Несущая способность одиночных свай и свайных фундаментов

Несущая способность одиночных свай зависит от прочности ма­териала сваи и от прочности грунта основания. Поэтому расчет несущей способности одиночной сваи делают дважды: по прочности материала сваи и по прочности грунта основания. За расчетную не­сущую способность одиночной сваи (или, как говорят, расчетное сопротивление) принимают меньшую из определенных расчетами несущих способностей по грунту и материалу сваи.

Несущую способность одиночных свай по материалу определяют расчетом по первому предельному состоянию, как указано выше при описании различных конструкций свай. Для железобетонных свай в высоких ростверках дополнительно проводится расчет на образо­вание трещин.

Величина несущей способности одиночной сваи по грунту зави­сит от механических свойств грунта и от метода устройства или по­гружения сваи. В практике проектирования и устройства свайных фундаментов используют три метода определения несущей способности одиночной сваи:
- теоретически-статический метод, основанный на применении таб­лиц и формул СНиП II-Б. 5-67;
- динамический метод, использующий результаты пробной забивки свай;                                        
- метод пробных статических нагрузок, основанный на данных, полученных при нагружении свай статическими нагрузками.

Несущая способность свайного фундамента из свай-стоек равна сумме несущих способностей отдельных сваи. Однако при этом не­обходимо, чтобы мощность практически несжимаемого слоя грунта, на который оперты сваи-стойки, была достаточной. В противном случае может произойти продавливание свайного фундамента в подстилающий слабый грунт.

Для иллюстрации этого положения рассмотрим такой пример. Допустим, что в практически несжимаемый слой оперта свая-стойка сечением 30х30 см, которая передает давление Р-50 Т (рис. 2.1.). На глубине 2 м ниже острия сваи в грунте возникает


Схемы передачи давления через плотный гравий на слабый грунт

Рис. 2.1. Схемы передачи давления через плотный гравий на слабый грунт:
а - передача давления от одиночной сваи; б - передача давления от большого количе­ства   свай,   забитых   частаком

добавочное давление. Полагая угол распределения давления в грунте около 30°, получим, что это давление передается на площадь основания конуса радиусом r = 1,5 м, а величина добавочного давления будет равна

Полученная величина настолько мала, что на такой глубине может быть без­опасно передана на любой грунт.

Допустим теперь, что свайный фундамент состоит из большого количества свай-стоек, забитых по квадратной сетке, с взаимным расстоянием между осями свай равным 1,0 м. В таком случае, не будет происходить рассеивания давлений и на глубине 2 м ниже свай будет действовать добавочное давление, равное
р = 50000 : 1002 = 5,0 кГ/см2.

Величина этого давления настолько велика, что если на данном уровне будет залегать уже слабый грунт, то вполне возможно продавливание свайного фунда­мента и общая авария сооружения.

Отсюда следует вывод, что глубина разведки должна быть та­кой, чтобы можно было проверить давление в грунте на достаточно большой глубине ниже острия свай.

При устройстве свайных фундаментов из висячих свай несущая способность такого фундамента почти во всех случаях будет меньше суммы несущих способностей одиночных свай.

Уменьшение несущей способности свайного фундамента по срав­нению с суммой несущих способностей отдельных висячих свай на­зывают кустовым эффектом, который зависит от особенности работы фундамента из висячих свай.

Рассмотрим висячую сваю, погруженную в грунт и нагруженную силой Р. Возьмем точку М на поверхности сваи. Через частицу грунта, прилегающую к точке М, передается на сваю некоторая часть силы трения . По условию рав­новесия на эту частицу грунта будет передаваться некоторое давление от сваи . Сумма вертикальных давлений создает вокруг сваи напряженную зону, ограниченную конической поверхностью. В любой горизонтальной плоскости ниже острия сваи давление на грунт неравномерно и выражается эпюрой давле­ний, представленной на рис. 2.2.

Напряженное состояние грунта под сваями в зависимости от рас­стояния между ними
Рис. 2.2. Напряженное состояние грунта под сваями в зависимости от рас­стояния между ними

По данным А. А. Луга, радиус круга,   в котором возникают напряжения в грунте от нагрузки сваи, равен


(2.1)

где: l - глубина погружения сваи; d - диаметр (сторона сечения) сваи; - угол распределения напряжений в грунте, принимаемый в среднем около 30° к вер­тикали.

Если отдельные сваи, составляющие свайный фундамент, распо­ложены достаточно далеко одна от другой, то эпюры давлений в грунте не пересекаются (см. рис. 2.2, а) и несущая способность каж­дой сваи используется полностью. Если же сваи расставлены доста­точно часто, то эпюры давлений на грунт будут пересекаться (рис. 2.2, б, в). Такое пересечение эпюр до известной степени условно, по­тому что при частой расстановке свай силы трения вокруг каждой сваи возникнут неполностью.

Следовательно, при частом расположении сваи уменьшают свою несущую способность, и при проектировании свайных фундаментов с достаточно частым расположением свай необходимы дополнитель­ные расчеты, учитывающие действие кустового эффекта.

Практически при расчете свайных фундаментов из висячих свай кустовой эффект не определяют, но ведут расчет свайного фунда­мента в целом по второму предельному состоянию (по деформаци­ям) грунта основания.

Последнее обновление 12.01.16 10:34