Расчет несущей способности и устойчивости основания вертикально нагруженной одиночной сваи вдавливающей (выдергивающей) силой по результатам испытаний грунтов

В статье рассматриваются современные практические подходы к расчету оснований свай, даны фактическая картина их деформирования и потери устойчивости при воздействии вертикальной вдавливающей/выдергивающей нагрузки. Констатируется, что используемые в настоящее время методы оценки несущей способности и устойчивости основания свай (теоретические, инженерно-практические, численные), построенные на упрощенных идеализированных моделях, теории упругости твердого тела, не соответствуют фактическому состоянию, свойствам и поведению дисперсных грунтов под нагрузкой. Это сильно снижает достоверность полученных по ним результатов (разница между рассчитанными и опытными данными достигает 100 %), в связи с чем они требуют уточнения. Поэтому целью работы является повышение точности и надежности расчетных методов посредством учета фактической работы свай в грунте и его свойств. Анализ опытных данных показал, что потеря устойчивости основания свай на стадии исчерпания его несущей способности хорошо соответствует допущениям и принципам, принятым в теории предельного равновесия грунтов. В связи с этим в статье предложено теоретическое решение, развивающее положения теории предельного напряженного состояния грунтов применительно к оценке несущей способности и устойчивости основания свай. Решение получено для условия плоской задачи при нагружении многослойного основания сваи вертикальной вдавливающей силой. В расчетной схеме приняты следующие основные допущения:

- потеря устойчивости основания сваи происходит в результате сдвигов по поверхности скольжения ненарушенного объема грунта в форме усеченного конуса, включающего сваю, относительно неподвижного грунта;

- поверхности скольжения имеют постоянные близкие к прямолинейным грани, жестко ориентированные в пространстве углами наклона к вертикали – β_i, по длине ствола, и α_i – к горизонтали, в уровне конца сваи;

- предельная нормативная нагрузка на сваю определяется при максимальной ординате развития области предельного равновесия z_max = 0,25d, что соответствует критической осадке s_кр ≤ ξ s_u.

Предложенное теоретическое решение может быть применено для разработки методов оценки несущей способности и устойчивости как готовых, так и набивных свай различных типов, для которых установлены частные коэффициенты условия работы, зависящие от их параметров свойств грунтов и способа изготовления.

Ключевые слова: теория предельного напряженного равновесия грунта, частная задача устойчивости основания сваи, поверхность скольжения, зона сдвигов, предельная осадка.

Для цитирования: Кравцов, В. Н. Расчет несущей способности и устойчивости основания вертикально нагруженной одиночной сваи вдавливающей (выдергивающей) силой по результатам испытаний грунтов / В. Н. Кравцов // Проблемы современного бетона и железобетона : сб. науч. тр. / Ин-т БелНИИС; редкол.: О. Н. Лешкевич [и др.]. – Минск, 2020. – Вып. 12. – С. 71-85. https://doi.org/10.35579/2076-6033-2020-12-05 (англ. яз.)

Полный текст статьи (на английском языке): 

ISSN 2664-567X (Online)
ISSN 2076-6033 (Print)