/
Текст
Расчет осадок
ленточных
свайных
фундаментов
А. А. БАРТОЛОМЕЙ
РАСЧЕТ ОСАДОК
ЛЕНТОЧНЫХ
СВАЙНЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
Москва — 1972
Глава I
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ХАРАКТЕРА РАБОТЫ И ОСАДОК
ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
j. ЗАДАЧИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ОПЫТНЫЕ ПЛОЩАДКИ
Несмотря на широкое применение свайных фундаментов,
еще недостаточно изучены многочисленные факторы, влияющие
на несущую способность и осадку свай при их работе в составе
различных свайных фундаментов и в различных грунтовых ус-
ловиях. Это объясняется тем, что обычно проводят испытания
одиночных свай, которые не могут дать полной картины действи-
тельной работы фундаментов. Испытания в натуре свайных
фундаментов с числом свай более трех слишком трудоемки, тре-
буют значительных средств, много времени и технически трудно
осуществимы. В последние годы проведен целый ряд испытаний
кустов свай и исследованы различные факторы, влияющие на ра-
боту фундаментов. Наиболее подробные данные о действитель-
ной работе свай в составе кустов приведены в работах В. Н. Го-
лубкова [27, 28], А. А. Луга [51], Б. И. Далматова и А. В. Пи-
лягина [36], Н. М. Дорошкевич и Б. А. Сальникова [38], автора
данной «работы и др.
В Японии [73] были проведены исследования работы свай
длиной 5,55 м в составе куста из девяти свай. Эти исследования
позволили выявить влияние погружения свай на свойства окру-
жающего мягкопластичного глинистого грунта, изменение поро-
вого давления в грунтовой воде, распределение напряжений
вдоль свай, деформации грунта в межсвайном пространстве.
С целью исследования действительной работы свай в составе
ленточных свайных фундаментов автором были проведены по-
левые испытания в глинистых грунтах одиночных свай, свай-
штампов, тензосвай, свайных фундаментов при расположении
свай в один и два ряда с расстоянием между сваями 3 H'6d (сваи
сечением 25X25 и 30X30 см, длиной 5—8 м), ленточного фун-
дамента на естественном основании.
Планы трех основных экспериментальных площадок А, Б, В
приведены на рис. 1. Кроме того, были проведены опыты с ма-
ломасштабными ленточными свайными фундаментами в песча-
ных грунтах в лаборатории и в глинистых грунтах в полевых
условиях (сваи диаметром 30 мм, длиной 350, 650, 1000 мм).
Программой экспериментов было предусмотрено:
1) исследование изменения давлений в скелете грунта и по-
ровой воде, тиксотропное упрочнение глинистых грунтов вокруг
свай после их погружения и изменение несущей способности
свай во времени;
2) исследование осадок ленточных свайных фундаментов
в различных грунтовых условиях;
3) определение напряжений под ростверками и их роль в не-
сущей способности;
4) исследование распределения сил трения по боковой поверх-
ности и сопротивления острия свай при их работе в составе
свайных фундаментов, распределения нагрузки между сваями;
5) определение зон деформации грунта и распределения на-
пряжений в активной зоне свайных фундаментов.
Одним из основных условий при всестороннем изучении ха-
рактера работы свайных фундаментов является выбор площадок
с однородными грунтами значительной мощности, что позволяет
обобщить результаты исследований и избежать неправильных
выводов. Специальные экспериментальные площадки А и В
представлены четвертичными суглинками и глинами мягкопла-
стичной консистенции мощностью 12 м. Ниже залегают водо-
насыщенные пески, гравийно-галечниковые отложения, подсти-
лаемые коренными породами.
Результаты лабораторных исследований образцов глини-
стых грунтов, отобранных с интервалами через 1 м на глубину
до 12 м, приведены в табл. 1.
С целью исследования работы свай и свайных фундаментов
в водонасыщенных глинистых грунтах мягкопластичной конси-
стенции экспериментальные сваи были приняты длиной 5—8 м.
Гидрогеологические исследования показали, что на весь пе-
риод экспериментов уровень грунтовых вод находился на 0,15 м
ниже поверхности площадки, что позволило проводить опыты в
одинаковых условиях.
Площадка Б сложена слоем суглинков различной консистен-
ции. С поверхности до глубины 5,5—7 м залегают аллювиально-
делювиальные суглинки, консистенция которых изменяется от
•полутвердой до тугопластичной, а на глубине 4—5 м суглинки
находятся в текучепластичном и текучем состоянии. Под слоем
аллювиально-делювиальных суглинков расположены моренные
суглинки тугопластичной консистенции с редким включением
гравия, мощность слоя в среднем около 7 м. С глубины 13—14 м
залегают галечники с включением глины. Под нижними концами
свай на данной площадке залегает суглинок туго пластичной
консистенции. Грунтовые воды находятся на глубине 2,2—3 м
от -поверхности.
Основные физико-механические характеристики грунтов при-
ведены в табл. 2.
В лаборатории опыты проводились в грунтовом лотке разме-
ром в плане 1,4—2 м и высотой 2 м. Основанием служил одно-
i
СКв.й
тс
о
Crf.1
сш
о
□ □
□ □
___А
а; □;
185
□ о
по
its
Pl
MJ
Я
□
"з
□
150 150 I 151
Площадка
Л* Ai
' .*3 °
и6
а • о
ТС Мв
М1 ^8.9.10
-~р-\
185
/7' П“ П* Л*
Рис. 1. Планы экспериментальных
площадок А, Б, В и .вертикаль-
ные продольные разрезы /—/ и
II—II. ТС — тензосваи диаметром
30 см, длиной 6 м; СШ — свая-
штамп сечением 25X25 см, дли-
ной 6 М', Ci, 2, з — одиночные сваи
сечением 25X25 см, длиной 5—
6,5 м; Ш — штамп сечением 70Х
Х70 см\ Рц2 — ряды свай с
Дг
м,
□
родный пылеватый песок, полученный в результате просеивания
на наборе сит. В лоток песок укладывали слоями по 10 см, за-
тем уплотняли. Плотность песка контролировали по величине
объемного веса грунта. Рабочее значение объемного веса было
принято 1,75—1,8 т/м3. В связи с тем что в процессе эксперимен-
тов грунт уплотняется и изменяется влажность, после каждой
серии опытов грунт из лотка извлекали, затем вновь укладыва-
ли, уплотняли до необходимого объемного веса и одновременно
увлажняли до первоначального значения (16—17%). Это поз-
волило провести все опыты в грунте одинаковой плотности и
влажности и тем самым получить более достоверные результаты.
шагом 3d, сваи сечением 25X25 см, длиной 6,5 м\ Рз-4— ряды
свай с шагом 3d и 6d, длина свай 5 л<; Ps.e — элементы ленточных свайных
фундаментов с шагом свай 3d и 6d, сваи сечением 25X25 см, длиной 5 м\
Ф —фундамент на естественном основании размером в плане 80X400 см\
К\,2 — кусты из четырех свай с шагом 3d и 6d, длина свай 5 м\ Р7-9— эле-
менты ленточных свай фундаментов при расположении свай в два ряда,
сваи сечением 25X25 см, длиной 5 м, шаг свай 3d и 6d; Ai— анкерные сваи
сечением 25X25 см, длиной 6,5 м\ — сваи сечением 30^<30 см, длиной 9 м\
1—11—номера мессдоз общего давления; 77i—ie— мессдозы порового давле-
ния; ЛГ1-9 — глубинные марки
к-— го Г— о со 00 05 СП 4* оо го к-— Глубина в м
1,92 1— СО о к-— 00 СО к-* СО О 00 оо г-— То 00 'со 00 к-— со 05 к-— СО сп к-— СО ГО к-— 00 СО к-— 00 го Объемный вес
2,70 го о ГО •— го го го о го го о ГО го го го го •— го о го о ш 1s со Удельный вес
1,52 к-— 4* СГ5 к-— 4*. СП 4^ 4^ к-* 4* к-— 4* 00 к-— U1 к-— U1 о к-— СП о г-^ 4>ь 4* 00 к-— со Объемный скелета вес е S W £
27,3 00 о оо о 00 ГО оо оо ОО оо со оо к-— 00 оо о го оо го 00 ГО оо ОО Естественная влажность в % Ж О 2 ГР X
£ £ 4^ 4* 4* О 4* ГО го го оо оо СП оо 05 оо СО 4* ГО предел теку- чести Д р. X . X £ (9. X
оо го о ГО оо го го ГО 4ь го 00 го 00 го к-— •— СО го о го ГО предел плас- тичности ш а S л я о - X (Т> а о X
О) к-— 00 Е 00 к-— 00 Е к-— СО к—* 05 к-— 05 05 •— 00 го к—* число плас- тичности о tr р W р CD х - *о *< X
0,58 о сл О) О СП оо О СП СГ5 о СП го о о 00 О' 05 оо О 05 О о 05 4^ О 05 к-^ О СП 05 Показатель кон- систенции В
0,97 о о *• со О) о со оо к—* •—* к-— о со СО о со. О W СО ОО Степень водона- сыщения о Р 05 X п
0,79 о оо од о оо сп о *• оо со о со го о со о *• со о 00 го о *• оо го о *• оо СП о оо со о СО 05 Коэффициент по- ристости со •о X 3 со X Р X X Z X 3 О £ Р
1,6-10“6 к-— со оо к-— о к-— оо СП ►—• о 1 го оо о 1 00 1 го Г— О 1 00 к-— к-— о X оо к-— о 1 С5 СП ►—• о 1 05 СП ►—• о 1 05 ГО О 1 05 Коэффициент фильтрации в см[сек
0,019 1 о W о со 1 о о го СП 1 О о оо 05 1 О *• о со о о оо СП О о 4* к-— О о СП го Коэффициент уп- лотнения в см* [кг Я» О X
о *• к-^ 1 о *• го оо о го 1 о W к-— со 1 о V оо о *• го 1 о к-* о го 00 Удельные силы сцепления в кгс[см* X to
1 1 к—* со 1 1 1 к-* оо 1 1 к-— 00 к-— 4* Угол внутреннего трения в град
0,15 о к—* сл о к—* 4* о •— 4* о со о ОО о к—* ГО о к—* о го о го о к-^ О W U ?? со Структурная прочность Г а б ли ц а 1
оо СП оо о СП О о 05 сл 05 СП 05 СП 05 о 05 О 05 СП 05 СП Г> га Модуль дс формации
Таблица 2
Физико-механические показатели грунтов площадки Б
Глубина в м Удельный вес Объемный вес Естественная влажность в % Показатель кон- систенции В Коэффициент по- ристости Коэффициент фильтрации в см[сек Угол внутреннего трения в град Удельные си- лы сцепления Модуль де- формации
в Tt (М3 в кг с /см2
1 2,7 1,82 20,2 0,1 0,85 1,0-10~7 17 0,3 140
2 2,69 1,91 26,3 0,15 0,8 — 16 0,22 130
3 2,75 1,89 27 0,66 0,87 1,9.10“7 — — 100
4 2,67 1,99 25,7 0,6 0,67 — 17 0,22 60
4,5 2,7 1,93 31,1 1 0,85 — 14 0,16 50
6 2,65 1,93 29,23 0,65 0,77 1,4.10-8 18 • 0,2 70
7 2,6 1,91 27,7 0,4 0,72 1,1-10-8 18 0,23 120
10 2,65 1,82 26 0,35 0,63 2,4-IO-8 17 0,27 150
12 2,65 1,91 20 0,3 0,6 — —- — 160
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ
И ТИКСОТРОПНОГО УПРОЧНЕНИЯ
В ГРУНТАХ ВОКРУГ СВАЙ
Важным вопросом при работе свай в водонасыщенных глини-
стых грунтах является изменение давлений в поровой воде и ске-
лете грунта, восстановление нарушенной структуры и упрочне-
ние грунта под влиянием возникших напряжений при забивке
свай.
Указанные процессы оказывают существенное влияние на не-
сущую способность свай, изменение сил трения по боковой по-
верхности во времени.
В результате погружения свай в водонасыщенные глинистые
грунты возникают дополнительные давления в поровой воде и в
скелете грунта. С течением времени наблюдается релаксация
напряжений, поровое давление затухает, а давление в скелете
грунта возрастает до стабилизированного значения. Зависимость
между силами трения по боковой поверхности свай и напряже-
ниями в грунте имеет вид:
= tgq> (р — Pw) + ct,
(I)
где р—pw = p^—давление, передающееся на твердые частицы
грунта (эффективное давление);
р — общее давление, возникающее в массиве грун-
та от забитой сваи; аналитически это давление
можно найти по формуле А. Жумадыловой,
Н. М. Дорошкевич, 3. Г. Тер-Мартиросяна1;
pw— поровое давление;
Ct — удельное значение сил сцепления глинистого
грунта.
Когда поровое давление равно нулю, т. е. грунт приходит в
статическое состояние [68], силы трения по боковой поверхности
достигают максимального значения. Наряду с этим происходят
тиксотропные изменения в грунте, которые состоят из двух про-
тивоположных неразрывно связанных и обратимых процессов —
разупрочнения и упрочнения. Разупрочнение происходит в ре-
зультате нарушения структурных связей скелета грунта при за-
бивке свай и выражается в его размягчении или разжижении.
Тиксотропное упрочнение вызвано развитием в грунте новых
структурных связей вследствие увеличения их количества в еди-
нице объема при уплотнении грунта сваями и упрочнения грун-
та под действием возникших напряжений. Исследования
Б. М. Гуменского [33] показали, что тиксотропное упрочнение
грунтов может составлять значительные величины и зависит от
объемного веса грунта, консистенции, минералогического соста-
ва и других факторов. Тиксотропное упрочнение и консолида-
ция грунтов неразрывно связаны между собой. Сваи, забитые в
водонасыщенные грунты, достигают полной несущей способно-
сти после окончания этих процессов.
На забивку свай, подготовительные работы, устройство рост-
верка требуется значительное время, в течение которого, по су-
ществу, заканчиваются процессы в глинистых грунтах от дав-
лений, возникающих при погружении свай. Поэтому при изуче-
нии процессов в глинистых грунтах вокруг свай и в активной зо-
не необходимо рассматривать два периода:
I) изменение поровых и эффективных напряжений и тиксо-
тропное упрочнение грунтов вокруг свай от давлений, возникаю-
щих в результате погружения свай, увеличение несущей способ-
ности свай во времени;
2) консолидация грунта в активной зоне от переменной наг-
рузки на сваю в период строительства и постоянной нагрузки
после окончания •строительства.
Исследованию увеличения несущей способности свай в гли-
нистых грунтах во времени посвящен целый ряд работ. Накоп-
ленный и обобщенный Г. Ф. Новожиловым [56] материал пока-
1Ж у м а д ы л о в а А., Дорошкевич Н. М., Тер-Мартиро-
сян 3. Г. Вторичные временные эффекты в глинах вокруг свай при их погру-
жении. Труды Фрунзенского политехнического института, вып. 41, 1970.
зал, что процесс увеличения сопротивления одиночных сваи во
времени можно описать экспоненциальным уравнением
Pi — Р2 ет (*2 “Z1)
1 _ em (G — G)
где pi и р2— сопротивление свай, спустя время tx и t2 .после за-
бивки;
т — параметр, характеризующий скорость затухания
процесса увеличения несущей способности свай;
этот коэффициент зависит от свойств грунтов, в
которые забиты сваи.
3. Г. Тер-Мартиросяном, А. Жумадыловой1 установлена за-
кономерность изменения компонентов напряжений в поровой во-
де и скелете, возникающих при погружении одиночной сваи в
водонасыщенный глинистый грунт с учетом реологических
свойств скелета грунта, фильтрационных явлений и сжимаемости
поровой жидкости. Авторами разработана методика определе-
ния несущей способности свай во времени.
Учитывая важность и практическое значение увеличения не-
сущей способности свай во времени, необходимо проводить даль-
нейшее изучение указанного вопроса и накапливать данные для
различных свайных фундаментов и разных грунтовых условий.
Автором проведены исследования процессов в глинистых грун-
тах вокруг одиночных свай и при их работе в составе ленточных
свайных фундаментов.
Для исследования процесса консолидации глинистых грунтов
вокруг свай и в активной зоне были изготовлены специальные
мессдозы порового давления. Для измерения порового давления
непосредственно вокруг свай применяли мессдозы двух типов
1 и 2 (рис. 2), вмонтированные в корпус тензосваи. Для измере-
ния порового давления на различном расстоянии от свай приме-
няли мессдозы типа 3. Мессдозы были запроектированы для за-
мера порового давления с точностью до 0,01 кг]см2.
Для достижения заданной точности измерения порового дав-
ления мембранными датчиками с применением проволочных тен-
зодатчиков необходимо выполнение условия [32]
£ср £МИН. ДОП , (2)
где 8ср — средняя деформация, возникающая в упругом эле-
менте от действующей нагрузки;
‘Тер-Мартиросян 3. Г., Ж у м ад ы лова А. О релаксации напря-
жений, -возникающих при забивке свай в глинистых грунтах, с учетом ползу-
чести скелета, сжимаемости поровой жидкости и структурной прочности грун-
та. Материалы XXVII научно-технической конференции МИСИ им. В. В. Куй-
бышева, 1969.
Бмин, доп — минимальная деформация, достаточная для реги-
страции данным тензоизмерительным трактом.
Рис. 2. Мессдозы для
измерения порового дав-
ления
1 — корпус; 2 — крышка;
3 — мембрана; 4— порис-
тый камень; 5 — датчик со-
противления; 6 — компен-
ционный датчик; 7 — ме-
таллическая балочка рав-
ного сопротивления
При использовании тензоизмерительного тракта, состоящего
из тензоизмерительной станции АИ-1 и проволочных датчиков
сопротивления ПКН-б-бО с коэффициентом тензочувствительно-
сти 2,04, минимальная допустимая деформация равна МО-6.
Размеры и материал мембран всех мессдоз были подобраны с та-
ким расчетом, что условие (2) выполнялось для всех опытов.
Для измерения порового давления в массиве были изготовле-
ны датчики давления мембранного типа (тип 3) с чувстви-
тельным элементом в виде 'гофрированной мембраны. Это поз-
волило получить более жесткую мембрану с увеличенной чувст-
вительностью. Мессдозы устанавливали в пробуренные скважи-
ны до забивки свай.
На рис. 3 приведены результаты исследования изменения по-
рового давления вокруг свай диаметром 30 см, длиной 5 м после
их погружения в водонасыщенный глинистый грунт эксперимен-
тальной площадки А. Из приведенных данных видно, что поро-
вое давление в верхней части незначительно. С глубиной поровое
Р*. КГС!СМ*_______- —-----
давление увеличивается. На глу-
бине 3—5 м оно имеет макси-
мальное значение. Исследования
показали, что при работе свай в
составе ленточных свайных фун-
даментов (поровое давление выше,
чем вокруг одиночный свай (пун-
ктирная кривая на рис. 3). По
мере удаления от свай лоровое
давление падает по кривой, кото-
рая описывается с помощью экс-
поненциальной функции. На рас-
стоянии 2,3—2,5. м от свай поро-
вое давление равно природному.
По мере уменьшения порового
давления наблюдается увеличе-
ние сил трения по боковой по-
верхности, которые в начальный
момент после погружения свай
Рис. 3. Результаты исследования
изменения порового давления во-
круг свай диаметром 30 см, дли-
ной 5 м
------ для .одиночной сваи;
------при работе свай в составе
ленточного свайного фундамента
были практически равны нулю.
В результате погружения свай
происходит разрушение структу-
ры. После погружения свай на-
блюдается тиксотропное упрочне-
ние— восстановление и возникнэ-
вение новых структурных связей
вследствие увеличения их количе-
ства в единице объема при уплотнении грунта сваями и упрочне-
ния грунта под действием возникших напряжений.
На рис. 4 приведены средние значения, характеризующие
изменение сил трения и структурной прочности во времени на
глубину 3 м. После окончания процесса упрочнения структурная
прочность достигла 0,15—0,17 кгс!см2, т. е. структурная проч-
ность .стала несколько выше, чем природная (исследование грун-
тов производилось на образцах, отобранных на площадке до за-
бивки свай и после окончания процессов упрочнения грунта вок-
руг свай).
По мере консолидации и тиксотропного упрочнения глинистых
грунтов происходит увеличение несущей способности свай во
времени. В 1966—1968 гг. были проведены исследования увели-
чения несущей способности свай в глинистых грунтах во времени
в различных районах Перми [Гб]. На рис. 5 приведены результа-
ты исследования увеличения во времени несущей способности
-Свай длиной 7 и 6 м (кривые /, 2), сечением 30X30 см и свай
длиной 5 м (кривая 3), сечением 25x25 см. Опыты проводились
в глинистых грунтах тугопластичной, мягкопластичной и текуче*
пластичной .консистенции.
Из графиков видно, что увеличение несущей способности
свай в данных грунтовых условиях длится в среднем 40—50 дней
и несущая способность в 2,5 раза выше (первоначальной и в 1,4—
Рис. 4. Результаты исследования
процессов, происходящих в гли-
нистых грунтах вокруг свай
1 — общее давление; 2 — изменение
порового давления; 3 — изменение сил
трения; 4—восстановление структур-
ной прочности
способности свай во времени
(а) и показатель. степени уве-
личения несущей способности
свай во времени (б)
1,5 раза выше той, которая была бы, если бы отдых был до
6 дней, как это рекомендует СНиП.
Анализ результатов исследований позволил установить пока-
затель степени увеличения несущей способности свай во време-
ни для данных грунтовых условий [16]. По результатам испы-
тания свай после .забивки и показателю степени увеличения не-
сущей способности, принимаемому по графику (см. рис. 5), мож-
но определить несущую способность свай в любое время после
забивки:
Pt Ро + пРо,
(3)
где pi — несущая способность сваи через t дней;
Ро — несущая способность свай после забивки;
ш— показатель степени увеличения несущей способности
свай.
Учет увеличения несущей способности свай во времени по-
зволяет значительно экономичнее решать свайные фундаменты
по сравнению с обычными методами определения несущей спо-
собности свай. Так, например, в двух кварталах Перми, площад-
ки которых сложены 15-jw слоем мягкопластичных суглинков,
под крупнопанельные дома серии I-464A были запроектированы
свайные фундаменты с проектной нагрузкой на сваю 22—28 тс,
Для обеспечения этой несущей способности были предусмотрены
сваи длиной 9—11 м.
Исследования увеличения несущей способности свай во вре-
мени (по данным статических испытаний отдельных свай в раз-
ное время после забивки) позволили установить, что длина свай
может быть сокращена до 6—7 м, при этом несущая способность
свай окажется равной 27—30 тс. Учет увеличения несущей спо-.
собности свай в практике строительства позволил сэкономить по.
каждому зданию около 7 тыс. руб.
Для правильного расчета осадок свайных фундаментов во
времени при их работе в недонасыщенных глинистых грунтах
мягкопластичной и текучей консистенции необходимо иметь дан-
ные об изменении порового давления в активной зоне под дей-
ствием напряжений, возникающих от нагрузок на фундаменты.
С целью исследования изменения порового давления были
заложены мессдозы общего (конструкции известных мессдоа
Д. С. Баранова) и порового давления под ростверками и на глу-
бине 2,5; 4,9; 5,3; 7,5; 9; 10; 11,5 м по оси фундамента. На рис. 6
приведены результаты исследований изменений порового давле-
ния в активной зоне двухрядного свайного фундамента. Физико-
механические характеристики грунтов приведены в табл. 1.
з приведенных данных видно,, что в однородных глинистых
грунтах при опирании ростверка на песчаную подготовку и на*
личии на глубине песчаных и гравийных отложений наблюдается
отжатие воды вверх и вниз. Однако специфика передачи нагруз-
ки свайными фундаментами на грунт значительно изменяет
характер и вид эпюр порового и общих давлений в массиве. Это
необходимо учитывать три расчете осадок во времени по фильт-
рационной теории консолидации.
Дальнейшие исследования процессов в глинистых грунтах
вокруг свай и в активной зоне позволят более полно осветить
вопросы осадок ленточных свайных фундаментов во времени при
их работе в водонасыщенных грунтах различной консистенции.
3. НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
И ОСАДКИ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Для исследования осадок ленточных свайных фундаментов,
характера работы свай в составе этих фундаментов были прове-
дены полевые испытания в глинистых грунтах площадок А, Б и
В (грунтовые условия приведены в табл. 1 и 2) одиночных свай,
свайных фундаментов при расположении свай в один и два ряда
(расстояния между сваями 3 и 6d, сечения свай 25X25 и ЗОХ
ХЗО см, длина 5—7 м) и фундамента на естественном основа-
нии. Для определения реакции грунта под ростверками закла-
дывали мессдозы общего давления.
Нагрузки на фундаменты передавались при помощи гидрав-
лических домкратов ДГ-100 и ДГ-200. Упорами для домкратов
служила анкерная система из главных (сварные усиленные дву-
тавровые балки высотой 70 см) и второстепенных балок (уси-
ленные двутавры № 55). От второстепенных балок нагрузка пе-
редавалась на анкерные сваи. Опытные фундаменты и анкерные
сваи располагались так, чтобы обеспечить каждый фундамент
4—16 анкерными сваями и использовать анкерные сваи для ис-
пытания, как правило, двух фундаментов. Нагрузки передава-
лись ступенями из расчета 2—5 тс на сваю. Каждая ступень на-
грузки при испытаниях выдерживалась до условной стабилиза-
ции осадок (не более 0,1 мм за последние 2 ч). При необходи-
мости кратковременных перерывов в опытах производили раз-
грузку с последующей загрузкой ступенями и затем продолжали
опыт до получения осадок, равных предельно допустимым для
зданий. Испытание каждого фундамента производилось в тече-
ние 4—12 дней. Один фундамент был поставлен под длительную
нагрузку на два года.
Осадки при проведении опытов замеряли при помощи четы-
рех прогибомеров системы Аистова с точностью до 0,01 мм. За-
меры и отсчеты показаний по всем приборам брали через 1—
2 мин после приложения нагрузки, а в дальнейшем через каж-
дые 15—30 мин до стабилизации осадок.
Величину осадки фундамента, поставленного под длительную
нагрузку, замеряли с интервалом в три месяца при помощи ни-
велира НА-1.
Сложность полевых опытов ограничивает возможность иссле-
дования работы свайных фундаментов с различной длиной свай,
расстояниями между сваями в разных грунтовых условиях. По-
этому, кроме опытов со свайными фундаментами в натуре были
проведены опыты с маломасштабными фундаментами (сваи
диаметром 30 мм, длиной 350, 650, 1000 мм) в глинистых грун-
тах тугопластичной консистенции в полевых условиях и в пыле-
ватых песчаных грунтах в лаборатории. Расположение свай в
плане принималось различным (см. рис. 11 и 12). В реальных
зданиях имеются внутренние продольные стены, а часто и боль-
шое количество поперечных стен, также опирающихся на сваи.
Чтобы установить характер работы таких свайных фундаментов,
испытывали модели при различном расположении свай в плане,
расстоянии между ними и различной длине их. Нагрузки на
свайные фундаменты передавались при помощи гидравлических
домкратов грузоподъемностью до 7 тс. Упорами для домкратов
служила анкерная система из двутавровой балки, от которой
усилия передавались на анкерные сваи. Для равномерной пере-
дачи нагрузки на весь свайный фундамент на сборные ростверки
с оголовками устанавливали металлическую раму, которая вос-
принимала нагрузку от домкратов. Осадки свайных фундамен-
тов замеряли с помощью прогибомеров системы Аистова. Для
получения более достоверных данных опыты проводили 2—3 ра-
за. >
Рассмотрим основные результаты исследования несущей спо-
собности и осадок ленточных свайных фундаментов (рис. 7) с
расположением свай в один ряд при расстоянии между сваями
6 d (кривые /, 2) и 3d (кривые 3, 4). Каждый ряд состоит из
трех свай сечением 25X25 см, длиной 5 м. Опыты про’ведены без
опирания ростверков на грунт (кривые 1, 3) и при включении
ростверка в работу (кривые 2, 4). Расположение мессдоз 1—7
под ростверками для замера напряжений показано на планах
фундаментов.
Из графиков видно, что осадка свайных фундаментов при
расстоянии между сваями 3 d в 2—4 раза больше, чем при рас-
стоянии 6 d.
Исследования напряжений под ростверками при проведении
опытов в суглинках мягкопластичной и тугопластичной консис-
тенции показали, что ростверки включаются в работу при осад-
ках 1,4—2 мм. Напряжения постепенно возрастают и достигают
максимальных значений при осадках 5—10 мм. При дальнейшей
осадке напряжения под ростверками изменяются незначительно.
Это можно объяснить тем, что после некоторого уплотнения
грунта дальнейшая осадка свай и грунта между сваями происхо-
дит совместно. Из эпюр напряжений видно, что максимальные
напряжения возникают на краевых участках и посередине про-
лета между сваями, а напряжения около свай минимальные.
о 20 40 60 во WO 120 140 Р, ТС
Рис. 7. Результаты исследования несущей способности и осадок свайных
фундаментов при однорядном расположении свай при расстоянии меж-
ду сваями 3d и 6d
Анализ графиков и напряжений под ростверками показал, что
при расстоянии между сваями 6 d на долю ростверка приходится
до 40% предельной нагрузки на фундамент. Это объясняется
значительной шириной ростверка (80 см) свайных фундаментов
с расположением свай в один ряд. Ширина ростверка выбира-
лась из тех соображений, чтобы можно было сопоставить резуль-
таты испытаний свайных фундаментов с различным количест-
вом рядов свай (из расчета, примерно, одинаковой удельной
ширины ростверка на ряд свай).
Результаты исследования несущей способности, осадок, роли
ростверков в передаче нагрузки грунту, элементов ленточных
свайных фундаментов с расположением свай в два ряда при рас-
Рис. 8.
ментов
Результаты исследования несущей способности и осадок эле-
сваиных фундаментов при расположении свай в два ряда
при расстоянии между сваями 3d и 6d
стоянии между сваями 6 d (кривые 1, 2) и 3d (кривые 3, 4)
-приведены на рис. 8. На планах фундаментов показано размеще-
ние мессдоз для замера напряжений под ростверками при их
включении в работу. Исследования показали, что при расстоя-
нии между сваями 6 d .ростверк вступает в работу при осадке
1,5 мм и напряжения возрастают с 0,7 до 1,4 кгс/cjw2, при рас-
стоянии между сваями 3 d ростверк вступает в работу при осад-
ке 2 мм, напряжения достигают максимального значения при
осадках 10 мм и в дальнейшем остаются постоянными. Средние
напряжения под ростверком составляют 0,5—0,65 кгс]см2 и прак-
тически не меняются при изменении осадки от 15 до 60 мм. Это
говорит о том, что после некоторого уплотнения грунта роствер-
Рис. 9. Кривые зависимости осадок от
нагрузки, построенные по данным стати-
ческих испытаний одиночных свай и
свай, работающих в составе ленточных
свайных фундаментов
/ — для одиночной сваи сечением 25X25 см,
длиной 5 м; 1,2 — для свай в составе фун-
даментов при расположении их в один ряд
(кривая 2) и в два ряда (кривая /) при рас-
стоянии между сваями 3d; 3, 4 — при расстоя-
нии между сваями 6d; I', Г, 2', 3', 4' — для
тех же фундаментов и свай при опирании
ростверка на грунт
ментов при расположении свай в
ряд (кривая 2) в 4—8 раз больп
ком сваи и зажатый между
ними грунт работают как
единый массив.
Анализ графиков «на-
грузка — осадка» показал
что при расстоянии между
сваями 3d осадки ленточных
свайных фундаментов с рас-
положением свай в два ря-
да в 4 раза и более превы-
шают осадки фундаментов
с шагом свай 6d. Интересно
сравнить несущую способ-
ность и осадку одиночной
сваи с несущей способно-
стью и осадками свай в со-
ставе ленточных свайных
фундаментов.
На рис. 9 приведены ре-
зультаты сравнения несущей
способности и осадок оди-
ночной сваи (кривая /) с
данными при работе свай в
составе фундаментов (в пе-
ресчете на одну сваю). При
расстоянии между сваями
3d осадка свайных фунда-
два ряда (кривая 1) и в один
te осадки одиночной сваи, а
длительные наблюдения за фундаментом показали, что осадка
свайных фундаментов в 10—12 раз больше осадки, полученной
при стандартных испытаниях одиночной сваи. При расстоянии
между сваями 6rf осадки свайного фундамента при расположе-
нии свай в два ряда (кривая 3) и один ряд (кривая 4) в интер-
вале обычных нагрузок также превышают осадку одиночной
сваи в 1,5—2 раза.
Однако следует отметить, что общая осадка свайных фунда-
ментов при назначаемых в настоящее время нагрузках не превы-
шает 30—40 мм, что в 2—3 раза меньше предельно допустимых
для зданий. При работе свай в составе фундаментов не наблюда-
ется резкой потери несущей способности. В данном случае нель-
зя выделить четко предельную нагрузку, как, например, при ис-
пытаниях одиночных свай. Для ленточных свайных фундаментов
можно принимать нагрузку из условия предельно допустимой
осадки для здания, т. е. проектировать ленточные свайные фун-
даменты по второму предельному состоянию (по методу, пред-
ложенному в п. 3 главы II).
На рис. 9 приведены также результаты сравнения данных ис-
пытаний одиночной сваи с ростверком и свай в составе фунда-
ментов, когда ростверки включены в работу (кривые 2',
3', 4'). Соотношения между осадками и несущей способностью
одиночной сваи с ростверками (кривая /') и свай в составе лен-
точных свайных фундаментов с учетом работы ростверков ана-
логичны тем, которые установлены для фундаментов без вклю-
чений в работу ростверка.
Фундамент на естественном основании испытывался с целью
определения нормального давления на грунт и сопоставления
напряжений под фундаментом на естественном основании с на-
пряжениями под ростверками при одинаковых осадках.
Результаты испытания элемента ленточного фундамента на
естественном основании (кривая 1 ) приведены на рис. 10 (длина
фундамента 400 см, ширина 80 см). Нагрузка на фундамент пе-
редавалась ступенями по 10 тс. Каждая ступень выдерживалась
до стабилизации осадок так же, как и для свайных фундамен-
тов. Осадки замерялись при помощи четырех прогибомеров. Для
определения напряжений под фундаментом были заложены
мессдозы. Схема расположения мессдоз показана на плане фун-
дамента. -При небольших нагрузках эпюры напряжений имели
седлообразный вид. При дальнейшем увеличении нагрузки эпю-
ры приняли вид параболы. При нагрузке на фундамент 80 тс и
осадке 8 см напряжения под фундаментом составили 2,65 кгс/см2.
На рис. 10 для сравнения нанесены кривые «напряжения —
осадки» для ленточных свайных фундаментов при расстоянии
между сваями 6 и 3 d (кривые 2 и 3). Приведенные данные по-
казывают, что при расстоянии между сваями 3 d роль роствер-
ка незначительна, так как сваи и зажатый между ними грунт
работают как единый массив и напряжения под ростверком по-
сле некоторого уплотнения грунта остаются постоянными.
Экспериментальные исследования характера работы ленточ-
ных свайных фундаментов в различных грунтовых условиях по-
казали, что ростверк может учитываться при передаче нагрузки
грунту в следующих случаях:
а) при работе свай в однородных грунтах;
б) при опирании острия свай на грунт мягкопластичной кон-
•систенции, а ростверка — на грунт полутвердой и тугопластич-
ной консистенции;
в) при опирании ростверка и острия свай на грунты тугопла-
стичной, полутвердой консистенции.
Рис. 10. Результаты испытания фундамента на естественном ос-
новании и сравнение напряжений под ростверками и фундаментом
I — для фундамента на естественном основании; 2 и 3 — для ростверков
ленточных свайных фундаментов при расстоянии между сваями 6d и 3d
h,M V » W т/м3 6 В <р, град с, кгс/смг Е, кгс/смг
1 1,83 0,96 0,57 15 0,2 67
2 1,88 0,9 0,61 17 0,18 65
4 1,96 0,82 0,7 17 0,19 62
6 1,99 0,8 0,68 18 0,18 68
8 1,9 0,92 0,56 17 0,20 73
10 1,89 0,85 0,58 16 0,21 78
12 1,94 0,81 0,58 17 — —
Исследования показали, что при расстоянии между сваями.
3—*6 d ростверк воспринимает от 10 до 35—40% общей нагрузки,
на фундамент.
Результаты исследования роли ростверка в несущей способ-
ности ленточных свайных фундаментов были использованы при
строительстве пяти крупнопанельных 5-этажных домов серии
I-464A в микрорайоне VI «Данилиха» Дзержинского района
Перми. Площадка сложена мощным слоем суглинков, консистен-
ция которых изменяется сверху вниз от тугопластичной до мяг-
ко-текучепластичной, грунтовые воды находятся на глубине 5—
6 jw. Глубина заложения ростверка 1,1 —1,3 м.
Для строительства домов серии I-464A в указанном районе
?были забиты сваи сечением 30X30 см, длиной 6—7 м с проект-
ной нагрузкой на сваю 27 тс. Статические испытания показали,
•что несущая способность свай равна 20—21 тс, а сваи с элемен-
том ростверка (Ь = 40 см, 1=90 см) —28—32 тс. Длина элемента
ростверка 90 см была принята исходя из минимального расстоя-
ния между сваями фундамента 3d. Доля ростверка в несущей
.способности свайных фундаментов указанных зданий составила
20—35% общей нагрузки.
В последние годы появился целый ряд работ, посвященных
учету ростверка в несущей способности свайных фундаментов
жилых зданий. Однако предложенные различными авторами ме-
тоды учета ростверка в передаче нагрузки грунту нуждаются в
экспериментальной проверке. Поэтому в настоящее время при
учете работы ростверка в передаче нагрузки грунту необходимо
иметь данные статических испытаний элементов свайных фунда-
ментов с ростверком в реальных грунтовых условиях. При обес-
печении контакта ростверка с грунтом его можно учитывать в
передаче нагрузки в следующих (грунтовых условиях: острие
свай и ростверк опираются на однородные грунты; острие свай
опирается на глинистые грунты текучепластичной, мягкопластич-
ной, тугопластичной консистенции, а ростверк—на песчаные
грунты средней плотности, глинистые грунты полутвердой, туго-
пластичной консистенции. При опирании острия свай на плотные
пески, гравий, глинистые грунты полутвердой и твердой консис-
тенции роль ростверка в передаче нагрузки будет весьма незна-
чительна и при 1проектировании не должна учитываться.
Опыты с ленточными свайными фундаментами при располо-
жении свай в два и три ряда показали, что при .расстоянии меж-
ду сваями 3 d ростверк воспринимает 7—15% нагрузки. После
некоторого уплотнения грунта можно с достаточной для практи-
ки точностью считать, что сваи и зажатый между ними грунт ра-
ботают как единый массив.
Исследования различных маломасштабных ленточных свай-
ных фундаментов в глинистых и песчаных грунтах показали так-
же, что на осадку влияет не только расстояние между сваями и
их длина, но и наличие внутренних рядов свай в фундаменте.
На рис. 11 и 12 приведены графики зависимости осадки от на-
грузки (в пересчете на одну сваю) для одиночной сваи (кривая
О» для ряда свай (кривая 2), при расположении свай по контуру
модели (кривая 3), при расположении свай по контуру и при
наличии внутреннего продольного ряда (кривая 4). Эти зависи-
мости получены для свай длиной 650 мм, диаметром 30 мм, при
расстоянии между сваями 3 и 6 d. Аналогичные зависимости по-
л учены для свай длиной 350 и 1000 мм, причем для более длин-
ных свай взаимовлияние их сказывается в большей степени, чем
для коротких. Установлено, что осадки ленточных свайных фун-
даментов в несколько раз больше осадок одиночных свай. Так,
например, при расположении свай в один ряд по контуру модели
Рис. 11. График зависимости
осадки от нагрузки для свайных
фундаментов с однорядным рас-
положением свай при расстоянии
между сваями 3d
0 ЬО 80 ПО 160 200 2Ь0 280 J20 Р.кгс
ft, CM • ст CQ ф. град с, кгс/см2 В, кгс]см
40 1,84 0,27 17 0,25 130
65 1,86 0,28 17 0,24 139
90 1,87 0,28 17 0,24 140
мм
0 40 80 120 160 200 240 280 320Р*гг
Рис. 12. Кривые зависимости оса-
док от нагрузки для свайных фун-
даментов с однорядным располо-
жением свай при расстоянии меж-
ду сваями 6d
Л, см у W, т/м3 'В <Р» град ct KZC/CM3 В, кгс/см2
30 1,83 0,26 17 0,24 130
60 1,85 0,27 17 0,28 140
90 1,87 0,28 17 0,24 140
и при наличии внутреннего продольного ряда осадка свайного
фундамента при расстоянии между сваями 6 d в три раза боль-
ше осадки одиночной сваи, а при расстоянии между сваями 3 d
в пять раз (при нагрузке, близкой к предельной).
Значительное расхождение осадок свайных фундаментов и
осадки одиночной сваи объясняется взаимовлиянием свай. Ана-
лиз графиков зависимости осадки от 'нагрузки -показал, что не-
сущая способность свай при их работе в составе ленточных свай-
ных фундаментов снижается на 20—40% в зависимости от дли-
ны свай, расстояния между сваями и расположения свай в сос-
таве фундамента. Снижение несущей способности свай при их
работе в составе фундаментов отмечено в работах Р. Д. Челиса
[75], В. Шенка [76], А. П. Хамова [65], Н. М. Дорошкевич,
Б. А. Сальникова [38] и др.
4. О РАБОТЕ БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ
И О СОПРОТИВЛЕНИИ ОСТРИЯ СВАЙ ПРИ ИХ РАБОТЕ
В СОСТАВЕ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
За последние годы проведено большое количество опытов с
целью установления распределения сил трения по боковой по-
верхности свай и определения усилий, приходящихся на острие
свай. Интересные данные получил Ж. Керизель [72], который
определил несущую способность острия и боковой поверхности
при помощи сваи, снабженной гидравлическим домкратом на
острие. Трение по боковой поверхности определялось при помо-
щи индукционных датчиков. Эти опыты показали, что с опреде-
ленной глубины (примерно 3—4 м) сопротивление острия оста-
ется постоянным. Следует отметить, что это справедливо для
частного случая. Сопротивление острия зависит от плотности
грунта, диаметра -сваи, мощности прорезаемых слоев и других
факторов. Методы электротензометрии позволяют установить
трение по боковой поверхности и сопротивление острия непо-
средственно в процессе погружения свай. Для этих целей обыч-
но используют тензосваи. Однако опыты проводились, как пра-
вило, с одиночными сваями. Для определения несущей способ-
ности боковой поверхности и острия свай, изменения -сил трения
по боковой поверхности, сопротивления острия в зависимости от
расположения свай в плане, расстояния между сваями и дейст-
вующей нагрузки автором включались в состав свайных фунда-
ментов тензосваи [5].
В 1962 1963 гг. автором совместно с В. Д. Яблочковым бы-
ла изготовлена и испытана тензосвая длиной 6 м, диаметром
25 см [70]. Аналогичные сваи диаметром 30 см и железобетон-
ные сваи, снабженные тензометрическими датчиками сопротив-
ления, были впоследствии включены в состав ленточных свай-
ных фундаментов. Основным элементом тензосваи является
тонкостенная труба с толщиной стенок 4 мм, диаметром 25—
30 см, длиной 5—6 м. Для наклейки (проволочных тензодатчиков
на внутренюю 'поверхность трубу разрезали на две половины по
продольной оси. На каждую половину трубы наклеивали прово-
лочные тензодатчики с базой 12 мм сопротивлением 103,3 ом.
В качестве гидроизоляции применялась кабельная мастика--
сплав канифоли и битума с добавкой минерального масла. Ра-
бочие датчики наклеивали вдоль оси сваи с шагом 100 см,
009
компенсационные — поперек оси свай с тем
же шагом. Сборка свай сводилась к сварке
двух половинок трубы. Во избежание перегре-
ва длина сплошного участка сварного шва
допускалась не более 100 мм с шагом 600 мм.
После охлаждения металла сваривали каж-
дый новый соседний участок до получения
сплошного герметического шва по всей длине
сваи. Такой метод сварки обеспечил сохран-
ность датчиков.
Для определения сопротивления грунта на
уровне подошвы сваи применялась специаль-
ная конструкция острия тензосваи. Коничес-
кий наконечник при помощи массивного порш-
ня передавал усилие на дно направляющей
втулки, приваренной к фланцу на нижнем
конце сваи. На тонкие стенки втулки наклее-
ны тензодатчики, работавшие на растяжение.
Тензосваи погружали в лидирующие скважи-
ны. Показания тензодатчиков измерялись
тензостанцией ВСТ-3, изготовленной Уральс-
ким политехническим институтом им. С. М. Ки-
рова. Тензостанция представляет собой изме-
рительный мост постоянного тока, питаемый
от батареи или аккумулятора с напряжением
бе. Для получения большей точности измере-
ний к мосту присоединяли выносной высоко-
чувствительный гальванометр с зеркальной
шкалой. Поскольку все элементы тензосваи
изготовлены из стали марки Ст. 3, тарировка
тензодатчиков произведена на балке равного
сопротивления, выполненной из той же стали.
Продольный разрез тензосваи показан на
рис. 13. По показаниям датчиков в различных
сечениях тензосваи и тарировочному графику
можно построить эпюры нормальных напря-
жений в материале тензосваи.
Рис. 13. Продольный разрез тензосваи
/ — тонкостенная труба; 2 — элементы острия; 3 — мессдо-
зы для измерения порового давления; 4 — проволочные тен-
зодатчики
Для определения касательных напряжений вдоль тензосваи
принято положение, что падение напряжений на некотором
участке сваи зависит от величины сил трения, приложенных к
поверхности сваи на этом участке, которые, в свою очередь, за-
висят от деформативной способности сваи и грунта. Математи-
чески это выражается так:
da = — ~dl. (4)
Интегрируя это выражение, получим.
(5)
где q__произвольная постоянная интегрирования. Значение ее
-находится из рассмотрения граничных условий на по-
верхности грунта.
Если интегрирование начинается с поверхности, то произволь-
ная постоянная С равняется о, т. е. напряжению в сечении, рас-
положенном выше поверхности грунта. В общем виде уравнение
запишется:
(ал_1 — ол) F = тср IU,
(6)
где ап-1 и (Уп — сжимающие напряжения .в верхнем и нижнем
сечениях рассматриваемого участка;
F—площадь поперечного сечения материала сваи;
Тср — средняя интенсивность сил трения в пределах
рассматриваемого участка;
/ — длина рассматриваемого участка;
U — периметр сваи.
Если будут известны напряжения в различных точках сваи,
то ординаты т определяются из уравнения (6).
Проведенные опыты с применением тензосваи показали, что
подошва вступает в работу при первых ступенях нагрузок, если
хотя бы частично мобилизовались силы трения по боковой по-
верхности сваи. После достижения таких осадок, при которых
силы трения имеют максимальные значения, доля подошвы в
восприятии ’нагрузки постепенно повышается. При этом абсо-
лютное значение сопротивления ствола остается постоянным. Со-
противление трению развивается с ростом осадок. При первых
ступенях нагрузки напряжения в плоскости острия еще недоста-
точно велики, чтобы вызвать осадки, при которых могли бы пол-
ностью развиваться силы трения, так как подошва не дает свае
оседать при этих нагрузках. В начале загружения подошва за-
держивает развитие сил трения. Дальнейшее увеличение нагруз-
ки вызывает большие осадки самой подошвы, и силы трения на-
чинают достигать максимального значения. Когда осадки сваи
достигнут таких величин, при которых грунт не может далее
развивать сопротивление по стволу, начинает интенсивно увели-
чиваться доля подошвы в восприятии -нагрузки на сваю. Несу-
я способность подошвы увеличивается до тех пор, пока не
произойдет нарушения равновесия в основании подошвы и рез-
ко увеличится осадка сваи.
В наших опытах силы трения достигали максимального зна-
чения при осадках сваи 2—3 мм. На рис. 14 приведены графики
сопротивления острия и боковой поверхности тензосваи диамет-
ром 30 см, забитой на 6 м, в зависимости от нагрузки и осадки.
Физико-механические свойства грунтов приведены в табл. 2. Со-
Рпс. 14. Результаты испытания тензосваи
и сваи-штампа
1, Г — суммарные графики «осадка — нагрузка»
для тензосваи и сваи-штампа; 2, ? — несущая
способность острия свай; 3, 3' — несущая способ-
ность боковой поверхности свай
противление боковой по-
верхности и острия сваи
определяли и при помощи
сваи-штампа. Пунктирны-
ми линиями показаны ре-
зультаты испытания сваи-
штампа сечением 24Х
Х24 см, забитой на глу-
бину 6 м. Порядок ис-
пытаний свай-штампа
следующий. Вначале оп-
ределяли максимальную
величину сил трения гру-
нта по ее боковой поверх-
ности, затем — общее со-
противление сваи и со-
противление грунта при
передаче нагрузки толь-
ко .на острие. Предельные
значения средних удель-
ных сопротивлений грун-
та над острием и по бо-
ковой поверхности тензо-
сваи оказались немно-
го меньше, чем при испы-
таниях сваи-штампа. Это
объясняется тем, что тен-
зосвая была забита в ли-
дирующую скважину.
Следует отметить, что свая-штамп может быть использована
для определения модуля деформации в плоскости острия сваи.
Откопка свай показала, что под острием образуется уплотнен-
ная зона на глубину до 3d, где плотность грунта, а следователь-
но, и модуль деформации намного выше природных. Лаборатор-
ные исследования образцов грунта из уплотненной зоны показа-
ли, что объемный вес изменяется от 1,82—1,93 до 2,15—2,26 т/л/3.
Острие сваи-штампа не соединяется с трубой, а крепится на
стержне, проходящем внутри трубы. С помощью специального
наголовника можно передать нагрузку на острие сваи, отдельно
на боковую поверхность и на сваю в целом при совместной ра-
боте острия и боковой поверхности.
По графику осадки острия можно определить модуль дефор-
мации грунта под ленточными свайными фундаментами по фор-
муле
pSo
(7)
где р —погонная нагрузка на свайный фундамент в кг!см\
50__компонента перемещения, принимаемая по номограм-
ме на рис. 24 в зависимости от приведенных значений
глубины активной зоны, ширины фундамента, коэф-
фициента бокового расширения грунта.
Исследования показали, что в уплотненной зоне модуль де-
формации в 5—6 раз выше природного. Это необходимо учиты-
вать при расчете осадок свайных фундаментов.
Интересно проследить, как изменяются силы трения по бо-
ковой поверхности в зависимости от расстояния между сваями в
фундаменте.
На рис. 15 приведены эпюры распределения нормальных и
касательных напряжений вдоль одиночной сваи (кривая 1) и
Рис. 15. Распределение усилий по длине тензосвай (а) и касательных
•напряжений вдоль свай т в тс)м2 (б)
с nacnnnr?5oH04H0i* сваи» 2 — при работе свай в составе свайного фундамента
гтлои«ИеМ ИХ В Ава Ряда ПРИ расстоянии между сваями 6tf; 3— при рас-
оянии между сваями 3d; 4 — при включении в работу ростверка
при работе свай в составе ленточных свайных фундаментов с
расстоянием между сваями 6d (кривая 2) и 3d (кривая 3) при
расположении свай в два ряда. Из приведенных данных видно,
что силы трения при работе свай в фундаменте значительно
меньше, чем у одиночных свай, что подтвердилось и опытами с
маломасштабными свайными фундаментами, проведенными в
глинистых и песчаных грунтах [6]. Это объясняется тем, что при
расстоянии между сваями 3—4d и контакте ростверка с грун-
том грунт между сваями оседает вместе с ними и силы трения
развиваются в основном то наружным граням, в то время как
по внутренним (взаимообращенным друг к другу) граням они
незначительны.
Из эпюр распределения сил трения по длине свай видно, что
при первых ступенях нагрузки они имеют вид кривых второго
порядка. По мере увеличения нагрузки характер распределения
сил трения приближается к равномерному. Доля нагрузки, пе-
редающаяся через боковую поверхность, зависит от расстояния
между сваями, длины свай, состояния грунта, окружающего
сваи, и физико-механических свойств грунта, расположенного
ниже острия свай. При расстоянии между сваями 3d нагрузка
передается в основном по наружным граням фундамента и в
плоскости острия свай. В этом случае при одинаковых нагруз-
ках на сваи возрастают напряжения в плоскости острия сваи и
увеличиваются осадки. Интересно проследить, какая доля обще-
го сопротивления свай приходится на трение по боковой по-
верхности и сопротивление подошвы в ходе нагружения свайно-
го фундамента. На рис. 16 эти значения даны в % от общей на-
грузки (в пересчете на одну сваю) для ленточных «свайных
Рис. 16. Соотношение меж-
ду сопротивлением подош-
вы и трением по боковой
поверхности свай (при про-
ведении опытов в однород-
ных грунтах площадки Л)
/ — для одиночной сваи; 2 и
3 — для свайного фундамента
с расположением свай в два
ряда при расстоянии между
сваями соответственно 6d и 3d
фундаментов из свай сечением 25X25 см, длиной 5 м. Линии
графиков делят поле на два участка. Ординаты выше каждой
линии характеризуют сопротивление боковой поверхности, а ни-
же — сопротивление подошвы при данной нагрузке на сваю. Из
графиков видно, что при одних и тех же нагрузках на сваю силы
трения по боковой поверхности в ленточных свайных фундамен-
тах меньше, чем у одиночных свай, а на подошву передаются
большие нагрузки, что вызывает увеличение осадки.
При работе свай в составе фундаментов нагрузка распреде-
ляется между сваями не одинаково. Известно, что при работе
свай в составе кустов наибольшую часть нагрузки восприни-
мают угловые сваи и наименьшую часть принимают на себя
сваи, расположенные в центре. Н. М. Дорошкевич и Б. А. Саль-
ников [38] исследовали распределение нагрузки между сваями
куста из 15 свай при их работе в слабых глинистых грунтах.
3. В. Бабичев [19] получил интересные данные о фактических
нагрузках на сваи при их работе в составе фундамента жилого
дома. Эти исследования показали, что нагрузки распределяются
между сваями неравномерно и фактические нагрузки значитель-
но меньше расчетных. На одном из экспериментальных домов
серии I-464A средние нагрузки на сваи составили 26,7 тс вместо
42 тс по расчету. Обобщение данных о распределении нагрузки
между сваями позволит в дальнейшем более точно учесть рабо-
ту сваи в составе фундаментов при проектировании по предель-
ным состояниям. Для определения нагрузок, приходящихся на
сваи при их работе в составе различных свайных фундаментов,
пользуются обычно различными тензометрическими динамомет-
рами. Наиболее удачными и надежными в работе являются ди-
намометрические шайбы, конструкция которых разработана на
кафедре испытаний сооружений МИСИ им. В. В. Куйбышева Ч
Однако эти шайбы удобно использовать при больших нагруз-
ках. При нагрузках до 25 тс они дают значительную погреш-
ность. Автором при проведении опытов в полевых условиях бы-
ли использованы обычные силовые кольца (отрезок трубы диа-
метром 200 мм, 6=6 мм, /г=10 см) с наклеенными на внутрен-
ней поверхности датчиками сопротивления, расположенными по
образующим, центральные углы между которыми равны 90°. Пе-
ред монтажом ростверка на сваи устанавливали силовые коль-
ца и при всех испытаниях снимали отсчеты, которые позволили
проследить изменение нагрузок на сваи от начала до конца опы-
тов. Установлено, что нагрузки на сваи возрастают непропорци-
онально увеличению внешней нагрузки; даже при определенной
ступени нагрузки на фундамент происходит перераспределение
нагрузок между сваями по мере изменения осадок от приложен-
ной нагрузки. В ленточных свайных фундаментах при расстоя-
нии между сваями 6d сваи несут нагрузку на 8—19% меньше,
чем одиночные сваи, и на 25—40% меньше, если расстояние
между сваями 3d (при одинаковых осадках одиночных свай и
свайных фундаментов). При включении в работу ростверка на-
блюдается некоторое увеличение нагрузки на сваи свайных фун-
даментов с шагом свай 6d, а при расстоянии между сваями 3d
О|МрД°РОШК€ВИЧ Н- М-» Злочевский А. Б., Сальников Б. А.
«е;п^0ПРеделения Фактических нагрузок на сваи под сооружением. В сб.:
Р ьство и архитектура». Новосибирск, Зап. сиб. кн. издчво, 1969.
Рис. 17. Распределение нагрузки между сваями ленточных свайных фундаментов
а и б — при расстоянии между сваями соответственно 3d и — при отсутствии контакта рост-
верка с грунтом; I! — при включении ростверка в работу
нагрузки на сваи, по существу, не изменяются. Это объясняется
тем что при расстоянии между сваями 3d роль ростверка в пере-
даче нагрузки незначительна.
Сваи, расположенные в середине элементов свайных фунда-
ментов, отражают работу свай в составе ленточных свайных
фундаментов.
На рис. 17 приведены результаты исследования распределе-
ния нагрузки между сваями элементов ленточных свайных фун-
даментов при расстоянии между ними 3d и 6d, которые нагляд-
но показывают изменение нагрузки на сваи при их работе в со-
ставе различных фундаментов.
5. ДЕФОРМАЦИЯ ГРУНТА
И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
В АКТИВНОЙ ЗОНЕ
Важным вопросом при проектировании свайных фундамен-
тов является определение деформации различных слоев и мощ-
ности активной зоны.
Исследованиями В. Г. Березанцева [20] установлено, что
при относительном заглублении фундамента более 4 м в осно-
вании развиваются деформации уплотнения. Это положение под-
тверждается и результатами натурных экспериментов В. Н. Го-
лубкова [28]. Б. И. Далматов и А. В. Пилягин [36} провели на-
блюдения за глубинными марками, установленными в пределах
двух свайных фундаментов (длина свай 14 м) и между ними.
Эти исследования позволили получить интересные данные о де-
формации грунта в межсвайном пространстве от действующей
пригрузки. К сожалению, в работе нет данных о послойной де-
формации грунтов в период строительства и при эксплуатации.
Накопленный в настоящее время экспериментальный мате-
риал дает определенное представление о деформации грунта в
межсвайном пространстве и под сваями свайных фундаментов.
Однако величина активной зоны, ее зависимость от вида свай-
ного фундамента, расстояния между сваями, их длины, дейст-
вующей нагрузки и грунтовых условий изучены еще недостаточ-
но. Поэтому необходимо дальнейшее изучение этого важного во-
проса и накопление фактического материала для различных
фундаментов.
С целью установления зон деформации грунта для ленточных
свайных фундаментов были подготовлены и проведены специ-
альные опыты, позволившие выявить послойные деформации
грунта между сваями и на различном расстоянии от свай и глу-
оине.
Опыты проводились на маломасштабных однорядных свай-
ных фундаментах (сваи диаметром 30 мм, длиной 650 и 1000 мм)
в тугопластичном суглинке в полевых условиях, в мелкозерни-
стом пылеватом песке в лаборатории и с натурными ленточными
ванными фундаментами на экспериментальной площадке А.
Рис. 18. Осадки глубинных марок свайных фундаментов при расположении свай в один ряд при рас-
стоянии между сваями 6d (а) и 3d (б) (сваи диаметром 30 мм, длиной 650 мм)
При проведении опытов в полевых условиях в глинистых
грунтах [5, 1'2] вдоль наружного продольного «ряда маломас-
штабного свайного фундамента была прорыта траншея на рас-
стоянии 10d свай. Из траншеи пробуривались горизонтальные
отверстия диаметром 5 мм, в которые под давлением нагнетался
порошок мела. После подготовки опыта 'проводилось испытание
свайного фундамента статической нагрузкой. По окончании опы-
та после зачистки грунта до продольного ряда было зафиксиро-
вано смещение меловых точек в результате осадки свайного
фундамента. Исследования показали, что при расстоянии между
сваями 3d грунт между сваями оседает вместе со сваями. Мак-
симальная деформация грунта наблюдается под подошвой свай
и в непосредственной близости от нее. В дальнейшем деформа-
ции выравниваются и происходит уже равномерная осадка все-
го массива -грунта под сваями.
При проведении опытов в лаборатории в песчаных грунтах
зоны деформации и характер осадок различных слоев грунта
«определялись следующим образом. В процессе подготовки лот-
жа к работе (размеры лотка в плане 1,4X2 м, высота 2 м) за-
кладывали глубинные марки на различном расстоянии от свай
в горизонтальном направлении и по глубине. Марки представ-
ляли собой металлические пластинки размером 15X15 мм, при-
соединенные к индикаторам часового типа и к прогибомерам си-
стемы Аистова проволокой диаметром 0,4 мм. Чтобы избежать
трения о грунт, проволока пропускалась через тонкие трубки
диаметром 3—4 мм. Осадки марок в процессе загружения свай-
ного фундамента определялись с точностью до 0,01 мм.
Схемы расположения осадочных марок и их осадки при ис-
пытании свайных фундаментов с расположением свай в один ряд
приведены на рис. 18.
Исследования помогли выяснить, что зоны деформации зави-
сят от величины действующей нагрузки, расстояния между свая-
ми и размещения их в составе фундамента. Грунт между свая-
ми в плоскости острия оседает вместе со сваями (см. осадку ма-
рок 5, 6, 7, 8). По мере увеличения нагрузки увеличивается глу-
бина активной зоны. Марки (5, 6, 7), находящиеся в плоскости
острия и в непосредственной близости, начинают оседать при
первой ступени нагрузки. В дальнейшем вступают в работу ни-
жележащие слои и начинают давать осадку марки 4, 3, 2, 1.
Полевые и лабораторные опыты показали, что мощность ак-
тивной зоны под сваями составляет 30—42 см (13—14d) при
расстоянии между сваями 6d и 51—54 см (17—18d) при рас-
стоянии между сваями 3d. Для одиночных свай глубина актив-
ной зоны равна 33—36 см (11—12d).
Исследования деформации грунта на различном расстоянии
от свай показали, что взаимовлияние свай сказывается на рас-
стоянии до 30—36 см (10—12d).
Исследования, проведенные различными авторами, показа-
ли что зоны влияния свай находятся в пределах от 3 до 8d. Бы-
ло* установлено, что эта величина зависит от первоначальной
плотности грунта. В опытах Р. И. Колмогорова [46} зоны влия-
ния были установлены 8— 1(к/ для рыхлых песков и 12—16d для
плотных, что подтверждают и полученные нами результаты.
Для экспериментального определения характера распределе-
ния напряжений под сваями свайного фундамента были исполь-
зованы мессдозы и тонкие дюралюминиевые пластинки толщи-
ной 0,8 мм, шириной 15 мм, длиной 1,2 мм. На пластинки наклеи-
вали проволочные датчики с шагом 10 см, базой 50 мм и сопро-
тивлением 90 ом.
В процессе подготовки лотка к работе после укладки каждо-
го слоя грунта высотой 10 см укладывали мессдозы и пластинки
с наклеенными датчиками. Во избежание повреждения пласти-
нок в результате осадки свай их закладывали ниже острия свай
минимум на один диаметр.
Если на глубине расположения мессдоз и пластинок возника-
ли дополнительные напряжения от работы свайного фундамен-
та, то пластинки и мембраны мессдоз работали на изгиб. Бла-
годаря высокой чувствительности датчика и тензостанции уда-
лось получить показания датчиков при дополнительных напря-
жениях 0,01—0,02 кгс!см2.
Результаты исследований показали, что характер напряжений
под сваями зависит от расстояния между ними и .расположения
свай в плане. Под сваями наблюдается концентрация напряже-
ний. На глубине 3—4d напряжения принимают более, равномер-
ный характер. Под одиночными сваями напряжения’возникают
на глубине до 10—12d. При работе свай в составе ленточных
свайных фундаментов мощность активной зоны в 1,4—1,6 раза
больше, чем при работе одиночных свай.
На рис. 19 приведены эпюры распределения напряжения под
сваями при их работе в составе свайных фундаментов с рассто-
янием между сваями 3d.
Для сравнения результатов измерений на графиках приводят-
ся эпюры напряжений и для одиночных свай. Из графиков вид-
но, что в свайных фундаментах при расположении свай в один
ряд происходит существенное взаимовлияние свай. Оно зависит
от расстояния между сваями, расположения свай в составе фун-
дамента и нагрузки на сваи. Увеличение взаимовлияния сваи
происходит при возрастании нагрузки на сваю.
равила моделирования полностью не разработаны, поэтому
ДЛЯ” уточнения зон деформаций и напряжений под ленточными
сваиными фундаментами были проведены натурные эксперимен-
ты с элементами ленточных свайных фундаментов при располо-
жении свай в два ряда.
Для измерения деформации грунта активной зоны свайных
фундаментов были заложены глубинные марки, которые пред-
вляли собой металлические стержни с конусом и винтовой
Рис. 19. Эпюра распределения напря-
жений иод сваями ленточных свайных
фундаментов при расстоянии между
сваями 3d
I — для одиночной сваи; 2 — для ряда
свай; 3 — при расположении свай по кон-
туру; 4 — при расположении свай по кон-
туру и наличии внутреннего продольного
ряда (см. рис. 18)
лопастью диаметром 28 мм. Погружение марок осуществлялось
вдавливанием и завинчиванием с помощью 2Ъ-мм труб, через
которые выводились от марок струны диаметром 0,4 мм. После
погружения марок до проектной отметки трубы приподнимали
на 20—30 см, чтобы обеспечить независимое перемещение марок
относительно трубы. Конец струны крепился к прогибомерам си-
стемы Аистова. Марки были заложены на 3,5; 5; 7,5; 9 м ниже
подошвы ростверка в пределах
свайного фундамента и на рас-
стоянии 0,3; 1,5; 2,5 м от край-
них свай.
Схемы размещения глубин-
ных марок для ленточных
свайных фундаментов при
расстоянии между сваями 3—
6 d приведены на плане экспе-
риментальных площадок (см.
рис. 1).
Графики осадок свай и ма-
рок свайного фундамента с
расположением свай в два ря-
да и при расстоянии между
сваями 6 d приведены на рис.
20,а. Наибольшую осадку да-
ют марки, расположенные
около свай и в плоскости ост-
рия (Afi, Л4з, Л49). Марка, рас-
положенная в плоскости ост-
рия посередине между сваями
(Л12), получила при первых
ступенях некоторое смещение
вверх, а при дальнейшем уве-
личении нагрузки осадка на-
чала возрастать. По мере уве-
личения нагрузки начала да-
вать осадку марка (А16), рас-
положенная на глубине 7,5 м
в пределах контура. Марки, расположенные за пределами кон-
тура, имели при первых ступенях незначительные деформации.
Марка (М3) несколько смещалась вверх (0,2 мм), что указыва-
ет на перемещение грунта в сторону от свай.
Исследования показали, что при расстоянии между сваями
6d и отсутствии контакта ростверка <с грунтом граница актив-
ной зоны находится на глубине 7,5 м, т. е. на 2,5 м ниже плоско-
сти острия сваи (на глубине 10d). Влияние свайного фундамен-
та сказалось на расстоянии 1,5 м от свай (6d). При включении
в работу ростверка возросла нагрузка на фундамент и увеличи-
лись деформации отдельных слоев. Граница активной зоны ока-
Рис. 20. Осадки глубинных марок свайных фунда-
ментов с двухрядным расположением свай при
расстоянии между сваями 6d (а) и 3d (б)
Л, м YW Т/Л£3 Е В Ф, град с, кгс]см* Е, кгс/см*
1 1.82 0.96 0,56 14 0,23 65
4 1,95 0,82 0,70 17 0,2 60
5 1,96 0,82 0,67 17 0,18 65
7 1,93 0,9 0,63 0,19 65
10 1,89 0,85 0,58 16 0,23 75
11 1,90 0,85 0,56 16 0,17 80
залась на глубине 9 м (16d) и влияние -свайного фундамента
сказывается на расстоянии 2,5 м от оси крайних свай (М5). В ре-
зультате опытов установлено, что деформации некоторых марок
(Л45, Л18) начинаются только через определенное время после
приложения ступени нагрузки, т. е. нужно определенное время
для развития деформации на данной глубине и определенном
расстоянии от свай. Это необходимо учитывать при определении
зон деформации в водонасыщенных грунтах, так как при крат-
ковременном загружении фундаментов можно получить непра-
вильное представление о величине активной зоны.
Результаты исследования деформаций свай и марок ленточ-
ного свайного фундамента при расстоянии между сваями 3d при-
ведены на рис. 20,6. Из рисунка видно, что сваи и зажатый меж-
ду ними грунт после некоторого его уплотнения ростверком ра-
ботают, по существу, как единый массив (осадки марок /, 2, 3,
9). Ниже .плоскости острия свай происходит уплотнение грунта
(М4, Л15). Чем ближе расположены марки к границе сжимаемой
толщи, тем деформации меньше. Величину деформации слоя
грунта можно получить как разность показаний марок, заложен-
ных вверху и внизу слоя.
Мощность активной зоны под сваями ленточных свайных
фундаментов составляет 2,5—4 м (12—16d). Это значительно
больше тех значений, которые были получены В. Н. Голубковым
[28]-. По данным В. Н. Голубкова, мощность активной зоны при
ширине фундаментов 150—200 см равна 1,6—1,9 м. В наших
опытах мощность активной зоны ниже острия свай ленточных
свайных фундаментов оказалась равной 2,5—4 м. Полевые и
лабораторные опыты показали, что граница сжимаемой толщи
ленточных свайных фундаментов зависит от расстояния между
сваями, действующей нагрузки, контакта ростверка с грунтом,
времени действия нагрузки.
Глава II
РАСЧЕТ ОСАДОК ЛЕНТОЧНЫХ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ
Экспериментальные исследования работы ленточных свайных
фундаментов в различных грунтовых условиях показали, что при
расстоянии между сваями 3—4d и контакте ростверка с грунтом
сваи и зажатый между ними грунт можно с достаточной для
практики точностью рассматривать условно как единый массив
и расчет осадки в этом случае сводится к решению плоской за-
дачи с учетом приложения нагрузки внутри полупространства.
Для расчета осадок свайных фундаментов при расположе-
нии свай в один ряд разработан практический метод и получено
совместно с С. Я. Гусманом аналитическое решение [7—9].
В паботе [ill1 дан метод расчета осадок свайных фундаментов
пои расположении свай в два и три ряда. В данной главе изла-
гается общая методика расчета осадок ленточных свайных фун-
даментов при расположении свай в один, два и три ряда
(рис.21).
Разработанный метод учитывает такие важные факторы, как
глубину приложения нагрузки и передачу ее через боковую по-
верхность фундамента и в плоскости острия свай, размеры фун-
дамента, коэффициент бокового расширения грунта, напряжения
Рис. 21. Ленточные свайные фундаменты с расположением свай
а — в один ряд; б — в два ряда; в — в три ряда
и деформации во всей активной зоне. Для практического поль-
зования с помощью ЭЦВМ составлены таблицы и графики-но-
мограммы, позволяющие с минимальными затратами времени
определять осадку ленточных свайных фундаментов.
При решении задачи приняты следующие исходные положе-
ния.
1. Грунт считается линейно-деформируемым телом.
2. Сваи и зажатый между ними грунт рассматриваются как
единый массив (рис. 21).
л. Нагрузка передается грунту >по боковой поверхности лен-
точных свайных фундаментов и в плоскости нижних концов
сваи.
Рассмотрены следующие случаи передачи нагрузки по боко-
вой поверхности: при равномерном распределении сил трения
по боковой поверхности, по треугольнику и по кривой второго»
порядка. В плоскости нижних концов свай нагрузка распреде-
лена равномерно по ширине фундамента и по параболе; нагруз-
ка передается по участкам рядов свай (дискретно). Расчетные
схемы приведены на рис. 22.
В общем виде характер передачи нагрузки через боковую по-
верхность и в плоскости нижних концов свай можно записать;
Рис. 22. Расчетные схемы
Рис. 23. Схема действия
сосредоточенных сил вну-
три массива (по Е. Ме-
лану)
(8)
где ап, Ьп — безразмерные коэффициенты, зависящие от эпюр
передачи нагрузки по боковой поверхности и в плос-
кости острия свай; при а^О; а2=Яз=0 имеется
равномерное распределение сил трения по боковой
поверхности; при fli, «2=^=0; «3=0 силы трения рас-
пределены по треугольнику; если aj, аг, аз 0, то
силы трения распределены по кривой второго по-
рядка; если &1=И=0; &2=^з==0, то нагрузка в плоско-
сти нижних концов свай распределена равномерно
по ширине фундамента; при bi, &2У=0; &з=0 — по
параболе; если bi, Ьз¥=0; &2=0, то нагрузка переда-
ется по участкам рядов свай (дискретно);
р — погонная нагрузка на свайный фундамент;
I — длина свай;
h__глубина расположения рассматриваемой точки;
__ширина фундамента; при расположении свай в
один ряд d0=d (d — диаметр сваи), при расположе-
нии свай в два ряда d0=4d, при расположении
сваи в три ряда d0=7d;
п — количество рядов свай.
4. Граница активной зоны находится на глубине, где напря-
жения от свайного фундамента не вызывают деформации грун-
та. Практически границу активной зоны можно принять на глу-
бине, где напряжения не превышают структурной прочности
грунта (по Н. А. Цытовичу [68]). Если отсутствуют данные о
структурной прочности сжатия, рекомендуется границу активной
зоны принимать на глубине, где дополнительные напряжения не
превышают 0,1 кгс!см2, так как структурная прочность харак-
терна как для мало- и среднесжимаемых, так и для сильносжи-
маемых грунтов, и минимальное значение составляет около
0,1 кгс]см2 [1, 34р.
При решении задачи использована формула М. И. Горбуно-
ва-Посадова [29] для вертикальной компоненты перемещения
в случае плоской задачи при загрузке основания вертикальными
силами р, приложенными на глубине h (рис. 23). Эта формула
была получена с точностью до неизвестной функции на основа-
нии решения задачи Е. Мелана [18].
Формула для вертикальной компоненты перемещения имеет
вид:
(9)
В этой формуле не определена постоянная интегрирования В.
ы определили ее из условия, что на глубине z0 перемещения
отсутствуют. Кроме того, анализ формулы (9) показал, что пос-
ле некоторых преобразований и приведения подобных она мо-
ет быть записана в более компактном виде [10]:
где U — перемещение точки от силы р\
Е — модуль деформации грунта;
ц —. коэффициент -бокового расширения грунта;
В — произвольная постоянная интегрирования. Эта величи-
на определена из условия, что на глубине z0 перемеще-
ния отсутствуют:
при z=z0.
2. АЛГОРИТМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСАДОК
ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Для того чтобы определить осадку ленточного свайного фун-
дамента с длиной сваи I и шириной d0, подставим значение си-
лы, приходящейся на единицу длины фундамента (8), в выра-
жение (10) и проинтегрируем это выражение по h в пределах от
0 до /. В этом случае получаем осадку от сил трения по боковой
поверхности ленточного свайного фундамента. Для определения
осадки от сил, передающихся через подошву ленточного свайно-
го фундамента, интегрируем выражение (10) по х в пределах
от 0 до do при h=l. Введем следующие обозначения:
J --- ------ ------ Г, Y-s
~z0= 3 ; 9i (х > 2 > = 'п -у + ~^2
9г (х, z, А) = In ~ ;
— — 7? х2 h 2 . 2 Л Z X2
'?3 (х , Z , П) — 2 2 > 4 »
zг। <2 г2
При передаче нагрузки дискретно в плоскости острия для
свайного фундамента:
при расположении свай в два ряда
при расположении свай в три ряда
В общем виде формула для определения осадок ленточных
свайных фундаментов имеет вид:
Р
л Ei
1 _ _ _______________________________________________
( (^i 4" 2 h + 3 «3 й2) [Xj ф1 (о, 2, й) 4"
•7
О
+ х2 9г (о. 2, Л) + Х3 9з (о, г, ft)] d h +
з
+ j l*i /i W -I- b2 (x) + b3 f3 (7)] [)-! 9! (x, T, 1) +
0
_____ __________________ _ 1 _ _
492(x. 2, 1) + ),343(Xj z> 1)] dx_ Г (а1 + 2а2А + Зо8й*)Х
0
X 1^191 (о, 70, ft) + k2 (0) 7) + x3 (0> d-h _
3 __
- f 1*1 fl (x) + b2 f2 w + b3 f3 [X! 9! 70, 1) +
b
+ M2(x, Zo, 1) + Х39з(х, z0, 1)1 dxL (12)
В результате решения задачи получена следующая формула
для определения осадки ленточных свайных фундаментов:
5=-Л~12 [anWn(z)-¥bnWn(z)\-
п I L J
-2 [a„IF„(z6)+&„iFn(Zo)]|,
n=l I
(13)
где Wn, Wn — компоненты перемещения, вызванные силами тре-
ния по боковой поверхности и силами в плоскости
нижних концов свай:
zh3
(z + h)3
dh\
1
о
Для свайного фундамента с расположением свай в два ряда
при передаче нагрузки дискретно:
2_ г / х2___________________________г [(z + I)2 - х2] \ dx
р Д 2 [(г - ])* + х2] [(z + I)2 + х2]2 /
а для свайного фундамента при расположении свай в три ряда:
здесь ап, bn — безразмерные коэффициенты, зависящие от ви-
да эпюр передачи нагрузки по боковой поверх-
ности и в плоскости острия свай.
Системы уравнений для определения коэффициентов ап и Ьп
Безразмерные коэффициенты, зависящие от вида эпюр пере-
дачи нагрузки по боковой поверхности свайного фундамента и
в плоскости острия свай, можно определить по способу наимень-
ших квадратов [35, 62]' из условия, что перемещения свай по-
стоянны по всей длине, IT=,const. Коэффициенты должны быть
подобраны в этом случае так, чтобы сумма квадратов разностей
была наименьшей:
= min.
(15)
Для выполнения условия (15) достаточно, чтобы:
оа2
В раскрытом виде эти выражения дают следующую систему
уравнений:
2 (a. Wt + а2Ж + а3 W3 + 6, Ж + Ь2 Ж + b3W3- С) Ж --= 0;
2 Ж Ж + а2Ж + о3Ж + &1Ж + 62Ж2 + 63Ж-С)Ж = О,
2 (<h Ж + а2 Ж + о3 Ж + Ж + 62 Ж + Ь3 Ж - С) Ж - 0;
2 (О1Ж + Оз Ж + О3 ж + 61Ж + b2w2 + b3 Ж - С) Ж 0;
2 (а, ж + О2 Ж + О3 Ж + by Ж + Ь2 Ж + Ь3 ж — С) ж - 0;
2 Ж Ж + о2 Ж + о3 ж + 61Ж + б2 ж + 63 ж — Q Ж - 0.
>
Неизвестными в этой системе уравнений являются величины
fln, bnt С. Неизвестных — семь, а уравнений — шесть. Для опре-
деления неизвестных необходимо к системе уравнений добавить
еще одно уравнение. Этим уравнением будет условие: сумма
коэффициентов, определяющих характер передачи нагрузки па
боковой поверхности и в плоскости острия свайного фундамента,
равна единице:
(18}
ной исло Уравнений в системе (17) зависит от выбора р
схемы, если в расчетной схеме часть коэффициентов а
ттп^РаВНа НУЛЮ’ то вместе с п-неизвестным из системы
чается п-е уравнение.
расчет-
71 или
исклкь
номрпи^ИМе^’ на'гРУзка от свайного фундамента передается рав-
о по боковой поверхности и в плоскости острия (схема I):
¥= 0; а2 = а3 = 0; Ь. 0; Ь2 = Ь3 - 0.
В этом случае система состоит из трех уравнений
О12 wl + ьг 2 №1 ж = С ;
ах2^1^1 + 612^? = CWt;
ai + bi = 1.
(19)
Каждой расчетной схеме (рис. 22) соответствует система
уравнений.
Для решения систем уравнений (16) и (17) относительно не-
известных коэффициентов ап, bn, С надо найти численные зна-
чения перемещений Wn, Wn в нескольких точках вдоль свай.
Число точек должно быть больше числа уравнений в системе.
Мы брали число точек т, равное 10. Для этих точек вычислялись
значения интегралов /п, по формуле (14) компоненты перемеще-
ния Wn, Wn в зависимости от величины коэффициента бокового
расширения грунта р,, приведенной ширины фундамента
= р. В этих же точках вычислялись квадраты компонент, их про-
изведения. В результате решения системы уравнений (16) и
(17) для каждой расчетной схемы найдены коэффициенты ап,
Ьп, которые характеризуют соотношение между несущей способ-
ностью боковой поверхности и сопротивлением подошвы ленточ-
ных свайных фундаментов. В табл. 3 приведены значения коэф-
фициентов ап, Ьп при равномерном распределении сил трения
по боковой поверхности и равномерном распределении напря-
жений в плоскости острия свай ленточных свайных фундамен-
тов, а в табл. 4 — значения коэффициентов при равномерном
распределении сил трения по боковой поверхности; в плоскости
острия напряжения имеют вид параболы.
Из таблиц видно, что доля нагрузки, воспринимаемая подош-
вой ленточных свайных фундаментов, возрастает по мере увели-
Таблица 3
Значения коэффициентов ап и Ъп при равномерном распределении сил
трения по боковой поверхности и равномерном распределении напряжений
в плоскости острия свай
р Значения ап и t>n при р. |
0,2 0,3 0,35 0,4 0,5
ап Ьп ап Ьп ап Ьп а п Ьп ап bn i 1 !
0,05 0,618 0,382 0,637 0,363 0,645 0,355 0,651 0,349 0,650 1 0,350
0,10 0,554 0,446 0,577 0,423 0,586 0,414 0,593 0,407 0,592 0,408
0,15 0,506 0,494 0,531 0,469 0,541 0,459 0,548 0,452 0,547 0,453
0,20 0,464 0,536 0,491 0,509 0,501 0,499 0,509 0,491 0,505 0,495
0,25 0,427 0,573 0,454 0,546 0,465 0,535 0,472 0,528 0,467 0,533
0,30 0,393 0,607 0,421 0,579 0,432 0,568 0,439 0,561 0,432 0,568
0,35 0,362 0,638 0,391 0,609 0,402 0,598 0,409 0,591 0,400 0,600
0,40 0,334 0,666 0,363 0,637 0,374 0,626 J.380 0,620 0,372 0,628
0,45 0,308 0,692 0,337 0,663 0,348 0,652 0,355 0,645 0,347 0,653
чрния ШИРИНЫ фундамента и уменьшается с увеличением коэф-
фициента бокового расширения грунта при прочих равных усло-
иях В ленточных свайных фундаментах в зависимости от при-
веденной ширины на долю подошвы приходится 38—69% несу-
щей способности фундамента.
Таблица 4
Значения коэффициентов ап и 2Ьп при равномерном распределении сил
тоения по боковой поверхности (в плоскости острия эпюра напряжений имеет
р вид параболы)
3 Значения ап и X Ьп при р.
0,2 0,3 0,35 0,4 0,5
ап Z ь п ап Zb п ап 2 % ап 2 Ьп ап 2 %
0,05 0,450 0,590 0,410 0,609 0,391 0,626 0,374 0,650 0,350
OJO 0,525 0,475 0,565 0,435 0,582 0,418 0,599 0,401 0,620 0,380
0,15 о; 493 0,507 0,533 0,467 0,552 0,448 0,569 0,431 0,588 0,412
0^20 0,461 0,539 0,504 0,496 0,524 0,476 0,542 0,458 0,565 0,435
0,25 0,430 0,570 0,477 0,523 0,499 0,501 0,520 0,480 0,548 0,452
0,30 О; 403 0,597 0,453 0,547 0,478 0,522 0,501 0,499 0,537 0,463
0,35 0,378 0,622 0,432 0,568 0,460 0,540 0,487 0,513 0,532 0,468
0,40 0,355 0,645 0,415 0,585 0,445 0,555 0,476 0,524 0,532 0,468
0,45 0,335 0,665 0,400 0,600 0,437 0,566 0,469 0,537 0,537 0,463
3. РАСЧЕТ ОСАДОК СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ СВАЙ
В ОДИН, ДВА И ТРИ РЯДА
Расчет осадок ленточных свайных фундаментов необходимо
выполнять при работе свай в однородных глинистых и песчаных
грунтах, при опирании нижних концов свай на пески средней
плотности и глинистые грунты мягкопластичной и тугопластич-
ной консистенции.
При заглублении нижних концов свай в плотные пески, гра-
велистые грунты и глинистые грунты полутвердой и твердой
консистенции расчет осадок свайных фундаментов гражданских
здании можно не производить, так как осадки в этих случаях
будут незначительными.
Для того чтобы рассчитать по формуле (13) осадку
го свайного фундамента шириной dG с длиной свай I и
и^на сваю р, нужно определить:
погонную нагрузку на свайный фундамент;
границу активной зоны*
ленточ-
нагруз-
2)
нитгкт сРедневз,вешеН'Ное значение модуля деформации
ницы активной яппкт- J г
активной зоны;
до гра-
4) приведенную ширину свайного фундамента;
значение интегралов Jn
i \ г i \
--- > Jn (^о) и компоненты переме-
ни /
щения Wn( — ). Wn(z0) по формуле (14) при i=l, 2, 3,..., 10;
\ tn )
ah =10;
6) решить систему уравнений (16) и (17) для выбранной
расчетной схемы и определить коэффициенты ап, Ьп.
Эти расчеты очень трудоемки. Поэтому для практического
применения предлагаемого метода составлены таблицы значе-
ний сумм, входящих в формулу (13):
2 [anWn(z) + bnWn(z)] = $. (20)
п=\
И
3 _______________
- 2 [ап Wn (г0) + bn Wn (z0) | - = S2. (21)
п=\
Значения S2 при — >1,3 отрицательны. Для практического
пользования формула (13) для расчета осадок приведена к ви-
ду:
(22)
где S — осадка свайного фундамента в см;
р — погонная нагрузка на свайный фундамент в кгс!см;
здесь Е — модуль
средневзвешенное
Ei = —— ;
1 — р2
деформации грунта в кгс)см2; принимается
значение до границы активной зоны с учетом
уплотнения грунта под сваями на глубину 3d. Модуль деформа-
ции в уплотненной зоне рекомендуется принимать по данным
испытания сваи-штампа. При отсутствии данных о модуле де-
Таблица 5
Значения модуля общей деформации грунта, залегающего под подошвой
свай, с учетом природного сложения грунта (в кгс/см2)
Модуль общей деформации, определенный по образцам грунта в лабо- раторных ус- ловиях, Е9 в кгс/смг Значения модуля общей деформации Ео в кгс/см*
для песчаных грунтов на глуби- не в м для глинистых грунтов с влажностью1 W 4-0,2 117 на глубине в м ! р п
4 1 1 8 10 4 6 8 10 '
100 150 200 250 300 350 260 320 360 380 400 500 320 380 420 450 480 520 440 460 490 530 580 640 540 570 610 660 720 800 250 300 350 360 380 480 300 360 400 440 460 500 400 440 460 500 560 620 500 550 590 640 690 760 i
Жоомации в уплотненной зоне его значение можно принять по
чайным В. Н. Голубкова [28]1, приведенным в табл. 5.
Л Значения Si и S2 табулированы в зависимости от величины
коэффициента бокового расширения грунта р.=0,2; 0,3; 0,35; 0,4;
0 5, приведенной ширины свайных фундаментов -^=0=0,025;
0 05- 0,1; 0,15; 0,2;...; 0,4, т. е. для ленточных свайных фундамен-
тов при расположении свай в один, два и три ряда и длине свай
от 6 до 24 м. Значения S2, зависящие еще и от глубины распо-
ложения границы активной зоны z0, табулированы при-+- =1,1;
1 2-3. Табулирование выполнено для различных случаев пе-
редачи нагрузки по боковой поверхности в плоскости острия
В табл. 6 и 7 приведены значения Si и S2 при равномер-
ном распределении сил трения по боковой поверхности свайных
фундаментов и равномерном распределении напряжений в плос-
кости острия свай. Анализ таблиц показал, что значения Sj и 32
зависят от коэффициента бокового расширения грунта ц, приве-
денной ширины свайного фундамента 0=—, принятой эпюры
1
Таблица 6
Значения сумм Si и S2 для свайных фундаментов с расположением свай
в один ряд при равномерном распределении сил трения по боковой
поверхности и равномерном распределении напряжений в плоскости острия
р. = 0,3 р. = 0,35 |Х = 0,4
р
1 0,025 0,035 0,05 0,025 0,035 0,05 0,025 0,035 0,05
Значения S2 при
1,391 1,361 1,325 1,466 1,.437 1,401 1,545 1,517 1,481
1,1 —0,702 —0,724 —0,742 —0,775 —0,796 —0,814 —0,852 —0,867 —0,884
1,2 —0,310 —0,327 —0,344 —0,376 —0,398 —0,410 —0,449 —0,467 —0,485
1» з —0,029 —0,042 —0,055 —0,092 —0,105 —0,119 —0,160 —0,174 —0,189
1,4 1,5 +0,200 +0,190 +0,178 +0,140 +0,130 +0,118 +0,075 +0,064 +0,051
0,398 0,390 0,388 0,340 0,331 0,320 0,277 0,267 0,256
1,6 1 *7 0,568 0,560 0,560 0,514 0,506 0,497 0,455 0,446 0,436
1,7 0,724 0,717 0,710 0,672 0,665 0,657 0,616 0,608 0,599
1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 0,866 0,859 0,852 0,816 0,810 0,802 0,762 0,755 0,747
0,997 0,991 0,985 0,949 0,943 0,937 0,896 0,890 0,883
1,120 1,115 1,228 1,109 1,073 1,068 1,061 1,023 1,017 0,010
1,232 1,223 1,188 1,183 1,177 1,139 1,134 1,128
1,340 1,441 1,538 1,630 1,717 1,336 1,331 1,298 1,293 1,288 1,250 1,245 1,239
1,437 1,433 1,400 1,396 1,391 1,354 1,349 1,344
1, 5d4 1,530 1,498 1,494 1,489 1,453 1,448 1,443
1,626 1,713 1,623 1,709 1,501 1,678 1,586 1,675 1,583 1,670 1,547 1,636 1,543 1,632 1,538 1,627
го госудаост1?Х^алг!1е ВЬ1полне,но на ЭЦВМ в вычислительном центре Пермско-
УД рственного университета им. А. М. Горького.
Таблица 7
Значения сумм Si и S2 для свайных фундаментов с расположением свай в два
и три ряда при равномерном распределении сил трения по боковой
поверхности и равномерном распределении напряжений в плоскости острия
р
0.05 од 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
1 Значения S2 ПРИ «S 1
1,177 1,082 1,002 0,928 0,855 0,783 0,711 0,640
ц = = 0,2
1,1 —0,608 —0,615 —0,585 —0,543 —0,494 —0,442 —0,388 —0,333
1,2 —0,221 —0,246 —0,245 —0,230 —0,201 —0,174 —0,138 —0,098
1,3 0,058 0,035 0,028 0,031 0,043 0,062 0,086 0,117
1,4 0,285 0,264 0,255 0,254 0,259 0,270 0,286 0,306
1,5 0,478 0,460 0,451 0,448 0,450 0,456 0,467 0,482
1,6 0,648 0,632 0,624 0,620 0,620 0,624 0,632 0,643
1,7 0,801 0,787 0,779 0,775 0,774 0,777 0,782 0,791
1,8 0,941 0,928 0,921 0,917 0,916 0,917 0,921 0,927
1.9 1,066 1,058 1,052 1,048 1,046 1,047 1,050 1,055
2,0 1,190 1,179 1,173 1,170 1,167 1,168 1,170 1,174
2.1 1,301 1,292 1,286 1,283 1,281 1,281 1,282 1,285
2,2 1,407 1,398 1,392 1,389 1,387 1,387 1,388 1,391
2,3 1,506 1,498 1,493 1,490 1,488 1,487 1,486 1,490
2,4 1,601 1,593 1,588 1,585 1,583 1,583 1,583 1,585
2,5 1,691 1,684 1,679 1,676 1,674 1,673 1,674 1,675
2,6 1,776 1,770 1,766 1,763 1,761 1,760 1,760 1,761
Продолжение табл. 7
Zq 1 р
0,05 од 0,15 0,2 0,25 0,30 0,35 0,40
Значения при
1,323 1,231 1,152 1,076 1,000 0,926 0,851 0,777
1.1 1.2 1,3 1.4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 —0,740 —0,343 —0,055 0,178 0,377 0,552 0,709 0,853 0,985 1,108 1,223 1,331 1,423 1,530 1,622 1,710 —0,744 —0,368 —0,081 0,155 0,356 0,534 0,693 0,838 0,971 1,096 1,212 1,320 1,428 1,521 1,613 1,701 —0,711 —0,368 —0,089 0,144 0,346 0,523 0,683 0,829 0,963 1,088 1,204 1,313 1,416 1,514 1,607 1,695 11= —0,664 —0,351 —0,085 0,143 0,341 0,518 0,678 0,823 0,958 1,082 1,199 1,300 1,412 1,509 1,602 1,691 0,3 —0,611 —0,324 —0,072 0,148 0,343 0,518 0,676 0,821 0,955 1,079 1,196 1,305 1,408 1,506 1,599 1,688 —0,555 —0,289 —0,052 0,160 0,350 0,521 0,678 0,822 0,955 1,079 1,195 1,304 1,407 1,505 1,597 1,686 —0,498 —0,250 —0,026 0,177 0,361 0,529 0,683 0,825 0,957 1,080 1,195 1,304 1,407 1,504 1,597 1,685 —0,440 —0,208 —0,004 0,199 0,377 0,541 0,692 0,831 0,962 1,084 1,198 1,306 1,408 1,505 1,598 1,686
£о 1 р
0,05 0.1 0,15 0,2 0.25 0.3 0,35 0,4
Значения S2 при Sj
1,401 1,31 1,23 1,153 | 1,076 0,999 0,922 0,845
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2.5 2,6 —0,813 —0,411 —0,119 +0,118 0,319 0,497 0,657 0,803 0,937 1,062 1,178 1,288 1,391 1,489 1,582 1,671 —0,815 —0,437 —0,146 +0,093 0,298 0,478 0,639 0,786 0,922 1,048 1,165 1,275 1,380 1,478 1,572 1,661 г—0,778 —0,435 —0,154 4-0,082 0,286 0,466 0,628 0,776 0,912 1,039 1,157 1,267 1,372 1,471 1,565 1,654 |1 = ( —0,728 —0,417 —0,150 4-0,080 0,281 0,461 0,622 0,770 0,906 1,033 1,151 1,262 1,366 1,465 1,559 1,649 3,35 —0,672 —0,387 —0,134 4-0,086 0,283 0,460 0,620 0,767 0,903 1,029 1,146 1,258 1,382 1,461 1,556 1,645 —0,613 —0,351 —0,114 4-0,098 0,290 0,464 0,622 0,767 0,902 1,028 1,145 1,256 1,360 1,459 1,553 1,643 —0,553 —0,300 —0,087 +0,117 0,302 0,472 0,627 0,771 0,904 1,029 1,146 1,256 1,360 1,458 1,552 1,642 —0,492 —0,264 —0,054 +0,140 0,319 0,484 0,636 0,777 0,909 1,032 1,148 1,257 1,361 1,459 1,553 1,642
Продолжение табл. 7
До . р
0,05 0.1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
1 Значения S2 при
1,481 1,39 1,303 1,229 1,15 1,07 0,989 0,909
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 —0,892 —0,485 —0,188 +0,0516 0,256 0,436 0,599 0,747 0,883 1,009 1,128 1,239 1,344 1,443 1,537 1,628 —0,889 —0,510 —0,216 +0,0261 0,233 0,416 0,580 0,729 0,867 0,994 1,113 1,225 1,331 1,481 1,526 1,616 —0,847 —0,507 —0,224 +0,0146 0,221 0,404 0,568 0,718 0,856 0,984 1,104 1,216 1,322 1,422 1,518 1,609 и = —0,793 —0,486 —0,219 +0,0128 0,216 0,398 0,561 0,711 0,849 0,977 1,097 1,209 1,315 1,416 1,512 1,602 0,4 —0,732 —0,454 —0,203 +0,0193 0,218 0,397 0,559 0,708 0,845 0,973 1,092 1,205 1,311 1,411 1,507 1,598 —0,669 —0,414 —0,180 4-0,0331 0,226 0,401 0,560 0,708 0,844 0,971 1,090 1,202 1,308 1,408 1,504 1,595 —0,605 —0,369 —0,150 4-0,0529 0,239 0,409 0,566 0,711 0,846 0,972 1,090 1,202 1,307 1,407 1,502 1,593 —0,540 —0,320 —0,114 +0,0781 0,257 0,422 0,575 0,718 0,851 0,976 1,093 1,204 1,308 1,408 1,503 1,593
3
г® 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
1 Значения S2 при S 1
1,633 1,537 1,449 1,36 1,27 1,179 1,088 0,998
р = 0,5
1,1 —1,063 —1,045 —0,985 —0,913 —0,836 —0,758 —0,679 —0,600
1,2 —0,650 —0,672 —0,662 —0,631 —0,588 —0,536 —0,478 —0,416
1,3 —0,347 —0,374 —0,380 —0,371 —0,348 —0,316 —0,277 —0,231
1,4 —0,101 —0,127 —0,139 —0,139 —0,129 —0,110 —0 083 —0,050 '
1,5 0,110 0,085 0,071 0,067 0,070 0,081 0,099 0,123 !
1,6 0,295 0,272 0,258 0,251 0,251 0,257 0,268 0,286 :
1,7 0,462 0,440 0,426 0,418 0,416 0,418 0,426 0,439 ;
1,8 0,614 0,593 0,580 0,571 0,567 0,568 0,572 0,582
1,9 0,754 0,735 0,722 0,713 0,708 0,707 0,709 0,716
2,0 0,884 0,866 0,853 0,844 0,839 0,836 0,839 0,842
2,1 1,006 0,988 0,976 0,967 0,961 0,958 0,959 0,962
2,2 1,120 1,103 1,092 1,083 1,077 1,073 1,072 1,075
2,3 1,228 1,212 1,201 1,192 1,186 1,182 1,180 1,182
2,4 1,330 1,315 1,304 1,295 1,289 1,285 1,283 1,283
2,5 1,427 1,413 1,402 1,393 1,387 1,383 1,381 1,380
2,6 1,520 1,506 1,496 1,487 1,481 1,476 1,474 1,471
2,7 1,608 1,595 1,584 1,577 1,570 1,566 1,563 1,561
2.8 1,693 1,680 1,670 1,662 1,656 1,651 1,648 1,647
распределения сил трения по боковой поверхности и распреде-
ления напряжений в плоскости острия. Значения S2 зависят,
кроме того, от приведенной глубины активной зоны. От эпюр пе-
редачи нагрузки по боковой поверхности и в плоскости острия
эти величины меняются незначительно (значения Sj изменяются
в среднем до 10—15%). Основное влияние оказывает коэффи-
циент бокового расширения грунта (Si изменяется в среднем до
35—40%). «$2 изменяется в основном в зависимости от приведен-
ной глубины активной зоны и приведенной ширины фундамента.
При возрастании Sj происходит уменьшение S2 и, наоборот, при
уменьшении Si возрастает S2, поэтому суммарное значение Si +
4-S2=So изменяется меньше указанных выше пределов. Для на-
глядности и удобства пользования в практических расчетах со-
ставлены номограммы значений So для всех расчетных схем в
зависимости от приведенной глубины активной зоны —, приве
If
денной ширины одно-, двух- и трехрядных свайных фундаментов
|3=-у и коэффициента бокового расширения грунта р [13]'.
Так как характер передачи нагрузки по боковой поверхности и
в плоскости острия влияет на компоненты перемещения Si,2 не-
значительно, то можно для практических расчетов пользоваться
номограммой рис. 24 и табл. 6 и 7, составленными для случая
0 распределения сил трения по боковой поверхности
^напряжений в плоскости острия свай.
лппмеление значений So. Находится граница активной зоны
/ия глубине где напряжения равны структурной прочности грун-
та и чи на глубине, где дополнительные напряжения не превы-
0 1 кгс!см2) и определяется приведенная глубина-у. Из
шают
соответствующего значения приведенной глубины (см. номо-
грамму рис. 24) проводится линия, параллельная оси абсцисс,
от приведенной глубины активной зоны приве-
денной ширины свайного фундамента Р и коэффициента
бокового расширения грунта ц
до пересечения с линией приведенной ширины фундамента 0=
= — и опускается перпендикуляр до линии коэффициента бо-
кового расширения грунта ц. Из точки пересечения проводится
линия, параллельная оси абсцисс, до пересечения с осью орди-
нат, на которой берем значение So. Осадку свайного фундамента
определяют по формуле (22).
В практике проектирования не всегда имеются данные о
структурной прочности грунта, кроме того, определение напря-
жений для установления границы активной зоны требует трудо-
емких расчетов. Проведенный анализ значений 51,2 и расчет
осадок различных свайных фундаментов показал, что при не-
большом интервале изменения приведенной ширины 0 можно
воспользоваться следующим приемом для определения границы
активной зоны. При решении задачи использована формула для
компоненты перемещения (10), в которой произвольная посто-
янная интегрирования В определена из условия, что на глубине
Zo перемещения отсутствуют, т. е. по абсолютной величине В
равно значению основной функции. Значения Sj получены' в ре-
зультате интегрирования основной функции, a S2 — в результате
интегрирования произвольной постоянной В. Предлагается при-
нимать границу активной зоны на глубине, где Si=S2.
Рассмотрим несколько примеров расчета осадок ленточных
свайных фундаментов.
Пример I. Определить осадку свайного фундамента 9-этажного кирпично-
го дома серии I-P-447 при расположении свай -в один ряд. Сваи сечением
30 x 30 см, длиной 11 м, расстояние между сваями 90 см, ширина ростверка
40 см. Нагрузка на сваю Р—80 тс (принята по данным статических испыта-
ний при осадке сваи, равной предельно допустимой осадке для здания).
Погонная нагрузка на свайный фундамент 88,8 тс/л=888 кгс!см.
Площадка сложена слоем суглинков мощностью 24 м, консистенция су-
глинков изменяется от мягкопластичной до полутвердой. В плоскости острия
свай и ниже залегают суглинки туголластичные, полутвердые с показателем
консистенции B=0,24-i-0,27, объемный вес 1,97—2 г/ле3, коэффициент порис-
тости 0,64—0,67, угол внутреннего трения 20—21°, удельные силы сцепления
0,22—0,24 кгс!см2.
Средневзвешенное значение модуля деформации от плоскости острия
свай до нижней границы активной зоны с учетом уплотнения грунта под свая-
ми Вор = 125 кгс)см2.
„ £1 125
Ei = -----~ ;--t-tzt = 142 кгс^см2.
1— р2 1 — 0,35а
Определяем:
1) приведенную ширину свайного фундамента:
= 0,036;
2) приведенную глубину активной зоны; по данным 0=0,036, р—0,35, на-
ходим по табл. 6, что Si=S2 при приведенной глубине
3) по данным
— =2,35, 0=0,036 и р=0,35, находим на номограмме
рИС4) осадку свайного фундамента:
pS0 888-2,8
S =-----— = ~ — = 5,57 см.
лЕ1 3,14*142
Действительная осадка здания, по данным трехлетних наблюдений, со-
ставляет^бД рассчитать осадку свайного фундамента при расположении
« в два ряда. Сваи сечением 30 x30 см, длиной 6 м. Расстояние между
сваями 90 см, ширина фундамента 120 см. Нагрузка на сваю 20 тс. Несущая
способность свай была определена по формуле СНиП. Статические испытания
свай на площадке не проводились. Погонная нагрузка на свайный фундамент
44,4 tc/jw=444 кгс/см.
Напластование грунтов:
1. Суглинок тугопластичный, мягкопластичный, мощностью Л1=5,8ч-6,1 м.
Модуль деформации Ej=;125 кгс/см2.
2. Суглинок тугопластичный с редким включением гравия, мощностью
д2=4Д-1-5,7 м. Ниже залегает глина с включением гравия. Сваи опираются на
тугопластичный суглинок. Модуль деформации Е2=140 кгс)см2. В уплотнен-
ной зоне под сваями Луп л =0,9 м, среднее значение модуля деформации
£упд=205 кгс/см2. Основные физико-механические свойства грунта активной
зоны: объемный вес 1,82—1,92 т/м3, показатель консистенции 0,34—0,42, ко-
эффициент пористости 0,6—0,72, угол внутреннего трения 17—'18°, удельные
силы сцепления 0,23—0,26 кгс/см2.
Определяем:
1) приведенную ширину свайного фундамента:
= 0,2;
2) приведенную глубину активной зоны; по данным 0=0,2; р=0,35 нахо-
дим по табл. 7, что Si=$2 при приведенной глубине
го г» «
3) по данным
=2,1, 0=0,2 и р=0,35, находим на
номограмме
рис. 24 S0=2,32;
4) средневзвешенное значение модуля деформации от плоскости острия
свай до нижней границы активной зоны:
^упл ^упл ^2 ^2
^упл “Ь ^2
205*0,9 4- 140*5,7
0,94-5,7
~- = 149 кгс/см2',
Еср 149
£i = 1 = 1 _ о,35»
5) осадку свайного фундамента:
= 170 кгс/см2',
« pS0 444*2,32
о = —— =----------------= 1,94 см = 19,4 мм.
пЕг 3,14*170
16 /}еисгвительная осадка здания, по данным многолетних наблюдений, равна
ну пятиэт^ Рассчитать осадку свайного фундамента под внутреннюю сте-
сечением чл0НоГО киР‘пич,ного здания при расположении свай в три ряда. Сваи
Фундамент тп СМ’ Длин°й 7 м. Расстояние между сваями 90 см, ширина
ФУМамен^бО /СЛ 'Несущая способность свай 15 тс. Погонная нагрузка на
Напластование грунтов:
1. Песок мелкозернистый средней плотности мощностью /и = 1,5 м.
2. Супесь мягко- и текучепластичная мощностью h2=2fi м.
3. Суглинок мягкопластичный, мощность слоя /г3=11 м. С глубины 19 м
залегает плотный аргиллит. Нижние концы свай опираются на мягкопластич-
ный суглинок. Основные физико-механические характеристики грунта актив-
ной зоны: объемный -вес 1,82—1,89 т/м3, коэффициент пористости ОДО— 0,96,
показатель консистенции В=0,61^-0,64, угол внутреннего трения 16—48°,
удельные силы сцепления 0,16—0,18 кгс/сл<2, модуль деформации 80 кгс/см2. В
уплотненной зоне под сваями /1упл=0,9 м, среднее значение модуля дефор-
мации, по данным испытания сваи-штампа, Еупл=340 кгс/см2.
Определяем:
1) приведенную ширину свайного фундамента:
= 0,3;
2) приведенную глубину активной зоны; по данным 0=0,3 и р=0,35 (для
суглинка) находим по табл. 7, что S2 примерно равно Si при
-у- =2, т. е.
граница активной зоны находится на глубине 7 м ниже плоскости острия
свай;
3) по данным
=2, 0=0,3 и р,=0,35
находим на номограмме зна-
чение So=2,O3 (см. рис. 24);
4) средневзвешенное значение модуля деформаций
свай до нижней границы активной зоны:
от плоскости острия
Еср —
Е h
упл у пл
340-0,9 + 80.6,1
0,9 + 6,1
= 113 кгс/см2;
+
Еср 113
E1 = 1 —= 1 — 0,352
5) осадку свайного фундамента:
р£0 500-2,03
пЕ1 “ 3,14-128
= 128 кгс/см2',
мм.
По данным геодезических наблюдений, осадка здания за три года равна
24,5 мм.
Из приведенных примеров видно, что разработанный метод
позволяет с достаточной для практики точностью рассчитывать
осадки ленточных свайных фундаментов. Однако, как видно из
приведенных данных, действительные осадки фундаментов на-
много меньше предельно допустимых осадок для зданий. Поле-
вые испытания свайных фундаментов показали, что их осадки
больше, чем осадки одиночных свай (при одинаковых нагрузках
на сваю), но при работе свай в составе фундаментов не наблю-
дается резкой потери несущей способности. Осадка возрастает
плавно. Поэтому для ленточных свайных фундаментов (при опи-
рании нижних концов свай на пески средней плотности, глини-
стые грунты мягкопластичной и тугопластичной консистенции)
можно назначать нагрузки из условия предельно допустимой
осадки для здания, т. е. проектировать ленточные свайные фун-
даменты по второму предельному состоянию. На возможность и
обходимость проектирования свайных фундаментов по дефор-
мациям было указано Н. А. Цытовичем еще в 1961 г. на I Всесо-
юзном совещании-семинаре по обмену опытом проектирования и
применения свайных фундаментов.
н Расчетную несущую способность ленточных свайных фунда-
ментов, исходя из предельно допустимой осадки для зданий,
можно’найти используя формулу (22):
Snn л Ег
П =о,1 mk —, (22')
где рр — расчетная несущая способность 1 пог. м ленточного
свайного фундамента в тс/м-,
m — коэффициент условий работы, принимаемый равным:
т=0,8 при расположении свай в один ряд и ап =0,9 при
расположении свай в два и три ряда;
k — коэффициент однородности грунта, принимаемый рав-
ным: &=0,7;
0,1 —коэффициент перевода из кгс/см в тс!м\
Snp — предельно допустимые осадки для здания в см\
Е\, 50—обозначения те же, что и в формуле (22).
Проектирование ленточных свайных фундаментов по дефор-
мациям, исходя из предельно допустимых осадок зданий, позво-
лит значительно экономичней проектировать свайные фундамен-
ты. Следует отметить, что формула (22') нуждается еще в экс-
периментальной проверке и уточнении для различных грунтовых
условий.
4. ОБ УЧЕТЕ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ СВАЙ
ПРИ ИХ РАБОТЕ В СОСТАВЕ ФУНДАМЕНТА
По изложенному выше решению можно определить осадку
ленточных свайных фундаментов при расстоянии между сваями
3 4d, т. е. когда сваи и зажатый между ними грунт работают
как единый массив. В свайных фундаментах при расположении
свай в два и три ряда расстояние между сваями обычно 3d. По-
этому осадку этих фундаментов можно рассчитывать по данно-
му методу.
В свайных фундаментах при расположении свай в один ряд
расстояние^между сваями бывает иногда и больше 4—6d. В этом
случае свайный фундамент и грунт уже нельзя рассматривать
как единый массив, и решение плоской задачи неприменимо для
расчета осадок. Однако и при расстоянии между сваями более
а необходимо учитывать взаимовлияние свай. Кроме того, на
величину осадки зданий, особенно крупнопанельных, будут ока-
зывать влияние внутренние ряды свай. Взаимовлияние свай при
х работе в составе фундамента можно учесть по разработанно-
оппаВТ°РОМ пРактическому методу [7]. Осадка одиночной сваи
ределяется из условия, что напряженная зона вокруг свай
имеет вид конуса с основанием на отметке острия. Зная глубину
погружения свай и угол распределения напряжений (нормы ре-
комендуют принимать угол распределения напряжений равным
—, где <р — угол внутреннего трения грунта, или угол распреде-
4
ления напряжений а по работе [26] В. Н. Голубкова), определя-
ем площадь передачи нагрузки в плоскости нижнего конца свай.
Дополнительная осадка от влия-
ния соседних свай, находящихся в
составе фундамента, определяется
методом угловых точек. При расче-
те учитывается, что модуль дефор-
мации под острием свай на глубину
до 3d значительно выше природного,
причем в уплотненной зоне взаимо-
влияние свай практически не ска-
зывается.
Для упрощения расчетов были
определены величины дополнитель-
ных осадок для свай длиной 4, 6, 8,
10, 12 м и при расстоянии между
ними от 2 до 14d, а также при на-
грузках от 10 до 50 тс (рис. 25).
Рис. 25. Значения коэффициен- Анализ результатов расчета позво-
та взаимовлияния свай К в лил установить зависимость вели*
междуМ^ями d И длаинСысвай чины осадки от перечисленных
параметров и на основании этого
составить формулу для определе-
ния осадок ленточных свайных фундаментов с учетом взаимо-
влияния свай при различном расстоянии между сваями:
( Л _
hy 4- (1 +К) 2 Plht , (23)
где первое слагаемое — осадка уплотненной зоны;
второе слагаемое — осадка грунта ниже уплотненной зоны;
Р — безразмерный коэффициент, корректи-
рующий упрощенную схему расчета и
принимаемый равным 0,8 для всех грун-
тов;
Еу—модуль деформации уплотненной зоны,
определяемый по данным испытания
сваи-штампа или по табл. 5;
Ео—природный модуль деформации на гра-
нице уплотненной зоны;
Ро и pi — дополнительное (к природному) дав-
ление в грунте в плоскости нижних КОН-
нов свай и на границе уплотненной зо-
ны; эти напряжения определяются с
учетом глубины приложения нагрузки
по таблицам работы [37] или по
табл. 10;
hy—толщина уплотненной зоны, равная 3d;
п — число слоев, на которое разбивается
сжимаемая толща основания;
Ei — модуль деформации f-го слоя;
hi — толщина f-го слоя грунта;
Pi — полусумма вертикальных нормальных
давлений, возникающих на верхней и
нижней границах ьго слоя грунта от
давления, передаваемого в плоскости
острия свай;
К — коэффициент, учитывающий дополни-
тельную осадку от взаимовлияния со-
седних свай, принимаемый по рис. 25 в
зависимости от длины свай, нагрузки и
расстояния между сваями.
На рис. 26 показана эпюра напряже-
ний под сваей при нагрузке 20 тс. Для
сравнения построена эпюра напряжений
под сваей, расположенной ib составе лен-
точного фундамента (расстояние между
сваями 3d). Как видно из эпюр, учет вза-
имовлияния дает значительные дополни-
тельные напряжения под сваей.
Нижнюю границу сжимаемой толщи
следует принимать, как уже отмечалось
Рис. 26. Эпюры распределения
напряжений под сваями
1 — для одиночной сваи; 2 — для
сваи в составе ленточного свайного
фундамента с учетом взаимовлия-
ния свай
выше* на глубине, где дополнительные напряжения не превыша-
ют структурной прочности или 0,1 кгс/см2.
По формулам (22) и (23) были рассчитаны осадки свайных
фундаментов при расположении свай в один ряд. Результаты
сравнения расчетных осадок с фактическими, по данным много-
летних наблюдений, приведены в табл. 8.
Таблица 8
Сравнение расчетных осадок свайных фундаментов при расположении
свай в один ряд с действительной осадкой зданий в Перми
Серия здания и местона- хождение Сечение свай в см Длина в м 1 Минимальное расстояние между сваями в см Нагрузка на сваю в тс Осадка одиночных свай в мм Осадка однорядного свайного фундамента в мм
расчетная фактическая средняя
по теорети- ческому мето- ду по практичес- кому методу
Крупнопанельные 5-этажные J дома серии I-464A: по ул. Макаренко, 14 по ул. Студенче- ской, 5 Кирпичный 5-этаж- ный дом серии I-447C по ул. Ленина, 144 . Крупнопанельные 5-этажные дома серии I-464A: в квартале № 876 по ул. Тимирязе- ва , 54 квартал № 176 Кирпичный одно- этажный промышлен- ный цех базы «Рос- хозторга» в районе Бахарева Кирпичный 9-этаж- ный дом серии I-Р-447 по ул. Крупской, 79 . Примечание. Те< ны с учетом влияния внут зохзо 30x30 30x30 25X25 30X30 25x25 30x30 оретичес ренних 6 6 9 6 6 6 11 кие ос рядов 90 90 90 90 90 75 90 адки д; свай. 20 20 25 20 27 20 80 1Я Kpyi я о to | •— to to ® о ЙВ ф 13,5 17 11,7 10,1 17 16 55,7 1ЬНЫХ 3, 14,5 14 10,5 10,7 17,8 Средняя 16 даний рас 16 18 12 8 20 18 61 :счита-
Глава III
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИИ
В МЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
И ПОД СВАЯМИ ЛЕНТОЧНЫХ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При оценке прочности и устойчивости грунтов, расчете оса-
док, проверке напряжений в слое грунта, более слабого по не-
сущей способности, чем вышележащие слои, необходимо знать
и учитывать распределение напряжений в массиве под свайными
фундаментами. При определении напряжений под свайными
фундаментами обычно пользуются таблицами, составленными
на основе решения задачи о силе, приложенной на поверхности
полупространства. В действительности же от свайных фундамен-
тов нагрузка через боковую поверхность и в плоскости острия
свай передается внутри массива, и определение напряжений по
указанным таблицам приводит к значительному завышению рас-
четных напряжений.
Для правильного определения напряжений под свайными
фундаментами необходимо решать задачи с учетом глубины при-
ложения нагрузки. В работе Н. М. Дорошкевич [37] дано ре-
шение пространственной задачи Р. Миндлина для определения
напряжений под свайными фундаментами, И. Шкопек [79] дал
решение для определения напряжений от равномерно распре-
деленной нагрузки, приложенной внутри массива.
Проведенные нами исследования работы ленточных свайных
фундаментов показали, что при расстоянии между сваями 3—
и включении в работу ростверка сваи и зажатый между ними
грунт можно рассматривать как единый массив. Для определе-
ния напряжений под этими фундаментами необходимо решать
плоскую задачу с учетом приложения нагрузки внутри полу-
пространства [12].
2. РЕШЕНИЕ ПЛОСКОЙ ЗАДАЧИ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕЖСВАЙНОМ
ПРОСТРАНСТВЕ И ПОД СВАЯМИ ЛЕНТОЧНЫХ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
При решении задачи приняты' следующие положения:
1) грунт считается линейно-деформируемым телом;
2) нагрузка передается грунту по боковой поверхности свай-
ных фундаментов и в плоскости нижних концов свай.
Рассмотрены следующие случаи передачи нагрузки по боко-
вой поверхности: при равномерном распределении сил трения по
боковой поверхности, по треугольнику и по кривой второго по-
рядка. В плоскости нижних концов свай нагрузка распределена
равномерно по ширине фундамента и по параболе.
В общем виде характер передачи нагрузки через боковую
поверхность и в плоскости острия свай можно записать:
= flip . 2o2/ip 3a3h?p : Ьгр 12Ь2 / _ d^\2
Р I Z2 Z3 d0 d% ( 2 ) V '
где ап, Ьп — безразмерные коэффициенты, зависящие от харак-
тера передачи нагрузки по боковой поверхности и в
плоскости острия свай;
р—погонная нагрузка на свайный фундамент;
I — длина свай;
h — глубина расположения рассматриваемой точки;
do — ширина фундамента.
Для решения задачи использована формула Е. Мелана [78J
для вертикальных сжимающих напряжений от ряда сосредото-
ченных сил р, приложенных внутри массива на глубине h
(рис. 23).
Уравнение для вертикальных сжимающих напряжений от
ряда сосредоточенных сил имеет вид:
(z + h) [(z + /ра4-2 hz]
8hz (h + z) %2
где oz — напряжения на глубине z от силы р;
здесь р — коэффициент Пуассона;
Г1 = v = |/ (Z + /I)2 4 X2
ИЛИ
Для того чтобы определить напряжения под свайными фун-
даментами при длине свай I и ширине фундамента d0, подста-
вим значение силы, приходящейся на единицу длины фундамен-
та, (24) в выражение (25) и проинтегрируем это выражение по
h в пределах от 0 до /. В этом случае получаем напряжения от
сил трения по боковой поверхности. Для определения напряже-
ний от сил, передающихся через подошву свайного фундамен-
та, интегрируем выражение (25) по х в пределах от 0 до d0 при
h=l.
в общем виде формула для определения напряжений в меж-
свайном пространстве и под ленточными свайными фундамен-
тами имеет вид:
<тг = —— f (tZi + 2 а2 h + 3 а3 ft2) X
л I
о
(z — h)* (z + h) [(zh)22 hz] _ 8hz (h-±z) x2 \
(z + h) [(z + h)2 + 2 hz]
8hz (ft + z) x2 \
Z — ft
,2
.2
2
4 zx2
т
dx I, (26)
где р= -у— приведенная ширина свайного фундамента;
h и z—приведенные значения глубины приложения на-
грузки и глубины
точки.
После ряда преобразований
приведена к виду [14]:
расположения рассматриваемой
и интегрирования -формула (26)
(27)
2 « /
Л I
2
_Л=1
т=0
т = 0\ 1;
J?>k—i + (1 + ^i) (28)
2
dh\
Лт+юН---- ~~ Am+ll + (1 + vl) Лт+12 —
4
A m-M3 —
J 5 m4-14’
(29)
Здесь ак и bm — безразмерные коэффициенты, зависящие соот-
ветственно от характера передачи нагрузки по
боковой поверхности и в плоскости острия
свайных фундаментов. Методика определения
коэффициентов изложена *в главе II.
3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
В МЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
И ПОД СВАЯМИ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Для того чтобы определить напряжения в межсвайном про-
странстве и под сваями ленточных фундаментов, необходимо:
1) определить погонную нагрузку на свайный фундамент;
2) найти приведенную ширину свайного фундамента;
3) вычислить значение интегралов J;
4) определить компоненты напряжений V;
5) путем решения систем уравнений (16) и (17) найти зна-
чение коэффициентов и Ьт\ эти вычисления очень трудоемки,
поэтому с помощью ЭЦВМ составлены таблицы значений сумм:
з
(30)
Ьщ Vm+4 — а
в зависимости от приведенной ширины свайного фундамента
Р= —; коэффициента бокового расширения грунта р; приве-
2
денной глубины расположения рассматриваемой точки — ; ха-
рактера передачи нагрузки по боковой поверхности и в плоско-
сти острия. Для практического пользования формула расчета
напряжений в межсвайном пространстве и под свайными фун-
даментами имеет вид:
°- - VT (31)
где р — погонная нагрузка на свайный фундамент в кгс!см\
I — длина сваи в см\
а —безразмерный коэффициент, принимаемый по состав-
ленным таблицам.
Значения а табулированы для различных расчетных схем при
|х=0,2; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5;
4 =0,05; 0,1; 0,15; 0,2; ...; 0,4;
У = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 0,98; 1,01; 1,05;
1,1; 1,2; 1,3; 1,4; ...; 3,3.
Анализ таблиц показал, что значения коэффициентов а зави-
сят в основном от приведенной ширины свайного фундамента и
коэффициента бокового расширения грунта. Проведенные рас-
четы позволили ответить на вопрос о том, получается ли в ниж-
ней части свай растянутая зона. Некоторые авторы -считают, что
в нижней части свай возникают растягивающие напряжения,
другие утверждают, что напряжения по всей длине свай поло-
Рис. 27. Относительные значения еди-
ничных напряжений в межсвайном
пространстве и под сваями ленточ-
ных свайных фундаментов в зави-
симости от приведенной ширины
Р (а) и коэффициента бокового рас-
ширения грунта и i(6)
0)
4
3
07
0.4
06
08
17
7
I
•
/3 0.75
ill '' 1 ju 67 05 035
фОЛ '^2 °-5
— р0.7
0,3 035-^
э 05
1
1
Значения коэффициентов а для определения напряжений в межсвайном
пространстве ленточных свайных фундаментов
/ Значения а при 0
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0.4 0.45
g=0,2
0,1 0,6153 0,5461 0,4979 0,4551 0,4172 0,3831 0,3521 0,3240 0,2986
0,2 0,6107 0,5344 0,4785 0,4320 0,3919 0,3567 0,3258 0,2985 0,2744
0,3 0,6039 0,5140 0,4495 0,3977 0,3545 0,3182 0,2875 0,2617 0,2398
0,4 0,5923 0,4842 0,4092 0,3513 0,3052 0,2685 0,2394 0,2162 0,1980
0,5 0,5689 0,4380 0,3513 0,1881 0,2415 0,2073 0,1825 0,1647 0,1522
0,6 0,5189 0,3602 0,2635 0,2005 0,1599 0,1346 0,1197 0,1115 0,1078
0,7 0,4064 0,2183 0,1241 0,0783 0,0599 0,05621 0,0600 0,0671 0,0753
0,8 0,1245 0,0632 0,0978 0,0076 0,0392 0,002 0,0294 0,0552 0,0756
0,9 —0,7611 —0,6147 —0,3610 0,1715 0,0440 0,0405 0,0966 0,1341 0,1591
0,98 —2,5020 —0,7771 —0,1151 0,1937 0,3527 0,4363 0,4780 0,4956 0,4984
1,01 10,8669 8,1570 7,0031 6,2764 5,7346 5,2952 4,9237 4,6038 4,3279
и=0,3
0,1 0,6363 0,5724 0,5241 0,4825 0,4454 0,4118 0,3813 0,3537 0,3287
0,2 0,6347 0,5617 0,5075 0,4621 0,4226 0,3880 0,3574 0,3306 0,3071
0,3 0,6326 0,5460 0,4832 0,4322 0,3895 0,3536 0,3233 0,2979 0,2767
0,4 0,6278 0,5227 0,4492 0,3919 0,3463 0,3099 0,2811 0,2585 0,2409
0,5 0,6128 0,4850 0,3996 0,3371 0,2909 0,2570 0,2326 0,2154 0,2037
0,6 0,5735 0,4183 0,3230 0,2608 0,2208 0,1961 0,1818 0,1743 0,1714
0,7 0,4751 0,2913 0,1995 0,1554 0,1381 0,1354 0,1398 0,1475 0,1562
0,8 0,2136 0,0338 0,0046 0,0293 0,0681 0,1055 0,1370 0,1622 0,1821
0,9 —0,6292 —0,4598 —0,1965 0,0063 0,1187 0,1994 0,2514 0,2850 0,3066
0,98 —2,2421 —0,4453 0,1881 0,4754 0,6176 0,6877 0,7183 0,7266 0,7121
1,01 10,2783 7,5471 6,3991 5,6951 5,1841 4,7782 4,4389 4,1463 3,8894
И=0,35
0,1 0,6448 0,5822 0,5346 0,4934 0,4564 0,4229 0,3924 0,3649 0,3400
0,2 0,6447 0,5729 0,5192 0,4740 0,4346 0,3999 0,3694 0,3426 0,3193
0,3 0,6450 0,5592 0,4968 0,4458 0,4030 0,3670 0,3367 0,3114 0,2904
0,4 0,6428 0,5387 0,4653 0,4079 0,3621 0,3256 0,2968 0,2743 0,2571
0,5 0,6316 0,5045 0,4191 0,3564 0,3100 0,2760 0,2517 0,2348 0,2235
0,6 0,5968 0,4422 0,3470 0,2847 0,2446 0,2200 0,2059 0,1987 0,1966
0,7 0,5038 0,3211 0,2299 0,1862 0,1694 0,1672 0,1721 0,1802 0,1895
0,8 0,2493 0,0727 0,0463 0,0730 0,1130 0,1510 0,1828 0,2081 0,2281
0,9 —0,5809 —0,3963 —0,1257 0,0671 0,1970 0,2709 0,3212 0,3530 0,3733
0,98 —2,0876 —0,2898 0,3329 0,6104 0,7443 0,8073 0,8319 0,8352 0,8269
1,01 10,3368 7,0524 6,5210 5,8236 5,3147 4,9086 4,5678 4,2733 4,0147
И=0,4
0,1 0,6510 0,5896 0,5422 0,5009 0,4638 0,4300 0,3994 0,3717 0,3469
0,2 0,6520 0,5810 0,5275 0,4820 0,4422 0,4073 0,3766 0,3497 0,3266
0,3 0,6540 0,5688 0,5062 0,4548 0,4114 0,3751 0,3446 0,3192 0,2985
0,4 0,6543 0,5504 0,4764 0,4183 0,3717 0,3349 0,3059 0,2835 0,2667
0,5 0,6458 0,5186 0,4324 0,3688 0,3214 0,2873 0,2629 0,2463 0,2356
0,6 0,6142 0,4592 0,3632 0,3001 0,2591 0,2347 0,2209 0,2144 0,2130
0,7 0,5245 0,3416 0,2502 0,2065 0,1895 0,1883 0,1938 0,2028 0,2131
0,8 0,2726 0,0984 0,0748 0,1040 0,1449 0,1846 0,2170 0,2428 0,2634
0,9 —0,5557 —0,3518 —0,0703 0,1265 0,2507 0,3300 0,3788 0,4093 0,4285
0,98 —1,9681 —0,1520 0,4643 0,7331 0,6577 0,9141 0,9324 0,9304 0,9181
1,01 10,4412 7,7848 6,6618 5,9654 5,4555 5,0438 4,6982 4,3991 4,1365
/о 1 Значения а при 3
0,05 : 0,1 0,15 0,2 0,25 0.3 0,35 0,4 0,45
Ц=0,5
0,1 0,6492 0,5881 0,5395 0,4963 0,4572 0,4217 0,3898 0,3618 0,3378
0,2 0,6501 0,5786 0,5130 0,4749 0,4327 0,3957 0,3638 0,3368 0,3149
0,3 0,6523 0,5652 0,4993 0,4444 0,3980 0,3594 0,3276 0,3026 0,2839
0,4 0,6524 0,5451 0,4666 0,4040 0,3538 0,3145 0,2846 0,2632 0,2494
0,5 0,6432 0,5108 0,4188 0,3499 0,2989 0,2624 0,2379 0,2233 0,2177
0,6 0,6085 0,4467 0,3442 0,2761 0,2325 0,2069 0,1944 0,1916 0,1962
0,7 0,5102 0,3203 0,2243 0,1785 0,1622 0,1624 0,1716 0,1859 0,2036
0,8 0,2353 0,0619 0,0448 0,0812 0,1291 0,1736 0,2111 0,2429 0,2713
0,9 —0,6577 —0,3901 —0,0673 0,1489 0,2817 0,3625 0,4122 0,4445 0,4684
0,98 — 1,9636 —0,0089 0,6202 0,8789 0,9893 1,0297 1,0355 1,0256 1,0116
1,01 10,8669 8,1570 7,0031 6,2764 5,7346 6,2952 4,9237 4,6038 4,3279
жительные. Результаты расчетов показали, что растягивающие
напряжения возникают на участке 0,9—0,98 длины сваи только
для свай и свайных фундаментов с малыми значениями приве-
денной ширины 0= -у- =0,05-4), 15. При приведенной ширине
свайных фундаментов более 0,15 во всех случаях возникают по
длине свай только сжимающие напряжения. На рис. 27 приве-
дены относительные значения единичных напряжений по длине
свай и ниже плоскости острия в зависимости от приведенной ши-
рины фундаментов и коэффициентов бокового расширения
грунта.
В табл. 9 приведены значения коэффициентов а для опреде-
ления напряжений в межсвайном (пространстве ленточных свай-
ных фундаментов при равномерном распределении сил трения
по боковой поверхности и равномерном распределении напряже-
ний в плоскости острия, а в табл. 10 — значения коэффициентов
а для определения напряжений под ленточными свайными фун-
даментами.
Интересно сравнить экспериментальные данные распределе-
ния напряжений под ленточными свайными фундаментами с
расчетными. На рис. 28 даны экспериментальные и теоретиче-
ские напряжения под свайными фундаментами (модели) при
расположении свай в один ряд. Из приведенных данных видно,
что при определении напряжений без учета глубины приложения
нагрузки получаются завышенные значения, а на основании при-
веденного выше решения экспериментальные данные имеют не-
значительные расхождения с расчетными.
На рис. 29 дано сравнение расчетных и экспериментальных
напряжений в межсвайном пространстве и под сваями свайного
фундамента при расположении свай в два ряда. Сваи сечением
30X30 см, длиной 6 м, расстояние между сваями а = 90 см, на-
Значения коэффициентов а для определения напряжений под ленточными
свайными фундаментами
^0 Значения а при £
1 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
0,2
1,05 6,5123 5,1685 4,3764 3,8563 3,5043 3,2226 2,9931 2,7992 2,6314
1,1 4,6950 4,2768 3,8169 3,4487 3,1593 2,9255 2,7306 2,5639 2',4188
1,2 3,1180 3,1059 2,9882 2,8345 2,6772 2,5289 2,3930 2,2698 2,1579
1,3 2,4362 2,4663 2,4400 2,3806 2,3030 2,2171 2,1293 2,0430 1,9601
1,4 2,0450 2,0753 2,0737 2,0506 2,0120 1,9631 1,9079 1,8494 1,7898
1,5 1,7843 1,8095 1,8149 1,8063 1,7865 1,7579 1,7230 1,6835 1'6414
1,6 1,5946 1,6149 1,6219 1,6194 1,6089 1,5917 1,5690 1,5420 1,5117
1,7 1,4484 1,4648 1,4717 1,4718 1,4662 1,4555 1,4403 1,4214 1\3994
1,8 1,331 1,3444 1,3507 1,3520 1,3491 1,3422 1,3317 1,3182 1'3019
1,9 2,0 1,2842 1,2452 1,2508 1,2526 1,2511 1,2465 1,2394 1,2292 1'2169
1,1524 1,1616 1,1664 1,1684 1,1677 1,1646 1,1593 1,1518 1,1424
2» 1 1,0821 1,0898 1,0941 1,0960 1,0958 1,0937 1,0898 1,0841 С 0767
2,2 1,0209 1,0274 1,0312 1,0330 1,0331 0,0317 1,0287 1,0242 1'0184
2,3 0,9669 0,9725 0,9758 0,9775 0,9778 0,9678 0,9745 0,9710 0^9963
2,4 0,9180 0,9237 0,9266 0,9282 0,9286 0,9279 0,9261 0,9233 0'9114
2,5 0,8757 0,8800 0,8826 0,8840 0,8845 0,8840 0,8826 0,8803 0'8771
2,6 0,8368 0,8406 0,8429 0,8442 0,8447 0,8443 0,8432 0,8413 0,8387
2,7 2,8 0,8014 0,8048 0,8068 0,8080 0,8085 0,8082 О;8074 0,8058 0’8036
0,7591 0,7721 0,7739 0,7750 0,7755 0,7754 0,7747 0,7733 0,7714
2,9 0,7394 0,7421 0,7438 0,7448 0,7453 0,5452 0,7446 0,7435 0'7419
3,0 0,7121 0,7145 0,7160 0,7170 0,7174 0,7174 0,7169 0,7160 0,7146
3,1 3,2 0,6868 0,6890 0,6904 0,6912 0,6917 0,6917 0,6913 0,6905 0,6893
0,6633 0,6653 0,6666 0,6674 0,6678 0,6678 0,6675 0,6688 0,6657
3,3 ' 0,6414 0,6433 0,6444 0,6452 0,6456 0,6456 0,6454 0,6448 6,'6438
Н= 0,3
1,05 6,6092 5,2410 4,4519 3,9504 3,5921 3,3147 3,0880 2,6475 2,7301
1,1 4,8057 4,3681 3,8989 3,5277 3,2379 3,0044 2,8100 2,6438 2,4988
1,2 3,2098 3,1932 3,0710 2,9132 2,7526 2,6016 2,4638 2,3390 2,2259
1,3 2,5127 2,5401 2,5144 2,4533 2,3736 2,2855 2,1956 2,1074 2,0228
1,4 2,1106 2,1412 2,1396 2,1159 2,0764 2,0262 1,9696 1,9045 1,8484
1,5 1,8417 1,8675 1,8733 1,8647 1,8447 1,8157 1,7797 1,7392 1,6957
1,6 1,6455 1,6666 1,6741 1,6720 1,6616 1,6442 1,6211 1,5934 1,5623
1,7 1,4940 1,5112 1,5187 1,5194 1,5141 1,5034 1,4881 1,4688 1,4462
1,8 1,3723 1,3865 1,3934 1,3953 1,3927 1,3860 1,3756 1,3618 1,3453
1,9 1,2717 1,2836 1,2898 1,2921 1,2910 1,2868 1,2795 1,2695 1,2571
2,0 1,1868 1,1967 1,2022 1,2047 1,2045 1,2018 1,1966 1,1891 1,1797
2,1 1,1137 1,1222 1,1271 1,1295 1,1298 1,1281 1,1243 1,1167 1,1114
2,2 1,0501 1,0574 1,0617 1,0640 1,0646 1,0635 1,0608 1,0565 1,0507
2,3 0,9939 1,0003 1,0042 1,0064 1,0071 1,0064 1,0044 1,0011 0,9965
2,4 0,9441 0,9496 0,9531 0,9551 0,9559 0,9556 0,9541 0,9514 0,9477
2,5 0,8993 0,9042 0,9073 0,9091 0,9100 0,9099 0,9088 0,9067 0,9037
2,6 0,8589 0,8632 0,8660 0,8678 0,8686 0,8686 0,8678 0,8661 0,8636
ь- оо < СЧ СЧ 1 0,8221 0,8260 0,8286 0,8302 0,8310 0,8311 0,8305 0,8292 0,8271
0,7886 0,7921 0,7944 0,7959 0,7967 0,7969 0,7964 0,7954 0,7936
2,9 0,7578 0,7610 0,7631 0,7645 0,7653 0,7655 0,7652 0,7643 0,7628
3,0 0,7294 0,7323 0,7343 0,7356 0,7363 0,7366 0,7364 0,7356 0,7344
3,1 3,2 0,7032 0,7059 0,7076 0,7088 0,7096 0,7099 0,7097 0,7091 0,7081
0,6788 0,6813 0,6829 0,6841 0,6848 0,6851 0,6850 0,6845 0,6836
3,3 0,6562 0,6584 0,6600 0,6610 0,6617 0,6620 0,6620 0,6616 0,6608
Значения а
Z 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
1,05 6,6992] 5,3044 4,5100 |1=( 4,0077 ),35 3,6493 3,3717 3,1447 2,5730 2,7877
1,1 4,8911 4,4383 3,9597 3,8824 3,2907 3,0555 2,8592 2,6918 2,5458
1,2 3,2739 3,2546 3,1287 2,9675 2,8032 2,6494 2,5091 2,3822 2,2674
1,3 2,5641 2,5932 2,5647 2,5019 2,4203 2,3302 2,2383 2,1481 2,0618
1,4 2,1536 2,1846 2,1830 2,1588 2,1185 2,0671 2,0091 1,9476 1*8851
1,5 1,8788 1,9052 1,9113 1,9027 1,8823 1,8527 1,8160 1,7744 1,7299
1,6 1,6780 1,6998 1,7077 1,7058 1,6954 1,6778 1,6542 1,6258 1,5940
1,7 1,5230 1,5408 1,5488 1,5497 1,5445 1,5338 1,5183 1,4986 1,4756
1,8 1,3984 1,4131 1,4205 1,4227 1,4204 1,4137 1,4032 1,3893 1,3724
1,9 1,2954 1,3077 1,3144 1,3171 1,3163 1,3131 1,3049 1,2948 1,2822
2,0 1,2053 1,2188 1,2247 1,2276 1,2276 1,2251 1,2200 1,2125 1,2029
2,1 1,1625 1,1425 1,1478 1,1505 1,1511 1,1496 1,1459 1,1404 1,1330
2,2 2,3 1,0683 1,0761 1,0808 1,0834 1,0834 1,0834 1,0808 1,0766 1,0708
1,0109 1,0177 1,0218 1,0244 1,0254 1,0249 1,0230 1,0198 1,0152
,2,4 0,9897 0,9657 0,9695 0,9718 0,9729 0,9727 0,9714 0,9689 0,9652
2,5 0,9139 0,9192 0,9226 0,9248 0,9259 0,9260 0,9250 0,9230 0,9201
2,6 0,8725 0,8773 0,8804 0,8824 0,8835 0,8837 0,8830 0,8815 0,8790
2,7 0,8349 0,8392 0,8420 0,8439 0,8449 0,8453 0,8448 0,8435 0,8416
2,8 0,8006 0,8045 0,8071 0,8088 0,8099 0,8102 0,8099 0,8089 0,8073
2,9 0,7691 0,7726 0,7750 0,7766 0,7777 0,7781 0,7779 0,7771 0,7758
3,0 0,7401 0,7433 0,7455 0,7470 0,7480 0,7485 0,7484 0,7478 0,7466
3,1 0,7133 0,7163 0,7183 0,7197 0,7206 0,7211 0,7211 0,7206 0,7197
3,2 3,3 0,6884 0,6912 0,6930 0,6944 0,6983 0,6957 0,6958 0,6954 0,6946
0,6652 0,6678 0,6695 0,6708 0,6717 0,6721 0,6722 (О,6719 0,6713
1,05 6,8326 5,3948 4,5874 н= 4,0797 0,4 3,7194 3,4374 3,2079 3,0132 2,8445
1,1 5,0075 4,5332 4,0397 3,6544 3,3572 3,1158 2,9163 2,7459 2,5975
1,2 3,3563 3,3337 3,2024 3,0452 2,8673 2,7076 2,5633 2,4328 2,3151
1,3 2,6283 2,6574 2,6274 2,5624 2,4791 2,3849 2,2898 2,1966 2,1075
1,4 2,2066 2,2383 2,2365 2,2117 2,1991 2,1170 2,0569 1,9932 1,9285
1,5 1,9240 1,9512 1,9577 1,9491 1,9291 1,8976 1,8597 1,8167 1,7704
1,6 1,7174 1,7400 1,7485 1,7468 1,7371 1,7183 1,6940 1,6647 1,6317
1.7 1,5578 1,5765 1,5850 1,5864 1,5820 1,5705 1,5545 1,5344 1,5104
1,8 1,4296 1,4451 1,4530 1,4557 1,4542 1,4470 1,4363 1,4280 1,4045
1,9 1,3236 1,3367 1,3439 1,3470 1,371 1,3425 1,3352 1,3249 1,3119
2,0 1,2340 1,2451 1,2516 1,2549 1,2558 1,2529 1,2478 1,2403 1,2305
2,1 1,1570 1,1666 1,1724 1,1756 1,1770 1,1752 1,1716 1,1661 1,1585
2,2 1,0899 1,0983 1,1035 1,1065 1,1085 1,1071 1,1046 1,1004 1,0949
2,3 1,0309 1,0282 1,0428 1,0457 1,0475 1,0469 1,0451 1,0420 1,0374
2,4 2,5 0,9783 0,9848 0,9890 0,9917 0,9935 0,9932 0,9920 0,9896 0,9859
0,9312 0,9370 0,9408 0,9433 0,9451 0,9450 0,9442 0,9424 0,9394
2,6 0,8886 0,8939 0,8973 0,8997 0,9015 0,9015 0,9010 0,8996 0,8972
2,7 2,8 0,8500 0,8548 0,8579 0,8601 0,8619 0,8620 0,8617 0,8606 0,8587
0,8148 0,8191 0,8220 0,8240 0,8257 0,8260 0,8258 0,8250 0,8234
2,9 0,7825 0,7864 0,7891 0,7910 0,7926 0,7929 0,7929 0,7923 0,7910
3,0 0,7527 0,7563 0,7588 0,7606 0,7621 0,7625 0,7626 0,7621 0,7610
3,1 0,7252 0,7285 0,7308 0,7325 0,7340 0,7344 0,7345 0,7342 0,7333
3,2 3,3 0,6997 0,7027 0,7049 0,7065 0,7079 0,7083 0,7085 0,7083 0,7075
0,6759 0,6788 0,6808 0,6823 0,6837 0,6841 0,6843 0,6841 0,6836
^а Значения а при 3
1 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
1,05 7,3274 5,7095 4,8308 н= 4,2855 0,5 3,8980 3,5973 3,3509 3,1427 2,9639
1,1 5,4013 4,8475 3,2929 3,8666 3,5386 3,2761 3,0584 2,8734 2,7135
1.2 3,6130 3,5794 3,4284 3,2392 3,0486 2,8708 2,7092 2,5640 2,4338
1.3 2,8200 2,8494 2,8147 2,7410 2,6454 2,5399 2,4322 2,3269 2,2267
1,4 2,3606 2,3949 2,3930 2,3653 2,3184 2,2583 2,1900 2,1175 2,0441
1,5 2,0530 2,0838 2,0916 2,0820 2,0590 2,0246 1,9815 1,9325 1,8798
1,6 1,8284 1,8539 1,8842 1,8632 1,8521 1,8321 1,8047 1,7713 1,7337
1,7 1,8 1,6551 1,6765 1,6870 1,6894 1,6845 1,6728 1,6560 1,6320 1,6049
1,5161 1,5341 1,5439 1,5479 1,5463 1,5395 1,5278 1,5117 1,4918
1.9 2.0 1,4012 1,4166 1,4256 1,4301 1,4303 1,4265 1,4187 1,4073 1,3925
1,3043 1,3175 1,3257 1,3303 1,3317 1,3296 1,3244 1,3164 1,3051
2,1 1,2211 1,2327 1,2400 1,2445 1,2464 1,2456 1,2421 1,2361 1,2277
2,2 1,1487 1,1589 1,1656 1,1699 1,1720 1,1719 1,1697 1,1653 1,1588
2,3 1,0851 1,0941 1,1001 1,1042 1,1065 1,1069 1,1055 1,1022 1,0972
2,4 2,5 1,0288 1,0365 1,0420 1,0459 1,0482 1,0489 1,0484 1,0457 1,0418
0,9778 0,9851 0,9901 0,9937 0,9960 0,9970 0,9966 0,9948 0,9917
2,6 0,9321 0,9387 0,9433 0,9467 0,9490 0,9500 0,9500 0,9487 0,9463
2,7 0,8907 0,8966 0,9009 0,9041 0,9062 0,9075 0,9076 0,9067 0,9048
2,8 0,8529 0,8584 0,8623 0,8653 0,8674 0,8687 0,8690 0,8684 0,8668
2,9 3,0 0,8183 0,8233 0,8270 0,8298 0,8318 0,8331 0,8335 0,8331 0,8319
0,7864 0,7911 0,7945 0,7972 0,7991 0,8004 0,8009 0,8007 0,7998
3,1 0,7570 0,7614 0,7646 0,7671 0,7689 0,7702 0,7708 0,7707 0,7700
3,2 3,3 0,7298 0,7338 0,7368 0,7392 0,7410 0,7422 0,7428 0,7428 0,7423
0,7044 0,8082 0,7110 0,7133 0,7150 0,7162 0,7169 0,7170 0,7166
Рис. 28. Экспериментальные и
расчетные эпюры напряжений под
свайными фундаментами при од-
норядном расположении свай (мо-
дели)
/ — экспериментальная кривая при
расстоянии между сваями 6d; 2 — то
же, 3d; 3 —расчетная по формуле
(31); 4 — расчетная без учета глуби-
ны приложения нагрузки
грузка на сваю 20 тс. Приведенная ширина свайного фундамента
6= — -^-=0,2. Сваи забиты в суглинок мягкопластич-
I 6
ной, тугопластичной консистенции мощностью 15-м. Объемный
вес грунта 1,8 т!м\ коэффи-
циент пористости 0,69—0,74;
угол внутреннего трения 16°,
сила сцепления 0,17 кгс)см1 2,
модуль деформации 80—
120 кгс!см2.
Рис. 29. Расчетные и эксперимен-
тальные напряжения в меж свайном
пространстве и под сваями свайного
фундамента при расположении свай
в два ряда
J — от свай; 2—от ростверка; 3 — суммар-
ные; 4 — экспериментальные
Приведенные результаты показывают, что разработанный
метод позволяет с достаточной для практики точностью опреде-
лять напряжения в межсвайном пространстве и под сваями лен-
точных свайных фундаментов
Глава IV
РАСЧЕТ ОСАДОК СВАЙ
И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
ВО ВРЕМЕНИ
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В главе II даны методы расчета полной осадки ленточных
свайных фундаментов, основанные на теории упругости, с уче-
том приложения нагрузки внутри полупространства. Однако в
.практике проектирования часто возникает необходимость рас-
считывать осадки фундаментов во времени, так как разность
осадок во времени может быть больше предельно допустимой
разности осадок. Кроме того, большое значение имеет скорость
протекания осадок во времени. Поэтому расчет осадок во вре-
мени является одним из основных вопросов проектирования
фундаментов по предельным состояниям.
Физической природе деформации грунтов и горных пород по-
священы теоретические и экспериментальные исследования
К. Терцаги, Н. А. Цытовича [67, 68], М. Н. Гольдштейна [ЗГ
Н. Я. Денисова [34], В. А. Флорина [63], Н. Н. Маслова 52
Н. X. Арутюняна [2], С. Р. Месчяна [53], Ю. К. Зарецкого [44^
Ж. С. Ёржанова [43], М. В. Малышева, 3. Г. Тер-Мартиросяна
[67] и др. Эти исследования позволили разработать методы
расчета осадок фундаментов во времени и учесть такой важный
фактор, как ползучесть грунта. Ползучесть грунта необходимо
учитывать и при расчете осадок свайных фундаментов.
Попытка использования различных физических теорий для
составления реологического уравнения вызывает большие труд-
ности. Наиболее приемлемой теорией, на наш взгляд, связыва-
ющей напряжения, деформации и время, является феноменоло-
гическая теория наследственной ползучести, которая прини-
мается для описания наследственных свойств металлов, бето-
на, пластмасс и полимерных материалов. Использование этой
теории для описания свойств такой сложной в реологическом
отношении среды, как грунт, вполне оправдано.
В работах [17, 18] даны методы расчета осадок свай и свай-
ных фундаментов во времени с учетом ползучести грунта.
В этой главе приводятся результаты использования нелиней-
ной теории наследственности для описания зависимости осадок
свай и свайных фундаментов во времени под действием посто-
янных и переменных нагрузок, грунт рассматривался как одно-
компонентная система.
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ
ТЕОРИИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
ДЛЯ ОПИСАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ОСАДКИ СВАЙ
ВО ВРЕМЕНИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКИ
Основные положения теории наследственно-упругого тела
развиты в работах Больцмана и Вольтерра. Закон Гука в этой
теории заменяется интегральным соотношением
t
Ее (/) = о (0 + [ К (t - т) о (т) dz, (32)
— ОО
где Е —мгновенный линейный модуль деформации;
е — относительная деформация;
о — напряжение;
—т)—ядро ползучести — характеристика среды. Функция
K(t—т) характеризует скорость ползучести материала при по-
стоянной единичной нагрузке. Успех применения уравнения
(32) для количественного описания сред зависит от правиль-
ности выбора ядра ползучести.
Зависимость (32) хорошо описывает закономерности де-
формации во времени скелета грунта [67] и горных пород [43]
даже с помощью абелева ядра. Однако в тех случаях, когда за-
кономерности деформации носят нелинейный характер, грунты
не подчиняются уравнению (32) [25] в
используют уравнение нелинейной WuuKHX слУч*ях обычно
предложенное Ю. Н. Работновым [60], НаслеДетвенности,
t
ф [е (01 =" а (0 + ( К (^ — О о (~) d
о
Нелинейность свойств среды учитывается здесь функцией <р
Соотношение (33) пригодно для описания кривых ползучести при
постоянной и переменной нагрузках.
Примем связь между осадкой сваи, нагрузкой и временем в
виде соотношения
t
<р [S(0J = p(t) + f К(*~х) р(т) d~> (34)
о
где S(t) и p(t) — осадка и нагрузка, соответствующие моменту
времени t, отсчитываемому от начала нагру-
жения сваи [при получим из уравнения
(34) величину упругой осадки];
/((/—т)—ядро последействия, характеризующее ско-
рость внедрения сваи в грунт при постоянной
единичной нагрузке.
Анализ результатов полевых и лабораторных эксперимен-
тальных исследований осадок свай и свайных фундаментов по-
казал, что функция <р может быть принята в виде:
Ф [S(/)] = 6tgB5. (35)
Известно, что рост осадки во времени одиночных свай и
свайных фундаментов при нагрузках, не превышающих несу-
щей способности, носит затухающий характер. В песчаных грун-
тах затухание осадок происходит быстро, а в глинистых грунтах
медленно. Затухающие во времени процессы хорошо описыва-
ются с помощью уравнения (33), если ядро интегрального
уравнения K(t—т) выразить для песчаных грунтов в виде экспо-
ненциальной функции
K(t — x) = riAe~1i ('~т),
а для глинистых грунтов (однокомпонентных)
К(/-т) =
(36)
(37)
где г] — коэффициент, имеющий размерность 1/t.
Подставим значения ф и К в уравнение (34) и, решая его от-
носительно S, получим уравнения роста осадки во времени при
постоянной нагрузке для свай, работающих в песчаных грунтах: 5
5 = ~ arctg [1 4- А (1 — е~т‘')], (38)
а для свай, работающих в глинистых грунтах,
$=4- arcts 4- [1 + лл-х].
в ь
(39)
Для того чтобы воспользоваться уравнениями (38) и (39)
при расчете осадок свай, работающих в различных грунтовых
условиях, необходимо определить константы В, 4, b и X. Значе-
ния их могут быть вычислены то результатам испытания свай в
аналогичных грунтовых условиях, причем достаточно иметь гра-
фики осадки во времени от первых ступеней нагрузки (доста-
точно первых двух ступеней нагрузки). При t—О из уравнений
(38) и (39) получаем:
в = 4- arctg 4-.
Sq о
(40)
где So — величина осадки, измеренная сразу после приложения
нагрузки р.
Значение b подбирается из предельных значений tg и arctg.
При этом берется в расчет диапазон нагрузки р.
Для определения значения А по графику осадки во времени
берется любое время tn, которому соответствует величина осадки
Sn. Решая уравнения (38) и (39) относительно А, получим соот-
ветственно для песчаных грунтов
ь
1 — ’
1 — е п
а для однокомпонентных глинистых грунтов
Ь
(41)
А =
9
Л — К
п
(42)
где Sn — величина осадки в момент времени tn при нагрузке р.
Параметр X обладает устойчивостью для многих материалов
и его значение можно'принять равным 0,7 [43, 60].
Определив по результатам испытания одной сваи при по-
стоянной нагрузке значения коэффициентов А, В, b9 X, можно по
формулам (38) и (39) найти величину осадки свай, загруженных
различными нагрузками р, в любой момент времени. Следует
отметить, что уравнения (38) и (39) могут быть использованы
только для тех грунтовых условий, для которых определены кон-
станты, и для площадок, сложенных аналогичными грунтами.
Для сравнения расчетных осадок свай во времени по форму-
лам (38) и (39) с действительными осадками были организова-
ны специальные полевые экспериментальные исследования со
сваями длиной 5,6 и 6,5 м, сечением 30X30 см в глинистых грун-
тах. Полевые эксперименты проводились на двух площадках.
Грунты первой площадки характеризовались следующими пока-
зателями: удельный вес 2,68—2,72 т!м\ объемный вес 1,81 —
1,9 т/уи3, коэффициент пористости 0,84—0,9, природная влаж-
ность 19,2—30%, влажность на пределе текучести 26—33%, на
границе раскатывания 14—20%, консистенция тугопластичная,,
мягкопластичная. В плоскости острия грунт находился в туго-
пластичном состоянии. Угол внутреннего трения 20—26°, удель-
ная сила сцепления 0,2—0,33 кгс!см2.
Грунты второй площадки характеризовались следующими
показателями: удельный вес 2,68 т/Ои3, объемный вес 1,8 т1м\.
Коэффициент пористости 0,76, природная влажность 16%, влаж-
ность на пределе текучести 24%, на пределе раскатывания 15%..
Угол внутреннего трения 20°, сила сцепления 0,12 кгс/см2, В пло-
скости острия свай залегал мелкозернистый пылеватый песок
мощностью 2 м.
На рис. 30 приведены экспериментальные (при проведении:
опытов на второй площадке) и расчетные графики изменения,
осадки во времени при загружении свай постоянными нагрузка-
ми 15, 20, 30, 35 тс. Опыты проводились со сваями длиной 5,6 мУ
сечением 30X30 см, Константы А, В, Ь были определены по гра-
фику «осадка — время» при нагрузке 20 тс. Используя эти
константы, определяем осадки во времени для других нагрузок.
Проведенные исследования показали, что разработанная ме-
тодика позволяет с достаточной для практики точностью рассчи-
тывать осадку свай во времени при их загружении постоянны-
ми нагрузками.
Анализ зависимости осадок свай и свайных фундаментов во
времени при различных постоянных во времени нагрузках по-
казал, что экспериментальные данные можно подразделить на
следующие группы.
1. Кривые осадок во времени «в достаточно большом диапазо-
не нагрузок подобны, т. е.
если рассматривать семейство
кривых осадок в один и тот
же момент времени от начала
загрузки, то сваи, загруженные
в п раз большей нагрузкой,
будут иметь в п раз большую
осадку.
Рис. 30. Изменение осадок во време-
ни при постоянных нагрузках:
---- теоретические; -------- экспери-
ментальные)
0 & ® М 1,3 56 64 -
L* i
I* \\ W\\ N
чд'\ Ь\ ч\ ц Л V * —.
Л X *\'Х , \ \\
\\ Л \\\ \ \ \ —* 1 ——’ — X ч 1 - - « — — i г ; 1 i 1 1 — ?итс
1 ! I » — —- J-1 ijjrj 1 1 1 - 1
2. В семействе кривых осадок во времени подобны только те,
которые получены при небольшом диапазоне нагрузок. С увели-
чением нагрузок подобие нарушается и тем сильнее, чем выше
нагрузка. Семейство подобных кривых осадок во времени при
постоянных нагрузках можно описать с помощью уравнения на-
следственности в форме Лидермана—Розовского:
е = (а) + J К (t — t) ф
О
[а(т)] dt.
(43)
Это соотношение используют обычно в теории ползучести для
описания поведения вязко-упругих материалов, у которых кри-
вые податливости не совпадают, но подобны кривые ползу-
чести, т. е. деформация есть произведение функций напряжения
и времени:
е = б (a) f (0 (44)
или
t
е = 0 (а) [1 + [ к (t — t) d-cl. (44')
О
Для описания осадок свай во времени можно зависимость
(43) представить в виде:
t
5 = Ф (р) + J К V —т) 1Ф р (т) т-
о
В этой формуле деформация е заменена осадкой S, а напря-
жение о нагрузкой на сваю р. При* постоянных во времени на-
грузках
t
S = <b(p) [1 + J K(t — т) dx
о
(45)
Анализ результатов экспериментальных исследований осадок
свай показал, что функция ф(р) может быть принята в виде:
(р) = Arth (рС),
(46)
а ядра ползучести в виде функции (36) и (37).
После подстановки ф(р) и K(t—т) в уравнение (45) получим
выражение для описания семейства подобных кривых осадок во
времени при постоянных нагрузках и работе свай в песчаных
грунтах:
S = Arth (рС) [1 +Л (1— ’’')].
При работе свай в глинистых грунтах
S = Arth (рС) (1 +
(47)
(48)
Неизвестными в этих уравнениях являются константы А и С.
При t = 0 будем иметь уравнение кривой «нагрузка — осадка»:
S = Arth (р С). (49}
Вид этой функции по характеру совпадает с эксперименталь-
ными кривыми «нагрузка—осадка» для свай: в начале процес-
са нагружения сваи зависимость «нагрузка—осадка» имеет
прямолинейный характер, а с некоторого момента времени зави-
симость становится нелинейной и при дальнейшем увеличении
нагрузки осадка резко возрастает (рис. 31).
Таким образом, использование для аппроксимации осадок
свай в зависимости от нагрузки гиперболического ареатангенса.
вполне оправдано, так гак
указанные выше характе-
рные особенности присущи
как экспериментальным кри-
вым, так и функции Arth.
Применение функций огра-
ниченного типа (имеющих
асимптоту) при описании за-
висимостей «(нагрузка—
осадка» или «напряжение —
д еф ор м а ци я », по -вид и м о му,
всегда оправдано. Дело в
том, что в конкретных грун-
товых условиях для свай су-
ществует предельная на-
грузка, при которой погру-
жение будет происходить
без увеличения нагрузки.
Аналогично для любого ма-
териала существует пре-
дельное напряжение, при
котором происходит разрыв.
Константу С можно оп-
ределить следующим обра-
зом. Аргумент функции р и
С всегда меньше единицы
Рис. 31. Зависимость осадки от нагрузки
/ — по данным статических испытаний; 2 —
теоретическая
[55] . Следовательно, произведение предельной нагрузки рПр на
значение С должно быть меньше единицы. Однако произведение
должно быть близко к единице, так как только в этом случае
можно описать всю кривую, пр и близившись к асимптоте рПр. Ис-
ходя из этого примем рПр С=0,99, тогда
0,99
Рпр
(50)-
Дальнейшие уточнения (рпр С=0,99 или 0,9999) не приве-
дут к новому результату. Поэтому можно считать, что констан-
та С обладает приемлемой устойчивостью для практических рас-
четов.
Для определения константы А используем следующий оче-
видный экспериментальный факт. Пусть свая загружена посто-
янной нагрузкой, величина которой находится в пределах про-
порциональной части диаграммы «нагрузка — осадка». В данном
случае свая погружается вначале быстро, затем скорость осад-
ки уменьшается и, наконец, происходит стабилизация осадки,
т. е. возрастание осадки за достаточно большой промежуток
времени будет настолько незначительным по сравнению с вели-
чиной осадки, происходящей в начале процесса, что им можно
пренебречь.
Следовательно, при t -* оо из уравнения (47) следует:
S = Arth (рС) (1 +Л).
(51)
Под S подразумевается стабилизированная осадка во време-
ни для заданной нагрузки р. Решение выражения (51) относи-
тельно А дает:
Arth (рС)
(52)
Для исследования семейства кривых^эсадок, которые нельзя
считать подобными, можно использовать линейное интегральное
уравнение Вольтерра 2-го рода:
t
Ф [S (01 = [Р (01 + J К (t - 7) 6 [р (T)l dT.
О
(53)
Последнее уравнение является более общим, чем уравнение
(45). Действительно, если положить, что <p(S)=S, то из выра-
жения (53) следует (45) и решением (53) будет:
S = * (Р) f it). (54)
В общем случае
S = Q (р, /). (55)
Таким образом, если формула (53) содержит в себе одновре-
менно (54) и (55), то возможна аппроксимация семейства кри-
вых «осадка — время» как в области подобия, так и там, где
подобие нарушается.
Обработка экспериментальных данных осадки свай в глини-
стых грунтах подтверждает применимость уравнения (53) в ши-
роком диапазоне нагрузок (рис. 31).
Сравнение расчетных и экспериментальных осадок свай се-
чением 30X30 cjw, длиной 10 м, испытанных в слое мелкозерни-
стых пылеватых песков, приведено на рис. 32. Для определения
параметров С и А попользованы опытные кривые «осадка—на-
грузка» и «осадка—время» при р=26 тс. Из графиков осадка
во времени видно, что располагая указанным минимумом
экспериментальных данных, можно описать семейство «осад-
ка — время» при любой нагрузке.
h, м т/м* Е Ф» град J в кгс/см* h, м т/м3 О) Ф» град J в Е, кгс/см*
2 1,78 0,72 24 0,61 130 10 1,85 0,63 26 0,61 160
5 1,81 0,68 25 0,64 140 15 1,86 0,62 25 0,9 185
8 1,81 0,64 — 0,63 145
Формулы (45) и (53) применимы для определения осадок
одиночных свай. Для определения осадок ленточных свайных
фундаментов к этим формулам необходимо добавить множитель
1+Л, где К — коэффициент, учитывающий дополнительную
осадку от взаимовлияния соседних свай, принимаемый по гра-
фику рис. 25.
3. РАСЧЕТ ОСАДОК СВАИ
И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ВО ВРЕМЕНИ
ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ
В практике применения свайных фундаментов существуют
различные случаи их загружения. При монтаже каркаса про-
мышленных зданий, строительстве крупнопанельных домов при
статических испытаниях свай нагрузка передается ступенями.
При возведении кирпичных зданий происходит равномерное или
плавное возрастание нагрузки. После окончания строительства и
сдачи здания в эксплуатацию нагрузка на фундамент посто-
янна.
Исследования действительных осадок свайных фундаментов
при однорядном расположении свай [5, 6] показали, что в пери-
од строительства осадка составляет 60—70%, остальная про-
исходит в период эксплуатации при постоянной нагрузке. Рас-
чет осадок свай и свайных фундаментов при переменных и по-
стоянных нагрузках во времени представляет большой практи-
ческий и теоретический интерес. Однако в настоящее время раз-
работаны лишь приближенные методы определения осадок оди-
ночных свай, загруженных отдельными ступенями нагрузок
(А. П. Хамов).
Здесь рассматривается расчет осадок свай и свайных фунда-
ментов при передаче нагрузки ступенями и плавном ее возра-
стании.
Расчет осадок свай и свайных фундаментов во времени
при передаче нагрузки ступенями
Для определения осадок свай и свайных фундаментов во
времени при переменных нагрузках можно использовать прин-
цип суперпозиции Больцмана. Согласно этому принципу зави-
симость между напряжениями и деформациями для различных
материалов может быть представлена в следующем виде:
а) для идеально упругого материала
О = Ег0 + Е (е1 — е0) + £,(е2 — е1) + • • • +Е (еи — еп-1), (56)
где Е — модуль упругости;
ео; ев е2;е.п—деформации от напряжений о в моменты време-
ни /о=О; /г, tn\
б) для вязко-упругого материала напряжения и деформации
зависят от времени; при линейной зависимости между напряже-
ниями и деформациями
а (0 = Е (0 е0 + К (t-tj [ег — е0] +
[32-6,] + ... + К
[ел — (57)
При нелинейной зависимости между напряжениями и дефор-
мациями справедливость следующего выражения очевидна:
t
ф (е) = а (0 + J к а (/1) dh +
о
t t
+ J К (t -t2) о (f8) dt2 + ... + J К (t- tn) о (tn) dtn, (58)
где
—напряжение в рассматриваемый момент
времени;
t
— деформация ползучести в момент
вы-
званная постоянным во времени напряже-
нием о (tn), приложенным в момент tn.
Зависимость между нагрузкой и осадкой свай во времени не-
линейна, поэтому вполне естественно представить эту зависи-
мость в виде нелинейного интегрального уравнения
Ф IS (01 = Р (0 + J КЦ-г) р (/) dx, (59)
о
где SU) и p(t) —осадка и нагрузка, соответствующие моменту
времени /, отсчитываемому от начала нагру-
жения свай;
K(t—т)—ядро ползучести (является характеристи-
кой среды).
Как уже отмечалось, при t=0 из уравнения (59) получаем
величину «мгновенной» осадки. Зависимость (59) значительно
упрощается, если на сваю действует постоянная во времени на-
грузка:
ф[$(0] = р [1+ [ К(/-т) dxl. (60)
6
Выражение (60) может быть использовано при определении
осадки свай от отдельной ступени нагрузки или при определении
осадки в период эксплуатации, когда нагрузка постоянна.
При передаче нагрузки на сваю ступенями осадку во време-
ни можно определить с помощью выражения, аналогичного
(58),
t
Ф [S (01 = Р (0 + f Кг (/ -М А (Q dtr +
о
+ J К8Ь/2)й(<2) Л24-...+ J KAt-tn) p(Q dtnf (61)
где p(t)—нагрузка, соответствующая моменту времени /от
начала нагружения сваи;
Pi(6); P2G2) — ступени нагрузки во времени.
Значения функции ср и ядра ползучести К приведены ранее
[формулы (35)—'(37)].
Подставляя выражения (35) и (36) в уравнение (61), полу-
чим формулу для расчета осадок свай от ступенчатой нагрузки
при работе свай в песчаных грунтах:
S = 4- arctg 4- Ip (0 + А [(! Pi +
+ pt (1 - +...+ рп (1 -е"’1'")]}. (62)
Используя выражения (35) и (37), получаем формулу для
определения осадок свай во времени при их работе в глинистых
грунтах:
S = — arctg —- {р (t) + А Грх /} + Рай +••• + Рп^п ]}.(63)
D О L J
Методика определения констант Л, В, &, X была изложена
выше.
Для сравнения расчетных осадок свай при переменных во
времени нагрузках с действительными осадками рассмотрим не-
сколько примеров.
1. Свая сечением 25X25 см, длиной 5 м была испытана ста-
тической нагрузкой на площадке, сложенной слоем мелкозер-
нистого пылеватого песка средней плотности. Результаты испы-
таний приведены на рис. 33 (кривая /). На рис. 33,6 приведены
а)
О 10 20 30 _40 pre
Рис. 33. Зависимость осадки от ступенчатой нагрузки и времени для одиноч-
ной сваи
Ю
20
1 — по данным статических испытаний; 2 — теоретическая
ht м . т/м> е Ф, град *^в Е, кгс[см*
1 1,8 0,7 23 0,7 ПО
5 1.81 0.73 24 0.8 130
7 1,86 0.7 26 0.9 143
9 1.85 0,69 27 0,95 145
10 1,9 0,68 28 0.98 160
графики роста нагрузки и осадки во времени от каждой ступе-
ни нагрузки. По графику осадки во времени от первой ступени
нагрузки определены константы: В при / = 0, 5=0,78 см-, А при
/1 = 1 ч\ Si=0,9 см. Значения констант следующие: В=0,216;
fe=65; Д=0,317. По формуле (62) рассчитаны осадки для че-
тырех ступеней нагрузки.
2. Ряд из трех свай. Сваи сечением 25X25 см забиты на глу-
бину 5 м. Расстояние между сваями 3d. Напластование грунтов
площадки: суглинок коричневый полутвердый 1,7—2 м\ суглинок
тугопластичный и мягкопластичный мощностью 3—3,3 м. На
глубине 5 м залегает тугопластичный суглинок мощностью
0,5 м. Ниже залегает тугопластичный суглинок с включением
гравия.
Результаты испытаний ряда свай приведены на рис. 34, а
(кривая /), графики роста нагрузки и осадки во времени — на
рис. 34, б. Константы В, Ь, А определены по графику осадки во
времени от первой ступени нагрузки: В при t=0, S=0,4 мм; А
при /1=1 ч; <§!=(),8 мм. Значения констант: В=0,06, 6=400,
Л =0,92. По формуле (63) рассчитаны осадки во времени для
пяти ступеней нагрузки (рис. 34).
Формулы (62) и (63) могут быть использованы для опреде-
Рис. 34. Зависимость осадки от ступенчатой нагрузки и времени для ряда из
трех свай
1 — по данным испытаний; 2 — теоретическая
нями. Эти формулы могут быть использованы и для определе-
ния осадок ленточных свайных фундаментов. В ленточных
свайных фундаментах происходит взаимовлияние свай. Поэто-
му при использовании формул (62) и (63) для определения
осадок ленточных -свайных фундаментов к ним необходимо до-
бавить множитель (1 + /<), где К — коэффициент, учитывающий
дополнительную осадку от взаимовлияния соседних свай, при-
нимаемый по графику рис. 25.
Расчет осадок свай и свайных фундаментов
во времени при плавном возрастании нагрузки
При возведении кирпичных зданий нагрузка возрастает рав-
номерно или плавно. В данном случае нагрузка во времени
p(O = Po(l-e“f'). (64)
где ро — .полная нагрузка;
t —время, при котором определяется нагрузка p(t)\
с — коэффициент, значение которого определяется по
графику роста нагрузки во времени (рис. 35).
Времени t\ соответствует нагрузка
pi. Подставим значения t\ и р\ в урав-
нение (64) и, решая его относительно
с, получим:
с = 4- In------!---. (65)
Z1 1 _ Pi
Ро
Рис. 35. График возраста-
ния нагрузки во времени Зависимость (59) между нагрузкой
и осадкой свай во времени цри моно-
тонном возрастании нагрузки с учетом
ползучести песчаного грунта можетбыть представлена в виде:
ф[$(О] = Ро(1-е“") + J р0(1 —е~с') dr. (66)
О
Подставим значение функции ср (35) в уравнение (66) и, ре-
шая его относительно St, получим формулу для определения
осадки свай во времени при монотонном возрастании нагрузки:
Т) — с
(67)
Для ленточных свайных фундаментов
st = (i+K)4 arctg Vх
D О
где К — коэффициент, принимаемый по графику рис. 25;
р — нагрузка на сваю;
В, Ь, А—константы, определяемые по изложенной выше
методике.
Формула для определения осадок свай во времени с учетом
ползучести глинистых грунтов при монотонном возрастании на-
грузки имеет вид:
ф [S (01 =
Ро(1-е-")+р
о
(1-Х)
(<-•*/
OCX
— е
) d'z.
(69)
Интеграл (69) не берется в элементарных функциях. После
ряда преобразований имеем:
ф is (01 = Ро (1 - е- ")П + Л? - х] -
- Ар0 (1 - к) f г. (70)
Студенческая
Рис. 36. Результаты исследования действительной осадки свайного фун-
дамента (при однорядном расположении свай) дома серии 1-464А по ул.
Студенческой, 5
а — вертикальный разрез основания; б — план фундамента, расположение марок,
эпюры развертки осадок; в — график средней скорости роста нагрузки; г — график
осадок марок в зависимости от времени; 1 — суглинок тугопластичный, полутвердый,
до глубины 3 м просадочный; 2 — галечник кварцево-яшмового состава с примесью
песка; 3 —песчаник темно-серый ожелезненный; 4 — осадка за период строительства;
5 — осадка за период наблюдений; 6 — расчетная осадка во времени
h, м । W. % с W п W т В 5 пр а, смЧкг
2 1,68 25 1 19,7 35,3 0,38 0,0013 0,04
4 1,84 17,8 0,73 18,6 27,2 -0.1 0,002 0,01
5 1,83 23.8 0,82 18,9 29,8 0,35 — 0,019
6 1,79 22,6 0,8 19,8 29,2 0,32 0,003 0,01
Последнее слагаемое определяется по формуле Симпсона.
Тогда формула (69) примет вид:
S, = Po (1-е") [1
- Ар0 (1 - к)
Рассмотрим действительные и расчетные осадки ленточных
свайных фундаментов во времени при плавном возрастании на-
грузки (рис. 36). На графике осадки марок в зависимости от
времени нанесены максимальная, минимальная и средняя осад-
ки здания по результатам многолетних наблюдений. Пунктирной
линией показана расчетная осадка во 'времени.
Изложенные методы применимы для расчета осадок во вре-
мени при опирании свай на глинистые грунты тугопластичной,
полутвердой консистенции, песчаные грунты, гравийные с песча-
ным и глинистым заполнителями, аргиллиты, алевролиты.
Для расчета осадок свайных фундаментов во времени при их
работе в водонасыщенных глинистых грунтах мягкопластичной
и текучепластичной консистенции решены одномерная и плоская
задачи [15] теории фильтрационной консолидации с учетом
глубины приложения нагрузки, параметров фундаментов, ко-
эффициента бокового расширения грунта, -сжимаемости поровой
жидкости и структурной прочности грунта.
Глава V
НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫМИ
ОСАДКАМИ ЗДАНИЙ, ВОЗВЕДЕННЫХ
НА ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТАХ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Прочность, устойчивость и удобство эксплуатации зданий на-
ходятся в прямой зависимости от осадки фундаментов и раз-
ности осадок отдельных точек фундаментов, т. е. осадка и раз-
ность осадок являются определяющими при проектировании со-
оружения. Однако имеющиеся формулы для прогноза осадок
одиночных свай и свайных фундаментов, выведенные на основе
теоретических соображений и предпосылок с использованием не-
которых физико-механических свойств грунтов и данных экспе-
риментов, нуждаются в уточнении и подтверждении результата-
ми наблюдений за действительными осадками зданий.
Установить точность теоретических методов расчета осадок
или возможность использования для определения осадок свай-
ных фундаментов результатов испытания статической нагрузкой
одиночных свай можно лишь на основании изучения фактиче-
ских осадок зданий с /начала строительства до их стабилизации
и сопоставления их с расчетными данными и результатами поле-
вых и лабораторных исследований.
Наблюдения за осадками зданий как с научно-исследователь-
ской, так и с производственной целью в нашей стране стали
проводить с 1929 г. под руководством проф. Г. Э. Проктора.
Примерно, в это же время начали вести наблюдения за осадка-
ми зданий [80, 82, 83] в Европе и Америке.
Наблюдения за осадками зданий помогают решать ряд важ-
ных задач в области строительства, следует только при этом
увязать вопрос необходимой точности наблюдений с методикой
производства работ. Методика наблюдения за осадками зданий
и сооружений получила развитие во многих трудах П. И. Брай-
та [22, 23] и других советских ученых [24 и др.].
В результате наблюдений получают величину и выявляют
характер осадки фундаментов во времени. По этим данным
можно построить графики осадок во времени, эпюры развертки
осадок фундаментов по циклам наблюдений и планы с изобра-
жением линий .равных осадок за тот или иной период.
Наблюдения за осадками зданий с целью корректирования
формул прогнозов осадок относятся к числу высокоточных дол-
говременных работ. В этом случае нужно иметь надежные дан-
ные физико-механических свойств грунтов активной зоны, ка-
лендарный план строительства, подробные данные о ходе строи-
тельства, действительные нагрузки и возрастание этих нагрузок
в период строительства, данные о возможных изменениях грун-
товых условий в результате строительства и при благоустройст-
ве. Накопление фактического материала по осадкам различных
зданий, его анализ, тесно увязанный с реальными геологически-
ми условиями, фундаментами, нагрузками и предварительными
расчетами, позволяет проверить теоретические методы и в не-
обходимых случаях их уточнить. Данные о действительных осад-
ках фундаментов на естественном основании из кустов свай до-
вольно широко освещены >в печати [21, 39, 40, 41, 48 и др.]. Что
же касается ленточных свайных фундаментов, то их действи-
тельная осадка изучена еще недостаточно.
С целью изучения действительной осадки свайных фундамен-
тов с одно-, двух- и трехрядным расположением сваи и их срав-
нения с расчетными осадками, определенными по разработан-
ным автором методам, были детально изучены инженерно-гео-
логические условия различных площадок, организованы и про-
ведены высокоточные геодезические наблюдения за осадками
зданий и сооружений. Наблюдения за осадками зданий на свай-
ных фундаментах с однорядным расположением свай проводи-
пись в 1961—1970 гг., а за зданиями и сооружениями на свайных
фундаментах с расположением свай в два и три ряда — в 1964—
1970 гг.
В данной главе рассматриваются основные результаты про-
веденных исследований.
2. МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСАДКАМИ ЗДАНИЙ
Наиболее распространенным методом наблюдений за осадка-
ми зданий является метод геометрического нивелирования пре-
цизионным нивелиром с инварной рейкой. При соответствующей
методике и применении современных нивелиров он дает высокую
точность, не зависит от условий сезона, рельефа местности, не
требует сложного оборудования и времени для обработки поле-
вых наблюдений.
Наблюдения за осадками и дефО|рмациями зданий относятся
к числу точных геодезических работ, поэтому при работе требу-
ется инструмент, который может улавливать десятые доли
миллиметра. Таким инструментом является прецизионный ниве-
лир НА-1 с инварной рейкой.
Точность .работ с нивелиром НА-1 зависит от правильности
выполнения поверок нивелира и рейки, установки нивелира и
рейки в момент наблюдений, действия рефракции и конвекцион-
ных токов; случайных ошибок.
Чтобы уменьшить влияние ошибок при нивелировании, со-
блюдались следующие условия:
1) работа проводилась нивелиром НА-1 с одной инварной
рейкой;
2) перед началом каждого цикла наблюдений выполнялась
поверка нивелира и инварной рейки согласно инструкции по ни-
велированию [45]; при поверках нивелира особое внимание уде-
лялось параллельности визирной оси и оси уровня (поверка по-
стоянства угла /);
3) нивелирование осуществлялось короткими лучами всегда
в одном и том же направлении по составленной схеме, при этом
соблюдалось по возможности постоянство установок инструмен-
та в каждом .цикле наблюдений;
4) при нивелировании строго соблюдалось равенство плеч
(расстояний от инструмента до передней и задней реек);
5) нивелирование проводилось замкнутым ходом;
6) привязка марок к реперу производилась при двух гори-
зонтах и с двух станций;
7) для контроля правильности совмещений перед отсчетом на
второй шкале пузырек уровня элевационным винтом смещали
на 1 —1,5 деления, а затем снова совмещали концы пузырька
уровня.
Точность определения осадок зданий зависит в первую оче-
редь от геодезической основы: правильного определения высот-
ного положения реперов и их неизменного положения в течение
длительного времени. В качестве высотной основы на строитель-
Рис. 37. Грунтовый репер
1 — бетонный или кирпичный колодец;
2 — люк смотрового колодца; 3— репер
(труба диаметром 3"); 4— башмак (пли-
та 50X50X1 см); 5—бетон; 6—шлак;
7 — крупнозернистый песок; 8 — перемятая
уплотненная глина; 9 — асфальт
ных площадках были заложе-
ны запроектированные нами
глубинные1 и грунтовые репе-
ры (рис. 37).
На каждой «площадке было
заложено по три репера на
расстоянии 150—200 м один о г
другого и 15—50 м от наблю-
даемых зданий. Реперы связа-
ны между собой и с пунктами
Государственной сети нивелирования ходом II класса. Устойчи-
вость реперов проверяли перед каждым циклом наблюдений
путем прокладки нивелирного хода между ними и два раза в год
к пунктам государственной сети. Эти проверки показали; что
грунтовые реперы (см. рис. 37) обеспечивают надежную систему
наблюдений. Из девяти реперов восемь сохранили постоянсгво
отметок в течение всех лет наблюдений, следовательно, при ор-
ганизации наблюдений за осадками зданий в районах массовой
застройки нет необходимости устраивать дорогостоящие глубин-
ные реперы.
Перед началом работ для каждого здания была составлена
программа наблюдений. Для измерения осадок на каждом зда-
нии заложены по 10—14 нивелирных марок из угловой стали на
уровне цоколя, расстояние между марками 10—17 м.
Наблюдения за каждым зданием начинались с момента мон-
тажа первого этажа. В период строительства наблюдения про-
водились после монтажа очередного этажа, затем сразу после
сдачи в эксплуатацию.
В дальнейшем проводилось по два-три наблюдения в год. По
данным наблюдений определяли превышения между марками.
Величина невязки замкнутого хода вычислялась по формуле
/дсп = ± 2 ]/ п мм,
(72)
где п — число станций при обходе здания.
1 Б а р т о л о м е й А. А., Д е м е н е в а В. И. Исследование осадок свайных
фундаментов промышленного цеха. В сб. научных трудов № 70 ППИ: «Во-
просы совершенствования строительства», Пермь, 1970.
Допускаемая невязка равномерно распределялась по всем
превышениям. Окончательные превышения заносили в ведомость
наблюдений. Отметки марок вычислялись с точностью до 0,1 мм.
По вычисленным отметкам определялась величина осадки марок
с целью получения данных о действительной осадке ленточных
свайных фундаментов. Наблюдения велись в районах массовой
застройки Перми: на Городских Горках, в Балатово, по ул. Ле-
нина и в других районах.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСАДКАМИ ЗДАНИЙ
Для сравнения результатов измерений осадок наблюдаемых
зданий необходимо установить единую классификацию. Дефор-
мации оснований характеризуются:
1) абсолютной осадкой;
2) средней осадкой зданий;
3) разностью осадок;
4) относительным прогибом (перегибом)
/оТН = ± 2^-(51 + 5з), (73)
где Si и 53 — осадка концов рассматриваемого участка;
S2 — осадка середины участка;
I — расстояние между точками Si и S3.
Для получения наглядного представления о характере оса-
док проанализированы результаты наблюдений для каждого
здания в отдельности и составлены карточки результатов иссле-
дований. На этих карточках приводятся краткая конструктивная
характеристика здания, таблица физико-механических свойств
грунта, вертикальный разрез основания с указанием основных
грунтовых слоев. На плане фундаментов здания указаны места
расположения осадочных марок, основные габаритные размеры
здания. По осям построены эпюры-развертки осадок фундамен-
тов за период строительства и за весь период наблюдений. На
карточках представлены графики средней скорости роста на-
грузки, минимальной, средней и максимальной осадок во вре-
мени. Ниже приводятся результаты исследований осадок свай-
ных фундаментов при расположении свай в один, два и три ря-
да, которые сгруппированы в зависимости от типа свайного фун-
дамента и грунтовых условий площадок.
Здания, возведенные на свайных фундаментах
при расположении свай в один ряд
А. Район Городских Горок, квартал № 1004. На основании
изучения материалов геологических изысканий, проведенных в
этом .районе институтом Горпроект, данных бурения геологораз-
ведочного треста и дополнительных исследований, выполненных
Пермским политехническим институтом, было установлено сле-
дующее геологическое строение участка:
1) суглинок светло-коричневый, бурый, общая толщина слоя
до 11,5—12,3 м;
2) галечник кварцево-яшмового состава с примесью песка
2—2,5 м\
3) песчаник темно-серый, плотный ожелезненный; грунтовые
воды находятся в песчанике на глубине 15—18 м.
Наиболее подробно изучен слой суглинков. Данные лабора-
торных исследований свойств грунтов дают следующие величи-
ны: объемный вес 1,6—1,85 т/л/3; природная влажность 18—
24,3%; влажность на границе раскатывания 19—21%, на грани-
це текучести 29—35%; объемный вес скелета 1,3—1,56 t/jw3; по-
ристость 42—50%; коэффициент пористости 0,71 — 1; степень
влажности 0,5—0,8; угол внутреннего трения 16—17°; сила сцеп-
ления 0,18—0,24 кгс/см2-, модуль деформации на глубине 6 м—
130—160 кгс/см2-, коэффициент фильтрации 2,3-10“6—1,75Х
ХЮ-7 см/сек-, структурная прочность сжатия 0,14—0,17 кгс/см2.
Грунты находятся в тугопластичном и мягкопластичном состоя-
нии. На отдельных участках (площадка дома № 5) грунты про-
садочные до глубины 3 м. Относительная просадочность 0,02—
0,04. Данные физико-механических свойств грунтов, залегающих
под нижними концами свай, приведены на карточках исследова-
ний и при описании результатов наблюдений за осадками зда-
ний. В данном районе наблюдения велись за тремя зданиями.
1. Крупнопанельный четырехсекционный 5-этажный жилой
дом серии I-464A по ул. Студенческой, 5.
Расположение свай под поперечные и продольные стены в
один ряд. Под поперечными несущими стенами расположено по
девять свай с шагом 0,9—2,2 м, а под продольными стенами —
с шагом 2,6—3,2 м. Сваи сечением 30X30 см, длиной 6 м объе-
динены монолитным ростверком 40X40 см. Проектная нагрузка
на одну сваю 20 тс. Отметка планировки— 1,5 м, отметка верха
ростверка — 2,04 м, низа — 2,44 м. План свайного фундамента и
вертикальный разрез основания приведены на рис. 36.
В активной зоне под нижними концами свай залегает сугли-
нок, имеющий следующие основные характеристики: объемный
вес 1,79 т/м3-, природная влажность 22,6%; показатель консис-
тенции 0,32; коэффициент пористости 0,80; угол внутреннего тре-
ния 17°; сила сцепления 0,21 кгс/см2-, средневзвешенное значение
модуля деформации 145 кгс/см2-, коэффициент фильтрации
2,15-10“6 см/сек.
Статические испытания сваи сечением 30X30 см, длиной 6 м
(глубина погружения 5,6 м) показали, что несущая способность
этих свай равна 28 тс, т. е. сваи фундамента не догружены.
Строительство дома начато в ноябре 1961 г. В эксплуатацию
дом сдан в июне 1962 г. Для наблюдений на уровне цокольных
панелей было заложено 10 настенных марок. За время строи-
тельства проведено 5 циклов наблюдений и 13 циклов после сда-
чи дома в эксплуатацию. Средняя осадка за период строительст-
ва равна 9,8 мм, а за весь период наблюдений 18 мм. Макси-
мальная разность осадок 7 мм. Максимальный относительный
прогиб (перегиб) составляет от—0,00006 до +0,00003, что на-
много меньше предельно допустимого. Длительные наблюдения
за осадками показали, что после сдачи здания в эксплуатацию
средняя ’скорость осадок равна 1—2 мм в год. Карточка иссле-
дований по дому приведена на рис. 36. Как видно из графика, за
период строительства осадка составила 50% общей осадки.
В апреле 1963 г. был затоплен подвал, что вызвало некоторое
увеличение осадки (около 2 мм), т. е. замачивание грунтов, по
существу, не повлияло на осадку свайного фундамента.
2. Крупнопанельный 5-этажный жилой дом серии I-464A по
ул. Макаренко, 10. Расположение свай под поперечные и про-
дольные стены — в один ряд с шагом 0,9—3,2 м. Под поперечны-
ми несущими стенами расположено по девять свай с шагом 0,9—
2,2 м, а под продольными стенами с шагом 2,6—3,2 м. Сваи се-
чением 30X30 см, длиной 6 м. Сваи под всеми стенами объеди-
нены монолитным ростверком 40X40 см. План свайного фунда-
мента и вертикальный разрез основания приведены на рис. 38.
Отметка планировки —1,0. Отметка верха свай —2,04 м. Сваи
забиты в мае 1962 г. Отказ свай по проекту 7,4 мм, фактический
6,5 мм. Проектная нагрузка на одну сваю была принята инсти-
тутом Пермгорпроект 20 тс. Под нижними концами свай залега-
ет тугопластичный суглинок, имеющий следующие основные
характеристики: объемный вес 1,92 т/м3\ коэффициент пористо-
сти 0,73; природная влажность 24%; показатель консистенции
0,33; угол внутреннего трения 16°; удельная сила сцепления
0,2 кгс/см2-, коэффициент фильтрации 4,70—1,45-10“7 см/сек-у
структурная прочность сжатия 0,45 кгс/см2-, модуль деформации
133 кгс/см2.
Монтаж дома начат в августе 1962 г., а в эксплуатацию дом
сдан в январе 1963 г. Для наблюдений заложено 14 марок, из
них десять по периметру здания и четыре на внутренних попе-
речных стенах. За время строительства проведено четыре цикла
наблюдений и восемь циклов после сдачи дома в эксплуатацию.
Средняя осадка за период строительства 4 мм, а за весь период
наблюдений 16 мм. Осадка дома была в основном равномерной.
Максимальный относительный перегиб составил всего 0,00004,
что намного меньше предельно допустимого для данного здания
и грунтовых условий (0,0007). Графики максимальной, мини-
мальной и средней осадки марок за весь период наблюдений
приведены на рис. 38. Наблюдения показали, что при одинако-
вых нагрузках на сваи осадка внутренних поперечных стен не-
много больше наружных. Это объясняется тем, что сваи под
внутренними стенами находятся ближе одна к другой, чем под
наружными, и оказывают большее взаимное влияние.
3. Крупнопанельный 5-этажный жилой дом серии 1-464А по
ул. Макаренко, 14.
Рис. 38. Результаты исследования действительной осадки 5-этажного круп-
нопанельного дома серии I-464A по ул. Макаренко, 10 (обозначения см.
в подписи под рис. 36)
Расположение свай под поперечные и продольные стены — в
один ряд. План свайного фундамента аналогичен плану фунда-
мента дома № 10 по ул. Макаренко (см. рис. 38). Сваи сечением
30X30 см. длиной 6 м. Проектная нагрузка на сваю 20 тс.
Под нижними концами свай залегают суглинки мягкопла-
стичные со следующими физико-механическими характеристика-
ми: объемный вес 1,96 т/л/3; природная влажность 24,6%; пока-
затель консистенции 0,72; коэффициент пористости 0,71; коэффи-
циент фильтрации 1,75-10—7 м/сек\ угол внутреннего трения 17е;
удельные силы сцепления 0,18 кгс/см2\ структурная прочность
сжатия 0,14 кгс/см2\ модуль деформации 150 кгс/см2. Монтаж
панелей цокольного этажа начат в январе Г963 г. Монтаж дома
закончен в марте. В апреле и мае велись отделочные работы. В
эксплуатацию дом сдан в июле 1963 г. Для наблюдений заложе-
но 14 марок на уровне цокольных панелей, из них десять по
периметру здания и четыре на внутренней продольной стене. За
1963 г. проведено шесть циклов наблюдений, из них четыре за
период строительства и два после сдачи дома в эксплуатацию.
В дальнейшем наблюдения проводились 1—2 раза в год. Сред-
няя осадка за период строительства равна 9 мм, а за весь пери-
од наблюдений— 18 мм. Осадка дома происходила, по сущест-
ву, равномерно. Максимальная неравномерность осадок наблю-
далась в период строительства и составила 5 мм. Максимальный
относительный прогиб за время наблюдений составил 0,000065.
Р езу л ьта ты нс с л едо в ан и й
представлены на рис. 39.
Как .и у дома № 10 по ул.
Макаренко, осадка внутрен-
них стен оказалась несколь-
ко выше осадки наружных.
Б. Площадка дома№ 144
по ул. Ленина характеризу-
ется сложными геологиче-
скими условиями. Песчаные
отложения имеют повсеме-
стное распределение и за-
легают непосредственно под
насыпным слоем грунта.
Мощность их равна!—2,5 л/,
в некоторых местах 5,7 м.
Пески мелкозернистые, во-
донасыщенные; объемный
вес 1,98 т/л/3, пористость
39%; коэффициент пористо-
сти 0,64. Ниже залегают суглинки мягкопластичные с объемным
весом 1,85—1,95 т/л/3, пористость 42%; коэффициент пористости
0,72; влажность 18—22%, влажность на границе раскатывания
19—22%, на границе текучести 28—34%; угол внутреннего тре-
ния 19—22°; сила сцепления 0,24—0,28 кгс/см2. На глубине 8—
9 м повсеместно залегает песок с включением гравия, объемный
вес песка 2 т/л/3, влажность 23%; коэффициент пористости 0,73.
Модуль деформации в плоскости острия свай на глубине 9 м —
180 кгс/см2.
и)
1 1S63 1965 1966 1$б7 1968 /До
5цакс .5 ср
—h
Рис. 39. Результаты наблюдений за
осадками дома № 14 по ул. Макаренко
а — график средней скорости роста нагрузки
на сван; б — графики средней, минимальной
и максимальной осадки марок во времени
На данной площадке велись наблюдения за 5-этажным кир-
пичным до-мом серии I-447C. План свайного фундамента дан на
рис. 40. Сваи сечением 30X30 см, длиной 9 м объединены моно-
литным железобетонным ростверком. Ширина ростверка под на-
ружными стенами 60—90 см, под внутренней продольной 120 см.
Под наружными стенами сваи расположены в один ряд с ша-
гом 90 см, под внутренними — в два ряда с шагом свай 133 см.
Рис. 40. Результаты исследования действительной осадки бнэтажного кир-
пичного дома серии I-447C по ул. Ленина, 144
а — вертикальный разрез основания; б — план фундамента, расположение марок,
эпюры развертки осадок; в — график средней скорости роста нагрузки; г — график
осадок марок в зависимости от времени; 1 — песок мелкозернистый; 2 суглинок
мягкопластичный; 3 — песок с включением гравия; 4 — плотные глины ВАПП; 5
осадка за период строительства; 6 — осадка за период наблюдений
Проектная нагрузка на сваю 25 тс. Верх свай находится на от-
метке— 2,10 м, низ — на отметке —‘10,95 м. Планировочная от-
метка— 1,60 м. Строительство дома начато в июне 1962 г. В
эксплуатацию дом сдан в январе 1963 г. Наблюдения за домом
начаты в то время, когда кладка стен была доведена до уровня
цоколя. Для наблюдений за осадками дома заложено 12 марок,
из них десять по периметру здания и две на внутренней про-
дольной стене. За период строительства проведено пять циклов
наблюдений; всего за 1962—1965 гг. было проведено 11 циклов
наблюдений. В 1967 и 1969 гг. проведены наблюдения с целью
выявления дальнейшей осадки дома во времени. Средняя осадка
за период строительства составила около 4 мм, а за весь период
наблюдений 12 мм. Осадка дома происходила равномерно, мак-
симальный относительный прогиб равен 0,00007. Результаты ис-
следований приведены на рис. 40. Наблюдения в 1967 и 1969 гг.
показали, что осадка дома стабилизировалась по существу в
В. Квартал № 176 по ул. Тимирязева. В геологическом отно-
шении участок представлен четвертичными озерно-речными от-
ложениями. По данным бурения и исследований грунтов было
установлено следующее геологическое строение участка:
1) растительный слой мощностью 0,3—0,4 м\
2) суглинок коричневатый от тугопластичного до мягкопла-
стичного мощностью 5—6,3 .и;
3) суглинок тугопластичный с включением мелкозернистого
окатанного гравия до 5%, мощностью 4,1—5,7 м. Ниже на глу-
бине 11—12 м глина с включением гравия. Грунтовые воды зале-
гают на глубине 2—3 м.
Суглинки, залегающие ниже острия свай, имеют следующие
физико-механические характеристики: объемный вес 1,75—
1,85 т)м3\ природная влажность 21—28%; влажность на границе
раскатывания 17—20%, на границе текучести 28—40%; пори-
стость 44—48%; коэффициент пористости 0,80—0,99; угол внут-
реннего трения 29—<20°; сила сцепления 0,18—0,3 кгс!см2\ струк-
турная прочность 0,14—0,19 кгс/см2-, коэффициент фильтрации
2,37-10~7 см!сек\ модуль деформации на глубине 6 м —
120 кгс/см2, на глубине 9 м— 130 кгс/см2.
В квартале № 176 наблюдения проводились за 5-этажным
трехсекционным домом серии I-464A по ул. Тимирязева, 54. Рас-
положение свай под поперечными и продольными стенами один
ряд. Под поперечными несущими стенами расположено >по семь
свай с шагом 0,9—2,62 м, а под продольными стенами с шагом
2,6—3,2 м. Сваи сечением 30X30 см, длиной 6 м. Проектная на-
грузка на сваи 27 тс.
Строительство дома начато в августе 1964 г., в эксплуата-
цию дом сдан в декабре 1964 г. Для наблюдений за осадками
дома по периметру было заложено десять настенных марок. За
период строительства проведено четыре цикла наблюдений и
восемь циклов после сдачи в эксплуатацию. Средняя осадка за
период строительства составила 10 мм, а за весь период наблю-
дений 20 мм. Максимальная разность осадок 4 мм. Осадка дома
происходила равномерно и прогиб (перегиб) практически не
наблюдался. Средняя, макси- й)
мальные и минимальные осад-
ки дома за весь период наблю-
дений приведены на рис. 41.
Г.< Квартал № 876 в Бала-
тове. Для данной площадки ха-
рактерно следующее напласто-
вание грунтов:
1) «суглинок мягкопластич-
ный, тугопластичный мощно-
стью 1,5—5 м; объемный вес
1,75—2 т/м3; природная влаж-
ность 23—26%; влажность на
границе раскатывания 20—
22%; на границе текучести
30—33%; пористость 40—47%;
коэффициент ‘пористости 0,66—
0,89; угол внутреннего трения
16—18°; сила сцепления 0,18—
0,2 кгс/см2; структурная проч-
ность сжатия 0,19 кгс/см2; ко-
эффициент фильтрации 6,IX
Х10-7 см/сек; модуль дефор-
мации 60 кгс/см2;
Рис. 41. Результаты наблюдений за
осадками дома № 54 по ул. Тимиря-
зева, квартал № 176
а — график роста нагрузки на сваи; б —
графики минимальной, средней и макси-
мальной осадки во времени
2) песок мелкозернистый мощностью 0,5—5 м; объемный вес
1,75—1,78 т/м3; природная влажность 22—24,3%; коэффициент
пористости 0,69—0,72; угол внутреннего трения 24—25°; коэффи-
циент фильтрации 3,21 • 10-3 см/сек; модуль деформации на глу-
бине 6 м 140—150 кгс/см2; а на глубине 9 м— 170 кгс/см2.
В квартале № 876 наблюдения велись за двумя зданиями.
1. Крупнопанельный 5-этажный жилой дом № 20. Располо-
жение свай под поперечными и продольными стенами — в один
ряд. Под поперечными несущими стенами расположено по семь
свай с шагом 0,9—2,62 м, под продольными стенами — с шагом
2,6—3,2 м. Сваи сечением 25X25 см, глубина погружения 5,5 м.
Расчетная нагрузка, по данным института Пермгорпроект,
32,5 тс. Фактическая нагрузка на сваю 27 тс. Статические испы-
тания сваи сечением 25X25 см, погруженной на 5,5 м, показали,
что несущая способность этих свай равна 31 тс, при этой нагруз-
ке осадка одиночной сваи равна 3,4 мм. Под нижними концами
свай залегают мелкозернистые пески, имеющие следующие ха-
рактеристики: объемный вес 1,75 т/м3; природная влажность
22%; коэффициент пористости 0,69; угол внутреннего трения 25°;
модуль деформации 150 кгс/см2; на глубине 9 м— 170 кгс/см2.
Монтаж цокольных панелей начат в Mapie 1962 г. В эксплуа-
тацию дом сдан в августе 1963 г. Наблюдения за домом начаты
после монтажа цокольных панелей. Для наблюдений за осадка-
ми заложено 15 настенных марок, из них четыре на внутренних
стенах (в подъездах).
За время строительства проведено пять циклов наблюдений
и семь после сдачи в эксплуатацию. Средняя осадка за период
строительства составила 5 мм, а за весь период наблюдений
9 мм. Осадка происходила равномерно и никаких прогибов и
перегибов, по существу, не наблюдалось. Контрольные наблюде-
ния в 1967 и 1969 гг. показали, что осадки стабилизировались.
2. Крупнопанельный трехсекционный 5-этажный жилой дом
№ 7 серии I-464A. Расположение свай под поперечными и про-
дольными стенами однорядное. Под поперечными несущими сте-
нами расположено по девять свай. Сваи сечением 25X25 см,
глубина погружения 5,5 м. Сваи объединены монолитным же-
лезобетонным ростверком сечением 40X40 см. Проектная на-
грузка на одну сваю 20 тс.
Под нижними концами свай залегает мелкозернистый песок,
имеющий следующие характеристики: объемный вес 1,78 т/л/3;
природная влажность 24,3%; коэффициент пористости 0,72; угол
внутреннего трения 24°; коэффициент фильтрации 3,21 X
Х'10-3 см)сек\ модуль деформации 140 кгс!см2.
Строительство дома начато в апреле 4963 г., в эксплуатацию
дом сдан в сентябре 1963 т.
Для наблюдений на уровне цокольных панелей заложено 12
настенных марок, из них по периметру здания девять и три на
внутренних стенах (в подъездах). За 1963 г. проведено пять
циклов наблюдений. Все наблюдения относятся к периоду строи-
тельства и началу эксплуатации. В дальнейшем наблюдения
проводились 1—2 раза в год. Средняя осадка за период строи-
тельства составила 5 мм, за весь период наблюдений — 8 мм.
Минимальная разность осадок 4 мм\ максимальный относитель-
ный прогиб за время наблюдений равен 0,00009, что намного
меньше предельно допустимого.
Длительные наблюдения показали, что осадки дома стабили-
зировались в 1966 г. и в дальнейшем оставались постоянными.
Результаты наблюдений за всеми зданиями, возведенными на
свайных фундаментах при расположении свай в один ряд, све-
дены в табл. 11.
Здания, возведенные на свайных фундаментах
при расположении свай в два и три ряда
А. Одноэтажный промышленный цех. Представляет собой
кирпичное здание размером в плане 42X192 м. Под наружными
стенами сваи расположены в один ряд, а под внутренними сте-
нами и колоннами свайные фундаменты с расположением свай
Таблица 11
Результаты наблюдений за осадками зданий, возведенных на свайных фундаментах при расположении свай в один ряд
Характеристика зданий и фундаментов Геология участка Время строитель- ства в днях Нагрузка на сваю в тс Средняя скорость нагрузки на сваю в тс в месяц Период строительства Период наблюдений
средняя осад- ка в мм максимальная неравномер- ность осадки в мм максимальный относитель- ный прогиб (+) или пере- гиб (—) средняя ско- рость осадки в мм в месяц средняя осад- ка зданий в мм максимальная неравномер- ность осадки в мм максимальный относитель- ный прогиб(+) или перегиб (-)
Крупнопанельные 5-эта- жные жилые дома серии I-464A. Фундаменты свай- ные, сваи сечением 30X ХЗО см, длиной 6 м: ул. Студенческая, 5 Суглинок тугопластич- ный, твердый 11 м; ниже галечник, песчаник 225 20 2,68 10,2 7,3 —0,00006 1,5 18 7,3 —0,00006-?- -^+0,00003
ул. Макаренко, 10 Суглинок тугопластич- ный, полутвердый 11,8 м, ниже галечник, песчаник 135 20 4,45 4 3 —0,00004 0,8 16 3 —0,00004
ул. Макаренко, 14 Суглинок тугопластич- ный 12 м; ниже галечник, песчаник 150 20 4 9 5 +0,000065 1,3 18 5 +0,000065
Кирпичный 5-этажный жилой дом серии I-447C-5 по ул. Ленина, 144. Фун- дамент свайный, сваи се- чением 30x30 см, длиной 9 м Песок мелкозернистый 2,3—3,5 м; суглинок мяг- копластичный 5 м; песок с включением гравия 2,3 м 210 25 3,55 3,5 4 —0,00007 0,57 12 4 +0,00007
8
с
Продолжение табл. 11
Характеристика зданий и фундаментов Геология участка время строитель- ства в днях Нагрузка на сваю в тс Средняя скорость нагрузки на сваю в тс в месяц । Период строительства Период наблюдений
। средняя осад- ка в мм максимальная неравномер- ность осадки в мм максимальный относитель- ный прогиб (Ц-) или пере- гиб (—) средняя ско- рость осадки в мм в месяц средняя осад- ка зданий в мм максимальная неравномер- ность осадки в мм максимальный относитель- ный прогиб(Ч-) или перегиб (-)
Крупнопанельный 5-эта- жный жилой дом серии I-464A. Фундамент свай- ный, сваи сечением 30 х ХЗО см, длиной 6 м: ул. Тимирязева, 54 Суглинок тугопластич- 120 27 6,75 10 3 +0,00002 2,5 20 3 +0,00002
Крупнопанельные 5-эта- жные дома серии I-464A, квартал № 876. Фунда- менты свайные, сваи сечением: 25X25 см, дли- ной 6 м: № 7 ный, мягкопластичный 8 м, глина тугопластичная 5м Суглинок 2—3 м; песок мелкозернистый 2—3 лг, ниже песок с включением гравия Песок мелкозернистый 140 20 4,5 4 4 +0,00009 0,67 8 4 0,00009
№ 20 120 27 6,75 3 4 +0,00004 0,6 9 4 +0,00004
1,3 м; суглинок 3 м; пе- сок мелкозернистый 1—4 м
в три ряда. Сваи сечением 25Х*2б см. длиной 7 м. Расстояние
между сваями 3d. Ростверки монолитные, высотой 40 см. Про-
ектная нагрузка на сваю 20 тс. Строительство цеха начато
в июне 1964 г., окончено в апреле 1966 г. Изысканиями уста-
новлено следующее ‘напластование грунтов:
1) растительный слой мощностью 0,2—0,5 м;
2) суглинок коричневый полутвердый мощностью 1,5—2 м;
3) суглинок светло-коричневый, мягкопластичный, на глубине
4—5 м переходящий в текучее состояние, мощностью 4—5 м;
4) суглинок коричневый, тугопластичный с редким включени-
ем гальки, мощностью 7—8 м;
5) гравийно-галечный грунт, подстилаемый коренными гли-
нами.
Грунты на площадке залегают почти горизонтальными пла-
стами. С поверхности до глубины 5,5—7 м идут аллювиально-де-
лювиальные суглинки, консистенция которых изменяется от по-
лутвердой до мягкопластичной, а на глубине 4—5 м находятся в
текучепластичном, текучем состоянии (табл. 12). Под слоем ал-
лювиально-делювиальных суглинков залегают моренные суг-
линки тугопластичной консистенции с редким включением гра-
вия. Моренные суглинки являются водоупором для верховодки,
мощность их в среднем около 7 м. С глубины 13—44 м залегают
галечники с включением глины. С глубины 16 м идут коренные
морские глины пермского периода палеозойской эры. Грунтовые
воды находятся на глубине 2—2,3 м от поверхности.
Под нижними концами свай залегают тугопластичные суглин-
ки (см. табл. 12, глубина 7 м).
Таблица >12
Физико-механические характеристики грунтов площадки промышленного цеха
Глубина в лс Удельный вес в т/лс8 Объемный вес в т/лс8 Влажность в % Консистенция 1 Коэффициент пористости Коэффициент фильтрации в см]сек Угол внут- реннего тре- ния в град. Удельное сцепление в кгс]см* Модуль де- формации в KiCjCM*
1 2,7 1,82 20,2 0,1 0,85 2,0-10-7 17 о,з 140
2 2,69 1,91 26,3 0,15 0,80 16 0,22 130
3 2,75 1,89 27 0,66 0,86 1,910—7 — 100
4 2,67 2 25,7 0,6 0,67 — 17 0,2 60
4,5 2,7 1,93 31,1 1 0,85 — 14 0,16 50
6 2,65 1,93 29,23 0,65 0,77 1,4-10“8 18 0,2 70
7 2,6 1,91 27,7 0,4 0,72 1,110г8 18 0,23 120
10 2,65 1,82 26 0,35 0,63 2,410“8 17 0,27 150
12 2,65 1,91 20 0,3 0,60 — 160
Перед началом строительства на площадке были проведены
статические испытания одиночных свай и ряда из трех свай с
расстоянием между сваями 3d. Сваи сечением 25X25 см, длиной
7 м. Результаты испытания приведены на рис. 42. Из графиков
«нагрузка—осадка» видно, что при расстоянии между сваями
3d осадка ряда свай больше, чем осадка одиночных свай. Это
объясняется взаимовлиянием свай в составе фундаментов; в
трехрядном свайном фундаменте взаимовлияние будет еще зна-
чительней. Для изучения действительной осадки свайных фунда-
ментов были организованы геодезические наблюдения.
В качестве высотной основы на площадке были заложены три
глубинных грунтовых репера.
Реперы связаны между собой и с пунктом Государственной се-
ти нивелирным ходом II класса. Расстояние между реперами
Рис. 42. Кривые зависимости оса-
док от нагрузки, построенные по
данным статических испытаний и
по данным наблюдений за осад-
ками
/ — для одиночной сваи; 2 — для ряда
из трех свай (в пересчете на одну
сваю); 3 — действительная средняя
осадка здания за период наблюдений;
Sj — средняя осадка в период строи-
тельства; S2 — осадка после оконча-
ния строительства
150 м и 15—20 м от цеха. Для из-
мерения осадок цеха было зало-
жено 50 настенных марок: 28 ма-
рок по периметру здания и 22 на
внутренних стенах и колоннах.
Наблюдения за цехом были нача-
ты тогда, когда кладка стен бы-
ла поднята на 0,5 м. В период
строительства было проведено
три цикла наблюдений. После
окончания строительства наблю-
дения проводились один раз в
год. Анализ результатов наблю-
дений показал, что в период стро-
ительства максимальная осадка
составила 15 мм, минимальная
8 мм, средняя—11 мм. Относи-
тельный прогиб (перегиб) ока-
зался равным 0,00007. За весь пе-
риод наблюдений максимальная
осадка оказалась равной 27 мм,
минимальная—13 мм, средняя —
21 мм. Максимальный относи-
тельный прогиб составил 0,0003,
что меньше предельно допусти-
мого (±0,0007). Из приведенных
данных видно, что в период стро-
ительства осадки составили более
50% общей осадки за весь пе-
риод наблюдений. На рис. 43 приведен график роста нагрузки
на сваю в составе фундамента и осадки во времени (максималь-
ная, средняя и минимальная). Результаты наблюдений показали,
что средняя осадка свайных фундаментов под внутренние сте-
ны 24 мм. Осадка еще не стабилизировалась.
Для указанных фундаментов был произведен расчет осадок
по формуле (22):
где S— осадка свайного фундамента в см\
р — погонная нагрузка на свайный фундамент в кгс!см\
£i — средневзвешенное значение модуля деформации до гра-
ницы активной зоны с учетом уплотнения грунта под
сваями на глубину 3d (в нашем случае средневзве-
шенное значение модуля деформации Е{ = 145 кгс/см}-,
Рис. 43. Результаты наблюдений за осадками свайных фундаментов
промышленного здания
а — график средней скорости роста нагрузки на сваи; б — график осадок марок
в зависимости от времени
So — компонента перемещения, принимаемая по номограм-
ме рис. 24 в зависимости от приведенной глубины ак-
тивной зоны, приведенной ширины свайного фунда-
мента, коэффициента бокового расширения грунта.
Расчетная осадка свайного фундамента с однорядным рас-
положением свай
266
3,14145
2,83 =1,7 см = 17 мм,
а свайного фундамента с расположением свай в три ряда
s = -g9°— 2,15 = 3,76 см = 37,6 мм.
3,14-145
Из приведенных данных видно, что действительные осадки
близки к расчетным.
Б. Пятиэтажное кирпичное здание в квартале № 45. Площад-
ка расположена на III террасе р. Камы и представлена четвер-
тичными аллювиальными суглинками с примесью растительных
остатков. На глубине 16—18 м вскрыты коренные породы. Ла-
бораторными исследованиями установлены следующие основные
показатели суглинков: объемный вес 1,7—4,95 т)м3\ удельный
вес 2,65—2,68 т/л/3; природная влажность 19—27% \ влажность на
границе раскатывания ГЗ—47%» на границе текучести 24—30%;
коэффициент пористости 0,82—1; показатель консистенции 0,67—
1,03 (на глубине 7 м В=0,72); удельная сила сцепления 0,16—
0,18 кгс!см2\ угол внутреннего трения 16—47°; коэффициент
фильтрации 1,24-10“7 см/сек*, структурная прочность0,12 кгс!см2\
органические примеси 4—40,4%; модуль деформации 40—
50 кгс!см2, Грунтовые воды находятся на глубине 1,6—2,2 м.
Для строительства здания были применены сваи сечением
30X30 см, длиной 7 м (глубина забивки 6,6 м) с проектной рас-
четной нагрузкой на сваю 21 тс. Под внутреннюю стену приняты
свайные фундаменты с расположением свай в три ряда, а под
наружные стены — в два ряда.
Несущая способность свай на площадке была определена
при осадке, равной предельно допустимой для здания. Результа-
ты испытания сваи сечением 30X30 см, забитой на глубину
6,6 м, приведены на рис. 44, план свайного фундамента здания
дан на рис. 45.
С целью получения более полных данных о>б осадке указан-
ного экспериментального здания был произведен расчет осадок
по разработанной нами методике и организованы геодезические
наблюдения с начала строительства, которые ведутся по насто-
ящее время.
Расчетная осадка оказалась равной 76 мм. Наблюдения за
осадками здания были начаты в то время, когда кладка стен бы-
ла доведена до уровня цоколя. Для измерения осадок было зало-
жено десять настенных марок из металлических уголков, из них
восемь по периметру здания и две на внутренней продольной сте-
не. На площадке заложены два грунтовых репера, привязанных
к Государственной геодезической сети.
За период строительства проведено четыре цикла наблюде-
ний и пять циклов после сдачи здания в эксплуатацию. Анализ
результатов наблюдений показал, что в период строительства
максимальная осадка составила 34 мм, минимальная 23 мм,
средняя 29 мм. Относительный прогиб равен 0,0004. За весь пе-
риод наблюдений максимальная осадка оказалась равной
52 мм, минимальная 37 мм. Средняя осадка здания 45 мм.
На рис. 45 приведены графики роста нагрузки на сваю в соста-
ве фундамента и осадок во времени (максимальная, средняя и
минимальная) за весь период наблюдений. Осадки здания еще
не стабилизировались и будут, видимо, близки к расчетным.
Рис. 44. Графики зависимости осадки -свай от нагрузки и времени
Рис. 45. Результаты наблюдений за осадками 5-этажнОго
кирпичного здания в квартале № 45 Перми
а — план фундамента; б—график роста нагрузки на сваю; в —
осадка здания во времени по данным трехлетних наблюдений
В. 9-этажные кирпичные здания серии 1-Р-447 в квартале
№ 1905. В геологическом отношении участок сложен аллювиаль-
но-делювиальными отложениями IV надпойменной террасы
р. Камы и представлен суглинками и глинами, консистенция кото-
рых изменяется от мягкопластичной до тугопластичной, полутвер-
дой. Мощность толщи суглинков и глин 22—24м. Лабораторными
исследованиями суглинков установлены следующие основные по-
казатели: удельный вес 2,68—2,72 т/м3\ объемный вес 1,81 —
1,9 т/л/3; коэффициент пористости 0,84—0,9; природная влаж-
ность 19,2—30,5%; влажность на границе текучести 26—33%, на
границе раскатывания 14,3—20,6%; удельная сила сцепления
0,17—0,3 кгс/см2-, угол внутреннего трения 18—20°; коэффициент
фильтрации 2,35-10-7—1,74-10-8 см/сек, структурная прочность
сжатия 0,16—0,19 кгс/см2, модуль деформации 60—90 кгс!см2.
Слой глины, залегающий в активной зоне под сваями (на глу-
бине 10—11 л/), имеет следующие основные -показатели: объем-
ный вес 1,98—2 т/л/3; удельный вес 2,7 т/л<3; коэффициент пори-
стости 0,64—0,66; природная влажность 22—28%; влажность
на границе текучести 35—41%, на границе раскатывания 17—
24%; угол внутреннего трения 20—22°; удельная сила сцепления
0,24—0,27 кгс/см2-, коэффициент фильтрации 1,28-10“9 см,сек\
модуль деформации 120—140 кгс/см2-, структурная прочность
сжатию 0,19 кгс/см2.
В этом квартале наблюдения велись за шестью крупнопа-
нельными 90- и 119-квартирными домами серии I-464A и тремя
кирпичными 9-этажными домами серии I-P-447. На всех площад-
ках нами были проведены статические испытания свай сечени-
ем 30X30 см, длиной от 5 до 11 м.
Исследованиями осадок домов серии I-464A установлено,
что осадки происходят по существу равномерно и за период наб-
людений (в течение 2,5 года) составили 20—30 мм.
Наибольший интерес представляют исследования осадок
9-этажных домов серии I-P-447. Для строительства 9-этажных
до-мов № 79, 81, 83 по ул. Крупской проектами предусматрива-
лось применение свайных фундаментов с расположением свай в
два ряда. Сваи сечением 30X30 см, длиной И м, расчетная на-
грузка на сваю 40 тс. План свайного фундамента дан на рис. 46.
При разработке проекта несущая способность свай определя-
лась по формуле СНиП П-Б.5-62.
В ходе застройки квартала № 1905 Пермским политехниче-
ским институтом и трестом Оргтехстрой Главзападуралстроя бы-
ли проведены статические испытания и исследования несущей
способности свай при осадках, равных предельно допустимым
для зданий, показавшие увеличение несущей способности свай
во времени в глинистых грунтах. Этими исследованиями уста-
новлено, что на сваи сечением 30X30 см, длиной 11 м можно
дать нагрузку 80 тс. Для дома № 79 проект свайного фунда-
мента был переработан и вместо свайного фундамента с распо-
ложением свай в два ряда был принят свайный фундамент
с расположением свай в один ряд (рис. 46,6). На площадке
строительства дома № 81 забивка свай была уже начата, по-
этому было оставлено первоначальное проектное решение —
свайный фундамент с расположением свай в два ряда, сваи
сечением 30X30 см, длиной 11 м. Расположение свай показано
на рис. 46,а. Для дома № 83 также не представлялось возмож-
ным переработать проект, поэтому по результатам испытаний
было принято решение, сократить длину свай с 11 до 9 м. Таким
Рис. 46. Планы свайных фундаментов 9-этажных
домов серии 1-Р-447 по ул. Крупской
а — для домов № 81 и 83; б — для дома № 79
образом, на одной площадке возведено три одинаковых здания
с различными фундаментами и нагрузками на сваи: дом № 79—
на свайном фундаменте с расположением свай в один ряд, сваи
сечением 30X30 см, длиной 11 м, проектная нагрузка на сваю
80 тс; дом № 81 — на свайном фундаменте с расположением
свай в два ряда, сваи сечением 30X30 см, длиной 11 м, проект-
ная нагрузка на сваю 40 тс; дом № 83 — на свайном фундаменте
с расположением свай в два ряда, сваи длиной 9 м, проектная
нагрузка на сваю 40 тс. Физико-механические свойства грунтов
в плоскости острия свай длиной 11 м были даны выше. В плос-
кости острия свай длиной 9 м залегают суглинки со следующи-
ми характеристиками: объемный вес 1,81 т/м3\ коэффициент по-
ристости 0,84; показатель консистенции 0,57; удельная сила
сцепления 0,17 кгс/см2\ структурная прочность сжатия
0,16 кгс/см2\ угол внутреннего трения 19°; модуль деформации
80 кгс/см2.
Рассмотрим результаты исследований осадок по каждому
дому.
Строительство 9-этажного кирпичного дома № 79 серии
I-P-447 начато в августе 1967 г. Кладка стен велась с февраля
по июнь 1968 г. В эксплуатацию дом сдан в ноябре 1969 г.
Наблюдения за домом были начаты в то время, когда кладка
стен была доведена до уровня цоколя. Для наблюдений за осад-
ками на уровне цоколя заложено 12 настенных марок. За время
строительства проведено пять циклов наблюдений, в дальней-
шем наблюдения проводились 2 раза в год. Средняя осадка за
период строительства составила 42 мм, а максимальная за весь
период наблюдений 60 мм. Расчетная осадка дома равна
55,7 мм. Максимальная разность осадок 18 мм, относитель-
ный прогиб за период наблюдений равен 0,00025. На лис. 47 при-
Рис. 47. Результаты наблюдений за осадками 9-этаж-
ного дома серии I-P-447 ino ул. Крупской, 79
а — график роста нагрузки на сваю; б — график осадки ма-
рок в зависимости от времени
ведены графики максимальной, минимальной и средней осадок
дома за весь период наблюдений. Из графиков видно, что осад-
ка дома еще не стабилизировалась и будет, видимо, несколько
выше расчетной.
Строительство дома № 81 начато в мае 1967 г., кладка стен
велась с октября 1967 г. по апрель 1968 г. В эксплуатацию дом
сдан в сентябре 1968 г. Для наблюдений за осадками дома на
уровне цоколя заложено десять настенных марок, привязанных
к Государственной геодезической сети и грунтовым реперам. За
период строительства проведено четыре цикла наблюдений и че-
тыре цикла после сдачи в эксплуатацию. Средняя осадка за пе-
риод строительства составила 4 мм, а за весь период наблюде-
ний 8 мм. Осадка дома происходила в основном равномерно.
Максимальный относительный перегиб составил всего 0,000043,
что намного меньше предельно допустимого.
Строительство дома № 83 начато в июне 1967 г. Кладка
стен велась с декабря 1967 г. по май 1968 г. В эксплуатацию дом
сдан в ноябре 1968 г. Наблюдения за домом были начаты тогда,
когда велась кладка стен первого этажа. Для наблюдений зало-
жено 12 настенных марок. За время строительства проведено
четыре цикла наблюдений, в дальнейшем наблюдения проводи-
лись 2 раза в год. Следует отметить, что после окончания стро-
ительства часть марок была уничтожена, что затруднило анализ
разности осадок.
Наблюдениями установлено, что средняя осадка за период
строительства составила 28 мм, а за весь период наблюдений —
44 мм. Максимальная разность осадок за период строительства
ГО мм, относительный перегиб 0,0001.
Графики осадки марок за весь период наблюдений приведе-
ны на рис. 48.
Результаты наблюдений за зданиями, возведенными на свай-
ных фундаментах при расположении свай в два и три ряда,
сведены в табл. 13.
Как показал анализ результатов наблюдений, осадка свай-
ных фундаментов происходит, по существу, ра-вномерно. Макси-
мальные относительные прогибы и перегибы намного меньше пре-
дельно допустимых. В большинстве случаев в период строитель-
ства происходит примерно 50% общей осадки.
Сравнение действительных осадок свайных фундаментов при
расположении свай в один, два и три ряда с «результатами ста-
тических испытаний одиночных свай показало, что данные ис-
пытаний одиночных свай неприменимы для оценки осадок
ленточных свайных фундаментов и могут использоваться лишь
для оценки несущей способности и как вспомогательный мате-
риал при расчете осадок. Опыт проектирования свайных фунда-
ментов зданий в квартале № 45 и дома № 79 в квартале № 1905
Перми по предельно допустимым деформациям показывает, что
ленточные свайные фундаменты можно проектировать значи-
тельно экономичнее.
Сравнение действительных осадок ленточных свайных фун-
даментов с расчетными показывает, что разработанные методы
позволяют с достаточной для практики точностью рассчитывать
осадки ленточных свай'ных фундаментов.
а--график роста средней нагрузки на сваи; б — осадка марок во
времени
Общие выводы
1. Полевые экспериментальные исследования работы свай и
ленточных свайных фундаментов б глинистых грунтах позволили
установить изменение паровых и общих напряжений, структур-
ной прочности вокруг свай и в активной зоне, увеличение несу-
щей способности свай во времени, осадки свайных фундаментов
в зависимости от расстояния между сваями. Включение в состав
ленточных свайных фундаментов тензосвай дало возможность
выявить действительный характер работы свай в составе фун-
даментов—распределение сил трения по боковой поверхности
и сопротивление острия. Исследованиями установлено, что при
расстоянии между сваями 3—4d и после некоторого уплотне-
ния грунта под ростверком сваи и зажатый между ними грунт
можно условно рассматривать как единый массив.
Результаты наблюдений за осадками зданий, возведенных на свайных
фундаментах с двухрядным и трехрядным расположением свай
Таблица 13
Характеристика зданий и фундаментов Геология участка Время строи- тельст- ва в днях На- грузка на сваю в тс Средняя скорость роста нагрузки на сваю в тс в месяц Период строительства Период наблюдений
средняя осадка в мм максимальная нерав- номерность осадки в мм максимальный отно- сительный прогиб (-|-) или перегиб (—) средняя скорость осадки в мм в месяц средняя осадка зда- ния в мм максимальная нерав- номерность осадки в мм максимальный отно- сительный прогиб (+) или перегиб (—)
Одноэтажный промышленный цех. Фундаменты свайные: под наружными стенами сваи распо- ложены в один ряд, а под внут- ренними стенами и колоннами в три ряда. Сваи сечением 25x25 см, длиной 7 м Суглинок мягкопластичный, тугопластичный 13 м', ниже гравийно-галечниковый грунт 300 20 2 12 7 0,00007 1,2 21 14 0,0003
5-этажное кирпичное здание в кваитале № 45. Под внутренними стенами сваи расположены в три ряда, а под наружными — в два ряда. Сваи сечением 30x30 см, длиной 7 м Суглинки текучепластич- ной, мягкопластичной конси- стенции 18 м; ниже коренные породы 390 21 1,65 29 11 0,0004 2,4 45 12 0,0004
Характеристика зданий
и фундаментов
Геология участка
Время
строи-
тельст-
ва в
днях
9-этажный кирпичный дом № 79 в квартале № 1905. Фундамент свайный. Сваи сечением 30x30 си, длиной 11 м, расположение свай в один ряд Суглинок и глина мягко- пластичной и тугопластичной консистенции; под острием свай суглинки тугопластич- ные , полутвердые 22 — 24 м 690
9-этажный кирпичный дом № 81 в квартале Кв 1905. Фундамент свайный с расположением свай в два ряда, сваи сечением 30X30 см, длиной 11 м Суглинок мягкопластичный, полутвердый 18 — 20 л<; ниже коренные породы 300
9-этажный кирпичный дом № 83 в квартале Кв 1905. Свайный фун- дамент с расположением свай в два ряда. Сваи сечением 30x30 см, длиной 9 м Суглинок мягкопластичный, тугопластичный 22 — 24 м 330
П родолжение табл. 13
роста в тс Период строительства Период наблюдений
3 а А A T аг к а д 1 д х—ч 6 1
На- грузка на сваю в тс зя скорость (ки на сваю Щ (я осадка в > дальная нера юсть осадки дальний отн< »ный прогиб пи перегиб ( 1Я скорость I в мм в мес 1Я осадка зд мм да льна я нера юсть осадки дальний отн »ный прогиб ли перегиб (
S Г' к ® >»О К S Q<w f) J = «Ч «и 55 К LN X д нс S П fl) J S Я Н S3 О я»
Ля S R. 0) S S5! У п. Ч о и 0) к ас я 3 ас
Us cn о S К Я Я о сх о о о о ас Я ж ш я
80 3,45 42 13 0,00025 1.8 61 15 0,00025
40 4 4 2 —0,00004 0,4 8 2 —0,00004
40 3,62 20 8 —0,0001 2 46 9 —0,0001
2. В результате решения плоской задачи для нагрузки, при-
ложенной внутри полупространства, разработан метод расчета
осадок свайных фундаментов при расположении свай в один,
два и три ряда. Разработанный метод учитывает такие важные
факторы, как глубину приложения нагрузки и вид эпюр переда-
чи ее через боковую поверхность свайного фундамента и в пло-
скости острия свай, размеры фундамента, коэффициент боково-
го расширения грунта, напряжения и деформации во всей ак-
тивной зоне.
Для практического пользования составлены с помощью
ЭЦВМ таблицы, номограммы, позволяющие с минимальными
затратами времени определить осадку ленточных свайных фун-
даментов. Сравнение расчетных осадок с фактическими показы-
вает, что разработанный метод позволяет рассчитывать осадку
ленточных свайных фундаментов с достаточной для практики
точностью.
3. В работе дан метод определения напряжений в межсвайном
пространстве и под сваями ленточных свайных фундаментов (с
учетом глубины приложения нагрузки), позволяющий рассчи-
тывать напряжения во всей активной зоне, проверять проч-
ность слоя грунта, более слабого по несущей способности, чем
вышележащий слой. Разработанный метод позволяет учитывать
взаимовлияние рядов свай, что особенно важно для крупнопа-
нельных зданий, имеющих большое количество поперечных ря-
дов свай.
Для практических расчетов составлены таблицы коэффициен-
тов от единичных напряжений в зависимости от приведенной ши-
рины фундамента, величины коэффициента бокового расшире-
ния, глубины рассматриваемой точки.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных показа-
ло, что при определении напряжений по разработанному мето-
ду расхождения опытных и расчетных значений значительно
меньше, чем при определении напряжений без учета глубины
приложения нагрузки.
4. Получены методы определения осадок свай и свайных фун-
даментов во времени при постоянных и переменных нагрузках.
При разработке методов расчета осадок свайных фундаментов
во времени использована феноменологическая теория наследст-
венной ползучести, грунт рассматривался как однокомпонентная
система. Дается методика определения параметров, характери-
зующих скорость осадок свай во времени. Сравнение расчетных
осадок во времени с экспериментальными данными и с резуль-
татами многолетних наблюдений за зданиями на ленточных
свайных фундаментах показало, что разработанные методы по-
зволяют прогнозировать скорость осадок ленточных свайных
фундаментов.
5. Многолетние высокоточные геодезические наблюдения за
осадками зданий и сооружений от начала строительства до ста-
билизации осадок позволили выявить действительные осадки
ленточных свайных фундаментов в различных грунтовых усло-
виях. Наблюдения показали, что проектирование свайных фун-
даментов по предельно допустимым осадкам вполне право-
мерно.
6. Использование разработанных методов расчета осадок
ленточных свайных фундаментов в практике проектирования
позволяет рассчитывать эти фундаменты по предельным состоя-
ниям и тем самым давать более экономичные решения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абелев М. Ю., Цытович Н. А. Вопросы применения теории филь-
трационной консолидации для сильносжимаемых водонасыщенных глинистых
грунтов. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1964, № 3.
2. Арутюнян Н. X. Некоторые вопросы теории ползучести. Гостехиз-
дат, 1962.
3. Б а р в а ш о в В. А. Расчет на ЭЦВМ осадки свай от вертикальной на-
грузки и определение перемещений грунта вокруг свай. В сб.: «Основания,
фундаменты и подземные сооружения». НИИОснований, 1967.
4. Б а р в а ш о в В. А. Метод расчета жесткого свайного ростверка с уче-
том взаимного влияния свай. «Основания, фундаменты и механика грунтов»,
1968, № 3.
5. Бартоломей А. А. Экспериментальные исследования по определе-
нию осадок свайных фундаментов при однорядном расположении свай.
В сб.: «Вопросы строительства», Пермь, ЛПИ, 1964, № 16.
6. Бартоломей А. А. Исследование осадок свайных фундаментов при
однорядном расположении свай. Канд. дисс. МИСИ им. В. В. Куйбышева,
1965.
7. Бартоломей А. А. Практический метод определения осадки одно-
рядных свайных фундаментов. Техническая информация № 31, Главзапад-
уралстрой, Пермь, 1964.
8. Бартоломей А. А. Расчет осадок однорядных свайных фундамен-
тов. В сб.: «Материалы по проектированию сложных фундаментов и основа-
ний и по производству изысканий», № 7. Фундаментпроект, 1967.
9. Бартоломей А. А., Гусман С. Я. Теоретический метод опреде-
ления осадки однорядных свайных фундаментов. Ученые записки. Математи-
ка, т. 131, ПГУ, Пермь, 1966.
10. Бартоломей А. А., Гусман С. Я. Алгоритм расчета осадки ря-
дов свай. В сб.: «Проектирование, строительство и эксплуатация зданий и
сооружений», Пермь, ППИ, 1967.
11. Ба.ртоломей А. А., Гусман С. Я. Метод расчета осадок двух-
рядных и трехрядных свайных фундаментов .на основании теории упругости.
Ученые записки. Механика, т. 186, ПГУ им. Горького, Пермь, 1968.
12. Бартоломей А. А. Исследование зон деформации грунта и рас-
пределение напряжений под сваями ленточных свайных фундаментов. В сб.:
«Вопросы строительства», Пермь, ППИ, 1969, № 35.
13. Бартоломей А. А. Номограммы для расчета осадок однорядных
и многорядных свайных фундаментов. В сб.: «Проектирование, строительство
и эксплуатация зданий и сооружений», Пермь, ППИ, 1970, № 69.
14. Бартоломей А. А., Гусман С. Я., Рукавишникова Н. Е.
Аналитический метод определения напряжения под однорядными и многоряд-
ными свайными фундаментами. В сб.: «Проектирование, строительство и
эксплуатация зданий и сооружений», Пермь, ППИ, 1970, № 69.
15. Бартоломей А. А., Гусман С. Я., Рукавишникова Н. Е.
Решение некоторых задач теории фильтрационной консолидации для опре-
деления осадок свайных фундаментов во времени. В сб. «Вопросы совершен-
ствования строительства», № 91, ППИ, 1971.
46. Бартоломей А. А., Голофеевский Г. Ф. Опыт применения
свайных фундаментов в г. Перми. В сб. докладов и сообщений по свайным
фундаментам. Стройиздат, 1968.
17. Бартоломей А. А., Кузнецов Г. Б., Поздее® А. А. Расчет
осадок свай при переменных во времени нагрузках. В сб.: «Применение ма-
тематических методов и вычислительной техники в строительстве», Пермь,
ППИ, 1968, № 43.
18. Бартоломей А. А., Кузнецов Г. Б. Расчет осадок свай и свай-
ных фундаментов во времени при переменных и постоянных нагрузках. В сб.:
«Строительные конструкции и фундаменты», Пермь, ППИ, 1969, № 37.
19. Бабичев 3. В., Ф а з у л л ин И. Ш. Исследование осадки свайно-
го фундамента крупнопанельного дома. Труды БашНИИСтроя, вып. VIII. М.,
Стройиздат, 1968.
20. Береза ице.в В. Г. Расчет прочности оснований сооружений. Гос-
стройиздат, 1960.
21. Б ере зайцев В. Г., Христофоров В. С., Голубков В. Н.
Несущая способность и деформации свайных фундаментов. Доклады к
V Международному конгрессу по механике грунтов и фундаментостроению.
Госстройиздат, 1961.
22. Бра й т П. И. Наблюдение за осадкой сооружений. ОНТИ, 1935.
23. Брайт П. И., Медвецкий Е. Н. Измерение осадок и дефор-
маций сооружений геодезическими методами. Геодезиздат, 1959.
24. Веселовский В. М. Методы ведения наблюдений за осадками со-
оружений. ТЕХСО, сер. 35, М., 1937.
25. Вялов С. С. Реологические свойства и несущая способность мерзлых
грунтов. Изд-во АН СССР, I960.
26. Голубков В. Н., Химич В. Ф. Опыт проектирования свайных
фундаментов по деформациям. Известия высших учебных заведений. «Строи-
тельство и архитектура», 1961, № 3.
27. Голубков В. Н. Несущая способность свайных оснований. Маш-
стройиздат, 1950.
28. Г о л у б к о в В. Н. Проектирование и расчет свайных фундаментов по
деформациям. Совещание-семинар по обмену опытом проектирования и со-
оружения свайных фундаментов из коротких свай для жилищно-гражданских
и промышленных зданий и сооружений. Уфа, 1964.
29. Г о р б у н о в-П осадов М. И. и др. Давление грунта на жесткий
заглубленный фундамент и свободные деформации котлована. В сб. «Механи-
ка грунтов», НИИ оснований. Госстройиздат, 1954, № 24.
30. Г о р б у н о в-П осадов М. И. О вытеснении и уплотнении грунта
забивной сваи. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1968, № 5.
31. Гольдштейн М. Н. Механические свойства грунтов. Госстройиз-
дат, 1952.
32. Г л а г о в с к и й Б. А., П и в е н И. Д. Электротензометры сопротивле-
ния. «Энергия», 1964.
33. Гу м е н с к и й Б. М. Основы физико-химии глинистых грунтов и их
использование в строительстве. Стройиздат, 1965.
34. Денисов Н. Я. О природе деформации глинистых грунтов. Гос-
стройиздат, 1952.
35. Демидович Б. П. и др. Численные методы анализа. Физматгиз,
1962.
36. Далматов Б. И., Пилягин А. В. Осадка грунта в основании
свайных фундаментов. Фундаменты многоэтажных зданий в условиях силь-
носжимаемых грунтов. Ч. 2. Свайные фундаменты. Ленинградский ДНТП,
1968.
37. Д о р о ш к е в и ч Н. М. Определение напряжений в основании под
фундаментами глубокого заложения. В сборнике материалов по проектиро-
ванию и изысканиям, № 1, Фундаментпроект, 1961.
38. Дорошкевич Н. М., Сальников Б. А. Работа кустов свай в
слабых водонасыщенных глинистых грунтах. В сб.: «Строительство и архи-
тектура». Зап. Сиб. кн. изд-во, Новосибирск, 1969.
39. Егоров К. Е. К вопросу о допустимых осадках фундаментов, со-
оружении. В сб.: трудов НИИ основании и фундаментов, № 18, 1952.
40. Егоров К. Е. Осадки фундаментов высотных зданий. В со.: трудов
НИИоснований и фундаментов, № 24. Госстройиздат, 1954.
41. Егоров К- Е., Ничипорович А. А. Исследование деформаций
оснований. Доклады к V Международному конгрессу по механике грунтов и
фундаментостроению, Госстройиздат, 1961.
42. Ефремов М. Г., Коновалов П. А., Михеев В. В: К вопросу
о распределении послойных деформаций грунта в сжимаемой толще глинистых
и песчаных оснований. «Основания, фундаменты и механика грунтов». 1963,
№ 6.
43. Е ржа нов Ж- С. Теория ползучести горных пород и ее применение.
Алма-Ата, 1964.
44. Зарецкий Ю. К. Теория консолидации грунтов. Под ред. Н. А. Ц ы-
товича. «Наука, 1967.
45. Инструкция по нивелированию I, II, III, IV классов. Геодезиздат,
1957.
46. К о л м о г о р о в Р. И. Определение сопротивления элементов одиноч-
ной висячей сваи вертикальным нагрузкам. Автореферат канд. дисс. ЛИИВТ,
1955.
47. Кузьмин П. Г., Ферронский В. И. Проектирование фундаментов по
предельным состояниям. Росвузиздат, 1963.
48. Кузьмин П. Г. Расчет деформаций оснований высотных зданий и
сопоставление их с результатами натурных наблюдений. Труды МИСИ им.
В. В. Куйбышева, 1956.
49. Луга А. А. Осадки свайных фундаментов, работающих в условиях
отсутствия кустового эффекта. Исследования несущей способности основа-
ний фундаментов. Трансиздат, 1965.
50. Луга А. А. Методические указания по расчету осадок одиночных
свай. Изд. ЦНИИС, 1963.
51. Луга А. А. Некоторые вопросы предельных состояний свайных фун-
даментов. Сообщение № 148. Изд. ЦНИИС, 1958.
52. Маслов Н. Н. Основы механики грунтов и инженерная геология.
Минавтотрансиздат, 1961.
53. М е с ч я н С. Р. Некоторые вопросы ползучести глинистых грунтов.
Изв. АН Арм. ССР., 1965.
54. Миндлин Р., Чень Д. Сосредоточенная сила в упругом полупро-
странстве. Сборник сокращенных переводов иностранной периодической ли-
тературы. Механика, вып. 4/14, 1952.
55. Митропольский А. К. Краткие математические таблицы. «Нау-
ка», 1965.
56. Новожилов Г. Ф. Увеличение несущей способности одиночных
свай во времени. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1966, № 2.
124
57. Огранович Л. Б. К вопросу об определении величины осадки оди-
ночной сваи. «Основания, фундаменты, механика грунтов», 1963, № 1.
58. Польшии Д. Е., Токарь Р. А. О допускаемых наибольших не-
равномерностях осадок сооружений. Материалы к IV Международному кон-
грессу по .механике грунтов и фундаментостроению. Изд. АН СССР. 1957.
59. Петренко Г. М. Новый метод расчета свай по деформациям. Ос-
нования и фундаменты, выл. 1, Киев, 1968.
60. Работнов Ю. Н. Некоторые вопросы теории ползучести. Вестник
МГУ, 1946, № 10.
61. Сивцова Е. П. Приближенный способ расчета осадок свайных ос-
нований. Сб. трудов, НИИ-оснований, № 36, 1959.
62. Сивцова Е. П. Расчет осадки одиночных свай с учетом работы
острия. В сб. трудов НИИоснований, № 53, 1963.
63. Флорин В. А. Основы механики грунтов. Т. 1. Госстройиздат, 1959.
64. Хакимов X. Р. Состояние и перспективы развития научно-исследо-
вательских работ в области свайных фундаментов. В кн.: «Совещание-семинар
по обмену опытом проектирования и сооружения свайных фундаментов».
Уфа, 1964.
65. Хамов А. П. Исследование осадки и несущей способности группы
свай с учетом фактора времени. Автореферат канд. дисс. НИИ (оснований и
подземных сооружений, 1967.
66. Ш е л я п и н Р. С. Приближенное определение осадки жесткого круг-
лого заглубленного фундамента. Известия высших учебных заведений. «Стро-
ительство и архитектура», 1965, № 6.
67. Ц ы т о в и ч Н. А., Зарецкий Ю. К. и др. Прогноз скорости оса-
док оснований сооружений. Стройиздат, 1967.
68. Ц ыто вич Н. А. Механика грунтов. «Высшая школа», 1968.
69. Хефели Р., Вечера X. Новые методы определения несущей спо-
собности и осадки свай. Труды V Международного конгресса по механике
грунтов и фундаментостроению. Париж, 1961.
70. Яблочков В. Д., Бартоломей А. А. и др. Учет работы низко-
го ростверка — резерв повышения экономичности свайных фундаментов. «Звез-
да», Пермь, 1964.
71. Kezd-i A. Uber die Tragfahigkeit und Setzung von Pfahlgriindun-
gen. Gedenk buch fur Prof. Dr. I Jaky. Budapest, 1955.
72. К e r i s e 1 J. Deep Foundations Basic Experimental Facts. Deep
Foundations Conferences. Mexico, 7—12, December, 1964.
73. К о i z u m i Y., Itok. Field tests with Regard to Pile driving and
Bearing Capacity of Piled Foundations. Coil and Found, v. VII, № 3, Tokyo,
1967.
74. С г i 11 о О. Influence Seale and Chart for the Computation of Stres-
ses. Due Respectively to Surface Point Load and Pile Load. Proc 11-nd Int.
Conf. Soil Mechanics and Foundation, v. VI, 1948.
75. Chellis R. D. Pile Foundations Mcgraw-Hill Book Company, 1961.
76. Schenck W. Zur Frage der Tragfahigkeit von Rammpfahlen. Ber-
lin, 1939.
77. Schenck W. Der Rammpfahl Neue Erkenntnisse aus Theorie und
Praxis. Berlin, 1951.
78. M e 1 a n E. Der Spannungustand der durch eine Einzelkraft im Innern
bconspruchten Halbscheibe. Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Me-
chanic В. B. 12, № 6, 1932.
79. S к о p e к I. The Influence of Foundation Depth on Stress Distribution.
Procudings of the Sixth International Conference on Soil Mechanics and
Foundation Engineering, 1965.
80. L a n g W. Deformationsmessungen an Staumauern hach den Methoden
der Geodasie, Bern, 1929.
81. Tschebotarioff G. Some Experiences with Tests on Model Piles,
v. 11, 1948.
82. T e r z a g h i K. Verbessertes Verfahren zur Setzungs beobachtung. Die
Bautechnik, № 41, 1933.
83. Terzaghi K. Settlement of Structures in Europe and Methods of
observations. Proceedings of the American Society of Civil Engineers № 7, v. 63,
1937.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . ...................................................... 3
Глава I.
Экспериментальные исследования характера работы и осадок лен-
точных свайных фундаментов . . .,.................................. 6
1. Задачи экспериментов, опытные площадки.......................... 6
2. Исследование изменения порового давления и тиксотропного упроч-
нения в грунтах вокруг свай ...................................... 11
3. Несущая способность и осадки ленточных свайных фундаментов 18
4. О работе боковой поверхности и о сопротивлении острия свай при
их работе в составе ленточных свайных фундаментов............... 27
5. Деформация грунта и распределение напряжений в активной зоне . 35
Глава II.
Расчет осадок ленточных свайных фундаментов................... 42
1. Исходные данные при решении задачи............................. 42
2. Алгоритм для определения осадок ленточных свайных фундаментов 46
3. Расчет осадок свайных фундаментов при расположении свай в один,
два и три ряда.................................................. 53
4. Об учете взаимовлияния свай при их работе в составе фундамента 63
Глава III.
Определение напряжений в межсвайном пространстве и под сваями
ленточных свайных фундаментов ................................... 67
1. Общие положения................................................ 67
2. Решение плоской задачи для определения напряжений в межсвайном
пространстве и под сваями ленточных свайных фундаментов. . . 67
3. Порядок определения напряжений в межсвайном пространстве и под
сваями ленточных свайных фундаментов . ........................... 70
Глава IV.
Расчет осадок свай и свайных фундаментов во времени........... 77
1. Основные положения............................................. 77
2. Использование нелинейной теории наследственности для описания за-
висимости осадки свай во времени под действием постоянной на-
грузки ........................................................... 78
3. Расчет осадок свай и свайных фундаментов во времени при пере-
менных нагрузках . . ............................................. 85
Г л а в а V.
Наблюдения за действительными осадками зданий, возведенных на
ленточных свайных фундаментах..................................... 92
1. Общие положения................................................ 92
2. Методика наблюдений за осадками зданий.................. .... 94
3. Результаты наблюдений за осадками зданий....................... 96
Общие выводы...................................................... 116
Литература........... ... .......................... 121
БАРТОЛОМЕЙ АДОЛЬФ АЛЕКСАНДРОВИЧ
Расчет осадок ленточных свайных фундаментов
* * ♦
Стройиздат
Москва, К-31, Кузнецкий мост, д. 9
* * *
Редактор издательства Н. А. Хаустова
Внешнее оформление художника В. П. Борисова
Технический редактор А. А. Михеева
Корректоры Е. Н. Кудрявцева, О. В. Стигнеева
Сдано в набор 11/Х— 19711 г. Подписано к печати 31/ХП — 1971 г.
Т-19 471 Формат 6OX9O’/ie Д. л. — 4,0 бум. л.
8,0 печ. л. (уч.-изд. 7,3)
Тираж 10 000 экз. Изд. № AVIII—2702 Зак. № 453 Цена 44 кЬп.
Подольская типография Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР
Подольск, ул. Кирова, д. 25