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
- Площадь подошвы ростверка
- Площадь внешней боковой поверхности ростверка
- Общий Объем бетона для ростверка и столбов
- Вес бетона
- Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов
- Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
- Минимальное кол-во рядов арматуры ростверка в верхнем и нижнем поясах
- Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)
- Минимальное кол-во вертикальных стержней арматуры для столбов
- Минимальный диаметр арматуры столбов
- Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов) для ростверка
- Величина нахлеста арматуры
- Общая длина арматуры
- Общий вес арматуры
- Толщина доски опалубки
- Кол-во досок для опалубки
— Периметр фундамента, с учетом длины внутренних перегородок.
— Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.
— Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.
— 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.
— Указан примерный вес бетона по средней плотности.
— Нагрузка на почву от веса фундамента в местах основания столбов/свай.
— Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.
— Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.
— Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СНиП.
— Количество вертикальных стержней арматуры на каждый столб/сваю.
— Минимальный диаметр вертикальных стержней для столбов/свай.
— Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.
— При креплении отрезков стержней внахлест.
— Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
— Вес арматурного каркаса.
— Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
— Количество материала для опалубки заданного размера.
Страница не найдена
Кажарский А.В., Кудрявцев С.А., Борисова А.С.
ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»,
Хабаровск, Россия
Автор, ответственный за переписку: Борисова Анастасия Сергеевна, e-mail: [email protected]
Аннотация. В статье затрагивается проблема оценка возможных причин деформаций подпорной габионной стенки, выполнение расчетов устойчивости подпорной стенки на период восстановительных работ, а также разработка проекта по стабилизации деформированного участка.
Целью работы является оценка возможных причин деформаций подпорной габионной стенки за определенный промежуток времени, выполнение расчетов устойчивости подпорной стенки на период восстановительных работ, а также разработка проекта по восстановлению деформированного участка.
На первом этапе работ выполнялась проверка устойчивости и надежности мероприятий временного ограждения насыпи на период демонтажа габионной подпорной стенки и строительства нового подпорного сооружения.
На втором этапе работ был разработан проект подпорного сооружения на участке проведенного демонтажа. В качестве альтернативной конструкции габионной подпорной стенки была рассмотрена армогрунтовая конструкция из георешетки.
Выполнен анализ возможных причин деформаций. Выполнен расчет устойчивости подпорной стенки до/после проведения мероприятий по укреплению склона. Расчеты армогрунтовой стенки из георешетки выполнялись в программном комплексе Midas GTS NX, который позволяет выполнять расчеты устойчивости, определение напряженно-деформированного состояния основания и конструкции, определение деформаций, усилий и т. д.
Решение задачи определения устойчивости сооружения производилось методом снижения прочности. Поиск решения производится на основе последовательного снижения (увеличения) сдвиговых характеристик грунта (удельное сцепление и угол внутреннего трения). Выполнен расчет устойчивости и определение напряженно-деформированного состояния.
Результаты проведенных исследований показали эффективность применения георешеток с обертыванием грунта в качестве мероприятия по укреплению склона. Условие обеспечения устойчивости подпорной стенки обеспечивается в случае выполнения рекомендаций по устройству подпорного сооружения.
Ключевые слова: мерзлые грунты; насыпь; подпорная габионная стенка; деформации; деградация; проектирование; строительство
Расчет буронабивных свай пример расчёта несущей способности
В силу некоторых особенностей земельных участков (проблемная структура грунта, наличие уклона или плотность возведения сооружений) при строительстве не всегда есть возможность поставить фундамент желаемого типа. В таких случаях оптимальный вариант – буронабивной фундамент с ростверком, который становится все популярнее благодаря многим его преимуществам.
Cхема буронабивных свай.
Особенности и преимущества буронабивного фундамента
В некоторых случаях при сооружении жилых зданий нет возможности устанавливать ленточный фундамент.
Например, из-за наличия вблизи уже возведенных зданий или коммуникационных узлов. Такая проблема особенно актуальна в населенных пунктах, где площади участков небольшие и каждый владелец пытается возле дома разместить максимальное количество построек. Разрешить ситуацию так, чтобы не принести вреда основаниям уже существующих сооружений, позволяет использование буронабивного фундамента на сваях. При его сооружении есть возможность проводить все процессы с максимальной точностью. Кроме того, уровень вибрационных колебаний в процессе работы минимальный, что предотвращает разрушительное влияние на размещенные поблизости постройки.
Преимущества использования свай при сооружении фундамента:
- Относительная дешевизна сооружения. Монолитное или ленточное основание, если провести правильный расчет материалов, обойдется значительно дороже буронабивного.
- Универсальность применения. С помощью такого фундамента можно соорудить основание на любом типе грунта, включая участки, расположенные вблизи водоемов.
- Возможность установки на глубину промерзания грунта.
- Это решение подходит для конструкций из любых материалов. Например, для домов из кирпича, бруса или панелей.
- Скорость сооружения. На его строительство уходит около 5-7 суток.
- Безопасность. При постройке полностью исключена возможность негативно повлиять на уже готовые здания или нанести вред ландшафту.
Стоит отметить, что несущая способность буронабивного фундамента не уступает ленточному или монолитному.
Еще одна особенность использования свай – заливка прямо на месте строительства. К проблематике сооружения такого фундамента можно отнести только бурение скважин для заливки, которые вырыть с помощью техники возможно не всегда, и вся работа проводится вручную.
Фото буронабивных свай
Расчет основных характеристик буронабивных свай
Перед началом строительства нужно совершить расчет несущей способности и выбрать материал изготовления, который напрямую будет влиять на показатели будущего основания.
Расчет несущей способности
Просто недопустимо выпускать из виду этот показатель в ситуациях, когда планируется сооружать здание на основании из свай. От него напрямую зависит количество используемых материалов и количество столбов, которые будет необходимо использовать при строительстве.
Таблица несущей способности свай
Несущая способность свай, на которые действует вертикальная нагрузка, зависит от уровня сопротивления основания (влияют используемые материалы), а также показатель сопротивляемости грунта. Чтобы провести расчет несущей способности свай, можно воспользоваться формулой:
Несущая способность = 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг)
КФ – коэфф. однородности грунта.
Нс – нижнее сопротивление грунта.
По – площадь опирания столба (м2).
Пс – периметр столба (м).
Кус – коэффициент условий работы.
Нсг – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности.
Тсг – толщина слоя грунта (м).
Для поиска некоторых значений можно использовать СНиП 2.02.03-85 (там содержится каждая необходимая таблица).
Проводя расчет несущей способности, также нужно учитывать размер столба. Как пример, столб диаметром 30 см выдерживает 1700 кг, а свая толщиной 50 см – уже целых 5000 кг. Это говорит об большом влиянии каждого сантиметра на уровень нагрузки, который будет выдерживать диаметр.
Таблица сопротивления свайных столбов в зависимости от глубины погружения
Расчет несущей способности: материал
Кроме размеров свай, проводя расчет нужно учитывать и материал. Как и в других типах фундаментов, большое значение имеет класс бетона.
Таблица приблизительной стоимости свайного фундамента
Как пример, использование бетона В 7,5 может позволить основанию выдерживать нагрузку в 100 кг на 1 см2.
Это достаточно большой показатель.
Технология сооружения фундамента на сваях
Буронабивное основание собирается непосредственно на участке. В сваях заключается его основная особенность – именно они берут на себя всю нагрузку будущего сооружения. Чтобы провести расчет установки, нужно узнать глубину промерзания земли и провести монтаж так, чтобы подошва столба находилась ниже этой отметки.
Обязательно проводится гидроизоляция опор с помощью рубероида, устеленного 2 слоями. Верхние части столбов соединяются с помощью ростверка и от ее типа зависит вид основания: заглубленный или висячий.
С целью предотвращения вспучивания на участке ростверки висячего типа устанавливаются от поверхности земли на отдалении около 10 см. Когда ростверк будет погружен в землю – его называют заглубленным (вкапывается на 20 см и больше). Если основание сооружалось на сваях и использовался ростверк, оно способно выдерживать 1.5 Т.
Таблица для расчета бокового сопротивления опор
Алгоритм сооружения:
- Разметочные работы. Используется канат, уровень и другие приспособления.
- Рытье траншеи.
- Разметка расположения опор.
- Изъятие земли из места расположения столбов с помощью мотобура или другим способом.
- Установка опор. Перед их размещением в скважинах необходимо предварительно разместить рубероид в 2 слоя. Его рубашка должна полностью окутывать участок столба, который будет закопан в земле.
- Бетонирование.
- Соединение опорной части с ростверком.
- Укладка балки.
- Бетонирование стыков.
При бетонировании необходимо постоянно размешивать раствор. Это позволит добиться большей прочности основания: выйдет воздух и бетон будет более плотным.
Буронабивной фундамент – отличное и экономичное решение для возведения сооружений, не уступающее прочностными показателями, как пример, тому же ленточному основанию, а также позволяющее провести работу быстро.
Как рассчитать буронабивной свайный фундамент для дома
Вопросы экономии на строительстве фундамента могут быть решены путем использования передовых и безопасных решений, которые отличаются меньшей затратой строительных материалов по сравнению с традиционными вариантами оснований. В частности, с каждым годом возрастает популярность буронабивных фундаментов, которые успели зарекомендовать себя с положительной стороны. Но прежде чем приступать к строительству, необходимо провести тщательный расчет буронабивного фундамента. О том, как это сделать своими силами, вы сможете прочитать в нашей небольшой статье.
С чего начать расчет?
Итак, вы уже знаете, какой дом будете возводить на вашем участке. Все, что вам нужно – последовательно пройти через ряд этапов, большая часть которых сводится к проведению аналитической работы:
- оценить характер грунта;
- просчитать нагрузку от здания;
- провести расчет площади фундамента, вернее – площади его подошвы;
- определиться с параметрами буронабивных свай и их количеством
Оцениваем качественные параметры грунта
В статье «Расчет фундамента» мы приводили достаточно полную информацию о том, как самостоятельно оценить показатели грунта, а также рассчитать требуемую площадь подошвы фундамента. Там же вы можете посмотреть примерный расчет буронабивного фундамента. Стоит учитывать условие, что буронабивное свайное основание не подходит для участков с высоким УГВ.
Рассчитываем нагрузку от дома
На данном этапе необходимо прикинуть примерную нагрузку от будущего сооружения. Как это сделать, описано в этой статье. По сути, требуется лишь просуммировать массу стройматериалов, которая пойдет на строительство надземной части дома – сделать это несложно, имея в своем распоряжении сводные таблицы со средними значениями удельной массы.
Расчет параметров и количества буронабивных свай
Очевидно, что от параметров опор, в том числе – от площади подошвы каждой сваи, зависит их требуемое количество. Порядок расчетов такой же, как и при расчете столбчатого фундамента. В конце статьи, на которую мы ссылаемся, приведен пример того, как определиться с количеством опор. Не забываем о том, что минимально допустимый шаг между сваями составляет 2 метра, и все опоры необходимо объединить в одну систему обвязкой железобетонным ростверком. Уже на этом этапе можно «на бумаге» провести достаточно точный расчет прочности фундамента – выдержит ли он воздействия, как со стороны здания, так и со стороны грунта?
Сколько бетона и арматуры потребуется на устройство буронабивного основания
На этапе, когда вы определились с количеством буронабивных свай, самое время определить требуемый объем бетонной смеси. О том, как это сделать, мы писали здесь – рекомендуем ознакомиться с этой тематической статьей. Не забываем и про арматуру для фундамента. При желании, вы можете самостоятельно приготовить бетонную смесь прямо на участке – так будет дешевле и, благо, буронабивное основание нетребовательно к срокам заливки: сваи можно заливать так, как вам удобно!
Загрузка…
|
Расчет несущей способности бутобетонной буронабивной сваи. P несущая способность сваи = 0,7 коэфф. однородности грунта х (Rн нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u периметр сваи (м) х 0,8 коэфф. Rн — нормативное сопротивление грунта в тоннах под нижним концом сваи, принимается по таблицам №№1, 2, 3; fiн — нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи, т/м2, принимаемается по таблице №4. При разных слоях грунта на глубине залегания сваи сумма сопротивления грунта на боковой поверхности сваи рассчитывается отдельно для каждого слоя грунта и полученный результат умножается на периметр сваи.
|
Таблица №3 Нормативные сопротивления глинистых грунтов в плоскости нижних концов бутобетонных буронабивных свай.
Таблица №4 Нормативные сопротивления грунтов на боковой поверхности буронабивных свай.
|
Таблица.
* Указания по инженерно-геологическим обследованиям при изысканиях автомобильных дорог. М.-1963г.- Приложение №1
Пример ориентировочного расчета свайного фундамента на буронабивных сваях . Требуется рассчитать расстояние между висячими (без опоры на скальные грунты) буронабивными короткими сваями (до 3 м) под здание с центрально приложенной вертикальной расчетной нагрузкой Np = 5,5 т/погонный метр.
|
Принимаем размеры свай (вариант A): диаметр буронабивной сваи d = 0,5 м; длина буронабивной сваи l = 3,0 м. Нагрузка, приходящаяся на одну сваю составляет x метров (шаг свай) х 5,5 тонн (нагрузка на погонный метр фундамента ). P несущая способность сваи = 0,7 коэфф. однородности грунта х (Rн нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u периметр сваи (м) х 0,8 коэфф. условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li — толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м) В плоскости нижних концов свай залегает крупный песок, плотный влажный с несущей способностью Rн = 70 т/м2.
Несущая способность сваи по грунту будет:
Посмотрим, как изменится несущая способность сваи по грунту при уменьшении диаметра сваи до 40 см (вариант Б):
Посмотрим, как изменится несущая способность сваи диаметром 50 см при уменьшении глубины ее заложения с 3 до 2-х метров (вариант В):
При глубине заложения на 2 метра, буронабивная свая будет опираться на слой полутвердого суглинка, а боковые поверхности ствола сваи будут соприкасаться с 2 метровым слоем тугопластичного суглинка.
Из вышеприведенного примера можно сделать два важных вывода:
| ||
условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li — толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м)
Признаки визуального определения консистенции глинистых грунтов в поле *
Расчет фундамента на буронабивных сваях
Свайный фундамент имеет определенный спрос. Это выгодное решение для возведения прочной и надежной основы для дома. На практике используют винтовые, железобетонные и буронабивные сваи. Каждый тип применяется для определенных условий эксплуатации, но для любого технического сооружения требуется грамотный расчет. Вопросы экономии на сегодня актуальны, именно поэтому важно, чтобы проектирование производили квалифицированные специалисты.
Рассмотрим расчет фундамента на буронабивных сваях.
Что дает расчет свайного фундамента?
- Уменьшение затрат на строительство;
- Повышается безопасность эксплуатации строения;
- Передовые технологии позволяют экономить средства;
- Правильное обустройство конструкции обеспечивает долгий срок службы.
И это лишь часть преимуществ. Использование буронабивных столбов зарекомендовало себя с положительной стороны. Однако для их возведения потребуется провести расчет.
Основные этапы расчета фундамента на буронабивных сваях
Расчет фундамента на буронабивных сваях начинать необходимо с определения параметров грунта участка. Итак, сюда входит определение уровня стояния грунтовых вод, промерзания грунта и прочие геологические параметры. Данный тип фундамента невозможно обустроить при высоком стоянии грунтовых вод, конструкция окажется недолговечной.
Далее, основной расчет относится к определению площади фундамента, то есть подошвы. Это выполняется совместно с определением несущей способности от выше расположенного строения. В данном случае учитывается усредненная масса каждого строительного материала. По сумме определяют общую нагрузку.
Конечный расчет фундамента на буронабивных сваях относится к определению параметров свай. Определение количества свайных элементов определяется предыдущими параметрами. От площади подошвы основы дома зависит количество столбов. Стоит отметить, что минимально допустимый шаг между сваями составляет 1,2-2,5 м. Если конструкция включает ростверки, то их также рассчитывают на размеры и параметры нагрузки. Характеристики прочности каждой отдельной сваи определяется маркой строительной смеси. Например, один элемент из бетона М100 выдержит общую нагрузку в 100 кг/см2, при сечении – 20х20 см., без видимых разрушений.
В основной расчет фундамента на буронабивных сваях входит определение действующих нагрузок от выше расположенного здания, учитывают также и боковые сдавливающие деформации со стороны грунта.
Как результат – определение прочности всей конструкции. Это определяется совместно с общей прочностью грунта.
Важным этапом является армирование свайных столбов. Потребуется определить количества и размеры стальной арматуры. Этот пункт является обязательным, так как необоснованно завышенный расход прутков приведет к общему удорожанию проекта.
Небольшая заметка!
При правильном расчете буронабивные сваи обеспечат неплохую компенсацию естественных неровностей почвы. Такой фундамент можно использовать для строительства кирпичных и блочных домов. Заметьте, что основа дома на таких сваях соответствует всем преимуществам ленточного или заглубленного фундамента.
Цены на свайные фундаменты
| № | Тип фундамента | Единица измерения | Стоимость в рублях |
| 1 | На буронабивных сваях | м/п | 3900 |
| 2 | Свайно-ростверковый | м/п | 3800 |
| 3 | Свайный фундамент c закладными | м/п | 4000 |
| 4 | Свайный фундамент c обвязкой брусом | м/п | 4000 |
| 5 | Свайно-винтовой | м/п | 4600 |
Полезная информация по фундаменту на буронабивных сваях:
Проектирование свай, расчет их количества и несущей способности для фундамента каркасного дома
Теоретическое знакомство с комплексом преимуществ, которые обеспечивает использование свайных фундаментов в ходе ведения нового строительства, еще не гарантирует возможности получения всех гипотетических выгод на практике. Лишь корректный, грамотно выполненный расчет количества свай для фундамента каркасного дома или иных видов зданий позволит на 20-30% уменьшить смету строительства и минимизировать его сроки.
В сети Интернет несложно найти онлайн-калькулятор для предварительного расчета требуемого количества свай при возведении ограждающих конструкций и домов из различных материалов. Но полученный результат весьма приблизителен и поможет застройщику лишь определить примерный уровень затрат средств и времени. Профессиональный расчет и проектирование винтовых, буронабивных свай построен на анализе целого ряда критериев, основные среди которых – тип почвы, а также габаритные и весовые параметры строения.
Технология расчета и проектирования свайного поля
Одна из ключевых задач, которую должен решить проектировщик свайного фундамента — расчет несущей способности сваи (нагрузки), для чего используют различные методы. Эти методики базируются на:
- Требованиях СНиП 2.02.03-85 для общей оценки ситуации;
- Результатах испытаний свай статическими нагрузками;
- Данных, полученных в процессе динамических испытаний;
- Показаниях датчиков, полученных при статическом и динамическом зондировании.
Заказать проектирование свай
Последние выполненные объекты
Год
Наименование объекта
Адрес
Вид работ
Фото Объекта
2016 МРО Православный приход храма Благовещения в Петровском парке г. Москвы г. Москва, ул. Красноармейская, д.2а Устройство ограждения котлована 2016 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессиональное учреждение среднего профессионалного образования «государственное училище (техникум) олимпийского резерва по хоккею» в г. Ярославле г. Ярославль, ул. Дядьковская (в районе пересечения с улицей Академика Колмогорова) Устройство буронабивных свай Ø426 мм, Ø630мм 2016 Реконструкция завода по производству косметических средств «Л’Ореаль» Калужская область, Боровский район, д. 
Добрино, 2-ой Восточный проезд, владение 4Устройство буроинъекционных свай Ø250 мм 2016 Модернизация Торгово-развлекательного центра «МЕГА» (реконструкция отдельных зон). В части корректировки конструкций павильона в осях 22а-24а/L-O1 Московская обл., г. Химки, Микрорайон «ИКЕА», корп. №2 Статическое испытание на вдавливание грунтов винтовой сваей стволØ 159мм, лопасть 550 мм дл. 4,00 м и 1,61 м, на нагрузку 14,4т.
Добрино, 2-ой Восточный проезд, владение 4Сваи должны располагаться под каждым из углов строения, в точках стыков несущих перегородок с внешними стенами, в зонах с повышенными нагрузками (например, если будет проводиться устройство печи), под внешними углами террасы или балкона. Безусловно, чем более часто будут установлены сваи, тем более прочным получится фундамент, но при этом в значительной мере нивелируется одно из важнейших его достоинств – невысокая цена. Поэтому основные факторы, которые необходимо учитывать, выполняя проектирование свай (рекомендации) для получения гарантированно надежного результата:
- Масса строения, включающая вес всех конструктивных элементов;
- Полезные нагрузки — сюда входит вес предметов интерьера, мебели и людей;
- Снеговые нагрузки;
- Характеристики грунтового основания;
- Физико-механические параметры используемых свай.
Сегодня для выполнения комплекса достаточно сложных вычислений проектировщики компании «БУРИНЖСТРОЙ» используют формулы СНиП и специальные компьютерные программы. Передовые технологии в совокупности с богатым практическим опытом наших специалистов служат гарантией достижения точного, надежного и экономически выгодного результата расчетов свайного фундамента.
Проектирование свай [разработать подробное руководство]
В статье рассмотрено устройство свай (набивно-буронабивные одинарные сваи).
Буронабивные сваи чаще используются в мире в качестве глубокого фундамента, когда осевая нагрузка не может быть достигнута за счет фундаментов мелкого заложения.
Существуют различные методы проектирования свай. Во всех методах расчет поверхностного трения и концевых опор выполняется при расчете свай. Если мы сможем рассчитать вышеуказанные параметры, мы легко сможем оценить вместимость сваи.
Расчет отрицательного поверхностного трения и нормального поверхностного трения грунта в этой статье не рассматривается.
Однако эффект поверхностного трения грунта можно учесть при оценке несущей способности сваи.
Особенно, когда есть отрицательное поверхностное трение, которое снижает несущую способность сваи, это следует учитывать в расчетах. Влияние трения кожи о землю о кожу будет рассказано в другой статье на этом сайте.
Как правило, допустимые значения торцевого подшипника и поверхностного трения определяются геотехническими исследованиями.
В отчете приведены допустимые значения допустимого концевого подшипника и допустимого поверхностного трения.
Если в отчете о инженерно-геологических исследованиях указаны предельная нагрузка на концевую опору и предельное поверхностное трение, они должны быть преобразованы в допустимые нагрузки, поскольку мы сравниваем их с рабочими нагрузками (эксплуатационными нагрузками) конструкции.
Уравнения для оценки концевого подшипника и трения обшивки
Допустимая нагрузка на концевую часть = (допустимая конечная опора) x (площадь поперечного сечения основания сваи)
Способность к трению обшивки = (допустимое трение обшивки) x (площадь поверхности сваи в длине раструба)
Площадь поверхности сваи в длине раструба вычисляется путем умножения длины раструба (длины сваи в свежей породе) на длину периметра сваи.Обычно сваи имеют глубину забивки вокруг диаметра сваи, если это не указано в геотехническом отчете.
Геотехническая способность сваи = Концевая несущая способность + Допустимая нагрузка на трение обшивки
Геотехническая способность сваи сравнивается со структурной способностью сваи для получения несущей способности сваи.
Структурная способность сваи может быть оценена с помощью структурного анализа.
Сваю можно спроектировать как колонну, несущую осевую нагрузку в почве и скале.
Когда сваи выполняются на очень мягких грунтах, таких как торф, рекомендуется провести структурную проверку сваи с учетом эффекта продольного изгиба в очень мягкой среде.
Как правило, инженеры использовали следующее уравнение для оценки несущей способности свай.
Структурная способность сваи = 0,25 fcu Ac
Где fcu = характеристическая кубическая прочность бетона
Ac = площадь поперечного сечения сваи
Расчетная способность сваи = меньшая структурная способность и геотехническая нагрузка
Для ознакомления с конструкцией свайной заглушки можно обратиться к статье «Конструкция заглушки ».
(PDF) Оценка несущей способности и осадки буронабивных свай в мягких грунтах
Гралевинар 10/2013
917
ГРАЛЕВИНАР 65 (2013) 10, 901-918
Оценка несущей способности и осадки буронабивных свай в мягких грунтах
ССЫЛКИ
[1] Cezar, GJ: Zapisi o Galskom ratu, pogl.4, prijevod, Jesenski i Turk,
Zagreb, 2010.
[2] Vitruvije: Deset knjiga o arhitekturi, prijevod,
IGH, Загреб, 1999.3 ] Интернет: http://www.geoforum.com/info/pileinfo/, preuzeto
07.05.2013.
[5] Ван Импе, В.Ф .: Винтовые сваи: все еще сложная тема для обсуждения ?,
IV Семинар по глубокому фундаменту на буронабивных и шнековых сваях, изд.
Van Impe, Millpress, Роттердам, стр.3-8, 2003.
[6] О’Нил, М.В.: Боковое сопротивление в сваях и пробуренных стволах, журнал
Геотехнической и геоэкологической инженерии, ASCE, 127
(1), стр. 3-16, 2001
[7] Мандолини, А., Руссо, Г., Виджиани, Ч .: Свайные фундаменты:
Экспериментальные исследования, анализ и проектирование, 16-е Междунар. Конф.
по механике грунтов и инженерно-геологическому проектированию, Осака, стр.
177-213, 2005.
[8] Симпсон, Б., Моррисон, П., Ясуда, С., Таунсенд, Б., Gazetas, G .:
Отчет о современном состоянии: Анализ и дизайн, 17-е Междунар. Конф. on
Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Alexandria, pp.
2873-2929, 2009.
[9] FHWA-NHI-10-016: Просверленные валы: процедуры строительства
и методы проектирования LRFD, Министерство транспорта США ,
2010.
[10] Томлисон, М., Вудворд, Дж .: Проектирование и строительство свай
Практика, 5-е изд., Taylor & Francis, 2008.
[11] Poulos, HG: поведение сваи — теория и применение,
Géotechnique, 39 (3), pp.365-415, 1989.
[12] Poulos, HG: Deep фундаментов — Могут ли дальнейшие исследования помочь практике
?, IV семинар по глубоким фундаментам на буронабивных и шнековых сваях
, изд. Van Impe, Millpress, Роттердам, стр. 45-55, 2003.
[13] HRN EN 1997-1: 2012 — Eurokod 7: Geotehničko projektiranje
— 1. dio: Opća pravila (EN 1997-1: 2004 + AC: 2009), HZN e-Glasilo
3/2012, 164 стр., 2012.
[14] Смолчик У. (ред.): Справочник по геотехнической инженерии, Ernst &
Sohn, 2003.
[15] Риз, LC: Проектирование и строительство пробуренных стволов, Журнал
Geotechnical Engineering Div., ASCE, 104 (1), pp. 91-116, 1978.
[16] Meyerhof, GG: Несущая способность и оседание свайных фундаментов
, Journal of Geotechnical Engineering Div.,
ASCE, 102 (3), pp. 195-228, 1976.
[17] Fellenius, B.H .: Обсуждение «Боковое сопротивление в сваях и
пробуренных стволах» Майкла У. О’Нила, Journal of Geotechnical и
Geoenvironmental Engineering, ASCE, 128 (5), стр 446-448, 2002.
[18] Эль-Хахим, AF, Mayne, PW: Обсуждение «Бокового сопротивления
в сваях и пробуренных стволах» Майкла У. О’Нила, Журнал
Геотехническая и геоэкологическая инженерия, ASCE, 128 ( 5),
pp.448-449, 2002.
[19] Moormann, C.
: Поведение контакта на границе раздела между буронабивными сваями
и грунтом, IV семинар по глубокому фундаменту на буронабивных и шнековых сваях
, изд. Van Impe, Millpress, Rotterdam, pp.
163-170, 2003.
[20] Matković, I .: Određivanje nosivosti pilota pomoću statičkog
Penetracijskog ispitivanja, magistarski rad, Građilitešvensi fakuštis 9000 ., 2011.
[21] Риз, Л. К., Изенхауэр, В. М., Ван, С. Т.: Анализ и проектирование
мелких и глубоких фундаментов, John Wiley & Sons, 2006.
[22] О’Нил, М.В., Риз, Л.К .: Просверленные валы: процедуры строительства
и методы проектирования, публикация № FHWA-IF-99-025, Федеральное управление шоссейных дорог
, Вашингтон, округ Колумбия, 758 стр. , 1999.
[23] Kulhawy, FH: Фундаменты с просверленными валами, глава 14 в
Справочник по проектированию фундаментов
, 2-е изд., H.-Y. Фанг, редактор,
Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк, стр. 537-552, 1991.
[24] Берланд, Дж.Б .: Трение вала свай в глине, Земляное строительство,
6 (3), стр.30-42, 1973.
[25] ВАЛ, версия 6.0: Программа для исследования просверленных валов при осевых нагрузках
, Ensoft Inc, 2007.
[26] Роллинз, К.М., Клейтон, Р.Дж., Майкезелл, RC, Blaise, BC: Drilled
Shaft Side Friction в почвах, Journal of Geotechnical и
Geoenvironmental Engineering, 131 (8), стр. 987-1003, 2005.
[27] Harraz, AM, Houston, WN, Уолш, К.Д., Перри, С.Р., Хьюстон,
SL: Сравнение измеренного и прогнозируемого поверхностного трения
Значения валовых фундаментов с осевой нагрузкой в гравийных грунтах,
Advances in Deep Foundations, ASCE, 2005.
[28] Томлинсон, MJ: Некоторые эффекты забивания свай на трение обшивки,
Труды конференции по поведению свай,
Институт гражданских инженеров, Лондон, 1971.
[29] Керубини, К. , Вессия, Г.: Подход к обеспечению надежности бокового сопротивления свай
посредством анализа полного напряжения (метод
), Canadian Geotechnical Journal, 44 (11), стр.
1378-1390,
2007.
[30] Чен, Ю.Дж., Кулхави, Ф.H .: Необученные взаимосвязи прочности
между тестами CIUC, UU и UC. Journal of Geotechnical
Engineering, 119, стр. 1732–1749, 1993.
[31] Деннис, Н.Д., Олсон, RE: Осевая нагрузка стальных трубных свай в глине,
Proceedings of Geotechnical Practice in Offshore Engineering,
Остин, Техас. Под редакцией Стивена Райта. Американское общество
инженеров-строителей, Нью-Йорк, стр. 370–388., 1983.
[32] Правила о техническом нормативном процессе
объекта, сл.л. SFRJ 015/1990, стр. 653-667, 1990.
[33] DIN 1054; Sicherheit im Erd- und Grundbau, Englische Fassung
der DIN 1054 (Schlussmanuskript Oktober 2005), NA 005
Normenausschuss Bauwesen (NABau)
[34] Ившич, Т., Савиц-Оссан, Э. : Suvremeni praktični
postupci proračuna pilota, Priopćenja 4. Savjetovanja HGD-a,
Ojačanje tla i stijena, Opatija, pp. 381-390, 2006.
[35] DeRuiter, J., Beringen,Л .: Свайный фундамент для крупных сооружений в Северном море
, Морская геотехнология, 3 (3), стр. 267-314, 1979.
[36] Шертман, Дж. Х .: Руководящие указания по конусным испытаниям, характеристикам и дизайну
, Федеральный Администрация шоссейных дорог, отчет FHWA-
TS-78209., 1978.
[37] Тумай, М.З., Фахру, М.: Вместимость свай в мягких глинах с использованием электричества
Данные QCPT, Труды конференции по проникновению конусов
Тестирование и опыт, Сент-Луис, стр.434-455, 1981.
[38] Бустаманте, М., Джанеселли, Л .: Прогноз несущей способности сваи
с помощью статического пенетрометра CPT, Труды 2-го Европейского симпозиума
по испытаниям на проникновение, Амстердам, стр.
493-500, 1982.
[39] HRN EN 1997-2: 2012 — Eurokod 7: Geotehničko projektiranje
— 2. dio: Istraživanje i ispitivanje temeljnoga tla (EN 1997-
2: 2007 + AC: 2010), HZN e-Glasilo 3/2012, 191 стр.
, 2012.
Грузоподъемность свай | Программное обеспечение SkyCiv Cloud для структурного анализа
Как рассчитать предельную несущую способность одиночной сваи
Грузоподъемность
Оценка предельной несущей способности одиночной сваи — один из наиболее важных аспектов проектирования свай, который иногда может быть сложным.В этой статье будут рассмотрены основные уравнения для расчета одинарной сваи, а также приведен пример.
Чтобы легко понять механизм передачи нагрузки одиночной сваи, представьте бетонную сваю длиной L и диаметром D, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1: Механизм передачи нагрузки для свай
Нагрузка Q, приложенная к свае, должна передаваться непосредственно на грунт у основания сваи. Часть этой нагрузки будет восприниматься сторонами сваи за счет так называемого «поверхностного трения», развиваемого вдоль вала (Q s ), а остальная часть будет выдержана почвой, на которую опирается свая (Q p ).Следовательно, предельная несущая способность (Qu) сваи определяется уравнением (1). Существует несколько методов оценки значений Q p и Q s .
\ ({Q} _ {u} = {Q} _ {p} + {Q} _ {s} \) (1)
Q u = Максимальная грузоподъемность
Q p = Допустимая нагрузка на концевую опору
Q с = Сопротивление поверхностному трению
Хотите попробовать программное обеспечение SkyCiv Foundation Design? Наш бесплатный инструмент позволяет пользователям выполнять расчеты несущей способности без загрузки или установки!
Калькулятор проектирования фундамента
Усилие на конце подшипника, Q
p
Предельная несущая способность на конце теоретически представляет собой максимальную нагрузку на единицу площади, которая может без сбоев выдержать опору грунтом.
Следующее уравнение Карла фон Терзаги, отца механики грунтов, является одной из первых и наиболее часто используемых теорий при оценке предельной несущей способности фундаментов. Уравнение Терзаги для предельной несущей способности может быть выражено как:
\ ({q} _ {u} = (c × {N} _ {c}) + (q × {N} _ {q}) + (\ frac {1} {2} × γ × B × { N} _ {γ}) \) (2)
q u = максимальная допустимая нагрузка на конец
c = сцепление почвы
q = Эффективное давление на грунт
γ = Удельный вес грунта
B = глубина или диаметр поперечного сечения
N c , N q , N γ = Факторы подшипника
Так как q u выражается в единицах нагрузки на единицу площади или давления, умножение его на площадь поперечного сечения сваи приведет к несущей способности сваи на конце (Q p ).Результирующим значением последнего члена уравнения 2 можно пренебречь из-за относительно небольшой ширины сваи, следовательно, его можно исключить из уравнения. Таким образом, предельная несущая способность сваи может быть выражена, как показано в уравнении (3). Эта модифицированная версия уравнения Терзаги используется в модуле SkyCiv Foundation при проектировании свай.
\ ({Q} _ {p} = {A} _ {p} × [(c × {N} _ {c}) + (q × {N} _ {q})] \) (3)
A p = Площадь поперечного сечения сваи
Коэффициенты опоры N c и N q являются безразмерными, получены эмпирическим путем и являются функциями угла трения почвы (Φ).Исследователи уже завершили расчеты, необходимые для определения коэффициентов опоры. В таблице 1 приведены значения N q согласно данным инженерного командования военно-морских сил (NAVFAC DM 7.2, 1984). Значение N c примерно равно 9 для свай под глинистыми грунтами.
| Коэффициент подшипника (Н q ) | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Угол трения (Ø) | 26 | 28 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 |
| Забивные сваи | 10 | 15 | 21 | 24 | 29 | 35 | 42 | 50 | 62 | 77 | 86 | 120 | 145 |
| Буронабивные сваи | 5 | 8 | 10 | 12 | 14 | 17 | 21 | 25 | 30 | 38 | 43 | 60 | 72 |
Таблица 1: N q значения из NAVFAC DM 7.
2
Сопротивление поверхностному трению, Q
с
Кожное сопротивление сваи развивается по длине сваи. Обычно сопротивление трению сваи выражается как:
\ ({Q} _ {s} = ∑ (p × ΔL × f) \) (4)
p = периметр сваи
ΔL = Инкрементная длина сваи, по которой берутся p и f
f = Сопротивление трению агрегата на любой глубине
Оценка значения единицы сопротивления трению (f) требует рассмотрения нескольких важных факторов, таких как характер установки свай и классификация грунта.Уравнения (5) и (6) показывают вычислительный метод определения единицы сопротивления трению свай в песчаных и глинистых грунтах соответственно. В таблицах 2 и 3 представлены рекомендуемый эффективный коэффициент давления грунта (K) и угол трения грунт-сваи (δ ’) в соответствии с NAVFAC DM7.2.
Для песчаных почв:
\ (f = K × σ ’× tan (δ’) \) (5)
K = эффективный коэффициент давления грунта
σ ’= эффективное вертикальное напряжение на рассматриваемой глубине
δ ’= угол трения грунт-сваи
Для глинистых почв:
\ (f = α × c \) (6)
α = Эмпирический коэффициент сцепления
| Угол трения грунт-сваи (δ ’) | |
|---|---|
| Тип сваи | δ ’ |
| Стальная свая | 20º |
| Куча древесины | 3/4 × Φ |
| Бетонная свая | 3/4 × Φ |
Таблица 2: Значения угла трения грунт-сваи (NAVFAC DM7.2, 1984)
| Коэффициент бокового давления земли (K) | ||
|---|---|---|
| Тип сваи | Компрессионная свая | Натяжная свая |
| Забивные двутавровые сваи | 0,5–1,0 | 0,3-0,5 |
| Забивные сваи (круглые, прямоугольные) | 1,0–1,5 | 0,6–1,0 |
| Забивные сваи (конические) | 1. 5-2,0 | 1,0–1,3 |
| Забивные сваи | 0,4-0,9 | 0,3–0,6 |
| Буронабивные сваи (диаметр <24 ″) | 0,7 | 0,4 |
Таблица 3: Значения коэффициента бокового давления земли (K) (NAVFAC DM7.2, 1984)
| Коэффициент адгезии (α) | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| c / p a | α | ||||||||||||
| ≤ 0.1 | 1,00 | ||||||||||||
| 0,2 | 0,92 | ||||||||||||
| 0,3 | 0,82 | ||||||||||||
| 0,4 | 0,74 | ||||||||||||
| 0,6 | 0,62 | ||||||||||||
| 0,8 | 0,54 | ||||||||||||
| 1,0 | 0,48 | ||||||||||||
| 1,2 | 0,42 | ||||||||||||
| 1,4 | 0,40 | ||||||||||||
| 1,6 | 0,38 | ||||||||||||
| 1.8 | 0,36 | ||||||||||||
| 2,0 | 0,35 | ||||||||||||
| 2,4 | 0,34 | ||||||||||||
| 2,8 | 0,34 | ||||||||||||
Примечание: p a = атмосферное давление ≈ 100 кН / м 2
Таблица 4: Значения фактора адгезии (Terzaghi, Peck, and Mesri, 1996)
Пример: Расчет вместимости свай в песке
Бетонная свая длиной 12 метров и диаметром 500 мм забивается в несколько слоев песка без наличия грунтовых вод.Найдите максимальную несущую способность (Q и ) сваи.
| Детали | |
|---|---|
| Раздел | |
| Диаметр | 500 мм |
| Длина | 12 месяцев |
| Слой 1-Свойства грунта | |
| Толщина | 5 месяцев |
| Масса устройства | 17,3 кН / м 3 |
| Угол трения | 30 градусов |
| Сплоченность | 0 кПа |
| Столб подземных вод | Нет |
| Свойства двух слоев почвы | |
| Толщина | 7 месяцев |
| Масса устройства | 16. 9 кН / м 3 |
| Угол трения | 32 градуса |
| Сплоченность | 0 кПа |
| Столб подземных вод | Нет |
Шаг 1. Вычислите допустимую нагрузку на концевой подшипник (Q p ).
На кончике стопки:
A p = (π / 4) × D 2 = (π / 4) × 0,5 2
A p = 0.196 кв.м. 2
c = 0 кПа
θ = 32º
N q = 29 (из таблицы 1)
Эффективное давление на почву (q):
q = (γ 1 × t 1 ) + (γ 2 × t 2 ) = (5 м × 17,3 кН / м 3 ) + (7 м × 16,9 кН / м 3 )
q = 204,8 кПа
Затем используйте уравнение (3) для определения допустимой нагрузки на концевую опору:
Q p = A p × [(c × N c ) + (q × N q )]
Q p = 0.196 м 2 × (204,8 КПа × 29)
Q p = 1164,083 кН
Шаг 2: Вычислить сопротивление поверхностному трению (Q s ).
Используя уравнения (4) и (5), рассчитайте поверхностное трение на слой почвы.
Q с = ∑ (p × ΔL × f)
p = π × D = π × 0,5 м
p = 1,571 м
Слой 1:
ΔL = 5 м
f 1 = K × σ ’ 1 × tan (δ’)
К = 1.25 (Таблица 3)
δ ’= 3/4 × 30º
δ ’= 22,50º
σ ’ 1 = γ 1 × (0,5 × t 1 ) = 17,3 кН / м 3 × (0,5 × 5 м)
σ ’ 1 = 43,25 кН / м 2
f 1 = 1,25 × 43,25 кН / м 2 × tan (22,50º)
f 1 = 22,393 кН / м 2
Q s1 = p × ΔL × f 1 = 1,571 м × 5 м × 22,393 кН / м 2
Q s1 = 175.
897 кН
Уровень 2:
ΔL = 7 м
f 2 = K × σ ’ 2 × tan (δ’)
K = 1,25 (таблица 3)
δ ’= 3/4 × 32º
δ ’= 24º
σ ‘ 2 = (γ 1 × t 1 ) + [γ 2 × (0,5 × t 2 )] = (17,3 кН / м 3 × 5 м) + [16,9 кН / м 3 × (0,5 × 7 м)]
σ ’ 2 = 145,65 кН / м 2
f 2 = 1.25 × 145,65 кН / м 2 × tan (24º)
f 2 = 81,059 кН / м 2
Q s2 = p × ΔL × f 2 = 1,571 м × 7 м × 81,059 кН / м 2
Q s2 = 891,406 кН
Общее сопротивление кожному трению:
Q s = Q s1 + Q s2 = 175,897 кН + 891,406 кН
Q s = 1067,303 кН
Шаг 3: Рассчитайте предельную грузоподъемность (Q и ).
Q u = Q p + Q s = 1164,083 кН + 1067,303 кН
Q u = 2231,386 кН
Пример 2: Расчет вместимости свай в глине
Рассмотрим бетонную сваю диаметром 406 мм и длиной 30 м, залитую слоистой насыщенной глиной. Найдите максимальную несущую способность (Q и ) сваи.
| Детали | |
|---|---|
| Раздел | |
| Диаметр | 406 мм |
| Длина | 30 метров |
| Слой 1-Свойства грунта | |
| Толщина | 10 м |
| Масса устройства | 8 кН / м 3 |
| Угол трения | 0º |
| Сплоченность | 30 кПа |
| Столб подземных вод | 5 месяцев |
| Свойства двух слоев почвы | |
| Толщина | 10 м |
| Масса устройства | 19. 6 кН / м 3 |
| Угол трения | 0º |
| Сплоченность | 0 кПа |
| Столб подземных вод | Полностью погруженный |
Шаг 1. Вычислите допустимую нагрузку на концевой подшипник (Q p ).
На кончике стопки:
A p = (π / 4) × D 2 = (π / 4) × 0,406 2
A p = 0.129 кв.м. 2
c = 100 кПа
N c = 9 (типичное значение для глины)
Q p = (c × N c ) × A p = (100 кПа × 9) × 0,129 м 2
Q p = 116,1 кН
Шаг 2: Вычислить сопротивление поверхностному трению (Q s ).
Используя уравнения (4) и (6), рассчитайте поверхностное трение на слой почвы.
Q с = ∑ (p × ΔL × f)
р = π × D = π × 0.406 м
p = 1,275 м
Слой 1:
ΔL = 10 м
α 1 = 0,82 (таблица 4)
c 1 = 30 кПа
f 1 = α 1 × c 1 = 0,82 × 30 кПа
f 1 = 24,6 кН / м 2
Q s1 = p × ΔL × f 1 = 1,275 м × 10 м × 24,6 кН / м 2
Q s1 = 313,65 кН / м 2
Уровень 2:
ΔL = 20 м
α 2 = 0.48 (Таблица 4)
c 2 = 100 кПа
f 2 = α 2 × c 2 = 0,48 × 100 кПа
f 2 = 48 кН / м 2
Q s2 = p × ΔL × f 2 = 1,275 м × 20 м × 48 кН / м 2
Q s2 = 1224 кН / м 2
Общее сопротивление кожному трению:
Q с = Q с1 + Q с2 = 313.
65 кН + 1224 кН
Q s = 1537,65 кН
Шаг 3: Рассчитайте предельную грузоподъемность (Q и ).
Q u = Q p + Q s = 116,1 кН + 1537,65 кН
Q u = 1,653,75 кН
Хотите попробовать программное обеспечение SkyCiv Foundation Design? Наш бесплатный инструмент позволяет пользователям выполнять расчеты несущей способности без загрузки или установки!
Калькулятор проектирования фундамента
Артикул:
- Дас, Б.М. (2007). Принципы фундаментальной инженерии (7-е издание) . Глобальный инжиниринг
- Раджапаксе, Р. (2016). Практическое правило проектирования и строительства свай (2-е издание) . Elsevier Inc.
- Томлинсон, М.Дж. (2004). Практика проектирования и строительства свай (4-е издание) . E&FN Spon.
Определение эффективной длины буронабивной сваи большого диаметра на основе решения Миндлина
Abstract
Уравнение расчета эффективной длины буронабивной сваи большого диаметра связано с ее распределением сопротивления ствола сваи.Таким образом, существует большая разница между результатами расчета при разных распределениях сопротивления ствола сваи. В первую очередь, эта статья суммирует концептуальный режим сопротивления ствола сваи при том обстоятельстве, что грунт, окружающий сваи, имеет различное распределение слоев. Во-вторых, на основе решения Миндлина о перемещении и с учетом влияния диаметра сваи расчетное уравнение оптимизировано с предположением, что сопротивление вала сваи имеет параболическое распределение.Факторы влияния анализируются в соответствии с результатом расчета эффективной длины сваи. Наконец, в сочетании с инженерным примером, расчетное уравнение, выведенное в этой статье, анализируется и проверяется. Результат показывает, что коэффициент Пуассона грунта и диаметр сваи повлияли на эффективную длину сваи.
По сравнению с коэффициентом Пуассона грунта влияние диаметра сваи более значимо. Если диаметр сваи остается неизменным, влияние коэффициента Пуассона грунта на эффективную длину сваи уменьшается по мере увеличения отношения модуля упругости сваи и модуля упругости грунта.Если коэффициент Пуассона грунта остается прежним, влияние диаметра сваи на эффективную длину сваи возрастает по мере увеличения отношения модуля упругости сваи и модуля упругости грунта. Таким образом, оптимизированный результат расчета эффективной длины сваи с учетом влияния диаметра сваи более близок к реальной инженерной ситуации и практически осуществим.
Ключевые слова
Буронабивная свая большого диаметра
Сопротивление ствола сваи
Параболическое распределение
Решение Миндлина
Влияние диаметра сваи
Эффективная длина сваи
Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)
View Abstract Periodical Offices Чанъаньского университета.Производство и размещение в компании Elsevier BV
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
Расчет бокового трения сваи методом многопараметрического статистического анализа
В этой статье для изучения значения стороны сваи используются испытание на статическую нагрузку и метод многопараметрического статистического анализа. трение в разных слоях почвы в лёссовой области. В настоящее время испытание на статическую нагрузку является наиболее часто используемым методом определения несущей способности свайного фундамента. Во время испытания вертикальная нагрузка прикладывается к верхней части 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 исследовали расчет 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 статической нагрузки и многопараметрического статистического анализа. Метод многопараметрического статистического анализа сравнивается с результатами испытаний на статическую нагрузку, погрешность контролируется в пределах 20%. Результаты показывают, что результаты расчетов многопараметрического статистического анализа в основном соответствуют техническим требованиям.
1. Введение
Лессовые отложения покрывают большую часть земного шара, составляя одну десятую площади суши во всем мире.В Китае преобладает лесс со сплошными слоями и большой мощностью, занимающий площадь примерно 630 000 км 2 [1, 2]. Лесс — это желтые иловые отложения, которые в четвертичный период переносились в основном ветрами. Он богат карбонатом, с большими пустотами, явными вертикальными трещинами и в целом низким уровнем грунтовых вод [3, 4]. В условиях 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 широко используются сваи трения или сваи трения с торцевыми опорами. Для длинных свай сопротивление трению стороны 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 испытаний 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 предприняты 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 превысила 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 набивных свай, что показало, что общее поперечное сопротивление свай может быть увеличено за счет увеличения прочность камня или грунта на конце сваи [37].
Были также проведены полевые испытания под нагрузкой на сверхдлинные монолитные сваи, и были получены кривые осевого усилия испытательных свай при различных уровнях нагрузки, а также зависимость между трением агрегата и относительным смещением 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 от 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 данной статье проводятся испытания статической нагрузки на шести испытательных сваях 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 Лёсс-Лянхэ, и 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 испытательной площадки состоят из следующего: (1) Лессовая почва (): почва коричнево-желтая, 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 испытания на содержание влаги (рис. 2 (а)), испытания на сжатие (рис. 2 (b)) и испытания на прямой сдвиг (рис. 2 (с)). ). Метод сушки использовался в тесте на содержание влаги в почве, а коэффициент пустотности почвы был получен с помощью теста на сжатие.Путем анализа данных испытаний на влагосодержание и сжатие были получены характеристики пласта и основные физические свойства слоя почвы на испытательной территории, как показано в таблице 1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Угол сцепления и внутреннего трения — важные параметры, используемые 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 секции для резки выровнена. Затем помещали фильтровальную бумагу и верхние проницаемые камни, и образцы медленно вставляли в коробку для сдвига. После этого кольцевой нож был удален, и была 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 немедленно вытащили, включили секундомер и маховик вращали 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.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 мин. 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 расположение тестовых элементов перед тестированием, строительство тестовых свай и анкерных свай, а также тестовое нагружение и сбор данных. Конкретный процесс для каждого соответствующего компонента подробно описан следующим образом: (1) В соответствии с требованиями 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 заложено 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 размещен 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 в 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. Следовательно, 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 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 стабильность 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 для выемки грунта 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 качества формирования отверстий на соответствие требованиям, каркас стального каркаса был поднят (рис. 5 (б)) и залит в сваи (рис. 5 (в)).При сверлении отверстий роторным бурением 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 якорной свае, как показано на Рисунке 6 (а).Во-первых, восемь гидравлических домкратов (рисунок 6 (б)) были равномерно расположены на коробке стали подушки с достаточной прочностью и жесткостью, а затем главного луча и вторичного пучка (рис 6 (с)) были подняты, соответственно, с середины главной балки, расположенной на гидравлическом домкрате как можно дальше. При подъеме вспомогательной балки необходимо было убедиться, что два конца вспомогательной балки находятся в соответствии с положением 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 режиме реального времени.
Погрузка производилась тихоходным способом. Для этого эксперимента одноступенчатое нагружение составляло 1000 кН, максимальная нагрузка составляла 12000 кН, а стадия нагружения составляла 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 испытания, 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) при достижении максимального значения нагрузки, требуемого проектом, 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 испытаний 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 оседание 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.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Затем значение деформации тела сваи на каждом участке можно получить по соответствующей формуле. Осевое усилие стального стержня на каждой секции 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 составляет 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. тестовое задание. 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 согласуются 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 осевой силы тела сваи, которая представлена на рисунке 8. Наблюдая за рисунком 8, можно увидеть, что в процессе передачи верхней нагрузки сваи сваи Сопротивление наконечника 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 наконечника сваи.По мере увеличения нагрузки сопротивление кончика 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].