[Alex Troshkin]

День добрый. Хотел посоветоваться с опытными конструкторами/расчетчиками.

Имеется монолитная железобетонная фундаментная плита под 16-ти этажное каркасное здание. Предлагается, для уменьшения осадок плиты и снижения нагрузок от колонн ввести под колонной по 1 висячей буронабивной свае. Логика рассуждений следующая:
Под действием нагрузки, явно первышающей несущую способность сваи (раз в 8-10) сваю вдавит в грунт, но она будет "выталкивать" колонну с усилием, равным несущей способности сваи (т. е. в расчетной схеме сваю моделируем только нагрузкой, направленной вверх).
Насколько корректны такие рассуждения? Действительно ли свая просто вдавится в грунт? Не возникнут ли в ней усилия, ведущие к разрушению сваи? Будет ли она разгружать фундаментную плиту?
Где можно почитать о работе перегруженной сваи?
Заранее спасибо за ваши ответы/комментарии

[topos2]

Сообщение от Евгений, Екатеринбург Мы стойки часто ломали при испытаниях, а вот висячие не могу представить. Разве что очень длинные? Хотя если честно стойки - висячие это чисто нормативное понятие. Стойки тоже деформируются, в т.ч. неупруго, а длинные висячие бывают достаточно жесткими. Просто соотношение острие/тело разное, по нашим "деревенски" данным от 80/20 до 20/80 (примерно).

Висячие также (хоть не часто), но при испытаниях ломаются. В основном это для буровых свай и связано с дефектами бетонирования (не так 35 т только дали и ..., а должно было быть хотя бы 75 т). В КСП это вызвано обычно только моментами и сдвигом в зоне сопряжения плита-свая, и из этого понятно, что длина сваи тут не причем. КСП (КПСС) в правильной постановке вопроса, это не плита с ровными рядами разбросанными под ней сваями, и даже не со сваями в местах сосредоточенных нагрузок, а сваи устанавливаются в зоне наибольших деформаций (например по центру плиты). В такой задаче в заделках возникают огромные усилия которые ломают сваи. Поэтому этот узел делают шарнирным (а бывают и просто опирают на сваю плиту через прокладку из резины)

Представьте себе ростверк, опирающийся на десять свай. Думаю, ни у кого не возникнет сомнения, что каждая из этих десяти свай работает и несет свою долю нагрузки. Почему же возникают сомнения в том, что если убрать девять свай и их давление на ростверк заменить отпором грунта, то десятая свая перестанет нести нагрузку?

Перестанет. Раньше, в годах 70-х, извращались со всякими эффективными фундаментами. Там были и такие - сверху ростверк (шайба в виде конуса) через него проходила свая. Это примерно то, что описано в цитате. Так эти фундаменты несли не намного больше (1.2-1.5 раза), чем одиночная свая. Но характер графика осадка-нагрузка был замечателен. Сначала длинная линейная зависимость с маленьким уклоном, а потом очень резкий срыв.

[Евгений, Екатеринбург]

Сообщение от topos2 моментами и сдвигом в зоне сопряжения плита-свая, и из этого понятно, что длина сваи тут не причем

Я не это имел ввиду, а то что для висячей сваи (тем более буронабивной) нужна достаточно большая длина чтобы набрать достаточно большое сопротивление. Мы сваи-стойки 300х300 ломали на 180тс, в то время как висячие 12м 300х300 давали 80-100тс.
Про брак в материале я не говорю - это к грунтам отношения не имеет.

[мозголом из Самары]

Сообщение от DeMarko Сваю срывает, она уже ничего не несет

Примером этого наверно служит забивная свая, которую в процессе забивке постоянно срывают. По вашей теории, после забивке она ничего не несет.

Сообщение от Alex Troshkin сваю вдавит в грунт, но она будет "выталкивать" колонну с усилием, равным несущей способности сваи (т. е. в расчетной схеме сваю моделируем только нагрузкой, направленной вверх).

Смысл приблизительно правильный, только понятие несущей способности одиночной сваи здесь уже никак не подходит. Наверно правильней будет оперировать понятием жесткость сваи на различных этапах нагружения, которая зависит от шага и длины свай, от грунтовых условий, размеров плиты и нагрузки и т.д.

[Regby]

Если основной причиной "поломки" свай являются моменты в плите, то напрашивается решение с шарнирным узлом свая+плита, правда не знаю насколько это приминимао в сейсмике.

Вообще автор поднял весьма интересный вопрос. С одной стороны, казалось бы все довольно понятно. Свая будет продолжать "работать", при значительных деформациях. Наверное логично будет предположить что во времени произойдет деформация плиты, свая просядет до какой то отметки и остановиться, в результате того что плита "возмет" на себя остальную нагрузку.

Но с другой стороны, насколько я понимаю, работа сваи с нагрузкой выше расчетного значения тесно связанна с неупругими процессами в грунте. Очень интересно так же поле напряжений, возникающее в грунте вокруг сваи. Даже в Сорочан-е его не нашел. Быть может кто то сможет "замоделить" работу сваи под нагрузкой? Думаю не мне одному было бы интересно взглянуть

[Beginer]

Сообщение от Regby Вообще автор поднял весьма интересный вопрос. С одной стороны, казалось бы все довольно понятно.

Согласен! Вопрос интересный!

Сообщение от Regby Наверное логично будет предположить что во времени произойдет деформация плиты, свая просядет до какой то отметки и остановиться, в результате того что плита "возмет" на себя остальную нагрузку.

Я это и имел ввиду, что при тех раскладах, которые дал автор, если добавлять по одной свае под колонну, и нагрузка на неё будет в 8-10 раз больше нес. сп-ти сваи, то с точки зрения осадок это вряд ли даст какой-то эффект, а он их для этого и хочет добавить.

[SergeyKonstr]

Для практических расчетов я моделю примерно так.

[Regby]

SergeyKonstr, а картинку для тех кто Лирой не пользуется?

[SergeyKonstr]

Картинка

[Regby]

SergeyKonstr, и на сколько такое моделирование согласуется со СНИП? Сравнивали осадки по СНиП и в модели? Как моделируете "трение" сваи о грунт?
Можете показать поле напряжений в грунте вокруг сваи?

[DeMarko]

Сообщение от мозголом из Самары Примером этого наверно служит забивная свая, которую в процессе забивке постоянно срывают. По вашей теории, после забивке она ничего не несет.

Не надо переворачивать все с ног на голову. Несущая способность сваи, а точнее грунта складывается из бокового сцепления и сопротивления под острием сваи, и если нагрузка в 8-10 раз превышает сумму этих двух показателей то сваю "СРЫВАЕТ", и наоборот если нес. способность грунта превышает нагрузку на сваю, то тут ключевой становится нес. способность сваи по материалу.

[SergeyKonstr]

Трудно говорить о СНиП, потому что, как я понял оттуда, практически все написано про жесткие ф-ты. Про конечной жесткости нашел только метод условного ф-та. Попробовал по этому методу посчитать - безобразие. Поэтому решил совместить метод условного ф-та + работа конкретной сваи в конкретном ее месте. Есть свои нюансы, расчет достаточно трудоемкий, но нагрузка на угловые сваи никак не 3 Рср.
Считаю что речь идет о допредельной работе, поэтому применяю линейно-деформируемую среду.

[Regby]

Ширина сваи 500 мм
нагрузка 100 т
Трение по боковой поверхности не учитывал потому что не знаю как
Деформация
[IMG]http://s42.***********/i095/0912/e9/3d65e050e3a6t.jpg[/IMG]
Нормальные напряжения
[IMG]http://i069.***********/0912/73/3cfadfe51c10t.jpg[/IMG]

Итак свая работает
1 трение по боковой поверзности
2 Под нижним концом сваи как обычный столбчатый фундамент

А это означает. Что при запредельных нагрузках, и нелинейной работе грунта под нижним концом сваи будет образовываться уплотеннеая зона что хорошо иллюстрирует Берлинов [IMG]http://s61.***********/i173/0912/87/9591c6f56b8ft.jpg[/IMG]
Правда тут все эти процессы будут протекать в условиях затруднительного бокового расширения (фактически будет уплотняться и боковая зона) Ввиду всего этого несущая способность сваи будет повышаться.
Смею предположить что сила трения так же будет увеличиваться ввиду того что свая будет тереться о уплотненную зону. Фактически это действительно будет напоминать пулю проходящую сквозь тело или забиваемый гвоздь.

В то же время хочется заметить что способ моделирования отпора таких свай предложенный автором, не кажется корректным.

(т. е. в расчетной схеме сваю моделируем только нагрузкой, направленной вверх)

Ведь силу нужно прикладывать к уже деформированной схеме. Быть может более корректно будет исспользовать обычные "пружинки" или связи конечной жесткости

[DeMarko]

Только вот эта "достаточно плотная среда" может образоваться и через 5 см и через 50 метров.
Все зависит от величины внешней нагрузки и от физ. характеристик грунта

[Beginer]

Сообщение от DeMarko Только вот эта "достаточно плотная среда" может образоваться и через 5 см и через 50 метров. Все зависит от величины внешней нагрузки и от физ. характеристик грунта.

Я такого же мнения

Regby просто забывает про осадки

[SergeyKonstr]

Сообщение от Regby Трение по боковой поверхности не учитывал потому что не знаю как

Может это вам поможет

[Regby]

Пост 32 посвящен тому что происходит со сваей в грунте. Сначала на стадии линейной работы, потом на стадии нелинейной.

Сообщение от Beginer Regby просто забывает про осадки

Про осадки я помню. Вот только вы забываете что для того чтобы нагрузка через плиту передавалась на сваю плита должна сваи "касаться", по вашему получается что нагрузка передалась свая заглубилась на несколько метров, а плита осталась выше? Осадки конечно же будут, но они будут одновременными и для сваи и для плиты. Именно поэтому нагрузка на сваю будет передаваться постоянно, а свая будет на эту нагрузку отвечать своей реакцией = несщей способностью (условно)

Сообщение от DeMarko Только вот эта "достаточно плотная среда" может образоваться и через 5 см и через 50 метров.

Свая то от этого нести не перестает

Странная у вас логика, по вашему нелинейность возникнет только по прохождении какого то расстояния? Нет она возникает сразу и давно уже возникла когда забвали сваю например. Свая ведь выдавливает грунт а значит уплотняет боковую поверхность.

Что это за понятие вообще "срывает" (про сваю)? Вот "сорвалась" она и что? Остановилась, ударившись, о ядерный бункер под пентагоном на обратном конце земного шара?

[kruz]

Сообщение от Regby это означает. Что при запредельных нагрузках, и нелинейной работе грунта под нижним концом сваи будет образовываться уплотеннеая зона что хорошо иллюстрирует Берлинов

Это не для сваи. Мы уже считаем сваю по пределу несущей способности. И под нижним концом уже образовалось уплотненое ядро и зона выпора и свая пошла вниз (смотрите лучше Лапшина и Расчет свай по предельным состояниям). А вот до куда она дойдет... пока R не увеличится (оно ведь зависит от природных напряжений и следовательно от глубины), а это где-то 5 диаметров

[Beginer]

Сообщение от Regby .... Вот только вы забываете что для того чтобы нагрузка через плиту передавалась на сваю плита должна сваи "касаться", по вашему получается что нагрузка передалась свая заглубилась на несколько метров, а плита осталась выше? Осадки конечно же будут, но они будут одновременными и для сваи и для плиты. Именно поэтому нагрузка на сваю будет передаваться постоянно, а свая будет на эту нагрузку отвечать своей реакцией = несщей способностью (условно) Свая то от этого нести не перестает.

Мы говорим об одном и том же только вы не учитываете то, что свая (предполагаемая) должна снизить осадки плиты. В данном случае это будет не эффективно т.к. вы справедливо заметили

Осадки конечно же будут, но они будут одновременными и для сваи и для плиты.

Другой вопрос если запроектировать кусты свай под колонны и часть нагрузки оставить плите, то тут уже и методика расчёта имеется, согласно СП плита берёт примерно 15% нагрузки. Когда я делал диплом у меня как раз был фундамент КСП, у меня по расчётам выходило что сваи берут 83%, а плита 17%. Т.е. применение такого варианта нам даёт:
1. Экономию 17 свай из 100.
2. Готовое перекрытие-пол подвала.
3. Удобство гидроизоляции (в отличии от отдельных ростверков)
4. Приемлемую осадку, за счёт передачи нагрузки на грунты с высоким Е.

Сообщение от SergeyKonstr Свая будет работать в комплексе с фунд. плитой и будет ли на нее приходится нагрузка, равная ее несущей способности или более, это еще вопрос. Поэтому в расчетной схеме сваю моделировать только нагрузкой, направленной вверх, равной несущей способности свай, вредоносно

Полностью согласен!

[SergeyKonstr]

Цитирую ..."Под плитой, где осадки грунта близки к осадкам сваи, касательные напряжения малы и падают до нуля при z=0. Ниже они выходят на предел, причем, поскольку давление под плитой увеличивает вертикальные и горизонтальные напряжения в грунте, предельные касательные напряжения, линейно зависящие от радиальных при ненулевом угле трения на контакте грунта со сваей, также возрастают по сравнению со случаем одиночной сваи. ...благодаря давлению под плитой... приводят к возрастанию несущей способности свай...".
Будет ли свая разгружать фунд. плиту - по логике будет. В какой мере - вопрос другой. Каким образом вы найдете ее несущую способность по грунту. По правилам СП. ??? Висячая свая обладает определенной несущей способностью, но это не означает, что она не перемещается при нагрузке, равной этой несущей способности, вертикально вниз. Свая будет работать в комплексе с фунд. плитой и будет ли на нее приходится нагрузка, равная ее несущей способности или более, это еще вопрос.
Поэтому в расчетной схеме сваю моделировать только нагрузкой, направленной вверх, равной несущей способности свай, вредоносно.

[Regby]

Сообщение от kruz Это не для сваи

А для чего? Вы полагаете что у Сваи другая природа "выталкивания" материала к своим граням? Свая, если не учитывать ее сцепление по боковой поверхности" это тот же столбчатый фундамент. И напряжения под нижним концом будут аналогинчыми.

Сообщение от Beginer Мы говорим об одном и том же только вы не учитываете то, что свая (предполагаемая) должна снизить осадки плиты

Мы говорим совершенно о разном. И вы почему то уверенны что у меня короткая память. Вы утверждаете что свая перестает нести нагрузку если к ней приложить Большее усилие чем ее расчетная нагрузка. Это неверно. И Свая безусловно снизит осадки плиты. см рисунок
[IMG]http://s46.***********/i114/0912/79/18385f4dceb1t.jpg[/IMG]

Когда я делал диплом у меня как раз был фундамент КСП, у меня по расчётам выходило что сваи берут 83%, а плита 17%

Расскажите об этом подробнее? что за расчет вы делали?