В зависимости от типа грунта используют разные опоры для фундамента. Они делятся на сваи-стойки и висячие. Первые погружаются непосредственно в землю и передают давление от дома к грунту. Висячие опоры удерживают конструкцию благодаря трению, которое возникает между землей и их поверхностью.
ЗАЧЕМ НУЖНО РАССЧИТЫВАТЬ ПОКАЗАТЕЛИ МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК СВАЙ
Во время определения несущей способности опоры обязательно учитывают особенности материала, из которого она сделана, а также тип грунта, куда устанавливается основа для фундамента. Как правило, это показатели сопротивления конструкции действию нагрузки в вертикальном положении. Данный параметр учитывают при закладке фундамента, который имеет низкий ростверк.
Устройство свайного фундаментного поля требует высокой степени организации работ и тщательного контроля за качеством их выполнения. Для этого предварительно необходимо разработать проект производства установки опор. Затем следует строго соблюдать его технологическую последовательность выполнения и организовать контроль полевых работ.
РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАИ
В практике строения фундамента используют сразу несколько методов, с помощью которых определяется максимальная несущая способность сваи. Первый — теоретический, рассчитывается по формулами и таблицам из СНиП. Динамический метод подразумевает использование пробных свай. Это испытание осуществляется посредством ударов молота по опорам, после чего фиксируются показатели осадки. Суть статического метода зондирования заключается в регистрации нагрузок на поверхности сваи, а также у ее основания. Осуществляется посредством применения датчиков.
Определение несущей способности свай по материалу и грунту
- где
с – коэффициент условия работы сваи = 1; 
- коэффициент продоль-ного изгиба = 1;- < 1 для свайных фундаментов с высоким ростверком.
Прочность ствола сваи должна быть обеспечена на всех этапах выполнения работ:
| складирования | |
| складирования |  |
| транспортировки |
Прочность при забивке свай, прежде всего, обеспечивается правильным выбо-ром сваебойного оборудования:
1.НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СВАИ ПО ГРУНТУ ОСНОВАНИЯ
Грунт, окружающий ствол сваи может воспринимать, как правило, значи-тельно меньшую нагрузку. Необходима проверка несущей способности. Для свай – стоек и висячих свай несущая способность по грунту определяется по разному.
1). Несущая способность свай – стоек.
2). Несущая способность висячих свай (свай трения).
N0,Nб – сопротивление сваи, соответственно под острием и по боковой по-верхности.
Р – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.
где R – расчетное сопротивление грунта сваи под острием; u – периметр сваи; fi – расчетное удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи; Li - мощность i слоя грунта, где действует fi
Несущая способность сваи, полученная расчетом, часто оказывается ниже фактической, найденной по испытаниям. Данное обстоятельство объясняется тем, что в расчетах используются осредненные табличные значения величин fi , что является приближенным.
Для определения истинной (фактической) несущей способности сваи реко-мендуется проводить испытания свай непосредственно на площадке строительства. Обычно под пятном застройки здания (сооружения) перед производством работ проводятся испытания 1 или 2 свай.
Б) Испытания свай динамическим методом
1. Явления, происходящие в грунте при забивке сваи.
Отказ при забивке свай. Понятие об истинном и ложном отказе.
Величина погружения сваи при ударе (забивке) носит название отказ. При погружении свай через песчаные грунты величина отказа с глуби-ной резко уменьшается и в некоторых случаях может достигнуть нуля.
Для увеличения отказа сваи необходимо предоставить отдых, т.е. остано-вить забивку на 3…5 дней. За это время в около свайном пространстве восстанавливается поровое давление, грунтовая вода снова подходит к стволу сваи, трение снижается и сваю можно снова добивать т.к. отказ увеличивается относительно первоначальной величины, полученной до отдыха.
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.
Отказ (е) сваи во время забивки получил название «ложный».
Отказ (е) сваи после отдыха – «истинный».
Получение истинного отказа сваи в глинистых грунтах приводит к увеличению ее несущей способности. Исследования в этом направлении были проведены Новожиловым (ПГУПС).
Рнач – начальная несущая способность сваи в момент забивки;
Рmax – максимальная несущая способность сваи;
Т – период относительно быстрого возрастания несущей способности сваи;
t1, t2 – время испытания сваи;
Р1, Р2 – несущая способность сваи, соответственно в момент времени t1 и t2.
m – коэффициент, учитывающий скорость засасывания сваи.
Насколько повышается несущая способность сваи после отдыха?
В супесях – в 1,1…1,2 раза
В суглинках – в 1,3…1,5 раз
В глинах – в 1,7…6 раз
Т = (3…6) недель
В 1911 г. профессор Н.М. Герсеванов предложил формулу для определения несущей способности свай динамическим способом:
QH = A+B+C
QH – работа свайного молота;
A= Pe – работа, затраченная на погружение сваи;
В = Qh – работа упругих деформаций (подскок свайного молота);
С= 
QH – потерянная работа (трение, смятие, нагрев и т.д.).
QH = Pe + Qh +QH
Р – сопротивление сваи погружению (несущая способность сваи);
- коэффициент, учитывающий потерю работы.
В результате получаем квадратное уравнение, решение которого можно представить в виде:
А – площадь поперечного сечения сваи;
е – действительный отказ сваи;
Q – вес ударной части молота;
q – вес сваи;
n – коэффициент, учитывающий упругие деформации (150 т/м2 – для ж/б сваи).
Практически, при проектировании эту формулу используют для определения величины отказа (е), определив заранее расчетом величину (Р).
| Достоинства | Недостатки |
| 1. Простота | 1. Не точные результаты для глини-стых грунтов |
| 2. Малая стоимость |
В). Определение несущей способности свай статической нагрузкой
Принципиальная схема испытаний
- 1 Испытуемая свая
- 2 Анкерные сваи
- 3 Домкрат
- 4 Балка
Нагрузка прикладывается ступенями по 5 т.
Каждая ступень выдерживается до полной стабилизации осадки, определяемой прогибомерами с точностью до 0,1 мм.
По данным испытаниям строятся 2 графика.
г). Определение несущей способности свай методом зондирования
Зонд может погружаться:
- вдавливанием (статическое зондирование);
- забивкой (динамическое зондирование).
Робщ = Рост + Рбок
По данным зондирования можно судить о несущей способности сваи, а также с использованием эмпирических формул определять модуль общей деформации грунта Е0.
Преимущество данного метода – малая стоимость, возможность проведе-ния большого количества испытаний.
д). Явление отрицательного трения
Данное явление возникает при слоистом напластовании грунтов с наличием слабых прослоев. При наличии распределенной нагрузки будут деформироваться все слои грунта. Перемещение грунта вниз относительно ствола сваи вызовет дополнительное загружение её трением - отрицательное трение. Сваи начинают держать окружающий грунт, а не наоборот. Значительные исследования в этом направлении выполнены Ю.В. Россихиным.