Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком. Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком включает приложение вертикальной силы на сваю с ростверком в виде квадратной плиты в плане, измерение приложенной силы и осадки сваи и расчет сопротивления грунта. Плиту ростверка выполняют горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи, с размерами сторон в 6 раз больше диаметра сваи, толщиной в 40 раз меньше размера сторон плиты и из материала с модулем упругости менее 210000 МПа, подводят к поверхности грунтового основания до полного соприкосновения и жестко закрепляют на голове сваи, при этом одновременно измеряют вертикальные перемещения четырех угловых точек плиты ростверка и рассчитывают сопротивление грунтового основания ростверку и свае по приведенным зависимостям. Технический результат состоит в обеспечении идентичности испытаний грунтового основания, повышении достоверности результатов при одном испытании, упрощении и удешевлении технологии испытаний грунтового основания сваей с ростверком. 2 ил.

 

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком.

Известен способ измерения распределения внешней нагрузки на свайный фундамент между сваями и ростверком [Бартоломей А.А., Омельчак И.М., Юшков Б.С. Прогноз осадок свайных фундаментов / Под ред. А.А. Бартоломея. - М.: Стройиздат, 1994. - 384 с. (с.50)], включающий установку на сваи (две и более) сборных ростверков, опирающихся также на грунтовое основание, установку на подошве ростверков, находящейся в контакте с поверхностью грунтового основания, датчиков давления грунта, нагружение фундамента гидравлическим домкратом через стальную раму, передающую нагрузку от домкрата на ростверк и сваи, измерение осадки свай и ростверка при увеличении силы домкрата. По данным датчиков давления рассчитывают силу сопротивления грунтового основания ростверку и определяют ее долю от общей силы, действующей со стороны домкрата на фундамент.

Недостатками известного способа являются:

- измерение сопротивления грунтового основания ростверку в ограниченном числе точек не позволяет достоверно рассчитать сопротивление грунтового основания ростверку, так как оно сильно изменяется вдоль грани ростверка в промежутке между сваями;

- большая зависимость сопротивления грунтового основания ростверку от конкретной конструкции фундамента (числа свай в фундаменте, расстояния между ними), поэтому испытание может проводиться только после устройства фундамента полностью или его типовых частей.

Известен способ оценки несущей способности свайных фундаментов с учетом влияния ростверка и элемент ростверка для его реализации [Патент РФ на изобретение №2238367, E02D 13/06, E02D 27/14, E02D 33/00, БИ №34, 2006 (прототип], согласно которому предварительно определяют несущую способность одиночной сваи путем применения одиночных ударов по отказу в конце забивки сваи, затем надевают на голову сваи элемент ростверка, осуществляют подсыпку и притирку его к поверхности грунта, проводят динамическое испытание сваи с ростверком, затем по разности результатов несущей способности одиночной сваи и сваи с ростверком судят о вкладе ростверка в несущую способность фундамента.

Недостатками известного способа и элемента ростверка являются:

- раздельное испытание грунтового основания одиночной сваей и сваей с ростверком. Между этими двумя испытаниями производится монтаж ростверка, подсыпка и притирку его к поверхности грунта, что делает недостоверной оценку вклада ростверка в несущую способность грунтового основания при нагружении его сооружением, вследствие субъективного влияния производимых действий на свойства грунтов основания ростверка;

- применение испытания динамической нагрузкой, тогда как эксплуатационное нагружение является статическим, и реакция на него грунтового основания отличается от реакции на динамическое нагружение.

Задача изобретения - обеспечение идентичности испытания грунтового основания сваей с ростверком натуральным условиям их работы в фундаментах сооружений.

Технический результат изобретения - определение сопротивления фунтового основания ростверку и повышение достоверности результатов при одном испытании, упрощение и удешевление технологии испытания грунтового основания сваей с ростверком.

Технический результат достигается тем, что в способе испытания грунтового основания сваей с ростверком, включающем приложение вертикальной силы на сваю с ростверком в виде квадратной плиты в плане, измерение приложенной силы и осадки сваи и расчет сопротивления грунта, плиту ростверка выполняют горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи, с размерами сторон в 6 раз больше диаметра сваи, толщиной в 40 раз меньше размера сторон плиты и из материала с модулем упругости менее 210000 МПа, подводят к поверхности грунтового основания до полного соприкосновения и жестко закрепляют на голове сваи, при этом одновременно измеряют вертикальные перемещения четырех угловых точек плиты ростверка и рассчитывают сопротивление грунтового основания ростверку и свае по формулам

и

где Pr - сила сопротивления грунтового основания плите ростверка;

Ps - сила сопротивления грунтового основания свае;

P - вертикальная сила, приложенная к свае с ростверком;

y - среднее арифметическое перемещений четырех углов плиты ростверка;

a - сторона квадратной плиты ростверка;

h - толщина плиты ростверка;

E - модуль упругости материала плиты ростверка;

ν - коэффициент Пуассона материала плиты ростверка.

В частности:

горизонтальное и симметричное расположение квадратной плиты ростверка относительно сваи, подведение ее к поверхности фунтового основания до полного соприкосновения и жесткое закрепление на голове сваи обеспечивает равномерное распределение приложенной силы на плите ростверка, предотвращение возникновения касательных сил и идентичность испытания сваи с ростверком натуральным условиям их работы в фундаментах сооружений;

выполнение ростверка в виде квадратной плиты с размерами сторон в 6 раз больше диаметра сваи, толщиной в 40 раз меньше размера сторон плиты и из материала с модулем упругости менее 210000 МПа обеспечивает такую величину упругой деформации (перемещения) ее углов под действием приложенной силы, которую можно измерить и зарегистрировать известными приборами;

одновременная регистрация упругой деформации (перемещения) угловых точек плиты ростверка в симметричных точках позволяет повысить достоверность результатов испытаний.

Таким образом совокупность указанных отличительных признаков обеспечивает новый положительный эффект и является сущностью изобретения.

Пояснения к заявляемому способу испытания грунтового основания сваей с ростверком и один из вариантов конструкции устройства для реализации этого способа схематично приведены на чертеже, где на:

фиг.1 - принципиальная блок-схема устройства для реализации способа испытания грунтового основания сваей с ростверком;

фиг.2 - графики зависимости перемещения углов квадратной плиты ростверка толщиной h=0,03; 0,04 и 0,05 м от силы сопротивления плиты ростверка перемещению его углов, закрепленного на свае диаметром D=0,35 м и имеющего размер сторон a=2,1 м и модуль упругости E=210000 МПа.

Устройство для реализации способа испытания грунтового основания сваей с ростверком состоит из сваи 1, ростверка 2, упорной системы 3, блока 4 приложения силы, регистратора 5 приложенной силы, регистратора 6 осадки сваи с ростверком, регистраторов 7 деформации углов ростверка.

Свая 1 может иметь круглую или квадратную форму в поперечном сечении.

Ростверк 2 выполняют в виде горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи квадратной плиты с размерами сторон в 6 раз больше диаметра сваи и толщиной в 40 раз меньше размера сторон плиты из материала с модулем упругости не более 210000 МПа. В частности, для типовой сваи диаметром D=0,35 м квадратная плита ростверка из материала с модулем упругости E=210000 МПа может быть выполнена с размером сторон a=2,1 м и толщиной 30, 40 или 50 мм, т.е при a/D=6 отношение a/h=40-70 (см. фиг.2).

Упорная система 3 может быть выполнена, например, в виде жесткой упорной балки и анкеров.

Блок 4 приложения нагрузки может быть выполнен, например, в виде гидродомкрата.

Регистратор 5 приложенной нагрузки может быть выполнен, например, в виде цифрового датчика давления с блоком памяти.

Регистратор 6 осадки штампа может быть выполнен, например, в виде цифрового датчика линейных перемещений с блоком памяти.

Регистраторы 7 деформации углов ростверка могут быть выполнены, например, в виде цифрового датчика линейных перемещений с блоком памяти.

Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком осуществляется следующим образом.

На голове сваи 1, погруженной в грунтовое основание, подводят ростверк 2, выполненный в виде горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи квадратной плиты, до полного соприкосновения с поверхностью грунтового основания и жестко закрепляют на голове сваи. При необходимости поверхность грунтового основания предварительно выравнивают путем снятия выпуклостей, не нарушая природное сложение грунтового основания.

Монтируют упорную систему 3, блок 4 приложения силы, регистратор 5 приложенной силы, регистратор 6 осадки сваи с ростверком и регистраторы 7 деформации углов ростверка. Регистраторы 7 деформации углов ростверка размещают симметрично по углам квадратной плиты ростверка.

После монтажа устройства для испытания грунтового основания сваей с ростверком производят приложение силы на сваю 1 с ростверком 2 с помощью блока 4 приложения силы. Приложенную силу на сваю с ростверком регистрируют регистратором 5 приложенной силы. Осадку сваи с ростверком, возникающую под действием приложенной силы, регистрируют регистратором 6 осадки сваи с ростверком. Одновременно с этим регистрируют вертикальные перемещения четырех угловых точек плиты ростверка регистраторами 7 деформации углов ростверка.

В результате испытания получают силу сопротивления грунтового основания свае с ростверком.

По результатам испытания рассчитывают силу сопротивления грунтового основания нагруженной плите ростверка по формуле (1).

По разнице силы сопротивления грунтового основания нагруженной свае с ростверком и нагруженного ростверка определяют силу сопротивления грунтового основания свае по формуле (2).

Таким образом, изобретение упрощает и удешевляет испытания свай с ростверком, обеспечивает идентичность испытания свай с ростверком натуральным условиям их работы в фундаментах сооружений, позволяет достоверно учитывать распределение нагрузки на фундамент между сваей и ростверком в конкретных условиях строительства.

Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком, включающий приложение вертикальной силы на сваю с ростверком в виде квадратной плиты в плане, измерение приложенной силы и осадки сваи и расчет сопротивления грунта, отличающийся тем, что плиту ростверка выполняют горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи, с размерами сторон в 6 раз больше диаметра сваи, толщиной в 40 раз меньше размера сторон плиты и из материала с модулем упругости менее 210000 МПа, подводят к поверхности грунтового основания до полного соприкосновения и жестко закрепляют на голове сваи, при этом одновременно измеряют вертикальные перемещения четырех угловых точек плиты ростверка и рассчитывают сопротивление грунтового основания ростверку и свае по формулам

и
Ps=P-Pr,
где Pr - сила сопротивления грунтового основания плите ростверка;
Ps - сила сопротивления грунтового основания свае;
P - вертикальная сила, приложенная к свае с ростверком;
y - среднее арифметическое перемещений четырех углов плиты ростверка;
a - сторона квадратной плиты ростверка;
h - толщина плиты ростверка;
Е - модуль упругости материала плиты ростверка;
ν - коэффициент Пуассона материала плиты ростверка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения несущей способности натуральных свай в фундаменте сооружений. Сущность: непрерывно возрастающую вдавливающую нагрузку на модельную сваю прикладывают с постоянной скоростью, а ее величину принимают, в зависимости от диаметра модельной сваи, влажности, пределов пластичности и коэффициента пористости грунта под нижним концом опытной сваи, исходя из формулы.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов. .

Изобретение относится к строительной технике к области фундаментостроения и предназначено для длительных измерений касательных сил морозного пучения, действующих на сваи в процессе промерзания грунтов, совместно с измерением сил трения немерзлого грунта у границы промерзания в любых инженерно-геологических условиях.

Изобретение относится к строительству, а именно к испытаниям несущей способности бетонных стволов с использованием кольцевого датчика нагрузки. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к обеспечению сейсмостойкости фундаментов зданий, сооружений, возводимых в сейсмоопасных районах, и может быть использовано при проведении экспериментальных исследований.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу оценки несущей способности буронабивной сваи, и может быть использовано при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства, в частности при устройстве и динамических испытаниях одиночных свай гражданских и промышленных зданий. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для мониторинга сооружений, к которым предъявляются повышенные требования безопасности при эксплуатации.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов из буронабивных свай. .

Изобретение относится к области контроля деформации элементов сооружений. .

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком и определения распределения нагрузки на фундамент между сваей и ростверком в конкретных условиях строительства и распределения реактивных нормальных напряжений грунтового основания по подошве ростверка, необходимых для расчета внутренних усилий в теле свайного фундамента. Сущность: в способе испытания грунтового основания сваей с ростверком, включающем приложение силы на сваю с ростверком в виде жесткой квадратной плиты в плане, регистрацию приложенной силы и осадки сваи с ростверком и расчет сопротивления грунта, плиту ростверка выполняют горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи, под ростверком размещают упругую пластину, имеющую размеры плиты ростверка в плане, толщину 0,05-0,1 размера сторон плиты ростверка, модуль упругости 30-50 МПа и координатную прямоугольную сетку на боковых сторонах, подводят ростверк до полного соприкосновения упругой пластины с поверхностью грунтового основания и жестко закрепляют на голове сваи, при этом регистрацию приложенной силы и осадки сваи с ростверком производят синхронно с одновременной полнообзорной видеорегистрацией боковых сторон упругой пластины и рассчитывают сопротивление грунтового основания ростверку и свае по формулам где Pr - сила сопротивления грунтового основания нагруженному ростверку; Ps - сила сопротивления грунтового основания нагруженной свае; P - сила, приложенная к свае с ростверком; Е - модуль упругости упругой пластины; Δε - относительное сжатие упругой пластины под действием нагруженного ростверка и сопротивления грунтового основания нагруженному ростверку; Sr - площадь поверхности упругой пластины в плане; Ss - площадь поперечного сечения сваи. Технический результат изобретения - упрощение и удешевление определения распределения нагрузки на фундамент между сваей и ростверком в конкретных условиях строительства, определение распределения реактивных нормальных напряжений фунтового основания по подошве ростверка и повышение достоверности результатов при одном испытании. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности сваи, погружаемой в грунт забивкой. Способ забивки сваи в грунт заключается в определении параметров сваи и параметров молота, в проведении динамических испытаний путем забивки сваи в грунт молотом с определением отказов сваи, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по приведенной зависимости. Перед забивкой пирамидальной сваи в грунт определяют ее массу и площади сечения ее верхнего и нижнего оснований, по которым подбирают такую призматическую сваю, масса которой равна массе пирамидальной сваи. Площадь поперечного сечения призматической сваи равна полусумме площадей сечения верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи. Проводят динамические испытания этой призматической сваи. Несущую способность пирамидальной сваи определяют как несущую способность этой призматической сваи по указанному соотношению параметров, с учетом отказов, полученных при испытаниях призматической сваи. Технический результат состоит в повышении надежности эксплуатации зданий и сооружений при одновременном увеличении возможности использования пирамидальных свай на просадочных грунтах и в массовом строительстве, улучшении уплотнения грунта. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией. Способ включает отрывку фундамента с обнажением подошвы ростверка, поочередное выполнение двух прорезей со стороны противоположных углов поперечного сечения ствола сваи с установкой в них плоских домкратов, прорезку арматуры в двух других углах поперечного сечения ствола сваи, отделение сваи от ростверка растяжением оставшегося бетонного сечения ствола сваи домкратами, статическое испытание сваи вдавливанием с измерением ее перемещений. Способ позволяет определять несущую способность, не выключая испытуемую сваю из работы, не снижая нагрузку на нее и не допуская перемещений, возникающих обычно при снятии нагрузки. Напряженное состояние вмещающего сваю массива грунта, сформировавшееся за время эксплуатации фундамента, остается неизменным, тем самым повышается достоверность определения несущей способности. 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к определению несущей способности буроинъекционной сваи. Способ определения несущей способности буроинъекционной сваи включает изготовление по принятой проектной технологии не менее двух буроинъекционных свай. С целью снижения трудоёмкости и повышения точности определения несущей способности производят последовательно несколько циклов опрессовки скважины под давлением не менее 4 кг/см2 продолжительностью 10-12 минут. После каждого цикла опрессовок производят доливку цементно-песчаного раствора до полного насыщения скважины. При этом по замеру всего объёма долитого раствора за все циклы опрессовки определяют радиус буроинъекционной сваи по приведенной зависимости. Соответственно несущую способность буроинъекционной сваи с учетом расширения стенок скважины определяют по приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении точности определения несущей способности буроинъекционной сваи, сокращении трудоемкости. 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для исследования деформативности грунтовых оснований при нагружении осесимметричными моделями фундаментов. Установка для испытания грунтовых оснований осесимметричными моделями фундаментов с целью исследования их деформативности путем визуального наблюдения за перемещениями фиксированных точек в грунтовом основании через прозрачный экран в процессе погружения (извлекания) осесимметричных моделей фундаментов состоит из рабочего лотка цилиндрической формы, выполненного из половины трубы, образованной вследствие разреза цельной трубы на половину вдоль оси симметрии, к которой прикреплена прозрачная съемная вертикальная стенка, выполненная из утолщенного органического стекла с обрамляющими металлическими элементами, усиленная в верхней части горизонтальной фермой. Жестким основанием для установки является станина, выполненная из двух горизонтальных швеллеров. В целях исключения деформаций стекла в процессе испытания на вертикальную стенку до начала эксперимента установлена и закреплена прижимная рама и прижимная ферма. Нагрузка на осесимметричную модель фундамента передана при помощи рабочего рычага через центрирующее нагрузку приспособление, состоящее из вертикальной направляющей и силового приспособления, перемещающегося вдоль направляющей, предусматривающее установку двух динамометров (или других регистрирующих приборов). В качестве реперной системы для закрепления прогибомеров использована рамная конструкция, не связанная с элементами конструкций, участвующих в нагружении осесимметричной модели фундамента. В конструкции предусмотрен поворотный шарнир для осуществления поворота лотка до 90 градусов. Технический результат состоит в обеспечении визуального наблюдения за перемещениями фиксированных точек в грунтовом основании в процессе погружения (извлечения) осесимметричных моделей фундаментов при исследовании их деформативности. 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией. Способ испытания свай статической нагрузкой включает отрывку фундамента, обнажение подошвы ростверка, отделение сваи от ростверка, статическое испытание сваи вдавливанием, измерение перемещений испытуемой сваи. Перед отделением сваи от ростверка на испытуемую и смежные сваи устанавливают экстензометры. В ходе испытания регистрируют изменение напряженного состояния стволов свай. Затем оценивают величину влияния смежных свай на испытуемую. Технический результат состоит в повышении надежности и достоверности определения несущей способности свай в фундаментах зданий путем статического нагружения. 3 ил.
Наверх