Несущая способность свай. Испытания пробными нагрузками » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Несущая способность свай. Испытания пробными нагрузками

07.07.2021

Интерпретируя результаты испытания одиночных свай пробными нагрузками, следует всегда помнить, что они отвечают данным, касающимся оценки несущей способности только одной испытываемой сваи. Поэтому такие испытания выявляют условия работы данного типа сваи в рассматриваемом грунте, но только при одновременном испытании нескольких свай. Прежде чем сделать выводы о возможных условиях работы свай в кусте с большим числом свай, чем их было при испытании, тем более самого здания, следует подвергнуть тщательному рассмотрению геологический профиль, характеризующий строительную площадку. Это требование вызывается теми же причинами, которые ограничивают эффективность испытаний пробными нагрузками грунтов под малые фундаменты мелкого заложения. Это соображение иллюстрируется рис. 15.2. При испытании пробными нагрузками одиночной сваи напряженное состояние от приложенного усилия захватывает в грунте только небольшой объем, непосредственно прилегающий к испытываемой свае. Под самим зданием напряженное состояние равной интенсивности будет на гораздо более значительной глубине. Может оказаться, что на больших глубинах, как это показано на рис. 15.2, будет залегать более слабый пласт. При испытании одиночной сваи благодаря распределению нагрузки в толще покровного слоя песка в этом пласте будут возникать только ничтожно малые напряжения. Однако в случае реального сооружения напряжения, действующие в подстилающем слое глины, будут значительными.
Несущая способность свай. Испытания пробными нагрузками

В качестве иллюстрации по этому вопросу приведем пример осадки здания суда в Каире (Египет), фасад которого показан на рис. 13.11. Сооружение было обосновано на набивных сваях системы «Симплекс» длиной 28 футов. Сваи были заложены в покровную толщу бесструктурных бурых глин. Испытания одиночных свай пробными нагрузками, результаты которых для сваи II представлены кривой, приведенной на рис. 15.3, выявили только малую осадку сваи, варьирующую в пределах 1/16 и 1/4 дюйма при нагрузке на сваю 40—60 т. Такие нагрузки являются максимальными для любой сваи, несущей здание. Эта осадка меньше 0,01 дюйма на 1 г нагрузки зачастую принимается в качестве критерия удовлетворительного поведения испытываемой сваи. Тем не менее само здание, возведенное на этих сваях, претерпело осадку, в 50 раз большую, чем испытываемая свая. Иначе говоря, его осадка при значительной ее неравномерности превысила 1 фут. Это произошло из-за того, что под покровным выветрелым слоем бурой жесткой глины, в котором были заложены сваи, залегал слой мягкой пластичной глины с более темной окраской. Осадка здания была вызвана уплотнением именно этой более глубоко залегающей глины.

Явление, весьма схожее с поведением здания на р. Ниле, имело место в дельте р. Миссисипи в г. Нью-Орлеан. Расположенное здесь здание благотворительного заведения испытало максимальную осадку в 21 дюйм при неравномерности осадки 7,5 дюйма. В ряде самых различных районов были зарегистрированы подобные же случаи.

Свая I (рис. 15.3), представлявшая собой сваю-стойку системы «Симплекс» длиной 35 футов, была подвергнута испытанию в другом месте. Она была опущена до мощного слоя песка. График, построенный по данным ее испытания, подобен графику для сваи II. Однако здание, возведенное на участке расположения сваи I, получило осадку меньше 1 дюйма, т. е. примерно только в 5 раз большую, чем испытываемая свая при той же нагрузке. Часть осадки сваи-стойки могла быть при этом отнесена за счет упругого сжатия бетона самой сваи (см. рис. 15.3).

Отсюда очевидна необходимость тщательного изучения свойств всех слоев грунта, подстилающих свайные фундаменты. При учете этих оговорок испытание свай пробными нагрузками может быть полезным средством для оценки несущей способности свай различных типов, особенно свай-стоек. Так, согласно сообщению Дж. X. Торнли, новые строительные правила г. Нью-Йорка при испытании свай пробными нагрузками допускают нагрузку на сваи, почти в 2 раза большую, чем для тех же типов свай без проведения таких испытаний.

Ввиду необходимости приложения к испытуемым сваям значительных нагрузок одновременное испытание нескольких свай проводят редко. Существуют два способа проведения опытов с пробной нагрузкой свай. Первый из них иллюстрируется рис. 15.2. На голове сваи закрепляется специально сконструированная платформа, которая и загружается. Замеры осадки сваи производятся нивелировкой с определением уровня головы сваи относительно исходного репера, заложенного на расстоянии 15—20 футов от испытываемой сваи. При другом методе испытания свай пробными нагрузками на сваю устанавливают гидравлический домкрат, упирающийся в размещенную выше него тяжелую стальную балку. Балку анкеруют в грунте с помощью двух или большего числа примыкающих к установке свай. Этот метод несколько более прост и требует меньших затрат по сравнению с использованием для опыта загрузочной платформы. Однако истинная природа взаимодействия между испытываемой и анкерными сваями, которые работают на растяжение, остается при этом несколько неопределенной.

Несущая способность висячих свай, заложенных в толщу глинистых грунтов, приблизительно равна величине боковой поверхности сваи, умноженной на сопротивление грунта сдвигу s=с=qu/2. Согласно результатам испытания пробными нагрузками кустов свай, о которых сообщил Фрэнк А. Местерс, нарушение прочности глинистых грунтов в результате сдвига вдоль боковых поверхностей начинается в угловых сваях. Природа этого явления отчасти подобна причинам наблюдаемых меньших осадок углов фундаментов мелкого заложения и большей концентрации реактивных контактных напряжений по краям и углам таких фундаментов, обоснованных на толще глинистых грунтов. Другими словами, нарушение прочности грунта по боковой поверхности угловых свай возникает в связи с тем, что здесь сдвигающие напряжения достигают своей предельной величины в первую очередь.

Предельная несущая способность свайного фундамента, заложенного в толще глинистых грунтов, может быть оценена с помощью выражения (9.28), причем величина рmax, определенная по этому выражению для плоскости AB (рис. 15.4), может быть уменьшена исходя из величины касательных усилий s, действующих вдоль внешнего периметра всего куста свай.

Так называемые «формулы статической несущей способности свай» основываются на величинах угла внутреннего трения ф грунта и бокового давления, действующего на сваи, в свою очередь зависящего от величины ф. Использование таких формул представляется наименее надежным.

Иногда оказывается важным оценить несущую способность свай только за счет сопротивления в их концах. Эту величину можно найти, проводя сначала испытание сваи пробными нагрузками обычным порядком. Величина несущей способности сваи будет определяться совместным сопротивлением грунта и сопротивлением трения. После этого проводится испытание сваи на выдергивание, причем замеряется только величина сопротивления трения. Разность величин, полученных при первом и втором испытании, будет отвечать сопротивлению грунта под концом одиночной сваи.

Некоторое время сомневались в том, что сопротивление выдергиванию сваи, погруженной в песчаную толщу, будет таким же, что и сопротивление трения по боковой поверхности нормально нагруженной сваи. Маломасштабные испытания, проведенные в нескольких лабораториях различных стран на моделях свай, конструкция которых была подобна свае, приведенной на рис. 12.17,б, во всех случаях показали намного меньшее сопротивление за счет трения при извлечении цилиндрической наружной оболочки сваи Т, чем при ее опускании.

Однако представляется, что этот эффект ограничивается только несколькими верхними дюймами или футами в покровной зоне песка. Во всяком случае Чеботарев получил совершенно одинаковое сопротивление трения F при перемещениях вверх и вниз на всю глубину толщи песка мощностью от 20 до 50 футов наружной цилиндрической оболочки сваи T с наконечником дельфтского типа. Эти испытания были проведены во второй период исследований, результаты которых приведены на рис. 12.18 и помечены на этом графике кружками и пунктирными линиями.

Практика показала, что не существует никакой опасности продольного изгиба вертикальных свай-стоек с осевой нагрузкой в зонах ниже поверхности грунта и что даже наиболее слабые разновидности глинистых грунтов обеспечивают достаточное боковое опирание свай для предотвращения какого-либо их изгиба. Это положение, конечно, не относится к верхним частям свай, выходящим из грунта в воздух или воду, как это бывает в сваях, несущих портовые причалы или пристани, а также в сваях, образующих часть нежестких рамных опор эстакад. Такие сваи вплоть до глубины 5 футов от поверхности грунта, в который они забиты, следует рассматривать как обычные колонны. Ниже этой глубины они, как правило, будут уже поддерживаться сбоку самим грунтом. Однако это положение теряет справедливость в тех случаях, когда толща грунта имеет тенденцию к смещению и скольжению под некоторым углом к оси сваи; сваи-стойки могут оказывать лишь весьма малое сопротивление такому смещению и поэтому могут быть сильно поврежденными.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: