Расчет отказа сваи при забивке

Методика углубления свай

Широкие географические диапазоны строительства, освоенные в современное время, позволяют говорить о нескольких методиках монтажа свайного фундамента. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки и отличается применяемой для этого спецтехникой. Среди многочисленных способов можно выделить 4 основных:

• ударный;
• вдавливание;
• вибровдавливание;
• лидерное бурение.

Ударный способ

Технология считается одной их наиболее распространённых. Используется как в промышленном, так и в частном строительствах.

Углубление сваи происходит путём амплитудных ударов молотом (копром).

В настоящее время существует широкий выбор машин для выполнения работ такого направления, различающихся своими характеристиками. Ознакомиться с некоторыми из них можно в таблице, размещённой ниже.

Забивка свай своими руками

Кроме этого, ударная технология – единственная в своем роде, которую можно использовать без применения спецтехники. Сделать простое устройство, которое будет выполнять удары по свае, не так сложно. Выглядит оно следующим образом:

1. Собирается тренога. Материал её изготовления не принципиален, это могут быть брёвна, трубы, брус.
2. На неё подвешивается 2 – 3 металлических или бетонных блока, выполняющих роль противовеса.
3. Тяжёлый стальной прямоугольник – молот. Одна его сторона должна быть ровной.
4. 2 троса перебрасываются через блоки и служат для поднятия металлической балки.

Методика проста, молот поднимается на максимальную высоту и фиксируется. Внизу устанавливается свая, которая растягивается в вертикальном положении. Трос, удерживающий балку, отпускается, груз в свободном падении ударяет сваю, которая, в свою очередь, входит в грунт. О том, как забить сваи своими руками, смотрите в этом видео:

Процедура повторяется до достижения нужного результата.

Вдавливание

Вдавливание свай – самый дорогой метод углубления

Такой способ углубления фундаментных свай считается одним из самых редких и дорогостоящих.

Его уникальность заключается в том, что применяется многотонная спецтехника, которая фиксирует элемент в замке, и, перенося на неё свой вес, втыкает её в грунт.

Преимущественно используется при относительной близости к другим строениям и во время реконструкций зданий, когда нет возможности воспользоваться другим видом свайной техники.

Вибровдавливание

Такая методика выполняется с использованием вибромолота. Пружинные агрегаты пользуются наибольшей популярностью, принцип их работы заключается в следующем. Осуществляется вращение валов с дисбалансом в свободном направлении. При этом, вибровозбудитель колеблется с определённой периодичностью. Достигнув минимального зазора между сваей и молотом, последний совершает удар по наконечнику, вгоняя изделие в грунт. О том, как происходит погружение свай этим способом, смотрите в этом интересном видео:

Уникальность машин заключается в том, что есть возможность регулировки силы удара вибромолота и соответствующего увеличения величины вдавливания опоры. При этом, необходимо соблюдать строгие требования, заключающиеся в том, чтобы вес молота был не менее чем в 2 раза меньше веса сваи.

Второй метод с использованием вибрации основан на взаимодействии со статическим пригрузом. Машина условно делится на 2 половины: задняя с генератором и двухбарабанной лебёдкой, а также передняя с направляющей стрелой и блоками, через которые проходит трос от молота к лебёдке. Находясь в рабочем положении, молот опускается вниз и соединяется со сваей, захватывая её в замок. При включении механизма скреплённые элементы опускаются вниз под собственным весом и воздействием вибропогружателя.

Лидерное бурение

Если грунт достаточно твёрдый и забивка свай ударным методом не принесёт результата, применяется лидерное бурение. Методика заключается в том, что на заранее определённых местах осуществляется бурение скважин, которые несколько уже в диаметре, чем сваи.

После чего в них с помощью копра вбиваются изделия, служащие основанием для фундамента.

Отказ сваи при забивке

Глубина погружения сваи определяется расчетным методом и отражается в проекте. Однако на практике свая может не достигнуть расчетной глубины или уйти ниже заданной отметки.

Случай, когда свая больше не погружается в результате прикладываемого к ней усилия называется «отказ грунта» или «отказ сваи».

Расчет точки отказа можно выполнить по формуле:

Убедиться, что свая точно достигла «отказа» выполняется ряд ударов (при ударной технологии) или увеличивается время, в течение которого к оголовку сваи прилагается усилие (при вдавливающей технологии). Эти удары, не приводящие к продвижению сваи в почву, называются «залог».

Есть еще один термин, описывающий случай, когда свая не погружается из-за перегрева – «ложный отказ». В этом случае работы приостанавливаются на время, достаточное для остывания наконечника сваи, находящегося в грунте.

Примечание. При отсутствии отказа по достижению проектной глубины сваи дозабиваются после четырехдневного перерыва. Если отказ не достигнут – следует искать причины и менять порядок проведения забивки, чтобы исключить снижение проектной несущей способности конкретной сваи.

Проектный отказ сваи — это страшно для постройки или нет?

В современном мире новых технологий при выполнении строительных работ акцент делается на экономичности.

Одной из таких новинок является свайный фундамент. При его монтаже одним из главных факторов является расчёт и отказ сваи.

Что это за величина?

Отказ сваи в строительстве – это величина, которая показывает, насколько углублена конструкция. При этом её нижнее основание должно упираться в прочные глубинные грунты, которые обладают высокой плотностью. Отказ сваи это мера, суть которой заключается в размере частичного углубления устройства после единичного удара молота. Существует специальный прибор, который позволяет измерять данную величину – прогибомер. Его погрешность составляет одну десятую миллиметра. Рассматривают два вида отказа – по проекту и по факту. Проектный рассчитывается с помощью формул на основании строительных норм при проектировании фундамента.

Проектный отказ сваи определяется с учётом характеристики грунтов, свай и техники, которая используется для забивки конструкции. Погружение железобетонного столба считается выполненным тогда, когда отказы по проекту и по факту совпали.

Залог в свайном фундаменте

На практике определить величину продвижения столба после единичного удара молота невозможно, поэтому при расчёте этой величины применяют такое понятие, как залог сваи. Залог – это определённое количество ударов механизма, с помощью которого производят забивку. Или промежуток времени, в течение которого работает механизм.

Процесс забивания сваи

Залог зависит от используемого оборудования:

Если используется дизельный молот одиночного действия, то серия залога состоит из десяти ударов. Если используется механизм двойного действия (гидромолот), то залог рассчитывается за одну минуту работы техники.

После того как произведено количество ударов равное залогу измеряют глубину погружения. Если механизм работает по времени, то необходимо сосчитать количество ударов за это время. Разделив длину погружения на количество ударов, получим среднюю величину углубления свайного столба за один удар. Полученный результат сверяется с проектным отказом. При их совпадении завершается работа. Но очень часто бывает так, что фактически погружение почти прекратилось, а отказ сваи отличается от проектных данных. Причиной этого может быть:

Нижняя часть конструкции попала на твёрдый пласт почвы, который создаёт сопротивление при ударных нагрузках. Произошёл отток воды от грунтов, которые контактируют с основанием свайного столба. Уменьшилась влажность почвы, следовательно, увеличилась сила трения о ствол.

Решить проблему можно временным прекращением работ на 5–7 суток. За это время почва ослабевает и следует завершить механизм забивки до получения нужного результата.

Ложный отказ сваи

Во время погружения конструкции происходит уплотнение почвы по причине выдавливания свайным столбом определённого её объёма. Поэтому показатели сразу после завершения работ могут быть неточными для определения прочности конструкции. Этот показатель называют ложным отказом. Особенно это касается глинистых и песчаных грунтов. Посмотрите видео, как забивают сваи специализированным оборудованием.

После некоторого перерыва в работе грунты, соприкасающиеся с основанием свайного столба, восстанавливают свою первоначальную структуру. Показатели, снятые после периода отдыха, называют истинным отказом. Продолжительность отдыха зависит не только от видов грунтов. Значение имеет плотность и влажность однотипной почвы. Иногда этот период может доходить до нескольких недель.

Как производить расчёт?

После погружения конструкции на определённую глубину с учётом всех данных рассчитывается её несущая способность.

Дом на винтовых сваях

Рассмотрим параметры, которые учитывают при расчёте:

Механизм, используемый при забивке и его масса. Масса ударной части молота. Постоянная величина сопротивления грунта, которая для разных видов грунта своя. Создаёт сопротивление и площадь сечения сваи. Обязательно учитывается вес конструкции. Энергия механизма, используемого при забивании свайного столба. Остаточный и упругий отказы стержня.

Все вычисления необходимо произвести по специальным формулам.Получаем величину,которая является проектной.

Если работы не продолжать, то масса будущего строения может ослабить прочность несущей конструкции.

При закладке фундамента на забивных железобетонных сваях очень важно соблюдение всех указаний и требований проектных документов

Расчёты проводимые для определения отказа сваи

Чтобы провести проектные расчеты по определению отказа железобетонной сваи необходимо обладать следующей исходной информацией:

• Масса ударной части сваебойного молота, с помощью которого производится погружение сваи;
• Общая масса сваебойного оборудования;
• Фактический коэффициент сопротивления почвы, определенный в процессе геодезических изысканий;
• Массогабаритные характеристики погружаемой сваи — площадь ее сечения и вес;
• Ударная энергия, которую развивает использующееся для забивки сваи оборудование;
• Величина упругого и остаточного (фактического) отказа, полученная в процессе забивки пробных свай.

Расчет проектного отказа свай может проводиться по одной из двух формул, выбор которых зависит от величины остаточного отказа (Sa) пробных свай. Если предварительная забивка показала, что величина Sa меньше 2 миллиметров, используется формула:

Если показатель Sa превышает 2 мм., используется формула:

В которых:

• А — площадь сечения ствола сваи;
• М — фактический коэфф. сопротивления грунта;
• Еd — ударная энергия использующегося сваебойного оборудования;
• м1 — общая масса ударного молота либо вибропогружателя;
• м2 — совокупная масса наголовника сваебойного механизма и сваи;
• м4 — вес ударной части сваебойного оборудования;
• Sа — величина остаточного отказа пробных свай;
• Sеl — упругий отказ пробных свай.

Полученная величина отказа является проектной, именно с ней сопоставляется фактический отказ и принимается решение о завершении погружения опоры либо необходимости выжидания отдыха грунта для последующей добивки сваи.

Важно: встречаются ситуации, когда соответствие фактического отказа проектному наступает на разном уровне углубления свай в почву. Для этого еще на стадии разметки фундамента производится определение и разбивка нулевого уровня, согласно которому все свайное поле выравнивается по одной высоте посредством обрезки голов железобетонных конструкций сваерезкой

Рис 1.6: Пример разной высоты свайного поля

Кафедра «Строительное производство»

Министерство
образования и науки РФ

ФГБОУ
ВПО «БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
АКАДЕМИЯ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ

к практической
работе

«Расчет
параметров организации и производства

свайных
работ»

по дисциплинам
направления подготовки

270100 «Строительство»

Брянск
– 2012

Министерство
образования и науки РФ

ФГБОУ
ВПО «БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
АКАДЕМИЯ»

Кафедра
«Строительное производство»

Утверждено

Научно- методическим

Советом БГИТА

Протокол №________

«_____» ____________
«______»

МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ

к практической
работе

«Расчет
параметров организации и производства

свайных
работ»

по дисциплинам
направления подготовки

270100 «Строительство»

Брянск
– 2012

Составитель:
Новиков В.А., доцент кафедры

«Строительное
производство» БГИТА

Рецензент:
доцент к.т.н. Рубцов А.В. кафедры

«Строительные
конструкции» БГИТА

Рекомендованы
учебно-методической комиссией

строительного
факультета, протокол №___ от ___________.

1	Введение
2	Цель занятия	5
3	Расчёт сваебойного молота	5
3.1	Теоретическая часть	5
3.2	Пример расчёта	9
4	Расчет контрольного «отказа» при забивке свай	10
4.1	Теоретическая часть	10
4.2	Пример расчёта	12
	Литература	14
	Приложение А Основные характеристики молотов	15
	Приложение Б Бланк оформления отчёта	19

Введение

Свайные фундаменты
во многих случаях строительства зданий
и сооружений с учетом затрат на
строительство, а тем более с учетом
последующих эксплуатационных затрат
обладают наименьшей себестоимостью по
сравнению с другими типами фундаментов.
/В слабых грунтах замена ленточных
бетонных фундаментов на свайные сокращает
объем земляных работ на 70-85%, сокращает
расход бетона на 25-40%/. В настоящее время
устройство свайных фундаментов относится
к высокоме-ханизированным индустриальным
строительным работам. Удельный вес
свайных фундаментов составляет около
27% от общего объема фундаментов /по видам
строительства: до 40% в промышленном, до
50-70% в жилищном/. Наиболее массовыми по
применению /88-90%/ являются забивные сваи,
хотя экономически целесообразным
является возрастание /очевидно с
уменьшением объема традиционных забивных
полнотелых квадратных свай в 1,5-2 раза/
удельного веса прогрессивных видов
свай: предварительно-напряженных,
пирамидальных, свай-колонн, составных,
набивных, свай с переменным сечением
по длине, безростверковых свайных
фундаментов, тавровых и пирамидальных
свай с консолями для зданий и сооружений
с распорными нагрузками, свай с развернутым
поперечным сечением, полых квадратных
и круглых.

На стадии
проектирования производства свайных
работ решаются задачи: расчеты объемов,
сроков и стоимости работ, вида и количества
сваебойных машин, определение
технологической структуры процесса
устройства свайного фундамента,
параметров технологического и
конструктивного контроля обеспечения
заданных /проектных/ свойств фундамента,
например, его несущей способности,
технико-технологических параметров
работы машин /производительность,
энергия удара и др./, обоснование
технологической схемы /последовательности
и направлений/ устройства свай по полю.

Формула Герсеванова для расчета отказа свай

Чтобы посчитать отказ L сваи, возникающий от единичного ударного воздействия, рассчитывается формула:

L = ((F*Эр*n)/(P(Kn*P+F*n)*Kn) * (e(q1+q)+Qn)/(q1+q+Qn)).

Величины, входящие в выражение:

• F – площадь сечения опоры в квадратных метрах;
• Эр – энергия ударного воздействия;
• n – коэффициент, используемый при погружении сваи из железобетона с использованием дизельного молота;
• P – проектное значение несущей способности;
• Kn – коэффициент надежности;
• q – масса опоры с наголовным элементом;
• q1 – масса подбабка;
• Qn – вес дизельного молотка;
• e – коэффициент, показывающий восстановление опоры после удара.

В результате расчета получается значение отказа в сантиметрах. Задействованные в формуле величины массы, а также несущая способность выражаются в килоньютонах (1 кН = 102 кг). Параметр q1 используют в случае расположения установки для забивания опор над котлованом. Коэффициент е для конструкции из железобетона, снабженной наголовником и вкладкой из дерева, равен 0,2. Параметр n принимается равным 150 кН/м2.

Что называют отказом сваи

В общем виде, отказ сваи это вычисленная или, практическим путем, установленная отметка глубины, на которой происходит затруднение погружения сваи из-за состава и характеристик грунта. Перед выполнением работ по возведению свайного поля нужно не только точно определить и вынести в натуру фактическое местоположение свай

Кроме этого, важно точно провести геологические изыскания на объекте и вычислить глубину отказа сваи – так удастся оптимально использовать возможности свайного основания и предотвратить его разрушение

https://youtube.com/watch?v=KeJ0-Mj8E7U

Проектный отказ сваи это определенный на основе множества исходных данных уровень грунта, на котором погружение сваи становится проблемным. Отказ измеряется в миллиметрах.

В процессе забивания сваи молотом или вдавливания сваи специальной установкой может произойти два варианта развития событий: либо свая в какой-то момент упрется в прочный горизонт и перестанет уходить в грунт, либо она провалиться в землю полностью

Для строительства важен выход на заданную отметку, поэтому предварительное определение проектного отказа сваи крайне важно для эффективности всего строительства

Что такое забивные сваи?

Все, кто имел отношение к строительству серьезных сооружений, будь то многоэтажные и высотные здания, промышленные объекты и т.д., имеет представление, что такое забивные сваи. Забивные железобетонные сваи уже более полувека применяют на больших стройках в качестве несущих элементов фундаментов и сооружений. Стандартные сваи, которые используют в гражданском и промышленном строительстве, начинаются от сечения 300х300 мм, длиной 3-12 м. В частном малоэтажном строительстве, когда речь идет о нестабильных и сложных грунтах, проектировщики зачастую разрабатывают проекты фундаментов на основе забивных свай, потому что альтернативных вариантов фактически нет. Кошелек клиентов от таких конструкторских решений существенно страдает, ведь забивка таких свай встает «в копеечку». Существенную часть затрат составляет перебазировка и аренда тяжелой строительной техники. Зачастую все это усугубляется сложностями с подъездными путями на участок и индивидуальными особенностями самого участка. Несколько лет назад появились забивные сваи, ориентированные на малоэтажное коттеджное строительство – сваи сечением 150х150 и 200х200 мм длинами 3, 4 и 5 метров. Также появилась мини-забивная техника, способная беспрепятственно выполнять забивку таких свай в любых даже самых сложных условиях на участке. Использование забивных свай стало не только доступным по бюджету мероприятием, но во многих случаях даже и выигрышным с точки зрения общих затрат на строительство фундамента в сравнении с другими технологиями. Если же сравнивать надежность и несущую способность фундаментов на основе забивных свай с другими типами фундаментов – то в большем числе случаев, опираясь на геологические исследования грунтов и конструкторские расчеты нагрузок дома, фундаменты на забивных сваях оказываются вне конкуренции.

Итак, в статье пойдет речь, в первую очередь, о забивке железобетонных свай для малоэтажного и частного строительства, т.е. о сваях сечением 150х150 и 200х200 мм.

Пример расчета технических потерь линий T & D

Введение в потери

Существует два типа потерь в линии передачи и распределения.

1. Технические потери и
2. Коммерческие потери.

Необходимо рассчитать технические и коммерческие потери. Обычно технические потери и коммерческие потери рассчитываются отдельно.

Передача (технические) потери напрямую связаны с тарифом на электроэнергию , но коммерческие потери распространяются не на всех потребителей.

Технические потери в распределительной линии в основном зависят от электрической нагрузки, типа и размера проводника, длины линии и т. Д.

Попробуем рассчитать технические потери одного из следующих распределительных линий 11 кВ;)

Пример — распределительная линия 11 кВ

11 кВ имеет следующие параметры:

• Основная длина линии 11 кВ — 6.18 км .
• Общее количество распределительных трансформаторов на фидере: 25 кВА = 3 № 63 кВА = 3 № 100 кВА = 1 №
• 25 кВА трансформатор: — потери в железе = 100 Вт — потери в меди = 720 Вт — средние потери в линии LT = 63 Вт
• трансформатор 63 кВА: — потери в стали = 200 Вт — потери в меди = 1300 Вт — средние потери в линии LT = 260 Вт
• 100 кВА трансформатор: — потери в железе = 290 Вт — потери в меди = 1850 Вт — потери в линии LT = 1380 Вт
• Максимальный усилитель составляет 12 ампер.
• Единица, отправленная во время подачи, составляет 490335 Kwh
• Единица, проданная в течение от фидера, является 353592 Kwh
• Коэффициент разницы нормативной нагрузки для городского фидера составляет 1,5 , а для сельского фидера — 2,0

Расчет

Коэффициент нагрузки (LF) = Отправленная единица (в кВтч) / 1,732 x Напряжение в сети x Макс. усилитель. х П.Ф. х 8760

Коэффициент нагрузки (LLF) = (0.8 х НЧ х НЧ) + (0,2 х НЧ)

Коэффициент нагрузки (LLF) = (0,8 х 0,3060 х 0,3060) + (0,2 х 0,306) = 0,1361

Расчет потерь железа

Общие ежегодные потери в железе в кВтч = Потери в железе в ваттах х Шк в ТС на фидере х 8760/1000

Общая годовая потеря в железе (ТС 25 кВА) = 100 x 3 x 8760/1000 = 2628 кВтч

Общая годовая потеря в железе (TC 63 кВА) = 200 x 3 x 8760/1000 = 5256 K кВтч

Общая годовая потеря в железе (ТС 100 кВА) = 290 x 3 x 8760/1000 = 2540 кВтч

Общая годовая потеря в железе = 2628 + 5256 + 2540 = 10424 кВтч

Расчет потерь меди

Общая годовая потеря меди в кВт / ч = Cu Потеря в ваттах x NOS TC на фидере LFX LF X8760 / 1000

Общие годовые потери меди (25 кВА ТК) = 720 x 3 x 0.3 × 0,3 × 8760/1000 = 1771 кВтч

Общая годовая потеря меди (TC 63 кВА) = 1300 x 3 x 0,3 × 0,3 × 8760/1000 = 3199 кВтч

Общая годовая потеря меди (100 кВА ТК) = 1850 x 1 x 0,3 × 0,3 × 8760/1000 = 1458 кВт · ч

Общие годовые потери меди = 1771 + 3199 + 1458 = 6490 кВтч

Потери в линии HT (Kwh) = 0,105 x (постоянная нагрузка x 2) x Длина x Сопротивление x LLF / (LDF x DF x DF x 2)

Пиковые потери мощности = (3 x общие потери в линии LT) / (PPL x DF x DF x 1000)

Общие технические потери = (потери в линии HT + потери в линии LT + ежегодные потери в меди + ежегодные потери в стали)

Как произвести расчёт

После того как процесс забивки завершен, требуется финишный расчет несущей способности изготовленной конструкции. Для этого требуется несколько параметров:

• тип и масса устройства, которое использовалось для этой работы;
• вес молота в его ударной части;
• используемая для забивки энергия механизма;
• сопротивление грунта, меняющееся в зависимости от его индивидуального строения;
• сопротивление и площадь сечения забитых свай;
• вес конструкции;
• остаточный и упругий отказы стержня.

Чтобы из всех этих параметров произвести вычисления, требуется специальная формула:

Для получения несущей способности различных типов грунта стоит воспользоваться таблицей:

Чтобы предвидеть возможные ошибки в расчетах, после завершения работ производится испытание забитых свай на предмет достижения ими твердых грунтов.

Расчет глубины прохождения сваи до отказа является важным этапом в строительстве. Так как он позволяет поставить фундамент на прочном основании. Измерения производят на разных этапах работ.

Глубина отказа рассчитывается во время составления проекта, в процессе забивки свай и по завершении этого процесса. Полученные данные тщательно сверяются, а выявленные расхождения проверяются. Всё это позволяет заложить прочное основание, которое станет первым шагом в строительстве прочного и уютного дома.

Параметры, используемые для правильного определения отказа сваи

Для чего необходим расчет отказа сваи? При достижении сваей заданной глубины погружения делается вывод о том, что забитый стержень способен нести такую нагрузку, которая на нее будет возложена.

Расчет отказа стержня производится с учетом следующих параметров:

• Масса молота, которым производится забивание. Либо масса механизма, вдавливающего стержни в почву.
• Масса, которой обладает ударная часто молота.
• Коэффициент сопротивления грунта. Может иметь существенные различия на разных типах почвы.
• Площадь сечения сваи. Это ее поперечный разрез, который свидетельствует о том, какое сопротивление свая будет оказывать на грунт при вхождении в него.
• Вес сваи, который нельзя не учитывать при расчетах.
• Энергия ударов сваебойного молота или энергия того устройства, которое производит вдавливание сваи в грунт.
• Упругий и остаточный отказы стержня.

Вычисления производятся по известным формулам. На основании расчетов получают проектный уровень погружения свай в почву.

Для более точного определения глубины введения стержней в грунт, проводятся динамические и статические испытания свай на местности, а также зондирование грунта.

Использование расчетов на практике

На практике не всегда удается достичь совпадения проектного и реального уровней погружения. Например, если в процессе забивания стержня был достигнут проектный уровень, но свая не достигла твердого грунта, то погружение необходимо продолжать. Причем, до тех пор, пока не будет достигнут отказ сваи.

Если остановиться на проектном уровне, то масса здания может оказать влияние на фундамент, приведя к его осадке. При этом увеличится вероятность деформации здания.

Если же свая остановилась именно на расчетной глубине, то такую конструкцию считают полностью пригодной к дальнейшей эксплуатации.

Самостоятельное строительство свайного фундамента

При изготовлении свайного фундамента своими руками обычно используют винтовые сваи, так как для вбивания бетонных стержней нужна специальная техника. Это в определенной степени облегчает работы. Все сваи вкручиваются до упора, до достижения состояния «отказа». Если некоторые из них возвышаются над остальными, то производится их обрезка и подгонка всех свай под единый уровень.

Расчет отказа сваи при забивке

Отказ свай при забивке

Свайные основания все чаще находят применение в различных отраслях строительства. Практическая ценность и эффективность такого фундамента позволяет достигать отличных результатов в реализации проекта. При этом, прочность и качество основания напрямую зависят от правильного выполнения расчетов и всех этапов производства работ.

В свайном строительстве существует много определений и свойственных характеристик. Отказ сваи при забивке это важный момент, которые играет особую роль для возведения основания необходимой прочности.

Что называют отказом сваи

В общем виде, отказ сваи это вычисленная или, практическим путем, установленная отметка глубины, на которой происходит затруднение погружения сваи из-за состава и характеристик грунта.

Перед выполнением работ по возведению свайного поля нужно не только точно определить и вынести в натуру фактическое местоположение свай.

Кроме этого, важно точно провести геологические изыскания на объекте и вычислить глубину отказа сваи – так удастся оптимально использовать возможности свайного основания и предотвратить его разрушение. Проектный отказ сваи это определенный на основе множества исходных данных уровень грунта, на котором погружение сваи становится проблемным. Отказ измеряется в миллиметрах

Отказ измеряется в миллиметрах

Проектный отказ сваи это определенный на основе множества исходных данных уровень грунта, на котором погружение сваи становится проблемным. Отказ измеряется в миллиметрах.

В процессе забивания сваи молотом или вдавливания сваи специальной установкой может произойти два варианта развития событий: либо свая в какой-то момент упрется в прочный горизонт и перестанет уходить в грунт, либо она провалиться в землю полностью

Для строительства важен выход на заданную отметку, поэтому предварительное определение проектного отказа сваи крайне важно для эффективности всего строительства

Истинный и ложный отказ сваи

Важным понятием в производстве забивных работ является залог сваи. Это величина, на которую опора готова погружаться. В процессе забивки можно проследить тенденцию, на которую свая уходит вглубь.

Обычно для этого применяют отметку за 10 ударов молота: отмечается глубина, на которую опора уходит вглубь.

Если погружение осуществляется вибрационным способом, то отсчет залога определяют по временному промежутку.

Истинный отказ свай

Ложный отказ сваи может произойти из-за медленного или слишком часто ритма забивания опоры. Также такую задержку могут вызвать особенности слоев грунта. В любом случае, если остановка погружения происходит до выхода на заданную расчетную глубину, или до отметки залога, то следует продолжать работы.

Истинный отказ сваи является конечной целью. Благодаря проектным работам и предпроектным изысканиям удается выявить эту отметку и необходимо на неё выходить. В таком случае основание получает достаточную прочность и надежность.

Отказ сваи, определение которого заключается в плановом погружении опоры на установленную глубину, крайне важно для успеха всего строительства. Рассчитанный отказ свай при забивке должен соответствовать практическому в пределах допустимого несоответствия. Ложный отказ свай

Ложный отказ свай

Просто знать, что такое отказ сваи при забивке недостаточно для грамотного производства работ

Важно правильно выполнить проектные расчет, потому что это определяет последующий порядок работ

Как рассчитать количество свай для фундамента

Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.

А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.

1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи

Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:

В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.

2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи

Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:

Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:

Таблица 2

Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.

3. Расчет нагрузки от конструкции здания

На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.

4. Подсчет требуемого количества свай

Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:

Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:

• Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
• Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
• Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;

5. Глубина установки свай и расстояние между ними

Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:

• Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
• Несущую способность грунта;
• Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
• Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).

Залог в свайном фундаменте

На практике определить величину продвижения столба после единичного удара молота невозможно, поэтому при расчёте этой величины применяют такое понятие, как залог сваи. Залог – это определённое количество ударов механизма, с помощью которого производят забивку. Или промежуток времени, в течение которого работает механизм.

Залог зависит от используемого оборудования:

• Если используется дизельный молот одиночного действия, то серия залога состоит из десяти ударов.
• Если используется механизм двойного действия (гидромолот), то залог рассчитывается за одну минуту работы техники.

После того как произведено количество ударов равное залогу измеряют глубину погружения. Если механизм работает по времени, то необходимо сосчитать количество ударов за это время. Разделив длину погружения на количество ударов, получим среднюю величину углубления свайного столба за один удар. Полученный результат сверяется с проектным отказом. При их совпадении завершается работа. Но очень часто бывает так, что фактически погружение почти прекратилось, а отказ сваи отличается от проектных данных. Причиной этого может быть:

• Нижняя часть конструкции попала на твёрдый пласт почвы, который создаёт сопротивление при ударных нагрузках.
• Произошёл отток воды от грунтов, которые контактируют с основанием свайного столба. Уменьшилась влажность почвы, следовательно, увеличилась сила трения о ствол.

Решить проблему можно временным прекращением работ на 5–7 суток. За это время почва ослабевает и следует завершить механизм забивки до получения нужного результата.