Напряженно-деформированное состояние грунта в активной зоне железобетонных лидеров с различными углами пирамидальной части

Несущая способность железобетонных лидеров по грунту определялась по результатам динамических испытаний. В основу расчета положена эмпирическая формула профессора Герсеванова, свидетельствующая о том, что энергия импульса (удара) погружающего оборудования расходуется на выполнение полезной работы, т.е. непосредственно на заглубление сваи, и на потери, связанные с преодолением упругих деформаций.

При динамических испытаниях забивных свай частное значение предельного сопротивления F u кН (тс), по данным их погружения при фактических (измеренных) остаточных отказах s_a >  0,002 м, определяется по формуле в соответствии со СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»:

_ n AM L 4 Ed m i + ^{s 2(} m 2 + m 3 )

F u        ^ J¹ ' <               ,       ,             ¹ ,

2        nAsa   mi + m 2 + m 3     _ где n — коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи, кН/м2 (тс/м2). Принят равным 1500 кН/м2 (для железобетона).

A – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи, м ² ;

M – коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице;

E d - расчетная энергия удара молота, кДж (тс - м); s a – фактический остаточный отказ;

m 1 – масса молота или вибропогружателя, т;

m 2 – масса сваи и наголовника, т;

• m 3 – масса подбабка, т.

В качестве моделей, погруженных на экспериментальной площадке с помощью ручного сваебойного оборудования, использовались железобетонные лидеры с различными углами при вершине пирамидальной части, изготовленные в лабораторных условиях кафедры «Строительные конструкции». Эскизы моделей представлены на рисунке 1.

a=180 a=90 a=60 a=45

Рис. 1. Эскизы железобетонных лидеров, подвергнутые испытанию

В процессе погружения железобетонных лидеров фиксировались:

• –    фактический остаточный отказ за один удар, с точностью до 1 мм;

• –    глубина погружения лидера;

• –    деформации грунта вокруг образовавшейся скважины;

• –    высота падения молота.

На основании полученных данных построены ходограммы погружения лидеров различных конструкций, представленных на рисунке 2.

Рис. 2. Ходограммы погружения железобетонных лидеров с различными углами при вершине пирамидальной части

Таким образом, при одних и тех же энергетических затратах на внедрения лидеров мы имеем различие в несущей способности лидеров, уплотнении грунта в активной зоне, глубине погружения лидеров, что соответствует испытаниям, представленным в [5], которые проведены инженером В.И. Приходько.

В таблице 1 представлены данные о несущей способности моделей железобетонных лидеров по результатам полевых испытаний, рассчитанные в соответствии со СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Таблица 1

Показатель	Угол при вершине пирамидальной части лидера (град)
	180	90	60	45
Фактический отказ лидера за 5 ударов, мм	2,6	4,1	4,5	3,1
Расчетная энергия удара молота, кН*м	0,4	0,4	0,4	0,4
η , кН/м2	1500	1500	1500	1500
M	1	1	1	1
Масса молота, кН	0,56	0,56	0,56	0,56
Масса лидера, кН	0,025	0,030	0,033	0,036
Площадь ограниченная наружным контуром, м2	0,0102	0,0102	0,01	0,0104
Несущая способность лидера, кН	40,03	30,60	28,70	36,42

Данные о несущей способности моделей железобетонных лидеров

Получен график распределения несущей способности железобетонных лидеров по грунту в зависимости от угла при вершине пирамидальной части. График представлен на рисунке 3.

Рис. 3. График распределения несущей способности в зависимости от угла при вершине пирамидальной части для экспериментальных моделей лидеров

Заключение

Первый экспериментальный опыт показал, что, варьируя углом при вершине пирамидальной части погружаемого железобетонного лидера, мы имеем возможность получать требуемую несущую способность по грунту практически на любых горизонтах (в зависимости от показателя текучести грунта), что позволит проектировать более эффективные и экономичные свайные фундаменты.