Формула Герсеванова для расчета отказа свай

общие положения

Проектный отказ вычисляется на основе приведенных в строительных нормах формул еще на стадии проектировании свайного фундамента

Важно: отказ сваи по проекту зависит от свойств грунта на строительной площадки, массогабаритных характеристик сваи и используемого для ее погружения оборудования. Забивка свайного столба считается завершенной только в том случае, если фактический и проектный отказы совпадают между собой

Рис 1.2: Прогибомеры для измерения отказа свай Залог сваи Поскольку измерение отказа сваи требует максимально точных данных, а определить величину углубления железобетонной конструкции от одного удара сваебойного молота практически не возможно, отказ принято высчитывать на основании залога. В случае необходимости погружения свай и шпунта на меньших расстояниях до зданий и сооружений должны быть приняты меры по уменьшению уровня и непрерывной продолжительности динамических воздействий (погружение свай в лидерные скважины, снижение высоты подъема молота, чередующаяся забивка ближайших и более удаленных свай от зданий и др.) и проводиться геодезические наблюдения за осадками зданий и сооружений. 12.1.3 Не допускается погружение свай сечением до 40´40 см на расстоянии менее 5 м, шпунта — 1 м и полых круглых свай диаметром до 0,6 м — 10 м до подземных стальных трубопроводов с внутренним давлением не более 2 МПа. Погружение свай и шпунта около подземных трубопроводов с внутренним давлением свыше 2 МПа на меньших расстояниях или большего поперечного сечения можно производить только с учетом данных обследования и при соответствующем обосновании в проекте. Дополнительные меры, облегчающие погружение свай и шпунта (подмыв, лидерные скважины и др.), следует применять по согласованию с проектной организацией в случае возможного отказа забиваемых элементов менее 0,2 см или скорости вибропогружения менее 5 см/мин. 12.1.5 Применение подмыва для облегчения погружения свай допускается на участках, удаленных не менее чем на 20 м от существующих зданий и сооружений, и не менее удвоенной глубины погружения свай. В конце погружения подмыв следует прекратить, после чего сваю необходимо допогрузить молотом или вибропогружателем до получения расчетного отказа без применения подмыва. 12.1.6 Для погружения свай могут использоваться дизельные и паровоздушные молоты, а также гидромолоты, вибропогружатели и вдавливающие установки.

Определение причин протечек конструкции фундамента и затопления подвальных помещений

При строительстве в условиях плотной городской застройки особое внимание уделяется обустройству площадей под зданием, т.е. организации подземных парковок, технических цокольных этажей и т.д

При коттеджном строительстве подвал также имеет не маловажное значение,лькпуоско позволяет разместить там различное техническое оборудование, тренажёрный зал, мастерскую и другие вспомогательные помещения. В виду обширного перечня возможностей использования подвальных помещений и подземных сооружений появление там воды становится крайне нежелательным

Основной причиной затопления подвальных помещений и подземных сооружений являются ошибки, допущенные при проектировании, неправильная оценка гидрогеологических условий, использование недолговечных гидроизоляционных материалов, не качественно выполненные работы по устройству гидроизоляции.

Рассмотрим основные, наиболее типичные причины нарушения гидроизоляции подвальных помещений и возникновения протечек.

На этапе выполнения проектных работ не правильно оценены гидрогеологические условия участка. В результате запроектирована система гидроизоляции, не соответствующая реальным условиям. Также нередкой является ситуация при которой заказчик, пытаясь сэкономить на строительстве, давит на проектировщиков и строителей настаивая на максимальном снижении затрат. В результате применяются наиболее дешевые и недолговечные гидроизоляционные материалы, которые быстро теряют свои эксплуатационные свойства.

При выполнении работ по устройству гидроизоляции допущен брак. Обнаружить дефекты, допущенные при устройстве гидроизоляции, удаётся только после выполнения обратной засыпки пазух, а иногда уже в процессе эксплуатации здания через продолжительное время после окончания строительства.

В случае появления протечек прежде всего необходимо определить причину их возникновения. Для этого необходимо произвести строительную экспертизу (обследование подземных строительных конструкций). В процессе обследования изучаются результаты проведённых гидрогеологических изысканий, проектной документации и другие данные. Определяется техническое состояние несущих элементов фундаментов и т.д. Если есть возможность, экспертизе подвергается само гидроизоляционное покрытие.

В случае, если отсутствует информация о гидрогеологических характеристиках основания, возможно проведение георадарного исследования грунтов, в процессе которого определяются физико-механические свойства, уровень грунтовых вод и т.д.

На основании проведённых исследований принимается решение о возможных дальнейших действиях по устранению возникших проблем.

Причиной обводнения является неправильная оценка гидрогеологических условий участка строительства (рис. 7).

Рис. 7. Обводнение участка застройки

Наиболее характерными ошибками при строительстве являются затопление котлованов грунтовыми и поверхностными водами (рис. 8), протечки грунтовых вод при неправильно выполненной гидроизоляции (рис. 9 — 11), ошибки при устройстве дренажных систем (рис. 12).

Рис. 8. Неправильный отвод грунтовых вод

Рис. 9. Разрушение стен подвала вследствие систематических протечек

Рис. 10. Протечки грунтовых вод

Рис. 11. Затопление подвала вследствие некачественно выполненной гидроизоляции

Рис. 12. Затопление подвала вследствие неправильного оборудования дренажной системы на этапе строительства

Динамический метод определения несущей способности свай по грунту.

Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине отказа сваи после отдыха. Отказ – это величина, на которую погружается свая за один удар после отдыха. Висячим сваям, не добивая до проектной отметки, дают отдых (пески – одна неделя, супеси – 2 недели, глина — 3). После отдыха производят добивку сваи до проектной отметки и измеряют отказ сваи. По величине отказа по формуле Герсиванова определяется несущая способность сваи. Динамический метод испытывается для контроля фактической несущей способности сваи на строительной площадке. Зная параметры сваебойного оборудования, определяется проектный отказ. Если фактический отказ оказывается больше проектного, то фактическая несущая способность сваи меньше проектной и, соответственно, в проект вносятся изменения. Забитые опорные стержни в песчаный грунт и выдерживают 3 суток. Опоры в глинистой почве выдерживают 6 суток. Потом приступают к динамическим испытаниям. Это объясняется тем, что возникает ложный отказ и засасывание опорных стержней. После серии ударов по оголовнику, опора перестаёт погружаться в основание. Через несколько суток опора опять продолжает погружаться под ударами молота. Такое явление называют ложным отказом. Ложный и истинный отказы свай Происходит ложный отказ при погружении опор в грунтовое основание средней плотности из-за частых ударов молота. Вокруг конца опорного стержня образуется грушевидное уплотнение почвы, которое оказывает повышенное сопротивление продвижению сваи вглубь. За время остановки забивки опор на несколько суток, уплотнение вокруг свайного стержня рассасывается за счёт медленного отжима воды из этой области. При возобновлении забивки, свая продолжает погружаться. Весь процесс повторяют, пока опора не займёт своё проектное положение. Погружение свай в глинистую почву может вызвать её разжижение, то есть происходит нарушение грунтового основания. Такое нарушение вызывает поднятие грунтовой воды вверх вдоль ствола опоры. Это значительно уменьшает сопротивление почвы погружению сваи. Происходит засасывание опоры. Погружение сваи прерывают. Через несколько суток сопротивление основания восстанавливается. Забивку свай продолжают до полной установки. Посмотрите видео, как монтировать сваю до проектного положения. Испытания свай динамическим методом 1. Явления, происходящие в грунте при забивке сваи.

Величина погружения

Для увеличения отказа

Такой же эффект может быть получен при добавлении воды в около свайное пространство во время забивки. При погружении свай через водонасыщенные глинистые грунты величина отказа с увеличением глубины забивки может увеличиваться и свая как бы проваливается в водонасыщенное основание.

Получение истинного

В 1911 г. профессор Н.М. Герсеванов

Достоинства 1. Простота2. Малая стоимость Недостатки 1. Не точные результаты для глини-стых грунтов Отказ сваи – погружение сваи от 1 удара молота. Отдых – время, в течение которого перестают забивать сваю и происходит релаксация напряжений (2-5 недели) Отказ до отдыха – ложный, после отдыха – истинный. Добивку свай после «отдыха» производят свайным молотом массой в 1.5…1.25 раза больше массы сваи, а при длинных сваях – молотом с массой не менее массы испытываемой сваи. Чем глубже погружается свая, забиваемая свайным молотом, тем больше сопротивление оказывает грунт ее внедрению. В результате от каждого удара получается все меньший и меньший отказ. Недостатком динамических испытаний является необходимость перехода от сопротивления сваи динамическому погружению к сопротивлению ее под действием статической нагрузки.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Динамический метод определения несущей способности свай по грунту.

Динамический метод определения несущей способности свай по грунту.

Динамический метод определения несущей способности свай по грунту.

Источник

Что называют отказом сваи

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

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

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

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

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

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

4.2 Пример расчета

Условие:
Фундаменты
здания запроектированы свайные. Сечение
свай 25х25 см, длина 5 м, несущая способность
сваи 200 кН. Определить контрольный отказ
свай при их забивке трубчатым дизель-молотом
воздушного охлаждения С-859 А. Масса
наголовника 50 кг.

Расчет: Используя
выражение /7/ величина отказа:

0,06 м > 0,002 м,
следовательно расчет удовлетворительный,

где: А = 0,25* 0,25 =
0,0625 м2,
– площадь по наружному контуру

поперечного сечения
сваи;

F_d
= 0,9 * 18 * 2,8 = 45,36 кДж – расчетная энергия
удара молота.

Технические
характеристики молота – по табл. 2
приложения 1.

m₂
= m₂′
+ m₂′′
= 0,25 * 0,25 * 5 * 2,5 т/м3
+ 0,05 = 0,83 т,

где: m₂′
– масса сваи;

2,5 т/м3
– объемная масса железобетона;

m₂′′
= 0,05 т – масса наголовника.

Литература

1. СНиП
   2.02.03-85. Свайные фундаменты /Госстрой
   СССР. – М.: ЦИТП Госстрой СССР 1986 – 48 с.

1. СНиП
   3.02.01-87. Земляные сооружения, основания
   и фундаменты /Госстрой СССР. – М.: ЦИТП
   Госстроя СССР 1989 – 128 с.

1. Технология
   строительного производства. Учебник
   для ВУЗов /Л.Д. Акимов и др. Под ред. Г.М.
   Бадьина, А.В. Мещанинова. 4-е изд., перераб.
   и доп. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние,
   1987, 606 с.

1. Современные
   проблемы свайного фундаментостроения
   в СССР /Бартоломей А.А. и др. – Пермь:
   Пермский политехнический институт,
   1988 – 149 с.

1. Свайные
   работы /М.И. Смородинов и др.; Под. ред.
   М.И. Смородинова – 2-е изд., перераб. и
   доп. – М.: Стройиздат, 1988. – 223 с.: ил. —
   /Справочник строителя/.

Приложение а Основные технические характеристики молотов

Таблица
1 – Паровоздушные молоты

Показатель	Марка молота простого действия
МПВП-3000	МПВП-4250	МПВП-6500	МПВП-8000	МПВП-12000
Наибольшая высота подъема цилиндра, мм Энергия одного удара, кДж Масса: ударной части, кг общая, кг	1250 37,50 3000 3267	1250 43,20 4250 4528	1250 89,70 6500 6811	1250 110 8000 8695	1250 – 12000 –
Показатель	Марка молота одиночного действия
СССМ-570	С-276	СССМ-680	С-811А	С-812А
Наибольшая высота подъема ударной части, мм Энергия одного удара, кДж Масса: ударной части, кг общая, кг	1500 27 1800 2700	1300 39 3000 4150	1370 82 6000 8650	1370 82 6000 8200	1370 100 8000 11000
Показатель	Марка молота двойного действия
С-35	С-32	СССМ-708	С-232	С-977
Энергия одного удара, кДж Наибольшая высота подъема ударной части, мм Масса: ударной части, кг общая, кг	10,85 450 614 3767	15,90 525 655 4095	11,20 406 680 2363	18 508 1130 4650	17…27 460 2250 5200

Таблица 2 –
Дизель-молоты

Показатель	Марка штангового молота
СП-60	СП-65	С-268	С-330	С-330 А
Наибольшая энергия удара, кДж Максимальная высота подъема ударной части, м Масса: ударной части, кг общая, кг	1,75 1,3 240 350	18,8 2,4 2500 4220	16,0 2,1 1800 3100	20,0 2,3 2500 4200	20,0 2,5 2500 4500
Показатель	Марка трубчатого молота с воздушным охлаждением
С-859	С-949А	С-954А	С-977А
Наибольшая энергия удара, кДж Масса ударной части, кг молота, кг Наибольшая высота подъема, мм	31,4 1800 3500 3000	42,7 2500 5800 3000	59,8 3500 7300 3000	88,3 5000 9000 3000
Показатель	Марка трубчатого молота с водяным охлаждением
С-995А	С-996А	С-1047А	С-1048А	СП-54-1
Наибольшая высота подъема ударной части, мм Наибольшая энергия удара, кДж Масса: ударной части, кг общая, кг	3000 22 1250 2600	3000 31,4 1800 3650	3000 42,7 2500 5600	3000 59,8 3500 7650	3000 88,3 6000 10000

Как произвести расчёт

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

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

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

Для получения несущей способности различных типов грунта стоит воспользоваться таблицей:

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

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

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

Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундамента прежде всего зависит от района строительства, типа грунта и конструктивных особенностей здания или сооружения.

Надёжность и долговечность эксплуатации любого здания или сооружения не в последнюю очередь зависит от правильности определения глубины заложения фундамента. Наиболее часто фундамент с недостаточной глубиной заложения возводят при строительстве коттеджей, дачных домов и других постройках вспомогательного назначения. Основная причина этому — попытка сэкономить на стоимости строительства за счёт уменьшения затрат при возведении фундамента. Однако необходимо помнить, что экономия за счёт снижения качества фундамента влечёт за собой значительно большие затраты на устранение дефектов, возникающих вследствие такой экономии.

Наиболее распространёнными дефектами из-за недостаточной глубины заложения фундамента (15) являются:

• выгиб, прогиб или просадка отдельных участков фундамента;
• недопустимый крен зданий и сооружений;
• образование трещин в стенах, узлах сопряжения и других конструктивных элементах;
• возникновение ползучести грунтов и конструкций.

Рис. 15. Дефекты из-за недостаточной глубины заложения фундамента

При определении необходимой глубины заложения фундамента производится изучение результатов гидрогеологического исследования грунта основания в соответствии с требованиями нормативной документации определяется глубина промерзания грунта, анализируется соответствие примененного типа фундамента с конструктивными особенностями здания или сооружения, определяются физикомеханические характеристики грунта и т.д.

7.3.2 Испытание свай динамической нагрузкой

Сущность испытания заключается в определении сопротивления основания висячей сваи по величине погружения ее от удара молота.

Наиболее правильным показателем ожидаемого сопротивления основания сваи считают величину погружения сваи в грунт от одного удара молота, называемую «отказом».

Отказ изменяют во время забивки и после некоторого промежутка времени — «отдыха сваи»; по ГОСТ 5086-51 продолжительности «отдыха» принимается:

в песчаных грунтах — не менее 3 суток; в связных грунтах — согласно программе испытаний, но не менее 6 суток.

Эти сроки следует считать минимальными и при благоприятных производственных условиях принимать: при суглинках до 15 дней, при глинах — до 25.

Добивка свай должна производиться тем же оборудованием, которое применялось при их забивке. Действительным считают отказ после «отдыха» сваи.

Практически величину отказа вычисляют как среднее арифметическое величины погружения сваи от числа ударов, в залоге принимаемое равным:

для молотов подвесных и одиночного действия — 10; для молотов двойного действия и дизель-молотов — числу ударов молота в течение 1 и 2 мин ; для вибропогружателей — величину погружения сваи за 1 мин его работы.

Для определения сопротивления сваи по отказу исходят из условия равенства работы, совершаемой молотом при падении и сваей на пути ее погружения

где Q — вес ударной части молота; Н — высота ее падения; Р_пр — предельное сопротивление основания сваи; h — высота подскока ударной части молота.

Эта работа затрачивается на полезную ее часть — преодоление сопротивления проникновению сваи в грунт и потери. Потери живой силы происходят в основном вследствие упругих деформаций грунта и самой сваи.

Часть работы расходуется на преодоление неупругих деформаций сваи и вредных сопротивлений; эта затрата может быть выражена частью полной работы αQH , где α Qh и αQH , можно определить предельное сопротивление основания сваи, так как величина отказа e известна:

т. е. сопротивление основания сваи возрастает по мере убывания е (уменьшения отказа).

По Н. М. Герсеванову предельное сопротивление сваи при испытании ее динамической нагрузкой будет

где n — коэффициент, принимаемый по табл. 30 (см. СНиП II-Б.5-62); F — площадь поперечного сечения в м 2 ; q — вес сваи, включая вес наголовника (без коэффициента перегрузки), в т ; Q — вес ударной части молота (без коэффициента перегрузки) в т ; H — расчетная высота падения ударной части (принимаемая по табл. 31) в см ; e — отказ (погружение сваи от одного удара) в см .

Формула Герсеванова может применяться для дизель-молотов и для молотов двойного действия, но при этом в нее вместо произведения QH должна быть подставлена величина энергии одного удара, действительно расходуемая (по паспортным данным) на попружение сваи (табл. 31 и 32).

Вес ударной части молота одиночного действия, в том числе дизелымолота, должен быть: при длине сваи более 12 м — не менее веса сваи (или оболочки); при длине сваи до 12 м — при забивке в плотные грунты — не менее 1,5 веса сваи, а при грунтах средней плотности — не менее 1,25 веса сваи, включая во всех случаях в вес сваи вес наголовника.

Расчетное сопротивление висячей сваи Р в т при использовании данных испытания свай динамической нагрузкой определяется по формуле (38), причем значение Р н принимается равным предельному сопротивлению основания сваи P_пр , вычисляемому при песчаных грунтах основания по формуле (41), а при глинистых — по формуле (44).

Источник

ПОГРУЖАЕМЫЕ СВАИ, СВАИ-ОБОЛОЧКИ, ШПУНТ

11.7. Работы по погружению свайных
элементов в пределах акватории допускается производить при волнении не более
одного балла, если применяют плавучие краны и копры водоизмещением до 500 т,
и не более 2 баллов – при большем водоизмещении, а самоподъемные платформы –
при волнении не более 4 баллов.

11.8. Секции свайных элементов,
используемые для наращивания погружаемых свай или свай-оболочек, подлежат
контрольному стыкованию на строительной площадке для проверки их соосности и соответствия проекту закладных деталей стыков
(в пределах установленных допусков) и должны быть замаркированы и размечены
несмываемой краской для правильного их присоединения (стыкования) на месте
погружения.

11.9. В начале производства работ по
забивке свай следует забивать 5-20
пробных свай (число устанавливается проектом), расположенных в разных точках
строительной площадки с регистрацией числа ударов на каждый метр погружения.
Подсчет общего числа ударов на погружение остальных свай не производится.
Однако для свай длиной более 25
м дополнительно должна производиться регистрация числа
ударов на каждый метр на последних трех метрах погружения. Результаты
измерений должны фиксироваться в журнале работ.

11.10.
В конце погружения, когда фактическое значение отказа близко к расчетному, производят его измерение. Отказ свай в конце
забивки или при добивке следует измерять с
точностью до 0,1 см.

При забивке
свай паровоздушными одиночного действия или дизельными молотами последний
залог следует принимать равным 30 ударам, а отказ определять как среднее
значение из 10 последних ударов в залоге. При забивке свай молотами двойного
действия продолжительность последнего залога должна приниматься равной 3 мин,
а отказ следует определять как среднее значение глубины погружении сваи от
одного удара в течение последней минуты в залоге.

11.11.
Сваи с отказом больше расчетного должны подвергаться контрольной добивке после «отдыха» их в грунте в соответствии с ГОСТ
5686-78. В том случае, если отказ при контрольной добивке
превышает расчетный, проектная организация должна установить необходимость
контрольных испытаний свай статической нагрузкой и корректировки проекта
свайного фундамента или его части.

11.12.
При вибропогружении свай или свай-оболочек
продолжительность последнего залога принимается равной 3 мин. В течение
последней минуты в залоге необходимо замерить потребляемую мощность
вибропогружателя, скорость погружения с точностью до 1 см/мин и амплитуду
колебания сваи или сваи-оболочки с точностью до 0,1 см – для возможности
определения ее несущей способности.

11.13.
При вибропогружении железобетонных свай-оболочек и
открытых снизу полых круглых свай следует принимать меры по защите их
железобетонных стенок от образования продольных трещин в результате
воздействия на них гидродинамического давления, возникающего в полости
свайных элементов при вибропогружении в воду или
слабый разжиженный грунт. Мероприятия по предотвращению появления трещин
должны быть разработаны в ППР и проверены в период погружения первых свай-оболочек.

11.14.
На последнем этапе погружения сваи-оболочки в целях предотвращения
разуплотнения грунта основания в полости свай-оболочек необходимо оставлять
грунтовое ядро высотой по проекту, но не менее 2 м от низа ножа оболочки в
случае применения гидромеханизации и не менее 0,5 м при применении
механического способа удаления грунта.

11.15.
Перед погружением стальной шпунт следует проверить на прямолинейность и
чистоту полостей замков протаскиванием на стенде через 2-метровый шаблон.

Замки и
гребни шпунтин при подъеме их тросом необходимо
защищать деревянными прокладками.

11.16.
В процессе погружения шпунта разность отметок нижних концов соседних
забиваемых шпунтин должна быть не более 2 м для плоского шпунта и не
более 5 м
для других профилей шпунта.

11.17.
При устройстве замкнутых в плане конструкций или ограждений погружение шпунта
следует производить, как правило, после предварительной его сборки и полного
замыкания.

11.18.
Извлечение шпунта следует производить механическими устройствами, способными
развивать выдергивающие усилия в 1,5 раза превышающие усилия, определенные
при пробном извлечении шпунта в данных или аналогичных условиях.

Скорость
подъема шпунта при их извлечении не должна превышать 3 м/мин в песках и 1
м/мин в глинистых грунтах.

11.19.
Предельная отрицательная температура, при которой допускается погружение
стального шпунта, устанавливается проектной организацией в
зависимости от марки стали и способа погружении.

Определение дефектов, вызванных ошибками при реконструкции зданий и сооружений

При проектировании реконструкции здания или сооружения нередко принимают ошибочные решения из-за неправильной оценки несущей способности грунтов основания под эксплуатируемым зданием или сооружением, состояние конструкций фундаментов и надземных частей здания. Поэтому до проектирования реконструкции здания необходимо выполнить инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания в таком же объёме, как и при проектировании нового строительства. Кроме того, должно производиться обследование всех конструкций реконструируемого здания. Необходим прогноз поведения всех конструкций после возведения новых и в случае увеличения временных нагрузок.

Только выполнение всех этих работ, глубокий анализ полученных результатов позволит разработать решения, обеспечивающие надёжность здания после его реконструкции.

При проектировании и производстве работ по реконструкции здания должны разрабатываться и соблюдаться все необходимые меры по сохранению или минимальному нарушению состояния основания реконструируемого здания.

Если новый фундамент заглубляется ниже подошвы существующего, то необходимо устройство шпунтового ограждения. Открытый водоотлив из нового котлована, как правило, приводит к вымыванию частиц грунтадиз-по подошвы существующего фундамента и большим неравномерным осадкам последнего. В этом случае неминуемо появление трещин в конструкциях существующего здания.

Даже если вместо открытого водоотлива из котлована применяется водопонижение с помощью иглофильтров, из-за большой кривизны депрессивной кривой поверхности подземных вод следует ожидать неравномерные осадки фундаментов существующего здания (рис. 26).

Если при реконструкции здания в зимний период подвальные помещения оказываются с открытыми проёмами в наружных стенах, то может произойти промораживание грунтов ниже подошвы фундаментов. При наличии в основании пучинистых грунтов это вызовет деформацию фундаментов и надземных конструкций здания или сооружения.

Рис. 26. Схема деформации здания вследствие понижения уровня грунтовых вод: 1 — иглофильтры; 2 — уровень подземных вод до водопонижения; 3 — то же после водопонижения; 4 — котлован для нового здания; 5 — уровень подошвы фундамента существующего здания после осадки грунтового основания

При реконструкции часто устраивают новые входы в подвалы. При этом забывают, что подошва существующих фундаментов оказывается заглублённой на небольшую глубину относительно пола у нового входа, и грунты под подошвой старого фундамента могут быть проморожены в зимнее время. При наличии пучинистых грунтов это неминуемо приведёт к деформации фундамента и конструкций, опирающихся на него (рис. 27).

Рис. 27. Схема промерзания грунтов у входа в подвал: 1 — вход в подвал; 2 — подошва фундамента; 3 — граница промерзания грунтов

В зданиях старой постройки надо быть очень осторожным при решении вопроса о возможности углубления пола подвала.

Если нижняя часть фундамента выполнена из валунов в распор со стенами траншеи, то при обнажении этих участков в процессе углубления пола подвала происходит вывал валунов и разрушения фундаментов.

При углублении фундаментов меняется и расчётная схема работы фундаментов. В них увеличивается изгибающий момент от бокового давления грунта.

Если конструкция тела фундамента позволяет углублять пол подвала, то глубина подвала должна определяться расчётом, но в любом случае подошва фундамента не может приближаться к отметке пола подвала менее, чем на 0,5 м.

При строительстве дренажа недалеко от существующих зданий можно ожидать дополнительные неравномерные осадки их фундаментов в связи с уплотнением грунтов в основании при уменьшении их влажности. Очень опасно понижение уровня подземных вод рядом со старыми зданиями, стоящими на деревянных сваях или лежнях. Если уровень подземных вод опустится ниже головок свай или лежней, то они сгниют и здание получит большие неравномерные деформации.

Характерными ошибками при реконструкции являются:

• отсутствие данных инженерно-геологических изысканий как при строительстве, так и при реконструкции;
• недостаточно подробный анализ технического состояния фундаментов, несущих и ограждающих конструкций;
• отсутствие данных о прочностных и деформационных характеристиках материалов несущих и ограждающих конструкций;
• отсутствие данных об изменении расчётных схем несущих конструкций о нагрузках и воздействиях при последующей эксплуатации;
• отсутствие проектов по усилению несущих конструкций, повышению жёсткости здания;
• отсутствие контроля за качественным выполнением проектных решений.

Просмотров: 2 533

Подготовительные мероприятия

Начинать работы по определению несущей способности по статической методике, согласно нормативам, можно только после того, как прочность бетона свай достигнет 75 %. Опоры предварительно осматриваются на предмет наличия сколов и других дефектов. К испытаниям допускаются только качественно изготовленные сваи. При необходимости их головы усиливают с использованием внешней обоймы. Сколы в некоторых случаях допускается заделывать цементно-песчаной смесью.

Одну из свай перед проведением испытаний готовят в качестве эталонной. Перед забиванием ее, помимо всего прочего, проверяют на прямолинейность. Также внимательно осматривают места ее стыковки на предмет изношенности. Отклонения по прямой у таких опор, согласно нормативам, не должны быть выше 10 мм по всей длине в любой из плоскостей.

Помимо осмотра, испытание свай предполагает проведения такого вида подготовительных работ, как насыщение грунта влагой. Ведь земля под домом в последующем сухой будет далеко не всегда. А следовательно, и нагрузка на сваю может оказаться более высокой чем в обычных условиях. Для увлажнения грунта при испытаниях по периметру площадки выкапываются траншеи шириной 0.5 м и глубиной 1-1.5 м. Иногда также бурятся скважины (обычно в количестве 3-х штук). Их диаметр чаще всего составляет 20 см. Располагают скважины также на краю площадки.

Во время проведения испытаний следят за тем, чтобы уровень воды в шахтах и траншеях оставался постоянным. Минимальное время замачивания грунта СНиП определяют как 24 часа на каждый метр глубины. Однако этот показатель может изменяться в зависимости от состава земли.

Формула Герсеванова для расчета отказа свай

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

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

Величины, входящие в выражение:

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

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

Истинный и ложный отказ сваи

Выделяются два типа отказа опоры.

Ложный получается сразу же по окончании погружения до той точки, на которой ее заглубление от залога идентично проектному плану. Истинный отказ получается по истечении некоторого периода времени после того как статическая нагрузка будет удалена, а земля успеет восстановить свою структуру. Способ определения этой величины посредством ударов специального молотка, предназначенного для забивки свай, носит название динамических испытаний. Длительность перерыва варьируется в зависимости от особенностей почвы, присущих данной местности.

На время выдерживания влияют состав грунта, его влажность и плотность. В Московской области оно может варьироваться в пределах 20-40 дней. После того как почва восстановится, у опорного элемента возрастает значение несущей способности по сравнению с тем, каким оно было сразу после внедрения винтовой сваи в землю.