Буронабивные сваи в скальных грунтах
Буронабивные сваи в скальных грунтах
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова - институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.
Опечатки внесены изготовителем базы данных
Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.
Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.
Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.
Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).
Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент
ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент
ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия
ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия
ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)
СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"
СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)
СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"
СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"
СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины и определения
Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.
Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.
4 Общие положения
4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
г) действующих на фундаменты нагрузок;
д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;
е) экологических требований;
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;
О расчете свай в скальных грунтах средней крепости Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Никишкин М.В.
В статье представлено численное моделирование поведения боковой поверхности и несущей способности под концом свай пробуренных в скальном грунте средней крепости (RQD=50-75%). Результаты исследований показывают, что несущая способность и осадка свай зависит от числа параметров, которые необходимо принимать во внимание изучая взаимодействие сваи со скалой.I
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Никишкин М.В.
Особенности работы буронабивных свай в скальных грунтах средней крепости О работе свай-стоек в скальных грунтах Анализ взаимодействия глубоких фундаментов и трещиноватых скальных массивов при горизонтальных нагрузках Мировой опыт в проектировании свай в скальных грунтах Об особенностях расчета несущей способности буронабивных свай в скальных массивах при действии вертикальной нагрузки i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.n the paper is presents the simulation of the behavior of side shear and bearing capacity of piers drilled in rock mass of fair quality (RQD=50-70%). results of investigation demonstrated that the bearing capacity and settlement of piers depends on number of parameters, which are necessary to take into consideration studying the interaction of piers with rock.
Текст научной работы на тему «О расчете свай в скальных грунтах средней крепости»
О РАБОТЕ СВАЙ В СКАЛЬНЫХ ГРУНТАХ СРЕДНЕЙ
В статье представлено численное моделирование поведения боковой поверхности и несущей способности под концом свай пробуренных в скальном грунте средней крепости (RQD=50-75%). Результаты исследований показывают, что несущая способность и осадка свай зависит от числа параметров, которые необходимо принимать во внимание изучая взаимодействие сваи со скалой.
In the paper is presents the simulation of the behavior of side shear and bearing capacity ofpiers drilled in rock mass offair quality (RQD=50-70%). results of investigation demonstrated that the bearing capacity and settlement of piers depends on number of parameters, which are necessary to take into consideration studying the interaction of piers with rock.
Активное строительство на территории Москвы высотных зданий всё чаще ставит перед проектировщиками вопрос о необходимости передачи на грунты основания нагрузок значительно превышающих их расчётное сопротивление. В таких случаях нередко используются свайные фундаменты, в том числе опирающиеся на скальные грунты. Так, например, при проектировании комплекса Москва-Сити, в качестве фундаментов 72-х этажного здания высотой 380 м предполагается использование буроинъекционных свай диаметром 1,5 м, заделанных в мячковские и подольские известняки, залегающие на глубине около 40 - 42 м от дневной поверхности. При этом расчётная нагрузка на сваю составляет порядка 30 МИ. Для других зданий, входящих в комплекс Москва-Сити, нагрузка на подобные сваи достигает 60 МИ.
В натоящее время в отечественной практике при расчёте свай в скальных грунтах используется методика, рекомендуемая в СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» [1] в которых несущая способность сваи определяется с помощью формулы:
где yc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый yc = 1, A - площадь опирания на грунт сваи м2, R - расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа
где Rc,n - нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа (тс/м2 ), yg - коэффициент надежности по грунту, принимаемый yg=1,4, ld - расчетная глубина заделки набивной и буровой свай и сваи оболочки в скальный грунт, м, df - наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки
В соответствии с формулой (2) несущая способность сваи определяется прочностью скального грунта на одноосное сжатие под её нижним концом и диаметром. В случае заглубления сваи в грунт, при расчёте её несущей способности, вводится коэффициент, принимающий во внимание глубину заделки и, таким образом, учитывающий сопротивление по боковой поверхности сваи.
Вместе с тем, результаты исследований, представленные в [3] показывают, что методика, предназначенная для расчёта свай - стоек нельзя использовать для расчёта «висячих» свай и свай, несущая способность которых обеспечивается, как сопротивлением по их боковой поверхности, так и передачей части нагрузки на скальный массив. Однако, и при расчёте свай - стоек указанная методика даёт завышенные результаты, т.к. она использует в качестве расчётного сопротивления основания, полученную в испытаниях на образцах, прочность на сжатие ненарушенного скального грунта. В действительности, реальная несущая способность скального массива, благодаря трещиноватости и различным дефектам, может быть в несколько раз ниже. Принимая это во внимание, в статье методом конечных элементов исследовалась работа двух свай - стоек: длинной (30м) и короткой (5м), несущая способность которых определялась только передачей нагрузки на скальный массив, что может соответствовать работе сваи, пересекающей толщу нескального грунта и опирающейся на коренную породу. В расчётной схеме такое взаимодействие со скальным грунтом обеспечивалось заданием нулевых характеристик контактных элементов вдоль боковой поверхности сваи. Работа свай моделировалась в скальных грунтах средней крепости при двух значениях показателя качества скального массива: RQD=45% и RQD=75%. При этом рассматривались два соотношения между модулями упругости бетона сваи и скальной отдельности: Еб/Еотд=0,5 и Еб/Еотд=2,0. Учитывая, что модуль деформации скального массива определяется, как модулем упругости скальной отдельности, так и показателем качества массива RQD, выполнялось четыре численных эксперимента. Для них, при различных сочетаниях Еотд и RQD, были определены следующие значения модулей деформации скального массива Еск = 1250 МПа, 3750 МПа, 5000 МПа и 15000 МПа. Это соответствовало следующим четырём соотношениям модуля упругости бетона к модулю деформации скального массива ЕБ / Еск : 1,5; 5,0; 6,0 и 20,0. Предельное состояние скального
массива устанавливалось в соответствие с законом Кулона, для чего задавались соответствующие значения параметров с и р. Для параметра с (удельное сцепление) принимались следующие значения: с = 1,0 МПа, 1,3 МПа, 2,5 МПа и 3,9 МПа.
Внутренний угол трения ф имел значения: ф = 350 и 400. Предельное состояние
массива определяло его несущую способность под нижним концом сваи ,
которое определялось средним значением вертикальных напряжений crY в этом сечении. Предельное состояние сваи характеризовалось, используемым для определения начала разрушения скальных пород, критерием Хоека [2], что потребовало задания в исходных данных значений прочности бетона на сжатие и растяжение.
Результаты расчётов несущей способности свай - стоек, полученные численным методом, сравнивались с результатами, подсчитанными по рекомендациям СНиП и по методике, приведённой в [3].
Численные испытания позволили установить (рис.2и 3) предельные нагрузки на сваю, изменение осадок сваи в процессе эксперимента, а также несущую способность скального массива под сваей.
Мировой опыт в проектировании свай в скальных грунтах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Зерцалов М.Г., Никишкин М.В.
В статье рассматривается мировой опыт в проектировании свай в скальных грунтах.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Зерцалов М.Г., Никишкин М.В.
Особенности работы буронабивных свай в скальных грунтах средней крепости Методики расчета свай в скальных грунтах на горизонтальную нагрузку Об особенностях расчета несущей способности буронабивных свай в скальных массивах при действии вертикальной нагрузки Расчет несущей способности свай-стоек с учетом трения-сцепления на поверхности сваи Анализ взаимодействия глубоких фундаментов и трещиноватых скальных массивов при горизонтальных нагрузках i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.The article deals with global experience in the design of piles in rock.
Текст научной работы на тему «Мировой опыт в проектировании свай в скальных грунтах»
МИРОВОЙ ОПЫТ В ПРОЕКТИРОВАНИИ СВАЙ В СКАЛЬНЫХ
INTERNATIONAL EXPERIENCE IN DESIGNING PILES IN ROCK
М.Г. Зерцалов, M.B. Никишкин
МГСУ ИЭВПС, кафедра ПОГР
В статье рассматривается мировой опыт в проектировании свай в скальных грунтах.
The article deals with global experience in the design of piles in rock.
Активное строительство на территории России высотных зданий всё чаще ставит перед проектировщиками вопрос о необходимости передачи на грунты основания нагрузок значительно превышающих их расчётное сопротивление. В таких случаях нередко используются свайные фундаменты, в том числе опирающиеся на скальные грунты. Как пример, можно привести строительства комплекса Москва-Сити.
В настоящее время основным нормативным документом в России, определяющим расчёт свай, опирающихся на скальные грунты, является СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» [1], в которых несущая способность сваи определяется с помощью формулы:
где yc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый yc = 1, A - площадь опирания на грунт сваи м2, R - расчетное сопротивление грунта R под нижним
концом сваи-стойки, кПа
где Rcn - нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа (тс/м2 ), yg - коэффициент надежности по грунту, принимаемый yg=1,4, ld - расчетная глубина заделки набивной, буровой свай и сваи оболочки в скальный грунт, м, df - наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки
В соответствии с формулой (2) несущая способность сваи определяется прочностью скального грунта на одноосное сжатие под её нижним концом и диаметром. В случае заглубления сваи в грунт, при расчёте её несущей способности, вводится коэффициент, принимающий во внимание глубину заделки и, таким образом, учитывающий сопротивление по боковой поверхности сваи.
Но если обратиться к мировому опыту, например, согласно Канадскому руководству по проектированию фундаментов CGS (1992) [2] сваи устроенные в скальных грунтах передают нагрузку тремя способами
- только через сопротивление по боковой поверхности сваи;
- только через несущую способность скального грунта под нижним концом сваи;
- через комбинацию того и другого;
Несущую способность сваи обеспеченную как по боковой поверхности, так и под нижним концом сваи обычно вычисляют с использованием опытных соотношений,
выведенных из полевых испытаний. Существует два основных типа полевых испытаний: испытания на растяжение или испытания на сцепления, которые измеряют только сопротивление на боковой поверхности, и испытания на сжатие, которые измеряют либо сопротивление на боковой поверхности, либо сопротивлением грунта под нижним концом сваи, либо оба одновременно.
После окончания испытаний вычисляют сопротивление по боковой поверхности, xmax, и сопротивление под нижнем концом, qmax, следующими зависимостями:
где As = tcLB - периметр сваи, Ab = лВ2/4 - основание сваи, L - величина заглубления сваи, B - диаметр заделки, Qs - нагрузка воспринимаемая боковой поверхностью, Qb - нагрузка воспринимаемая грунтом под концом сваи.
Предельное сопротивление по боковой поверхности xmax и сопротивление грунта под нижним концом сваи qmax обычно согласовываются с пределом прочности на одноосное сжатие, ос. Например, xmax часто связывает ос с коэффициентом сцепления а, а = Xmax/ (4)
Вплоть до середины 1970х, определение несущей способности по боковой поверхности была основана на экстраполяции опытных данных полученных на испытаниях в глинах. Программы изыскания полевых исследований, проводимые в различных частях света (например Roseberg and Journeaux 1976 [14]; Horvath 1978 [5] и Williams 1980 [17]) показали, что коэффициенты сопротивления для скального грунта выше, чем в глинистом грунте. Исследования показали, что это связано с шероховатостью поверхности скважины. На основании этих исследований были получены зависимости для определения несущей способности по боковой поверхности. Reynolds and Kaderabek (1980) [13]: xmax = 0,3 oc (5) Gupton and Logan (1984) [4]: xmax = 0,2 oc (6)
Reese and ONell (1987) [12]: Xmax = 0,15 oc (7)
Roseberg and Journeaux (1976) [14] предложили следующую зависимость между предельным сопротивлением по боковой поверхности сваи и прочностью на одноосное сжатие:
Xmax = 0,375( 0С)0,515 (8)
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Meigt and Wolshi [9] (1979) предположили следующую зависимость:
Xmax = 0,22( 0С)0,6 (9)
Основанные на анализе 202 точек на графике из лаборатории и полевых испытаний на нагрузку, Horvath 1982 [6] предлагает следующую зависимость:
Xmax = 0,2 ДО 0,3( 0С)0,5 (10)
Шероховатость стенок скважины - фактор который влияет на сопротивление по боковой поверхности. Степень шероховатости зависит от типа бурильного оборудования и жесткости скального массива. Работы Williams и др. (1980) [17] показали, что скважины с гладкими стенками проявляют хрупкое разрушение, в то время, как скважины, имеющие достаточную шероховатость проявляют пластичное разрушение.
В результате этих исследований, были разработаны классификации которые определяют шероховатость количественно. Одна такая классификация, предложенная Pells и др. (1980) [11] основана на размере и частоте щероховатости в стенках скважины (табл. 1.1). Основываясь на данной классификации, Rowe and Armitage (1987b) [15] предложил следующую зависимость для скважин с разной шероховатостью: Tmax = 0,45( 0С)0,5 для углублений с шероховатостью R1, R2 или R3 (11а) Tmax = 0,6( 0С)0,5 для углублений с шероховатостью R4 (116)
Таблица 2.1. классы шероховатости по Pells и др. (1980)
Класс Шероховатости Описание
R1 Скважина с гладкими стенками, расстояние между зубцами или высота зубца менее 1 мм.
R2 Высота зубца 1-4 мм, шириной больше, чем 2 мм, с расстоянием между зубцами от 50 до 200 мм
R3 Высота зубца 4-10 мм, шириной больше, чем 5 мм, с расстоянием между зубцами от 50 до 200 мм
R4 Высота зубца более, чем 10 мм, шириной больше, чем 10 мм, с расстоянием между зубцами от 50 до 200 мм
Как указано выше, шероховатость стенки углубления, являющейся важным фактором контроля развития сопротивления по боковой поверхности, активно изучалось. Другие факторы такие, как трещины в скальном массиве и геометрия углубления также изучались некоторыми исследователями.
Исследования Williams и др. (1980) [17] показали, что существование трещин в скальном массиве понижает сопротивление по боковой поверхности сваи Они выработали опытную зависимость между сопротивлением по боковой поверхности сваи трещиноватой породы и понижающего коэффициента j, показанного на рисунке 2.8, в котором:
Pw = f(j), j = Em/Ei (12)
где Em модуль упругости скального массива, Ei - модуль упругости не нарушенного скального массива, pw - понижающего коэффициента сопротивления по боковой поверхности
Рис 1.1. График зависимости понижающего коэффициента сопротивления по боковой поверхности и понижающего коэффициента]
Pabon and Nelson (1993) [9] изучал влияние слабых прослоек в скальном массиве, они сделали вывод, что сопротивление по боковой поверхности в таких грунтах намного меньше, чем в не поврежденном скальном массиве.
В отличие от сопротивления по боковой поверхности сваи, выдвигались многочисленные теории для оценки сопротивления грунта под нижним концом сваи. Из-за большого разнообразия теоретических результатов, были выведены эмпирические и полуэмпирические зависимости.
Подобно предельному сопротивлению по боковой поверхности, многие испытатели сравнивают сопротивление грунта под нижним концом сваи, qmax, с прочностью на одноосное сжатие скального массива. Некоторые из предложенных зависимостей:
Coates (1967) [3] qmax=3oc (13)
Teng (1962) [16] qmax=(5-8)Oc (14)
Rowe and Armitage (1987b) [15]qmax=2.7oc (15)
Исследования Pells and Turner (1980) [16] показали, что наличие трещин в скальном массиве может значительно повлиять на прочность скалы. В результате, были выведены зависимости с учетом размера и частоты трещин в скальном массиве. Канадское руководство по проектированию фундаментам (CGS 1992) [2] предлагает вычислить несущую способность основания по следующей формуле:
qmax =3ос KspDD (16)
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Kulhawy and Goodman (1980) [17] предоставили метод, который учитывает трещинноватость, используя или расстояние между трещинами, или показатель качества массива (RQD). Авторы представляют следующее отношение
где J - поправочный коэффициент, зависимый от расстояния между трещин, c -сцепление, и Ncr - модифицированный коэффициент несущей способности, являющийся функцией угла внутреннего трения ф и расстояния между трещинами. Коэффициенты J и Ncr определяются по специальным графикам.
В качестве примера действующего метода расчета рассмотрим метод расчета Rowe and Armitage.
Типичный расчетный график, разработанный на основе анализа метода конечных элементов Rowe and Armitage (1987) [15], показан на рисунке 1.2, на котором нижней пунктирной линией показано решение задачи теорией упругости (без проскальзывания), а верхней пунктирной линией - полные условия проскальзывания (xavg/ xmax=1). Краткий обзор расчетного метода представим следующим образом:
1. Определяем следующие параметры расчета: а - допустимая расчетная осадка, wt;
б - диаметр сваи, В; в - прикладываемая нагрузка, Qt; г - предел прочности на одноосное сжатие ос; д - модуль материала сваи , Ep.
2. Вычислить предельное сопротивления по боковой поверхности, xmax, в соответствие с уравнением (2.9), то есть:
xmax=0.45(oc)0 5 для заделки с шероховатостью R1, R2 или R3 (18)
xmax=0.6(oc)0 5 для углублений с шерох-стью R4 (19),
Рис. 1.2. I=ErBwt/Qt, Qt - общая приложенная нагрузка на головку сваи; wt - перемещение головки сваи; B - диаметр сваи; Er - модуль Янга скального массива; Ep- модуль Юнга сваи; L - длина ceau;zagv - среднее сопротивление по боковой поверхности; zmax -предельное значение сопротивления по боковой поверхности
3. Вычислить модуль деформации Юнга для ненарушенных пород, Ei, следующим образом:
4.Применить понижающий коэффициент к xmax и Ei для нахождения проектных значений для сопротивления по боковой поверхности и модуля не нарушенного скального массива, то есть:
гдеf и fE - понижающие коэффициенты. По словам Rowe and Armitage (1987) [15], должно быть использовано значение, по крайней мере, равное 0,7 как для f, так и для fE. Частные коэффициенты, равные 0,7, выбраны для обеспечения эксплуатационной надежности, в случае превышения расчетной осадки менее чем на 30% (Rowe and Armitage (1987) [15]).
5. Вичислить (L/B)max, необходимой при полной нагрузке Qt, действующей на боковую поверхность
6. Рассчитать коэффициент влияния осадки, Id, (22)
7. Данный шаг включает выбор длины сваи, с учетом возможного скольжения на поверхности контакта свая-скальный грунт. Для этого подбирается подходящая номограмма для значений Ep/Er = Ep/Ed и Eb/Er из изданных Rowe and Armitage (1987) [15](например см. рис. 1.2):
(а) Провести прямую линию между координатами (L/B=0, Qb/Qt = 100%) и (L/B=Lmax/B, Qb/Qt = 0, где Qb - нагрузка на основание) (см. Рис. 1.2)
(б) Определить пересечение между прямой линией и номограммой, соответствующей коэффициенту влияния осадки Id, вычисленный в пункте 6 (см. Рис. 1.2).
Координата данной точки является проектным значением (L/B)d и соответствующее (Qb/Qt )d. Далее переходим к пункту 8.
(в) Если точка не определена, необходимо проверить возможность проектирования сваи в данных условиях. Выбрать подходящий график из множества других решений, представляющий упругое решение (без условий скольжения) (см. рис. 1.3) и нарисовать горизонтальную линию для I = Id. Найти пересечение данной линии с кривой для подходящего значения Ep/Er = Ep/Ed :
(г) Если есть точка пересечения на данной кривой, Требуемое L/B может быть получено как показано на рис. 1.3. Соответствующая нагрузка передаваемая на основание Qb/Qt определяется из на рис. 1.4. Переходим к пункту 8
(д) Если точка так и не найдена возвращаемся к первому пункту и повторяем методику. .
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Рис. 1.3. Расчет сваи для условий без скольжения (по Rowe
and Armitage (1987)), I=ErBwt/Qt, Qt - общая приложенная нагрузка на головку сваи; wt - перемещение головки
сваи; B - диаметр сваи; Er -модуль Янга скального массива; Ep- модуль Юнга сваи; L -длина сваи;
Рис. 1.4. Расчет сваи для условий без скольжения (по Rowe and Armitage (1987), Qt -общая приложенная нагрузка на головку сваи; wt - перемещение головки сваи; B - диаметр сваи; Er - модуль Янга скального массива; Ep- модуль Юнга сваи; L - длина сваи;
8. Как только расчетные значения L/B и Qb/Qt определены, проверим, что давление под концом qb = Qb / лВ*В, не превышает максимального рекомендованного значения 2,5ос.
В случае слоистого скального грунта, Rowe and Armitage (1987) [15] предложили следующие зависимости для xmax и Ei:
S - отношение длины прослоек к общей длине углубления (т.е. S = ? (толщина прослоек)/Щ;
tmax* и Ei* - измененные сопротивления на сдвиг и модули ненарушенной горной породы, соответственно.
xs и Es - сопротивления на сдвиг вдоль прослоек и модули прослоек, соответственно.
В заключение можно отметить, что рекомендуемая в СНИП 2.02.03.-85 и используемая в нашей стране методика, не учитывает факторы, влияющие на работу сваи в скальных грунтах, Кроме того, она не позволяет определить, возникающие при этом осадки.
Используемые в зарубежной практике методики, хотя и учитывают специфику взаимодействия свай со скальным массивом, дают осреднённые результаты. Всё это свидетельствует о том, что исследования в данной области должны быть продолжены, при этом особое внимание должно быть уделено разработке новых, более совершенных методик расчёта.
1. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»
2. CGS. (1992). Canadian Foundation Engineering Manual, 3rd Ed. Canadian Geotechnical Society, Toronto, Ont.
3. Coates, D. F. (1967). Rock mechanics principle. Energy Mines and Resources, Ottawa, Canada, Monograph 874.
6. Horvath, R. G. (1982). Drilled piers socketed into weak shale - methods of improving performance. Ph.D. Dissertation, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.16. Teng, W. C. (1962). Foundation Design. Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, N.J.
17. Williams, A. F. (1980). The design and performance ofpiles socketed into weak rock. Ph.D. dissertation, Monash university, Clayton, Victoria, Australia.
Ключевые слова: фундаменты в скальных грунтах, буронабивные сваи, несущая способность свай, сопротивление сваи сдвигу, несущая способность основания, параметры сопротивления сдвигу скального грунта, дилатансия скальных массивов, шероховатость стенок скважины.
Key words: foundation in rocks, drilled shafts, piers, bearing capacity of pears, shear resistance of pears, bearing capacity of rocks, shear parameters of rocks, dilation of rock masses, roughness of shaft walls.
свайный фундамент в скальном грунте
Здравствуйте! Необходимо запроектировать свайный фундамент под башню связи в скальном грунте. Грунт-мергель,средней прочности, слабовыветрелый, слаботрещиноватый, размягчаемый, труднорастворимый в воде. Предел прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, Rc=13,2МПа.
До глубины -1,1м залегают насыпные грунты, от-1,1 до -10м залегают мергели.
Вопросы:
1)т.к. сваи работают и на выдергивание,необходимо определить несущую способность сваи на выдергивание,для этого требуется расчетное сопротивление сваи по боковой поверхности. Можно ли его как то определить? В СНиПе 2.02.03 такой информации нет.
2)будет ли работать на выдергивание свая в мергеле? как она с ним взаимодействует?
3)решит ли проблему установка свай с уширением на конце?
4)какая есть литература для такого расчета?
Зараннее благодарен.
С уважением Есипенко Дмитрий.
Геотехника. Теория и практика
Есипенко ДмитрийВ СП 50-102-2003 есть ф.7.14 для определения несущей способности набивных свай на выдергивающие нагрузки, но в таблицах R и f мергеля нет. Это не означает, что в мергеле трения б/н сваи по боковой поверхности не будет - оно образуется за счет бокового давления свежеуложенного бетона на стенки скважины. В таких случаях проводятся статические испытания сваи на выдергивание. Если делать с уширением, то его можно в принципе учесть, добавив в указанную выше формулу произведение площади уширения, выходящего за пределы боковой поверхности сваи на Rc мергеля. Новосибирск Дмитрий, с чем связана необходимость примения свай на скальном грунте? Нас тоже заставляли применять сваи на скале и тоже под башни.
4атланин
сваи буронабивные, бурильщики берутся за это дело
Sibir
Место под башню выбрано в стесненных городских условиях, вблизи откоса, до ближней грани башни от начала откоса 8м, сейсмичность 8баллов,особый ветровой р-н 100кг/м2,Новороссийск.
Почему свайный:
1) чтобы уйти от вопроса по устойчивости вышележащих слоев грунта, ближе к склону глубина залегания насыпных грунтов растет до 3х метров.
2) От отдельных столбчатых фундаментов отказываемся из-за возможных деформаций основания
3) На общей плите слишком дорогой, большой котлован,много бетона и главное грунт просто некуда девать, нужно вывозить
4) Геологи рекомендуют устраивать фундамент на глубине 4м.
AMS
Есть мнение что, свая в мергеле не будет работать,т.к.грунт не сжимаемый и свая будет болтаться в скважине как “карандаш в стакане” . Также содержащийся в мергеле мел до 30% не способствует зацеплению сваи с грунтом.
Что вы думаете по этому поводу?
Расчет сваи в песчаниках
Всем здравствуйте!
Появилась возможность проектирования в районах Восточной Сибири. Грунты "песчанники" - что такое - не знаю и слышу в первый раз. Господа изыскатели толком сказать ничего не могут, а мне нужно сваи считать. может быть кто имел опыт проектирования свайных фундаментов на таких грунтах. Какими принимать расчетные сопротивления грунта под концом и по боковой поверхности? И вообще работает ли свая на выдергивающую нагрузку в таких грунтах.
P.S. выше песчанников идет щебень 2 метра.
Проектировщик в строительстве
Всем здравствуйте!
Появилась возможность проектирования в районах Восточной Сибири. Грунты "песчанники" - что такое - не знаю и слышу в первый раз. Господа изыскатели толком сказать ничего не могут, а мне нужно сваи считать. может быть кто имел опыт проектирования свайных фундаментов на таких грунтах. Какими принимать расчетные сопротивления грунта под концом и по боковой поверхности? И вообще работает ли свая на выдергивающую нагрузку в таких грунтах.
P.S. выше песчанников идет щебень 2 метра.
Кто решил, что фундамент - свайный? Валера И наверное, имел ввиду что сваи в них не забить. По этой же причине не будет результатов статического зондирования. Если сваи, то это технология Bauer или CFA, но лучше обойтись без них. Песчанники - это камень. Желтенький такой, залегает пластами. У нас в Донбассе сплошь и рядом. В принципе отличное основание, но надо быть внимательным. Зачем сваи на камне? Согласен с Алекс, Валера И и Shbalanke в том, что песчаник - классное основание для ф-та мелкого заложенияПроектант! Что за здание предполагаете проектировать? Если малоэтажное, то опереться можно и на щебень. А если высотное, то, возможно, лучше пройти щебень и плиту посадить непосредственно на песчаник. Ну если такая острая необходимость в сваях, то можно вполне сделать сваи стойки, если песчанник это всетаки скальный грунт проектируем мы КСУ . Это на высоте 15 м на качающейся опоре стоит горизонтальный резервуар объемом 100 или 200 м3. На опору действуют выдергивающие нагрузки. листь монолит не получится заказчик против. типа песка нет для приготовления бетона. Тем более что нужно исключить мокрый процесс., т.к. встречены аргиллиты и алевролиты - которые как я понял при намокании теряют свои прочностные характеристики. Вот поэтому и сваи. А ксати если этот самый песчанник прочистить-промыть. возможно ли его использование для приготовления бетона. А ксати если этот самый песчанник прочистить-промыть. возможно ли его использование для приготовления бетона.
Механизатор широкого профиля (б/у)
По-моему, Проектант имеет в виду это самый песчаник (камень) не почистить-промыть, а раздробить, а потом полученный щебень из песчаника использовать для приготовления бетона вместо гравия.
Я правильно понял?
Если не ошибаюсь, то гравий - это и есть в основном обкатанный волнами песчаник.
Читайте также: