Напружений стан ґрунтового масиву, в який занурено кущ паль

Лекція 8                                                                                 

Несуча здатність паль

В розрахунках пальових фундаментів є необхідним знання несучої здатності палі. Є три способи визначення несучої здатності, а саме:

· за результатами апріорного статичного випробовування палі в ґрунтах де має споруджуватись фундамент;

· за результатами динамічного випробовування в процесі занурення паль в основу фундаменту;

· апріорне за теоретичними формулами.

Теоретичне визначення несучої здатності палі за  ґрунтом

Рис. 8.1. До теоретичного визначення несучої здатності палі. а. Висяча паля б. Паля-стійка

Теоретичне визначення несучої здатності палі за ґрунтом базується на таких простих гіпотезах (рис.8.1):

· під дією навантаження в грунті виникають реактивні сили двох типів;

· рівномірно розподілені по вертикальній поверхні палі дотичні зусилля f;

· та рівномірно розподілені по площі горизонтальної проекції палі нормальні до площини зусилля N_f .

Нескладно визначити ці реактивні зусилля. Дотичні зусилля визначаються за виразом:

                  ,               (8.1)

де u– периметр поперечного перерізу палі;

f_i – дотичні зусилля і–го прошарку грунту, що приходяться на одиницю вертикальної поверхні палі;

h_i – товщина і-го прошарку грунту.

Нормальні до горизонтальної площини:

                       ,                       (8.2)

де R – розрахунковий опір грунту в площині вістря палі;

    А – площа поперечного перерізу палі.

Повна теоретична несуча здатність палі складає:

                                    (8.3)

В нормах ця формула записується з коефіцієнтами умов роботи

              ,                    (8.4)

де - коефіцієнт умов роботи паль в грунті, дорівнює 1;

     коефіцієнт умов роботи ґрунту під нижнім кінцем палі;

     коефіцієнт умов роботи ґрунту по боковій поверхні палі.

Напружений стан ґрунту, в який занурено кущ паль

Рис.12.1. Напружений стан в околицях однієї палі

Паля завантажена силою F передає на ґрунт за рахунок тертя по боковій поверхні силу Ff , яка викликає в площині вістря складний напружений стан. Епюра напруг від сили Ff показана на рис. Максимальна напруга на осі палі визначається за формулою    ,  де L0 – довжина палі в ґрунті d – діаметр палі;  - кут розповсюдження  сил тертя в ґрунтовому масиві. До напруг від сил тертя додаються напруги лобового тиску палі , які викликаються силою FR .

Якщо замінити об’єм сумарної епюри параболоїдом обертання, то можна найти радіус площі, на поверхні якої виникають напруги від сил тертя

Як видно із формули, радіус залежить від довжини палі в ґрунті та її діаметра. За звичайних, розповсюджених розмірів паль радіус, R складає від 2,5d до 4d.

Напружений стан ґрунтового масиву, в який занурено кущ паль

Декілька паль занурених поряд називають „кущ”. Напружений стан ґрунтового масиву, в який занурено кущ паль залежить від того наскільки близько розташовані палі в ряду. Особливість полягає в тому, що при певних відстанях напруги від сусідніх пал в площині

а –а будуть накладатись, і сумарні напруги стануть більшими ніж , як це зображено на рис.12.2.

Рис.12.2. Напружений стан ґрунтового масиву у випадку малої відстані між палями ( )

З цих міркувань, в практиці проектування пальових фундаментів встановлено правило: дозволяється приймати мінімальну відстань між палями (в осях) рівною 3d. Вважається, що при такій відстані сумарні напруження  не будуть перевищувати максимальних напружень від однієї сваї  більше, ніж на 5%.