Розрахунок несучої здатності палі - це одна з найважливіших завдань, яке стоїть перед фахівцем, що займається проектуванням фундаменту пальового типу. З одного боку, використання недостатньо міцних елементів призведе до зниження механічних характеристик підстави. З іншого ж боку, необхідно брати до уваги економічний аспект, адже за кожну палю, встановлену «про запас», потрібно платити.
У нашій статті ми наведемо короткий огляд методів, за якими провидится розрахунок механічних характеристик опорних конструкцій, а також продемонструємо кілька прикладів обчислень.
Несуча спроможність - один з найважливіших параметрів
загальні положення
Опір матеріалу і грунту
Більшістю інженерів несуча здатність паль визначається найменшим значенням з двох параметрів:
- З одного боку - опір матеріалу. з якого виготовлений стрижень вертикальної або похилої опори.
- З іншого боку - опір грунту. в який занурена вертикальна або похила опора.
Оскільки обидва ці чинника впливають на конструкцію одночасно, то саме найменша величина є тією критичною точкою, яка визначає межу навантаження на окремий елемент фундаменту. Простіше кажучи, не важливо, що першим почне деформуватися - опора або грунт, в будь-якому випадку цілісність конструкції буде під загрозою.
Опір, що впливає на вертикальну опору
Якщо говорити про ідеальному співвідношенні, то несуча здатність палі по матеріалу повинна бути дорівнює цьому ж параметру по грунту. Природно, реалізувати це на практиці практично нереально, тому при проектуванні фундаментів намагаються, щоб зазначені значення були максимально близькими.
Зверніть увагу! Чим сильніше відрізняються несуча здатність палі по грунту і за матеріалом, проте, проект пальового фундаменту є ефективним з економічної точки зору.
застосовувані методи
На сьогоднішній день існує кілька методик, що дозволяють підібрати оптимальне співвідношення механічних характеристик опор для того чи іншого грунту.
Залежно від складності об'єкта та поставлених перед проектувальниками задач, методи визначення несучої здатності паль можуть використовуватися як окремо, так і в комплексі:
- Розрахункова визначення несучої здатності паль здійснюється згідно з вимогами СНиП 2.02.03-85 «Пальові фундаменти». Даний метод є найменш точним, проте саме він дає можливість здійснити попередню оцінку ситуації. Саме на цьому методі визначення будуть засновані приклади, наведені нижче.
- Пробні статичні навантаження. Суть методики полягає в випробуванні зануреної до умовної позначки палі під різними вертикальними навантаженнями. Реєстровані показники опади і деформації дають можливість оцінити, наскільки дана конструкція придатна до використання. Методика дуже ефективна, а головними її недоліками є тривалість випробувань і висока ціна.
Фото в процесі випробування
- Динамічне випробування. Встановлена паля піддається декільком ударам пальового молота, після чого реєструється її осаду. Даний метод є менш точним, ніж попередній, але зате дозволяє провести тестування прямо на об'єкті.
- Зондування (статичну і динамічну). Методика полягає в реєстрації навантажень на підставу і бічну поверхню за допомогою встановлених датчиків.
Як правило, при масштабних будівельних роботах визначення несучої здатності палі виконується за допомогою декількох дублюючих методів. Ми ж спробуємо скористатися розрахунковими технологіями, і проаналізуємо, як можна обчислити механічні характеристики паль різного типу.
Пристрій для зондування грунту
технологія розрахунку
буронабивні палі
В якості одного з прикладів візьмемо буронабивних конструкцію.
Конструкція буронабивних пальових фундаментів є заглиблені в грунт систему, основу якої становить обсадная труба, заповнена бетоном. Палі даного типу застосовуються при підвищених експлуатаційних навантаженнях, тому їх діаметр може доходити до 1,5 м. А глибина - до 40 м.
Створення буронабивної конструкції
Розрахунок несучої здатності буронабивної палі найчастіше доводиться здійснювати на підставі даних так званого статистичного зондування - обов'язкового випробування для грунтів, на яких планується зведення фундаменту пальового типу.
Приклад розрахунку несучої здатності палі в одній з точок зондування наводиться нижче.
Для розрахунку використовується формула:
- R - опір грунтового підстави під підошвою палі (табличне значення, виражається в кПа).
- А - площа підстави палі.
- u - периметр перетину підстави вертикальної опори.
- fi - усереднене значення сопротівленіябоковой поверхні опори.
- h i - товщина шару грунту.
Зверніть увагу! При сухій бетоніровку паль коефіцієнт γcf приймається рівним одиниці.
- R для глинистого грунту - 794 кПа.
- А = π ∙ d 2/4 = 3,14 * 0,8 / 4 = 0,5 м 2.
- u = π ∙ d = 3,14 * 0,8 = 2,5 м.
- Σ γcf ∙ fi ∙ hi = 222 (визначаємо за допомогою табличних значень fi і hi).
Підставивши отримані дані в формулу, отримуємо:
Fdu = 794 * 0,5 + 2,5 * 222 = 952 кН = 95,2 т.
Саме таке навантаження може витримати буронабивна паля в даних умовах.
Дані статистичного зондування
Також несуча здатність буронабивної палі впливає на кількість елементів в кущі під конкретної деталлю конструкції.
Формула розрахунку має такий вигляд:
- n - мінімально необхідну кількість вертикальних опор.
- N - розрахункова маса елемента, що спирається на фундамент (в нашому випадку 250 т).
- γn - показник надійності споруди (для 2го рівня відповідальності становить близько 1,15).
- · Γk - показник надійності грунту (1,25)
- γ0 - умови роботи палі (1,15).
n = 250 * 1,15 * 1,25 / (95,2 * 1,15) = 3,28 шт.
Отже, кожен кущ повинен містити не менше чотирьох паль заданого типу.
Зверніть увагу! Дана інструкція містить умовні табличні значення. Якщо ви будете здійснювати обчислення своїми руками, то вам слід орієнтуватися на результати статистичного зондування саме вашої ділянки.
Система ТІБЕ: конструкція і розміри
Глибина розташування опор визначається рівнем промерзання грунту. Для забезпечення збереження форми опорної конструкції використовуються бури з оголовками особливої форми, а також спеціальні опалубки.
Несуча здатність палі ТІБЕ розраховується з урахуванням маси будівлі, що зводиться, а також характеристик грунту, в який заглиблюється фундамент. Оскільки найбільш часто в подібних підставах використовуються опори діаметром 600 мм, то саме вони і будуть розглядатися в таблиці нижче:
Особливості грунтового підстави (тип ґрунту)
Розрахунковий опір підстави, кг / м2
Наведена таблиця може використовуватися при проектуванні будь-яких житлових будівель і споруд. При цьому слід пам'ятати, що ключовим моментом є правильне визначення гранулометричного складу грунту (тобто співвідношення в ньому глинистих і піщаних частинок), а також - обчислення опору грунтового підстави.
Сили, що впливають на розширене підставу
Розрахувавши несучу здатність однієї опори ТІБЕ, ми зможемо без праці обчислити мінімальну кількість таких опор, необхідних для забезпечення максимальної надійності будується конструкції заданої маси.
Програми для розрахунку
Природно, настільки складні обчислення під силу далеко не кожному, та й розібратися у всіх тонкощах документів може виключно фахівець. Саме для цього й існують програми, які дозволяють оптимізувати процес обчислення механічних характеристик опорних елементів для фундаменту.
Приклад використання програми
Дані програми мають цілком доступним для розуміння інтерфейсом, що істотно полегшує роботу навіть недосвідченому користувачу комп'ютера. Але слід, все ж, відзначити, що за складністю вони багаторазово перевершують широко поширені в мережі онлайн-калькулятори, і для отримання максимально об'єктивної інформації теоретична підготовка, проте, знадобиться.
Але якщо вибирати між «вищою математикою» формул СНиП та програмою, що полегшує роботу - то остання знаходиться поза всякою конкуренцією »
Виконаний за всіма правилами розрахунок несучої здатності паль, являє собою досить складну процедуру. Братися за неї «з наскоку» не варто, так як для повного розуміння всіх механізмів, що впливають на характеристику опор, потрібно володіти солідним багажем знань.
І все ж час, який буде потрібно на вивчення даного матеріалу, ні в якому разі не буде витрачено даремно, адже від правильного розрахунку залежить не тільки економічна ефективність будівництва, але і безпеку вашого будинку.