Методы определения несущей способности сваи

Оглавление:

Как определяется несущая способность опоры
Методы определения несущей способности опоры
Обеспечение устойчивости свайных элементов
Классификация опорных элементов по материалу

Несущая способность сваи – это величина нагрузки, которую может воспринимать свая, принимая во внимание допустимые деформации грунта под ее острием.

Схема ленточно-свайного фундамента.

В зависимости от особенностей грунта сваи бывают нескольких типов: висячие и сваи-стойки. Висячей называется опора, залегающая под нижними концами свайного элемента. Сваи-стойки получили такое название, поскольку их погружают в грунт или в жесткие стержни грунта, функция которых передать давление от сооружения к основанию. Висячая свая удерживает нагрузку благодаря силе трения, возникающей между грунтом и боковой поверхностью. При наличии бокового трения, а также достаточной длины сваи необходимости в наличии опоры под сваей не возникает.

Как определяется несущая способность опоры

Схема устройства свайного фундамента.

Несущую способность сваи обычно определяют, учитывая условия работы материала, служащего для ее изготовления, а также особенности грунта, куда обычно погружается свая. Вот почему сопротивление сваи действию нагрузки в вертикальном положении считают наименьшей величиной, используемой при вычислении, в ходе которого учитывают условия прочности материала сваи и грунта.

Прочность материала для изготовления сваи, механические свойства грунта и метод ее погружения оказывают влияние на несущую способность одиночной сваи. Следует отметить и то, что, независимо от вида одиночных свай, на их несущую способность влияют лишь два условия. А именно: сопротивление грунта основания сваи и сопротивление материала, из которого она изготовлена.

Расчет несущей способности опорного элемента – достаточно сложный и трудоемкий процесс. Специалист, проектирующий фундамент свайного типа, должен учитывать не только прочность элементов, но и экономический аспект, поскольку каждая запасная свая стоит немалых денег.

Несущая способность сваи с учетом материала определяется главным образом в фундаментах, имеющих низкий ростверк, согласно условиям прочности в грунтах с плотной структурой и устойчивости в грунтах со слабой структурой. Определить несущую способность сваи можно как посредством отдельных методов, так и посредством их комплексного использования.

Методы определения несущей способности опоры

Таблица определения несущей способности свай.

Расчетный метод (не очень эффективный).

Пробные статистические нагрузки. Весьма эффективная методика, но требующая высоких затрат материальных средств и времени.

Динамическое испытание. Осуществляется посредством нескольких ударов свайного молотка по установленным сваям, а затем фиксируется ее осадка. Данный метод хорошо тем, что его можно применять прямо на объекте, но он не так точен, как предыдущий.

Зондирование. Этот метод включает комплексное применение статического и динамического методов. Его суть состоит в регистрации нагрузок на поверхность и на основание посредством установленных датчиков.

Обеспечение устойчивости свайных элементов

Чтобы обеспечить прочность фундамента, изготавливаемого из свай-стоек, и предотвратить его продавливание в подстилающий слабый грунт, необходимо наличие достаточной мощности в несжимаемом слое грунта. Если отдельные опорные элементы располагаются предельно далеко друг от друга, то эпюрам давления в грунте не свойственно пересекаться. Если слишком близко – пересечение эпюр давления на грунт неизбежно.

Следовательно, если опоры располагаются часто, их несущая способность становится меньше. Однако, несмотря на это, во время расчетов свайных фундаментов, возводящихся из висящих свай, кустовой эффект не учитывается.

Классификация опорных элементов по материалу

Схема сопряжения голов свай с ростверком.

Опоры также можно классифицировать по типу конструктивного материала, из которого они изготовлены. Согласно данной классификации опоры бывают деревянные, металлические и железобетонные. Деревянные опоры, как правило, применяются для строительства небольших сооружений, таких как бани, сараи или подсобные помещения. Иногда с их помощью возводят малые архитектурные формы. Раньше на основе деревянных опор строили старинные венецианские дома. Поскольку стоимость деревянных свай достаточна низкая по сравнению со стальными и железобетонными, их используют для каркасных строений и домов из бруса.

Несмотря на то, что на дворе двадцать первый век, деревянные опоры остаются популярными и по сей день. Их изготавливают из различных видов деревьев, например сосны, дуба, ели и т.п. Причем изготавливается свая из свежеспиленного дерева. То есть ствол бревна предварительно не обрабатывается. Перед изготовлением опоры достаточно снять кору и обрубить сучья. На стройплощадку их доставляют в виде цельных или сборных опор. Диаметр целой сваи составляет от 18 до 25 см.

Несущая способность железобетонных опор намного выше, чем у деревянных. Это объясняется более высокой прочностью материала, из которого они изготавливаются. Такие сваи выше по цене, но при этом их эффективность намного выше. Одним из недостатков данного вида опор является экономическая неоправданность при их транспортировке и хранении, поскольку они имеют весьма габаритные размеры, что составляет трудность при погрузке и разгрузке.

http://www.youtube.com/watch?v=tXeYY17UeX4

При монтаже на глубину более 12 м применяют не монолитные, а сборные опоры. Учитывая разновидность габаритов и форм сечения, классификация литых свай становится практически невозможной.

Что касается металлических опор, то их не производят специально. В их качестве можно использовать обсадные трубы, двутавровые балки либо швеллеры. Единственное, что необходимо, – это сварить швеллеры попарно. Так мы получим трубу квадратного профиля. Или наварить лопасти на концах обсадных труб – таким образом мы получим винтовые сваи.

Следовательно, несмотря на то, что устойчивость опорных элементов принято классифицировать по двум признакам, а именно по материалу и грунту, они все равно взаимосвязаны. Поэтому чаще всего классифицируют их согласно материалу, из которого они сконструированы.

Несущая способность опоры по грунту основания нуждается в проверке, так как грунту, находящемуся вокруг ствола сваи, свойственно воспринимать значительно меньшую нагрузку. Ее определение для свай-стоек и висячих опор значительно отличается, поэтому применяются различные методики в зависимости от типа опорных элементов.

В любом случае недостаточно использовать лишь расчетный метод для определения несущей способности свайных элементов, поскольку часто расчеты не совпадают с результатами, полученными при испытаниях. Поэтому для более точного результата рекомендуется проводить испытания свай прямо на стройплощадке.

Правильный подход высококвалифицированного специалиста для решения данной задачи, тщательное проведение испытаний с использованием комплекса методов поможет правильно определить все необходимые параметры для возведения устойчивого прочного фундамента свайного типа и обеспечить долговременную эксплуатацию данного построения.