Как несущая способность буровой сваи зависит от ее длины и диаметра?

   К буровым железобетонным сваям относятся сваи буронабивные и буроинъекционые. Технология буронабивных свай - особый метод в строительстве, наиболее подходящий при высокой плотности застройки, характерной для современных городов. В строительной практике для устройства фундаментов используются забивные сваи. Но, если застройка ведется в старой части города, то использование технологи забивных свай представляет существенную опасность для стоящих рядом сооружений и проходящих коммуникаций. Буровые сваи обладают некоторыми преимуществами перед забивными. К наиболее существенным преимуществам относятся: возможность изготовления нестыкованных свай большой длины; необходимость армирования ствола сваи только на действие эксплуатационных нагрузок; исключение перевозки свай и связанной с этим опасности их повреждения; возможность проведения работ по сооружению фундаментов вблизи существующих зданий и сооружений, для сохранности которых недопустимы сотрясения грунта.

   Буровые сваи целесообразно применять в следующих случаях: в фундаментах опор мостов и для несущих колонн каркасных зданий, передающих на грунт большие сосредоточенные нагрузки; при передаче на фундаменты значительных горизонтальных нагрузок; при наличии в грунтах твердых включений, исключающих возможность забивки свай; вблизи существующих зданий и сооружений, где имеется опасность их повреждения вследствие сотрясения грунта в процессе принудительного заглубления свай и оболочек; в местах, где поверхность несущего пласта имеет значительную разницу в отметках.

   Фундаменты из буронабивных свай возводятся путем бурения скважин, установки армированного каркаса и бетонирования свай. Перед бетонированием, если грунт неустойчив, необходимо устанавливать обсадную трубу. А при мокром грунте бетонируют сваи под глинистым раствором.

   Расчет несущей способности производится по формуле

 

   Fd= γс (γcRRA+u∑γcf ƒihi),

 

   где γс — коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на пылевато-глинистые грунты со степенью влажности Sp

   γcR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; усR = 1 во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями, для которых этот коэффициент следует принимать γcR= 1,3, и свай с уширением, бетонируемым подводным способом, для которых γcR=0,9, а также опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент принимается по указаниям разд. 12;

   R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м2);

   A - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая равной: для набивных и буровых свай без уширения — площади поперечного сечения сваи; для набивных и буровых свай с уширением — площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра; для свай-оболочек, заполняемых бетоном, — площади поперечного сечения оболочки брутто;

    u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м; 

   γcf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования;

   ƒi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа (тс/м2);

   hi - толщина 1-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

   Из этой формулы видно, что несущая способность зависит от диаметра и длины сваи. Выявим зависимость несущей способности от диаметра на примере круглой железобетонной 8-метровой сваи, грунтовые условия - это глина, с показателем IL=0,4; песок средней крупности с углом внутреннего трения φ=36°. Коэффициент условий работы сваи γс=1, коэффициент условий работы фунта под нижним концом сваи γcR=1, коэффициент условий работы грунта на боковом поверхности сваи примем γcf=0,7. При глубине 8 м, расчетное сопротивление под острием сваи будет R=650 кПа. Всю длину сваи разобьем на 5 участков. Определим расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности в соответствии с разбитыми участками, получим f1=21 кПа, f2=27 кПа, f3=31 кПа, f4=32 кПа, f5= 61 кПа, при 5 вариантах диаметра 0,4 м, 0,6 м, 0,8 м, 1,0 м, 1,2 м. Расчетная схема показана на рисунке.

  

   Рис.1 Расчетная схема для расчета зависимости несущей способности от диаметра.

 

   Результаты расчетов сведем в таблицу. Также подсчитаем объем V и удельную несущую способность Fd,уд. =Fd/V.

Таблица 1

Зависимость несущей способности сваи от ее диаметра

d, м 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Fd, кН 607 1185 1967 2947 4110
V, м3 1,0 2,24 4 6,3 9
Fd,уд, кН/м3 604 529 491 468 456

   Определим зависимость несущей способности от длины сваи. Для этого примем круглую железобетонную сваю диамтром d=0,8м.

   Коэффициенты условия работ оставим прежними, так же как и грунтовые условия. Длину сваи принимаем 3 м, 5 м, 8 м, 10 м, 12 м.

   Расчетные сопротивления соответственно будут изменяться в зависимости от длины сваи.

Таблица 2

Зависимость несущей способности сваи от ее длины

l, м 3 5 8 10 12
Fd, кН 319 471 1967 2484 3062
V, м3 1,5 2,5 4 5 6
Fd,уд, кН/м3 212 257,4 491,7 496,8 510,3

   Из таблицы зависимости несущей способности от длины и диаметра сваи видно, что при повышении несущей способности буровой сваи выгоднее увеличивать длину буровой сваи, так как при повышении несущей способности путем увеличения диаметра сваи затрачивается больше бетона, чем при повышении несущей способности путем увеличения длины.

   Указанный вывод позволяет оптимизировать проектное решение в рамках выбора рационального варианта свайного фундамента.

 

 

 

26.01.2015 г.

Назад к списку

Комментарии