Определение несущей способности льдистого грунта при буроопускном способе погружения свай

Определение льдистости

Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия
F < Fu/Yn,
где F - расчетная нагрузка на основание;
Fu -  несущая способность основания;
Yn =1,2-  коэффициент надежности по назначению сооружения.
 

Расчет свайных фундаментов сводится к определению несущей способности под торцом и боковой поверхности.
При определении несущей способности свай по боковой поверхности необходимо рассматривать, что сдвиг сваи может произойти по поверхности смерзания сваи с раствором (расчетное сопротивление RAF) и по боковой поверхности смерзания раствора со стенкой скважины (расчетное сопротивление Rsh), тогда несущая способность сваи FU должна приниматься по наименьшему расчетному значению, определяемому из условия:


FUP > Fu < FUS,


где FUP – несущая способность сваи по значениям прочностных характеристик смерзания сваи с раствором.

 


 

FUP=YK*YAF*M1*RAF*AAF + M2*R*AT
 

FUS – несущая способность сваи по значениям прочностных характеристик смерзания раствора со скважиной.
FUS =YK*Ysh* Yice*M1*Rsh*Ash + M2*R*AS
 

где YK, M1, M2 – соответственно коэффициент неоднородности и коэффициенты условий работы боковой поверхности и торца сваи, принимаемые по таблице

Способы погружения свай

Коэффициенты

 

YK

M1

M2

Буроопускной способ

1,0

1,1

1,1

То же с виброуплотнением грунтового раствора

1,1

1,2

1,2

Опускной и комбинированные способы с парооттаиванием грунта

1,0

1,0

0.9

Бурозабивной и термовращательный способы

1-Ii

1,1

1,2

Забивной способ

1-Ii

1,2

1.4

 
YAF – коэффициент влияния материала сваи на прочность ее смерзания с раствором, принимаемый равным:
• Для ж/б свай = 1,0
• Для металлических свай = 0,7
• Для деревянных свай =0,9
Ysh = 1,0 – так как нет прямого контакта сваи со скважиной.
AAF – площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи
R и RAF – соответственно расчетное давление на мерзлый грунт под нижнем концом сваи  и расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа.
AT – площадь сечения торца сваи.
AS – площадь сечения скважины.
Y_ice = 1 - Ii  - понижающий коэффициент учитывающий льдистость грунта.
 
Теоретически несущая способность свай FUP (смерзание сваи с раствором) будет всегда ниже FUS (смерзание раствора со скважиной) по следующим причинам:
  • Для металлических свай при определении FUP  добавляется понижающий коэффициент YAF=0,7
  • AAF < Ash
  • Aт < As
Согласно таблицам СНиП RAF < Rsh
И обычно расчет ведут определяя только RAF, т.к. Rsh- заведомо будет выше.
Но в льдистых грунтах «картина» меняется, т.к. Rsh умножается на понижающий коэффициент Yice. Поэтому надо обязательно расчет производить определяя RAF и Rsh.
 
Расчетное давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи определяется по Таблице 1 ( СНиП 2.02.04-88 )
 
 

Грунты

Глубина погружения свай, м

Расчетные давления R, кПа (кгс/см3), при температуре грунта, °С

-0,3

-0,5

-1

-1,5

-2

-2,5

-3

-3,5

-4

-6

При льдистости ii < 0,2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Крупно
  2. обломочные

При любой глубине

2500

(25,0)

3000

(30,0)

3500

(35,0)

4000

(40,0)

4300

(43,0)

4500

(45,0)

4800

(48,0)

5300

(53,0)

5800

(58,0)

6300

(63,0)

2. Пески крупной и средней крупности

То же

1500

(15,0)

1800

(18,0)

2100

(21,0)

2400

(24,0)

2500

(25,0)

2700

(27,0)

2800

(28,0)

3100

(31,0)

3400

(34,0)

3700

(37,0)

3. Пески мелкие и пылеватые

3-5

850

(8,5)

1300

(13,0)

1400

(14,0)

1500

(15,0)

1700

(17,0)

1900

(19,0)

1900

(19,0)

2000

(20,0)

2100

(21,0)

2600

(26,0)

10

1000

(10,0)

1550

(15,5)

1650

(16,5)

1750

(17,5)

2000

(20,0)

2100

(21,0)

2200

(22,0)

2300

(23,0)

2500

(25,0)

3000

(30,0)

15 и более

1100

(11,0)

1700

(17,0)

1800

(18,0)

1900

(19,0)

2200

(22,0)

2300

(23,0)

2400

(24,0)

2500

(25,0)

2700

(27,0)

3300

(33,0)

4. Супеси

3-5

750

(7,5)

850

(8,5)

1100

(11,0)

1200

(12,0)

1300

(13,0)

1400

(14,0)

1500

(15,0)

1700

(17,0)

1800

(18,0)

2300

(23,0)

10

850

(8,5)

950

(9,5)

1250

(12,5)

1350

(13,5)

1450

(14,5)

1600

(16,0)

1700

(17,0)

1900

(19,0)

2000

(20,0)

2600

(26,0)

15 и более

950

(9,5)

1050

(10,5)

1400

(14,0)

1500

(15,0)

1600

(16,0)

1800

(18,0)

1900

(19,0)

2100

(21,0)

2200

(22,0)

2900

(29,0)

5. Суглинки и глины

3-5

650

(6,5)

750

(7,5)

850

(8,5)

950

(9,5)

1100

(11,0)

1200

(12,0)

1300

(13,0)

1400

(14,0)

1500

(15,0)

1800

(18,0)

10

800

(8,0)

850

(8,5)

950

(9,5)

1100

(11,0)

1250

(12,5)

1350

(13,5)

1450

(14,5)

1600

(16,0)

1700

(17,0)

2000

(20,0)

15 и более

900

(9,0)

950

(9,5)

1100

(11,0)

1250

(12,5)

1400

(14,0)

1500

(15,0)

1600

(16,0)

1800

(18,0)

1900

(19,0)

2200

(22,0)

При льдистости грунтов 0,2 £ ii £ 0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Все виды грунтов, указанные в поз. 1-5

3-5

400

(4,0)

500

(5,0)

600

(6,0)

750

(7,5)

850

(8,5)

950

(9,5)

1000

(10,0)

1100

(11,0)

1150

(11,5)

1500

(15,0)

 

В случае если Ii=1, т.е. грунт представляет из себя лед - несущая способность сваи по значениям прочностных характеристик смерзания раствора со скважиной определяется по формуле.


FUS =YK*Ysh* M1*Rsh*Ash + M2*R*AS

где Rsh и R определяется по Таблице 7 для льда ( СНиП 2.02.04-88 )

 

Температура льда,

Расчетные давления, кПа (кгс/см2)

°С

R

Rsh,i

–1

50 (0,5)

20 (0,2)

–1,5

100 (1,0)

30 (0,3)

–2

140 (1,4)

35 (0,35)

–2,5

190 (1,9)

45 (0,45)

–3

230 (2,3)

50 (0,5)

–3,5

260 (2,6)

60 (0,6)

–4

280 (2,8)

65 (0,65)

 
Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхности смерзания Raf определяются по таблице 3 (СНиП 2.02.04-88)

Грунты

Расчетные давления Raf, кПа (кгс/см3), при температуре грунта, °С

 

-0,3

-0,5

-1

-1,5

-2

-2,5

-3

-3,5

-4

-6

-8

-10

Глинистые

40

(0,4)

60

(0,6)

100

(1,0)

130

(1,3)

150

(1,5)

180

(1,8)

200

(2,0)

230

(2,3)

250

(2,5)

300

(3,0)

340

(3,4)

380

(3,8)

Песчаные

50

(5,0)

80

(8,0)

130

(1,3)

160

(1,6)

200

(2,0)

230

(2,3)

260

(2,6)

290

(2,9)

330

(3,3)

380

(3,8)

440

(4,4)

500

(5,0)

Известково-песчаный раствор

60

(6,0)

90

(9,0)

160

(1,6)

200

(2,0)

230

(2,3)

260

(2,6)

280

(2,8)

300

(3,0)

350

(3,5)

400

(4,0)

460

(4,6)

520

(5,2)

 
Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхности смерзания Rsh определяются по таблице 4 (СНиП 2.02.04-88)

Грунты

Расчетные давления Raf, кПа (кгс/см3), при температуре грунта, °С

-0,3

-0,5

-1

-1,5

-2

-2,5

-3

-3,5

-4

-6

-8

-10

Песчаные

80

(0,8)

120

(1,2)

170

(1,7)

210

(2,1)

240

(2,4)

270

(2,7)

300

(3,0)

320

(3,2)

340

(3,4)

420

(4,2)

480

(4,8)

540

(5,4)

Глинистые

50

(0,5)

80

(0,8)

120

(1,2)

150

(1,5)

170

(1,7)

190

(1,9)

210

(2,1)

230

(2,3)

250

(2,5)

300

(3,0)

340

(3,4)

380

(3,8)