Влияние диапазона отклонений свай от проектного положения в плане, при их погружении на несущую способность центрально нагруженного свайного куста

При забивке свай, возникают ситуации, при которых происходит отклонение свай в плане от их проектного положения. Данные отклонения регламентируются в соответствии с [3, п.15.5.7].

Отклонение свай от проектного положения в плане приводит к возникновению моментов сил в уровне подошвы свайного ростверка, что в свою очередь приводит к неравномерному распределению нагрузок на отдельные сваи в свайном кусте, что может привести к перегрузу отдельных свай и не соблюдению условия [2, п.7.1.11, ф.7.2]:

                                                                                                               (1)

где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

 – допустимая нагрузка на сваю;

В данной статье была предпринята попытка показать влияние различных диапазонов отклонений свай в плане при их погружении от их проектного положения, на несущую способность центрально нагруженного свайного куста. Для исследования данного вопроса была написана программа на языке JavaScript.

Исходные данные: габариты железобетонного ростверка в плане: 1,8х18, м; высота ростверка 0,6 м; длина свай 6 м; сечение свай 300х300 мм; заведение оголовка свай в тело ростверка 0,3 м; сопряжение сваи с телом ростверка жесткое. Количество свай – 4 шт.; расстояние между осями свай 4d = 4*0,3 = 1,2 м. Нагрузка на свайный куст N_d = 200 т; координаты точки приложения нагрузки, относительно осей x₀ и y₀: x_N = 0,9 м и y_N = 0,9 м,  = 1.

Координаты расположения центров свай в плане относительно осей x₀ и y₀ (см. Рисунок 1): (координаты 0;0 соответствуют левому нижнему углу ростверка): свая №1 (0,3;1,5) м, свая №2 (1,5;1,5) м, свая №3 (0,3;0,3) м, свая №4 (1,5;0,3) м.

Рисунок 1. Конфигурация свайного куста в плане

В рамках данной работы было принято, что расчетная нагрузка на одну сваю N = 50 т.с. будет равна допустимой нагрузке на сваю = 50 т.с.:

N =  /                                                                                                                (2)

В этом случае, несущая способность свайного куста  составит 200 т.с.

В такой ситуации даже при незначительном отклонении свай в плане, будет происходить перераспределение нагрузок на отдельные сваи и условие

N =  не будет выполняться.

Несущая способность свайного куста, при отклонении свай в плане будет уменьшаться:

                                                                                                    (3)

где x_max, y_max – координаты наиболее нагруженной из 4х свай в свайном кусте, относительно осей x и y;

e_x, e_y – эксцентриситеты моментов возникающих в подошве свайного ростверка, вдоль осей x и y;

Количество вариантов отклонений свай в плане носит множественный характер. Поэтому в программе, при вычислении  задавалось до 10000 вариантов. В каждом варианте отклонения свай для каждой сваи случайным образом, независимо задавались отклонения свай в плане по оси x и по оси y в заданном диапазоне. Т.е. при заданном допустимом отклонении сваи в плане Δ = 0,3*d = 0,09 м, для каждой сваи в диапазоне [-0,09…0,09] случайным образом генерируется величина отклонения по оси x и по оси y, тогда координаты свай в плане будут:  и . При этих координатах вычисляется 

Таких расчетов программа выполняет 10000 шт. – для получения 10000 значений  в заданном диапазоне отклонений. На данном этапе исследований за несущую способность свайного куста принимается её среднее значение:

                                                                                                             (4)

Данное значение , позволяет более точно учесть влияние отклонений свай в плане при их погружении на несущую способность свайного куста.

Для оценки влияния отклонения свай в плане на несущую способность свайного куста был использован коэффициент К:

                                                                                                            (5)

Таблица.

 Результаты расчеты программы

Рисунок 2. График зависимости коэффициента обеспеченности К от отклонений свай в плане

Результаты данной работы показали, что при увеличении отклонений свай в плане от проектного положения, при их погружении, несущая способность для центрально нагруженного свайного куста необходимо учитывать возможность отклонения свай в плане, т.к. они приводят к уменьшению несущей способности свайного куста. Чем больше отклонения свай в плане, тем меньше несущая способность свайного куста.