Формула Герсеванова для расчета отказа свай

Свайные фундаменты привлекательны возможностью использования на разных видах почв, включая пучинистые, заболоченные и иные проблемные грунты. При обустройстве основания важно правильно провести предварительные расчеты. Одним из важных параметров является отказ сваи.

Определение и необходимость залога

Понятие «залог при забивке свай» используется при расчете проектных величин. Залог сваи – это комплекс из нескольких ударов по ней (не менее четырех), производимых с помощью молотка и помогающих узнать среднее значение отказа. Количество движений зависит от типа инструмента, которым производится процедура.  Когда применяется дизельный молот, число ударов равно 10. При использовании вибрирующего погружателя или инструмента двойного действия величину измеряют количеством движений в минуту. Опору всегда погружают до тех пор, пока не будет достигнуто проектное значение. При работах необходимо контролировать вертикальность ее положения.

Расчетный отказ сваи – показатель, свидетельствующий о ее достаточной заглубленности, а также о способности выдерживать нагрузку, предполагаемую проектом постройки.

Для максимальной точности вычислений рекомендуется проводить несколько типов испытаний. Сюда относятся динамическое и статическое тестирование опорных элементов, а также изучение почвы и процедура зондирования.

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 сваи в землю.

Формула Герсеванова для расчета отказа свай

Чтобы посчитать отказ L сваи, возникающий от единичного ударного воздействия, используется 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.

Коэффициент надежности зависит от числа свай: чем их больше, тем меньше цифра. Для 1-5 опорных элементов значение будет равно 1,75. Если же свай больше двух десятков, берут цифру 1,1.

Расчет несущей способности сваи

Вычислить несущую характеристику Р можно, воспользовавшись следующим выражением:

P  = (yc/yq) * (0,5*F*n + √_{0,25*F2*n2+(F*n/e)*QH*̅((Q+0,2q)/(Q+q)))}

Величина e в данной формуле – действительное значение отказа, QH – работа молотка, а Q – масса его ударного сегмента. Используемые в выражении коэффициенты yc и yq указывают соответственно на условие работы опоры и надежность. Остальные переменные обозначают те же величины, что и в предыдущей формуле.

Среднее значение при устройстве свай

Среднее значение при устройстве свай называется отказом. Определять его можно по-разному, в зависимости от способа погружения опоры в землю и применяемого при этом инструмента. Выделяют следующие величины:

• Отказ вдавливания, определяемый усилием на окончательных 0,5 м заглубления. Этот участок делится на 5 отрезков по 0,1 м и для каждого из них фиксируется параметр.
• Забивной отказ – усредненное значение углубления опоры при единичном движении, входящем в десятку конечных в залоге.
• Параметр, используемый при работе с погружающим виброинструментом. Он определяется по последней трети залога, длящегося 3 минуты.

Если значение опоры превысило расчетное, ее продолжают заглублять по прошествии некоторого периода ее пассивного нахождения в почве. Длительность этого интервала зависит от состава и характеристик грунта. Меньше всего он у крупнопесчаных почв, не отличающихся повышенной влажностью: в этом случае сваю оставляют на передержку минимум трое суток. Максимальный интервал устанавливается для случаев, когда опора проходит через пластичный глинистый грунт, отличающийся мягкостью или текучестью.

Практическое применение полученных данных

Если при погружении конструкции на требуемую глубину значение отказа остется слишком большим даже по окончании манипуляций, произведенных после периода выдержки, работы координируют с компанией, подготовившей проект. Ее представители могут посоветовать внести в него изменения либо провести статическое тестирование опор. Бывают случаи, когда отказный параметр устанавливают строго, а степени заглубления придается меньшее значение. Тогда допускается недобить опору (но не более, чем на 0,5 м).