Строим дом

Требуется ли учитывать выдёргивающие нагрузки

При проектировании свайных фундаментов под дом одним из ключевых моментов расчёта несущей способности опор является учёт деформаций. Они влияют не только на устойчивость конструкции основания, а и на возможность образования проседаний.

Как определить коэффициент условий работы сваи

Чтобы определить γс, необходимо воспользоваться следующей формулой:

где γ1 может принимать значения 0,8, 1,0 или 1,2 при расстояниях между осями опор под дом равными 1,5, 2,5 и 5 м соответственно;

γ2 принимается равным 1,0 при нормальных режимах монтажа свай, либо 1,2 — при аварийном и монтажном режиме работы;

γ3 может принимать следующие значения:

1,0 – при промежуточном прямом распределении устройств;
0,8 – для промежуточных угловых, свайных, свайно-угловых, концевых распределениях порталов устройств;
0,7 – для специальных порталов устройств.

γ4 может быть равным 1,0 при использовании грибовидных оснований и анкерных плит с защемлёнными стойками в грунте, либо 1,15 для анкерных плит с шарнирными опорами на основание.

Расчёт выдёргивающих нагрузок на основание

Основное условие для проведения расчётов

Выдёргивающая нагрузка на винтовую или буронабивную сваю под дом с воздействием сжимающих и/или растягивающих сил в вертикальном либо горизонтальном направлениях сводится к выполнению следующего условия:

Набивная свая

где F – приведённая действующая нагрузка на основание в верхней точке опор;

FR – допустимая горизонтальная нагрузка в верхней точке фундамента.

Параметр FR определяется на основе проведения расчётов на опрокидывание со сжатием или выдёргиванием. Среди двух рассчитанных величин выбирается та, которая имеет наименьшее значение.

Испытания свай на выдёргивающие нагрузки

Испытания на вдавливание

В перечень основных испытаний на вдавливание опор под дом входят следующие этапы:

Равномерная нагрузка.
Дифференцированная нагрузка.
Дифференцированная нагрузка, выполняемая по гистерезисной зависимости.

Величина нагрузки определяется необходимостью определения заданного уровня точности измерений. Обычно для равномерной нагрузки она составляет 0,07-0,1 от общей расчётной, а для дифференцированной – 0,2-0,4 для начальной ступени и 0,07-0,1 для последующих.

Посмотрите видео, как проводится испытание опор с помощью вдавливания.

Испытания на выдёргивание

Испытания на выдёргивание винтовых свай под дом диаметром 108 мм определаются параметрами грунта, а также величиной предполагаемых нагрузок. Включают в себя следующие виды нагружения:

Выполнение испытаний для винтовых свай рекомендуется для уточнения расчётных значений сопротивления фундамента на выдёргивание и вдавливание.

Заключение

Описаны процедуры проведения полевых испытаний на вдавливание и выдёргивание свай, которые являются дополнительным контролем правильности расчётов, а также источником сведений о несущей способности грунта.

Нормативные документы

Главное меню

Расчет сваи на выдергивание

Несущая способность забивной висячей сваи определяется по формуле:

где: С – коэффициент условной работы сваи в грунте, С = 1,0,

Сf, CR – коэффициент условной работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи (Табл.3[2]),

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи (Табл.1 [2]),

А – площадь опирания на грунт, м,

u – периметр сваи, u = 1,88,

fi – расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (Табл.2 [2]),

hi – толщина i-го слоя грунта, м.

h2 = 2 м, f1 = 30,0 кПа

h2 = 2 м, f2 = 38,0 кПа

Fd = 1(126000,282 + 1,881(30,02 + 38,0 2)) = 1312,24 кН

где: N – расчётная нагрузка, передаваемая на сваю,

К – коэффициент надёжности (п.3.10 [2]), К = 1,55

[N] = 846,606 кН > N2 = 774,261 кН

Несущая способность сваи обеспечивает устойчивость опоры.

Проверка несущей способности по грунту фундамента из свай как условно массивного фундамента

Определяем средние значения расчётных углов трения грунтов m по формуле:

где: i – угол внутреннего трения i-го слоя грунта,

hi – толщина i-го слоя, м,

d – глубина погружения сваи, м.

Расчётное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию R, кПа, под подошвой фундамента мелкого заложения определяется по формуле:

Кстати! Будет интересно узнать: Каковы пропорции раствора из отсева и цемента

где : R0 – условное сопротивление грунта, кПа, определяется по ([1]Прил.24, Табл.1),

b – ширина подошвы фундамента, м,

d – глубина заложения фундамента, м,

– осреднённое по слоям расчётное значение удельного веса грунта,

К1, К2 – коэффициенты принимаемые по табл.4 ([1],Прил.24).

Определяем давление грунта по подошве фундамента.

где: Nс – нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, определяется с учётом веса грунтового массива 1-2-3-4 вместе с заключённым в нём ростверком и сваями,

Fn, Mc – соответственно горизонтальная составляющая внешней нагрузки, кН, и её момент относительно главной оси горизонтального сечения условного фундамента в уровне расчётной поверхности грунта, кНм

aс, bc – размеры в плане условного фундамента, aс = 11,106 м, bc = 8,0 м,

К – коэффициент пропорциональности, ([1].Прил.25),

Сb – коэффициент постели грунта в уровне подошвы фундамента, кН/м3.

Cb = 50010 = 5000 кН/м3

R = 477,732 > [Р] = 77,64

Rmax = 573,277 > [Рmax] = 84,478

Условие выполняется, несущая способность обеспечена.

Расчет сваи на выдергивание
Расчет сваи на выдергивание Несущая способность забивной висячей сваи определяется по формуле: где: С – коэффициент условной работы сваи в грунте, С = 1,0, Сf, CR – коэффициент условной

Проведение испытаний винтовых свай

Конструкция установки предусматривает возможность проведения нескольких испытаний винтовых свай, а именно не меньше трех-четырех на опытной площадке.

Именно поэтому установка была сделана сборно-разборной для многократного монтажа и демонтажа, а также возможности перевозки.

Испытание винтовых свай нужно было проводить вертикально приложенной статической и циклической нагрузкой на сжатие и выдергивание.

Для того чтобы иметь представление о несущей способности сваи нужно определить предельное сопротивление грунта действию сжимающей или выдергивающей нагрузки

Также во время испытаний происходит проверка работы винтовой лопасти при различных параметрах.

Осуществление загрузки свай происходит за счет специальной установки, о которой говорилось выше при помощи 100-тонного гидравлического домкрата.

В процессе каждого из опытов постоянное давление обеспечивалось благодаря подкачке масла в домкрат. Манометр фиксировал гидравлическое давление, передающееся на сваю.

Требуется ли учитывать выдёргивающие нагрузки

Как определить коэффициент условий работы сваи

Чтобы определить γс, необходимо воспользоваться следующей формулой:

γ3 может принимать следующие значения:

1,0 – при промежуточном прямом распределении устройств;
0,8 – для промежуточных угловых, свайных, свайно-угловых, концевых распределениях порталов устройств;
0,7 – для специальных порталов устройств.

Как определить сопротивление грунта обратной засыпки

Сопротивление грунта под подошвой стоек вычисляется по следующей формуле:

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы. Первый коэффициент определяется на основе Таблицы 1, а второй принимается равным 1.

Значения коэффициента γс1 для различных типов грунта Коэффициенты М с различными индексами, которые присутствуют в формуле (3), берутся из Таблицы 2.

Остальные переменные, присутствующие в формуле (3), определяются в соответствии с СП 22.13330.2011.

Максимальное давление на грунтовые слои подошвы фундамента под воздействием вертикальных и горизонтальных нагрузок в одном или обоих направлениях не должно превышать расчётную величину, равную 1,2 R.

Расчёт выдёргивающих нагрузок на основание

Основное условие для проведения расчётов Выдёргивающая нагрузка на винтовую или буронабивную сваю под дом с воздействием сжимающих и/или растягивающих сил в вертикальном либо горизонтальном направлениях сводится к выполнению следующего условия:

Кстати! Будет интересно узнать: Что лучше винтовые сваи или ленточный фундамент – сложный выбор в вашу пользу

где F – приведённая действующая нагрузка на основание в верхней точке опор;

FR – допустимая горизонтальная нагрузка в верхней точке фундамента.

Расчёт выдёргивающей нагрузки

Формула для вычисления выдёргивающей нагрузки F на фундамент имеет следующий вид:

где γf – коэффициент, характеризующий надёжность несущей конструкции, который в данном случае берётся равным 0,9;

Gn – значение веса конструкции фундамента;

γс – коэффициент условий работы, который принимается равным 1;

Fu,a – предельное сопротивление винтовых свай на выдёргивание;

γn – коэффициент надёжности сваи.

Выдёргивающее сопротивление зависит только от величины бокового трения.

На основе расчётов выдёргивающей нагрузки определяют диаметр винтовых свай, которые потребуются для создания надёжного основания.

Если нагрузки на выдёргивание имеют значительную величину, то применяют буронабивные сваи с выполнением уширения пятки либо винтовые с диаметром более 108 мм. Наиболее устойчивыми к выдёргивающим силам являются буронабивные конструкции.

Однако их применение невозможно на грунтах с непробиваемыми пластами. Поэтому проектировщику приходится принимать достаточно сложное решение по возникшим технических проблемам.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Винтовые сваи 108 мм под дом испытывают статическими нагрузками с применением следующих методов:

Ступенчатой нагрузкой с выжиданием стационарного состояния по вертикальным смещениям на каждой из величин нагружения.
Непрерывно увеличивающейся нагрузкой.
Знакопеременным или пульсирующим нагружением.

При ввинчивании винтовой сваи в грунт регистрируются следующие параметры: число оборотов, длительность заглубления, осевая пригрузка и крутящий момент. Периодичность записи данных в журнал определяется величиной погружения сваи на каждые полметра.

Посмотрите видео, как проводятся испытания винтовых опор.

Назначение

В результате всех вычислений появляются данные, дающие ответ на такие вопросы, как:

необходимая высота винтовых свай;
диаметр винтовых свай;
глубина их установки;
необходимое количество винтовых свай;
общая стоимость материалов.

Параметры

Рассчитывая винтовой фундамент и оказываемые на него нагрузки, необходимо учитывать следующие показатели:

Технические характеристики

Выделяют несколько основных технических характеристик у винтовых свай.

К ним относятся:

длина ствола и материал изготовления;
диаметр сваи;
разновидность лопастей и их метод закрепления на стволе.

Диаметр

Сваи изготавливаются со стандартизированными габаритами под выполнение соответствующих задач:

Длина

Выбор длины свай базируется на показателе плотности почвы: свая должна опираться только на твердые грунты.

Также их длина зависит от имеющихся перепадов высот на участке:

Ростверк

Ростверк – элемент фундамента, необходимый для равномерного распределения нагрузки, оказываемой строением на фундамент. Для обеспечения надежности ростверка нужно рассчитать ряд параметров, при этом тип ростверка значения не имеет.

В расчеты входят:

сила продавливания фундамента;
сила продавливания, воздействующая на каждый угол отдельно;
сила воздействия на изгиб.

Они определяют следующие нормы:

Дополнительные рекомендации

В процессе расчета количества свай и их распределения по всей площади фундамента существует множество мелких особенностей, каждая из которых так или иначе сказывается на улучшении конечного результата:

Расчетное количество свай не всегда является оптимальным: могут присутствовать дополнительные обстоятельства, требующие применения их большего количества. Кроме того, небольшой запас прочности благоприятно сказывается на долговечности фундамента.

При монтаже свай на неровном участке желательно оставлять запас по длине в районе 20–50 см. В дальнейшем излишки можно будет отрезать или произвести выдергивание. А вот при недостатке – придется забивать новую сваю.

Кстати! Будет интересно узнать: Бетон: как соблюсти пропорции для фундамента

О том, как рассчитать количеситво винтовых свай, смотрите в видео ниже.