книги / Расчет осадок ленточных свайных фундаментов

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 но 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 А)

сваями соответственно 6d н 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 ж е—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

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 6 d, которые нагляд­ но показывают изменение нагрузки на сваи при их работе в со­ ставе различных фундаментов.

5.ДЕФОРМАЦИЯ ГРУНТА

ИРАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ

Важным вопросом при проектировании свайных фундамен­ тов является определение деформации различных слоев и мощ­ ности активной зоны.

Исследованиями В. Г Березандева [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 бине.

Опыты проводились на маломасштабных однорядных свай­

стом пылеватом песке в лаборатории и с натурными ленточными свайными фундаментами на экспериментальной площадке А.

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 свайногс фундамента. Исследования показали, что при расстоянии межд> 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 ка 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 трубкг диаметром 3—4 мм. Осадки марок в процессе загружения свай ного фундамента определялись с точностью до 0 , 0 1 мм.

Схемы расположения осадочных марок и их осадки при ис лытании свайных фундаментов с расположением свай в один ряг 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 плоскост! острия и в непосредственной близости, начинают оседать npi 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

ли, что зоны влияния свай находятся в пределах от 3 до 8 d. Бы­ ло установлено, что эта величина зависит от первоначальной плотности грунта. В опытах Р. И. Колмогорова [46} зоны влия­ ния были установлены 8 —1 0 d 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 1 0 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 ,0 1 —0 , 0 2 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—1 2 d. 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.

Правила моделирования полностью не разработаны, поэтому для уточнения зон деформаций и напряжений под ленточными свайными 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 ставляли собой металлические стержни с конусом й винтовой

лопастью диаметром 28 мм. Погружение марок осуществлялось вдавливанием и завинчиванием с помощью 25-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 стр мы Аистова. Марки были заложены на 3,5; 5; 7,5; 9 м ниже

ет на перемещение грунта в сторону от свай.

Исследования показали, что при расстоянии между сваями Ы 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 (6 d). При включении в работу ростверка возросла нагрузка на фундамент и увеличи­ лись деформации отдельных слоев. Граница активной зоны ока-