CC BY
7СТРОИТЕЛЬСТВО. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ И ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ
УДК 624.154.1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД АВТОРЫНОК А. Ю. Курдюк, Д. П. Дисяев
Астраханский инженерно-строительный институт
Рассматривается расчет несущей способности железобетонных призматических свай согласно СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты», а также приводится анализ результатов расчета по СНиП и результатов полевого статического зондирования.
Ключевые слова: инженерные изыскания, геотехника, свайный фундамент, расчет несущей способности сваи, статическое зондирование.
The paper presents calculation of load bearing capacity of ferroconcrete prismatic piles according to Construction Norms and Regulations 2.02.03-85 "Pile foundations". The authors give the analysis of calculation results based on Construction Norms and Regulations and comment on the results of field static sounding. Key words: engineering researches, geotechnics, pile foundation, calculation of load bearing capacity of a pile, static sounding.
В 2003 г. на объекте «двухэтажный крытый рынок автозапчастей по ул. Б. Алексеева в Ленинском районе г. Астрахани» были проведены инженерно-геологические изыскания. Работы выполнялись с целью изучения геолого-литоло-гического строения, гидрогеологических условий, физико-механических свойств грунтов, химического состава грунтовых вод и грунтов зоны аэрации, а также их коррозионных свойств на площадке строительства 2-этажного крытого рынка. Одним из видов полевых работ, выполненных на площадке строительства, являются полевые испытания грунтов методом статического зондирования [3].
Методы полевых испытаний грунтов зондированием применяются в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ или отдельно для:
• выделения инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов и разновидностей);
• оценки пространственной изменчивости состава, состояния и свойств грунтов;
• определения глубины залегания кровли скальных, крупнообломочных и мерзлых грунтов;
• количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);
• определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;
• оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;
• определения сопротивлений грунта под нижним концом и по боковой поверхности свай;
• выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;
• контроля качества геотехнических работ [1].
Участок изысканий охарактеризован скважинами № 1-3, пробуренными до глубины 10,0 м, и тремя точками статического зондирования глубиной до 8,0-8,1 м, на основании которых построены схемы к определению несущей способности свай. Статическое зондирование грунтов выполнено по трем точкам под проектируемое здание установкой СП-59 [3].
В геологическом строении площадки до глубины пройденного бурения принимают участие хвалынские отложения верхнего отдела четвертичной системы (mШhv), представленные суглинками и песками, перекрытыми с поверхности насыпным суглинистым грунтом [3].
На основании генетических признаков грунтов, их номенклатурного вида, а также статистической обработки лабораторных анализов, в соответствии с ГОСТ 20522-72, на участке выделено пять инженерно-геологических элементов (ИГЭ):
ИГЭ-1. Насыпной слой - представлен суглинками с линзами песка, включениями битого кирпича до 10 % от общей массы. Физическое состояние насыпного слоя охарактеризовано следующими показателями при естественной влажности 14 %: показатель консистенции 0,57, плотность сложения 1,82 г/см3, коэффициент пористости 0,69, степень влажности 0,55, число пластичности 14,0 в среднем по элементу. Мощность слоя 0,3-1,0 м. Механические характеристики по ИГЭ не приводятся в виду наличия крупных включений.
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
ИГЭ-2. Суглинок коричневый, твердый, при ^ = (-)0,29, природная влажность 20,5 %, плотность сложения 1,90 г/см3, коэффициент пористости 0,71, степень влажности 0,78, число пластичности 15,5. В среднем по элементу потери при прокаливании составляют 3,9 %. По данным компрессионных испытаний коэффициент уплотнения при нагрузке 2,0 кг/см2 составил 0,02.
ИГЭ-3. Суглинок тугогпластичный, ^ = 0,37, природная влажность 25,5 %, плотность сложения 1,94 г/см3, коэффициент пористости 0,75, степень влажности 0,92, число пластичности 13. В среднем по элементу потери при прокаливании составляют 3,4 %. По данным компрессионных испытаний коэффициент уплотнения
при нагрузке 2,0 кг/см2 составил 0,03. Мощность слоя 1,0-1,3 м.
ИГЭ-4. Суглинок мягкопластичный, ^ = 0,66, природная влажность 26,4 %, плотность сложения 1,97 г/см3, коэффициент пористости 0,73, степень влажности 0,97, число пластичности 11,8 в среднем по элементу. По данным компрессионных испытаний коэффициент уплотнения при нагрузке 2,0 кг/см2 составил 0,02. Мощность слоя составляет 4,6-5,2 м.
ИГЭ-5. Песок желтый пылеватый, плотный, водонасыщенный. Естественная влажность 24 %, плотность сложения 2,06 г/см3, коэффициент пористости 0,59, степень влажности 1,00 по данным статического зондирования. Вскрытая мощность слоя от 2,4 до 2,5 м [3].
Схема расчетных нперчзок на отмх ни ¡а рос/г/6ъгрк(7Ь / /77 /// )
а> (£]
V
л
Со ф
I
V
0,1 ^
/б.б
Я I --I
т ' К
С 1,5 т.
• ^ ^ \S9.St
.....
10
¿ООО
к
I/
Ш) (¿Р)
1 У";
г@
П?
о>
Г«
У * *
© ® ® © Ф (О 0 VI) С?У @ @
Рис. 1. Схема расчетных нагрузок на отм. низа ростверков. Рабочий проект
Согласно рабочему проекту строительства двухэтажного здания рынка автозапчастей по ул. Б. Алексеева, 49А, на объекте применены сваи двух типов: СН 6-30 и СН 4-30 с нагрузкой 61,5 т по осям А и Е и 69,5 т по осям Б и Г (см. рис. 1).
В соответствии с данными, приведенными в [3], данные сваи необходимо рассматривать как висячие. Поверочный расчет выполняется
для двух видов свай - длиной 6 м и 4 м, сечением 300х300 мм, в соответствии с СНиП 2.02.03-85. «Свайные фундаменты» [5], руководством по проектированию свайных фундаментов [4], пособием по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) [2].
На рис. 2-4 представлены расчетные схемы к определению несущей способности свай.
Научно-технический журнал
Рис. 2. Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи (скважина № 1)
Рис. 3. Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи (скважина № 2)
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Рис. 4. Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи (скважина № 3)
Скважина № 1
Согласно выполненным инженерно-геологическим изысканиям, грунт под нижним концом: сваи длиной 6 м - суглинок мягкопластичный, показатель текучести 1ь = 0,66; сваи длиной 4 м -суглинок тугопластичный, показатель текучести 1ь = 0,37.
Согласно п. 2.2 [5], данный грунт не является малосжимаемым. Сваи рассчитываются как висячие.
Согласно п. 4.2 [5], несущую способность висячей забивной сваи определяют по формуле:
Рл =7С -{Гек ■ к■А+и■ ^Гсг ■ 1г ■ Ь), (1) где ус - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; Я - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 1 [5]; А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуф-летного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто; и -наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;/ - расчетное сопротивление /-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 2 [5]; Ь - толщина /-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; усп, Ус/ - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 3 [5].
Площадь опирания сваи на грунт составит:
А = 0,3 • 0,3 = 0,09 м2 Наружный периметр сечения ствола сваи составит:
u = 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,3 = 1,2м
I. Определение несущей способности висячей сваи длиной 6 м
Определим несущую способность висячей сваи:
Fd = 1 • (1 • 817,5 • 0,09 +1,2 • (1 • 0,3 • 9,2 + +1 • 0,7 • 35 +1 -1,5 • 22,125 +1 • 0,8 • 10,26 + +1 -1 • 29,84 +1 • 1,4 -12,8)) = 1 • (73,575 +
+1,2 • (2,76 + 24,5 + 33,188 + 8,208 + + 29,84 +17,92)) = 213,275 кН = 21,33да
Определим допустимую расчетную нагрузку на сваю:
F = F± = 213,275
1,4
= 152,34кН = 15,234т •
где ук - коэффициент надежности по грунту, принимаемый, согласно п. 3.10 [5], равным 1,4 -если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта.
II. Определение несущей способности висячей сваи длиной 4 м
Определим несущую способность висячей сваи:
Научно-технический журнал
^ = 1 ■ (1 1741 ■ 0,09 +1,2 ■ (1 ■ 0,3 ■ 9,2 + +1 ■ 0,7 ■ 35 +1 ■ 1,5 ■ 22,125 +1- 0,8 10,26 + +1 ■ 0,4 ■ 29,15)) = 1 ■ (73,575 +1,2 ■ (2,76 + + 24,5 + 33,188 + 8,208 +11,66)) = = 253,07 кН = 25,307 т
Определим допустимую расчетную нагрузку на сваю:
р = 1± = 253,07
Гк
1,4
= 180,76кН = 18,076т
Таблица 2
Результаты расчета несущей способности свай по данным статического зондирования
Глубина, м Несущая способность сваи, т Расчетная нагрузка на одну сваю (к = 1,25), т
песчаные пылевато-глинистые песчаные пылевато-глинистые
1 19,0 14,8 - 11,8
2 34,9 23,3 - 18,7
3 42,0 27,4 - 21,9
4 50,1 32,6 - 26,1
5 63,0 40,2 - 32,2
6 72,2 46,8 - 37,4
7 79,4 50,1 - 40,1
8 133,8 102,8 107,1 -
Определение несущей способности свай по скважинам № 2 и 3 производятся аналогично.
Итоговые значения несущей способности и допустимой расчетной нагрузки на сваи по всем скважинам приведены в таблице 1.
Таблица 1
Несущая способность и допустимая расчетная нагрузка на сваи
Несущая Допуст имая
способ- расчетная
ност ь, т нагрузка, т
Сква- Свая СН 6-30 21,33 15,234
жина №1 Свая СН 4-30 25,307 18,076
Сква- Свая СН 6-30 20,276 14,483
жина № 2 Свая СН 4-30 16,08 11,485
Сква- Свая СН 6-30 17,892 12,78
жина №3 Свая СН 4-30 13,5676 9,691
Результаты расчета несущей способности свай по данным статического зондирования, согласно [3], приведены в таблице 2.
Исходя из рассмотренных материалов, можно заключить:
• существующий в настоящее время свайный фундамент работает не на расчетную нагрузку, а на значительно меньшую, чем обозначенная в проекте, на листе 2 книги 2 - Архитектурно-строительные решения;
• несущая способность свай, определенная по трем скважинам для двух вариантов свай, не обеспечивает восприятия указанных в проекте расчетных нагрузок и не позволяет нести нагрузку от мансардного этажа в случае его устройства;
• несущая способность свай, определенная по данным статического зондирования, требует корректировки с учетом натурных испытаний свай;
• необходимо провести георадарное обследование основания с целью уточнения литоло-гического строения [6].
Список литературы
1. ГОСТ 19912-2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.
2. Пояснительная записка по инженерно-геологическим изысканиям по объекту «2-этажный крытый рынок автозапчастей по ул. Б. Алексеева в Ленинском районе г. Астрахани». Астрахань : ГП «Каспрыбпроект», 2003.
3. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП им Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. М., 1986.
4. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. М. : Стройиздат, 1980.
5. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Минстрой России. М. : ГП ЦПП, 1995. 48 с.
6. Шереметов И. М., Курдюк А. Ю. Геотехнический мониторинг основания зданий и сооружений Астраханского кремля // Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 4 (43). С. 8-13.
© А. Ю. Курдюк, Д. П. Дисяев
УДК [69+699.841] (083.74)
РАСЧЕТ СЕЙСМИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ОТВЕТА С ПОМОЩЬЮ РЕКУРРЕНТНЫХ ФОРМУЛ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ
А. В. Синельщиков
Астраханский инженерно-строительный институт
В работе рассмотрен вопрос построения сейсмических спектров ответа для целей расчета сейсмостойкости зданий и сооружений. Предложены рекуррентные формулы для интегрирования уравнений движения осциллятора с заданной частотой, позволяющие ускорить процесс получения решения. Приведено сравнение результатов интегрирования уравнения
