Определение стабилизированных осадок свай по результатам их статических испытаний

1. Расчет осадок во времени фундаментов из свай, работающих как одиночные, рекомендуется производить по результатам статических испытаний пробных свай, расположенных в контуре здания или сооружения. Статические испытания должны быть выполнены по ГОСТ 5686 — 78 с условной стабилизацией не более 0,1 мм за 1 ч, если под нижними концами свай залегают грунты песчаные или глинистые с консистенцией от твердой до тугопластичной, и не более 0,1 мм за 2 ч, если под нижними концами свай залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

2. Предварительно стабилизированная осадка сваи S_pi от постоянной нагрузки, соответствующей ступени нагрузки p_i с учетом фактора времени, может быть определена по упрощенной методике путем вычисления ее по формуле

S_pi = ₁ + ₂ + S_t2, (1)

где ₁ — осадка сваи, полученная при статических испытаниях от нагрузки, предшествующей ступени p_i,

₂ — осадка за время увеличения нагрузки на ступень (принимается равной дополнительной осадке сваи при испытаниях спустя 5 мин с момента приложения ступени нагрузки);

S_t2 — расчетная осадка сваи за время t₂, которая вычисляется по формуле

, (2)

где S_t1 — принимают равным значению осадки сваи спустя 3 ч с момента увеличения нагрузки на ступень (при t₁ = 3 ч) за вычетом осадки ₂.

Для расчета осадки S_t2 и времени t₂ за условную стабилизацию осадки принимают ее скорость v_{s стаб}  1 мм/год.

Значения S_p1, ₁, ₂, S_t1 и S_t2 показаны на рис. 1.

Значения t₂ в зависимости от S_t1 приведены в табл. 1.

Рис. 1. Схема расчета осадки сваи

Таблица 1

St1	t2, год	St1	t2, год
0	0	1,2	13
0,3	2	1,4	16
0,5	3	1,6	20
0,6	5	1,8	23
0,7	6	2	27
0,8	7	3	47
0,9	8	4	72
1	10	5	100

Примечание. Значения t₂ при промежуточных величинах S_t1, определяют интерполяцией.

3. Окончательно осадка сваи S при постоянной нагрузке Р в момент времени t > t_у.с определяется по формуле

, (3)

где S_y.c — условно стабилизированная осадка пробной сваи, мм, определяемая по графику S = f(P) статических испытаний при нагрузке Р;

_y.c — величина условной стабилизации, мм/ч;

t_y.c — время, ч, необходимое для достижения условной стабилизации при нагрузке Р и определяемое по графикам S = f(t);

t — время, ч, действия нагрузки Р;

т — коэффициент, вычисляемый по результатам статических испытаний пробных свай по формуле

, (4)

где m_j — частное значение коэффициента для j-й ступени нагрузки, характеризующейся развитой во времени и затухающей кривой S=f(t), определяемой в соответствии с указаниями п. 4 настоящего приложения;

k — число ступеней нагрузки, для которых определяется т_j.

4. Для определения коэффициента т, строится график зависимости скорости осадки свай от времени t в логарифмических координатах, состоящий из двух прямых с точкой пересечения в момент времени t_п. Коэффициент т_j представляет собой абсолютную величину тангенса угла наклона прямой при t_п < t  t_y.c и вычисляется по формуле

, (5)

где

; (6)

здесь n — число опытных точек на графике = f(t) при t_п < t  t_y.c.

5. Время полной стабилизации осадки t_стаб определяется по формуле

, (7)

где _стаб — критерий полной стабилизации, например, 1 мм/год.

Пример 1. Определить стабилизированную осадку сваи S_p от постоянной нагрузки, соответствующей ступени нагрузки P_i = 55 тс по упрощенной методике. В соответствии с результатами статических испытаний (см. рис. 1) значения: ₁ = 3,5 мм; ₂ = 0,3 мм; S_t1 = 0,8 мм.

Решение. По табл. 1 время достижения стабилизации осадки, соответствующее скорости v_в = 1 мм/год, при S_t1 = 0,8 мм, равно t₂ =7 лет.

По формуле (2) вычисляем S_t2:

мм.

Стабилизированную осадку сваи определим по формуле (1):

S_pi = ₁ + ₂ + S_t2 = 3,5 + 0,3 + 21,2 = 25 мм.

Пример 2. Требуется определить конечную осадку фундамента из свай, работающих как одиночные, время стабилизации осадки и коэффициент перехода . Нагрузка на одну сваю 50 тс. Нижние концы свай залегают в суглинке мягкопластичной консистенции. Статические испытания пробной сваи выполнены с условной стабилизацией 0,1 мм за 2 ч. Результаты испытаний приведены на рис. 2.

Рис. 2. Графики зависимости S = f(p) и S = f(t)

Решение. В логарифмических координатах графики зависимости скорости осадки пробной сваи от времени (рис. 3) имеют точку перелома при t_п = 1,5 — 4 ч. В интервале времени t_п < t  t_y.c значения коэффициента т_j для ступеней нагрузки 40, 45, 50 и 55 тс определяются по формуле (5). Подготовительные вычисления сведены в табл. 2.

Рис. 3. Графики зависимости скорости осадки сваи от времени по ступеням нагрузки

Таблица 2

P1, тс	ti, ч	lg ti		(lg ti)^2		, мм/ч	lg		lg lg ti		n
40	2,5	0,398		0,1584		0,15	–0,824		–0,328
	3,5	0,544		0,296		0,13	–0,886		–0,482
	5	0,699		0,4885		0,1	–1		–0,699
	7	0,845		0,714		0,075	–1,125		–0,951
	10	1	3,486	1	2,657	0,05	–1,301	–5,136	–1,301	–3,761	5
45	2,5	0,398		0,1584		0,2	–0,699		–0,2782
	3,5	0,544		0,296		0,15	–0,824		–0,448
	5	0,699		0,4886		0,11	–0,9586		–0,67
	7	0,854		0,714		0,1	‑1		–0,854
	9	0,954		0,9103		0,075	–1,125		–1,073
	11	1,041		1,0845		0,06	–1,222		–1,272
	13	1,114	5,595	1,2409	4,893	0,05	–1,301	–7,1296	–1,449	–6,0442	7
50	2,5	0,398		0,1584		0,2	–0,699		–0,2782
	3,5	0,544		0,296		0,15	–0,824		–0,448
	5	0,699		0,4886		0,125	–0,903		–0,631
	7	0,854		0,714		0,1	–0,903		–0,854
	9	0,954		0,9106		0,075	–1,125		–1,073
	11	1,041		1,0845		0,075	–1,125		–1,171
	13	1,114		1,2409		0,05	–1,222		–1,3612
	15	1,176	6,771	1,3832	6,2758	0,05	–1,301	–8,199	–1,5301	–7,3465	8
55	4,5	0,653		0,4264		0,25	–9,602		–0,3931
	6	0,778		0,6053		0,2	–0,699		–0,5438
	8	0,903		0,8154		0,15	–0,824		–0,74407
	10	1		1		0,125	–0,903		–0,903
	12	1,079		1,1642		0,11	–0,939		–1,0348
	14	1,146		1,3133		0,1	–1		–1,146
	20	1,301		1,6926		0,075	–1,125		–1,4636
	25	1,398		1,9544		0,06	–1,222		–1,7084
	36	1,556	9,814	2,4211	11,393	0,05	–1,301	–6,635	–2,0244	–9,9612	9

;

;

;

.

Коэффициент т определим по формуле (4):

.

Время полной стабилизации осадки при нагрузке 50 тc определим по формуле (7), подставив t_у.c = 15 час и S_стаб = 1 мм/год:

= 36514 ч  4,17 года.

Конечную осадку сваи определим по формуле (3), подставив t = 36514 ч и S_y.c = 9,5 мм:

мм.

Определим коэффициент перехода :

.

Пример 3. Требуется определить конечную осадку фундамента из свай, работающих как одиночные, время стабилизации осадки и коэффициент перехода . Нагрузка на одну сваю 50 тс. Нижние концы свай залегают в суглинке тугопластичной консистенции. Статические испытания пробной сваи выполнены с условной стабилизацией 0,1 мм за 2 ч. Результаты испытаний приведены на рис. 4.

Рис. 4. Графики зависимости скорости осадки сваи от времени по ступеням нагрузки

Решение. В логарифмических координатах графики зависимости скорости осадки пробной сваи от времени (рис. 5) имеют точки перелома при t_п = 1 — 3 ч. В интервале времени t_п < t  t_y.c значения коэффициента т_j для ступеней нагрузки 33,6; 38,4; 48 и 52,8 тс определяются по формуле (5). Подготовительные вычисления сведены в табл. 3.

Рис. 5. Графики зависимости скорости осадки свай от времени по ступеням нагрузки

Таблица 3

P1, тс	ti, ч	lg ti		(lg ti)^2		, мм/ч	lg		lg lg ti		n
33,6	1,25	0,0969		0,0094		0,3	–0,523		–0,0507
	2	0,301		0,0906		0,15	–0,824		–0,248
	3	0,477		0,2275		0,1	–1		–0,477
	5	0,699	1,5739	0,4886	0,8161	0,05	–1,301	–3,648	–0,9094	–1,6851	4
38,4	1,25	0,0969		0,0094		0,4	–0,3979		–0,0386
	3	0,477		0,2275		0,125	–0,8931		–0,426
	5	0,699		0,4886		0,075	–1,1249		–0,7863
	6	0,7782	2,0511	0,6056	1,3311	0,05	–1,301	–3,7169	–1,0124	–2,2633	4
48	1,25	0,0969		0,0094		0,41	–0,3872		–0,0375
	2	0,301		0,0906		0,3	–0,523		–0,1574
	3	0,477		0,2275		0,2	–0,699		–0,3334
	4	0,6021		0,3625		0,15	–0,824		–0,4961
	6	0,7782		0,6056		0,1	–1		–0,7782
	7	0,845		0,714		0,075	–1,1249		–0,9505
	9	0,9542	4,0554	0,9105	2,9201	0,05	–1,301	–5,8591	–1,2444	–3,9945	7
52,8	2,75	0,4493		0,2019		0,6	–0,2219		–0,0997
	3,5	0,5441		0,296		0,4	–0,3979		–0,2165
	5	0,699		0,4886		0,3	0,523		–0,3656
	6,5	0,8295		0,6881		0,2	0,699		–0,5798
	8	0,9031		0,8156		0,175	0,757		–0,6837
	10	1		1		0,125	0,8931		–0,8931
	12	1,0792		1,1647		0,1	1		–1,0792
	14	1,1461	6,6503	1,3135	5,9684	0,1	1	–5,4919	–1,1461	–5,0595	8

;

;

;

.

Коэффициент т определим по формуле (4):

.

Время t_у.c, необходимое для достижения сваей условной стабилизации 0,1 мм за 1 ч при нагрузке 50 тс, определим интерполяцией t_у.c = 8,5 ч.

Время полной стабилизации осадки при нагрузке 50 тс определим по формуле (7), подставив t_у.c = 8,5 ч. _у.с = 0,1 мм/ч и _стаб = 1 мм/год:

= 2407 ч = 100,3 сут.

Конечную осадку сваи определим по формуле (3) при t = 2407 ч; _у.с = 0,1 мм/ч; t_у.c = 8,5 ч и S_у.с = 14,7 мм:

мм.

Подставив в формулу (3) t = , получим S_ = 19,42 мм.

Определим коэффициент перехода :

.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9