Сваи на растяжение или сваи на подъем – сваи на растяжение – анализ и проектирование

Свайный фундамент, который строится для сопротивления силам подъема, может быть назван как Натяжные сваи. Они также называются сваями для подъема или анкерными сваями. В тех областях, где существует вероятность извлечения свай из грунта, хорошо работают сваи с подъемом.
В зависимости от несущей способности и свойств грунта на участке фундаменты подразделяются на фундаменты глубокого и мелкого заложения. Наиболее широко используемый тип – свайный фундамент – относится к категории фундаментов глубокого заложения.
Любая конструкция фундамента, глубина которого превышает ширину конструкции в три раза, может быть отнесена к свайным фундаментам. Свайные фундаменты образуют тонкие и столбчатые конструкции, предназначенные для передачи преимущественно сжимающих нагрузок от больших надстроек. Передающей средой может быть либо слабый грунт, либо сжимаемый пласт, либо прочный пласт горной породы, например, структура.

Натяжные сваи под действием подъемных сил

Причинами развития подъемных сил являются различные факторы:

  • Сейсмические силы
  • опрокидывающие моменты
  • Гидростатическое давление

Натяжные сваи под действием подъемной силы
Эти силы возникают при строительстве крупных сооружений, таких как опоры ЛЭП, причалы, высокие сооружения, дымовые трубы, причалы и т.д. Большинство небоскребов подвержены большим ветровым нагрузкам или сейсмическим силам, которые вызывают опрокидывающие моменты, что в свою очередь приводит к подъему. Подъемные силы могут возникать из-за гидростатического давления, сейсмической активности или опрокидывающих моментов.
Когда конструкция подвергается опрокидыванию, один конец подвергается силе сжатия, а другой – силе растяжения. Эти силы должны быть надежно переданы на землю с помощью возведенного фундамента (свай). Это позволит предотвратить возникший подъем. Передача нагрузки на нижние слои осуществляется по всей длине сваи.
Конструкция натяжных свай безопасно передает эту подъемную силу с помощью трения по длине сваи, которое приобретается за счет подбуривания. Натяжные сваи используют шпунтовые стенки для сопротивления горизонтальным силам, если таковые имеются.
Вертикальные сваи, установленные для этой цели, должны обладать достаточной глубиной, что является основным фактором, приводящим к трение в стволе чтобы противостоять восходящим силам. Различные модификации свай могут в значительной степени уменьшить подъемную силу.

Сопротивление подъему свай и натяжных свай

Рекомендуется иметь длинную сваю по глубине, чтобы воспринять подъемную нагрузку на трение в стволе. В некоторых ситуациях может быть трудно включить большую глубину из-за наличия под грунтом пласта твердой породы. Поэтому, чтобы мобилизовать оставшееся сопротивление трения, его необходимо увеличить путем добавления собственного веса к свае. Это поможет преодолеть подъемные силы. Другим решением этой проблемы является закрепление сваи в толще породы.
свайный фундамент под полом

Рис.1. Сваи, установленные под полом судостроительного дока

С другой стороны, добавление собственного веса для свай является неэкономичным. В некоторых областях применения, например, в судостроении (рис. 1), необходимо, чтобы сваи воспринимали альтернативные сжимающие нагрузки и подъемные силы.
Увеличение собственного веса в таких ситуациях значительно увеличит стоимость строительства, а сжимающие ракеры будут подвергаться высоким сжимающим нагрузкам. Эти проблемы могут быть решены путем обеспечения анкеров для свай, которые будут заглублены в слой породы.

Проектирование свай для восходящего давления

Проектирование свайного фундамента (Натяжные сваи) выполняется таким образом, чтобы при экстремальных условиях нагрузки не произошло полного опрокидывания или разрушения, а также смещения при любых тяжелых сочетаниях рабочих нагрузок. Это соображение не повлияет на функционирование фундамента в условиях жестких нагрузок.
В зависимости от страны и принятых норм и спецификаций определяется максимальное или допустимое смещение, возможное для свай. Предельное сопротивление сваи и группы свай определяется для проектирования, когда смещение не является важным фактором. Допустимые нагрузки могут быть рассчитаны путем добавления коэффициент безопасности к расчетной нагрузке при проектировании свайного фундамента для восходящего давления.

Анализ напряженных свай

Универсальным подходом для анализа является метод предельного трения. Этот метод позволяет оценить сопротивление свай поднятию. Сваи, находящиеся на подъеме, могут быть подвержены давлению подъема, что приведет к образованию поверхности разрушения. Формирование поверхности разрушения является одним из способов изучения или анализа разрушения свай. Другой метод заключается в выведении эмпирических соотношений путем экспериментальных исследований. При анализе сваи рассматриваются как цилиндрический ствол.
Ниже приведено краткое описание анализа одиночной сваи, заложенной в

1. глинистом грунте

Предельное сопротивление подъему Qu = caAs + Wp

Здесь ca = среднее сцепление вдоль ствола сваи
Wp = вес сваи. Заглубленная свая будет иметь площадь поверхности As, а значение нерастяжимой связности – cu.
Прочность на сдвиг без нагрузки

Рис.2. Взаимосвязь между Ca/Cu и Cu (прочность при сдвиге без деформации)

На рисунке 2 ниже показан график между Ca/Cu и Cu, разработанный (Sowa, 1970). Эти значения на графике определены почти правильно для сваи, находящейся под нисходящей нагрузкой. Соотношение Ca/Cu больше для мягких глин, а более жесткие глины имеют меньшее значение.

2. Песчаный грунт

Полное поднятие Qu в случае свай, установленных в песчаном грунте, зависит от сопротивления кожи. Сопротивление кожи возникает между стволом сваи и грунтом.
Если d – диаметр сваи, то L – длина погружения,
натяжная свая-подъемник
где коэффициент давления грунта задается величиной Ks, угол трения сваи о грунт равен грунт-свая-фрикционный-уголопределяется эффективным удельным весом грунта.
среднее трение кожи

Читайте далее:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: