свай.
От чего
зависит сопротивление выдергиваемой
сваи?
Это сопротивление
зависит только от сил бокового
трения и, естественно, не зависит
от лобового сопротивления.
Что такое
отрицательное трение грунта, окружающего
сваю?
Отрицательное
трение возникает тогда, когда
окружающий сваю грунт вместо
того, чтобы сопротивляться вдавливанию
сваи в грунт и создавать силы сопротивления,
направленные вверх, наоборот, из-за оседания
грунта вокруг сваи тянет ее вниз. В этих
расчетах изменяется знак сил трения.
В чем
заключается динамический способ
определения несущей способности свай?
Динамический
способ заключается в нахождении
несущей способности сваи по
величине отказа при забивке
ее на глубину, близкую к
проектной.
В формулу
для расчета несущей способности
входят параметры оборудования,
используемого для погружения испытываемой
сваи, - энергия падающего молота, вес наголовника
и др. Грунт характеризуется только величиной
отказа. Чтобы найти величину предельной
нагрузки на сваю, рассчитанную по результатам
динамических испытаний, ее делят на коэффициент
надежности, равный 1,4.
На что
затрачивается энергия при забивке
сваи?
Энергия
при забивке сваи затрачивается
на преодоление сопротивления
грунта погружению сваи, на упругие
деформации соударяемых молота
и сваи, на превращение механической
энергии в тепловую, на разрушение головы
сваи.
В чем
заключается статический метод
испытания свай?
Статический
метод испытания сваи заключается
в том, что к забитой на
заданную глубину свае ступенями
прикладывается нагрузка, чаще всего
создаваемая домкратом, и выжидается
стабилизация осадки при данной ступени
нагрузки, после чего прикладывается следующая
ступень нагрузки. Ступени составляют
обычно 1/10-1/15 ожидаемой величины предельной
нагрузки. После этого строится график
зависимости осадки от нагрузки, причем
за предельную принимается нагрузка, вызывающая
20 % осадки от предельной для проектируемого
здания или сооружения. Эта нагрузка делится
на коэффициент надежности, равный 1,2.
В чем
заключается метод статического
зондирования для определения
несущей способности свай?
Статическое
зондирование представляет собой
вдавливание в грунт штанги
с конусом стандартного размера
(диаметр его основания 36 мм, угол
заострения 60 ° ). Измеряется вдавливающее
усилие в зависимости от глубины
и с помощью переходных формул
находится несущая способность сваи.
Как выбирается
длина свай?
Длина свай
выбирается в зависимости от
грунтовых условий. Нижние концы
свай заглубляют в плотные
грунты не менее чем
на 1 м.
Ростверк
чаще всего располагают ниже
пола подвала. В пучинистых при промерзании
грунтах ростверк закладывается ниже
глубины промерзания. Оптимальные значения
длины сваи и ее сечения определяются
технико-экономическим сопоставлением.
Как определить
число свай в свайном фундаменте?
Число свай
определяется путем деления величины
нагрузки на свайный куст на несущую способность
одиночной сваи, которая определяется
как расчетная несущая способность сваи,
деленная в свою очередь на коэффициент
надежности по нагрузке g k (обыч-
но g k = 1,4), то
есть уменьшенная в 1,4 раза. Для ростверка
подбирается наиболее компактное очертание.
Сваи размещаются рядами или в шахматном
порядке. Шаг свай в кусте выбирается кратным
5 см. При расчете ленточного ростверка
число свай n на 1 п.м. длины может оказаться
дробным. Тогда расстояние a, м, между сваями
будет a=1/n.