Размер наибольшего динамического напряжения, возникающего в материале сваи при забивке, зависит от значительного числа факторов, главные из которых: высота падения ударной части, жесткость амортизирующих прокладок, масса ударной части, динамическое сопротивление грунта, длина сваи, упругопластические характеристики материала сваи. На 5.10 показаны два ударных импульса с одинаковой энергией удара: а — при малой массе ударной части и большой высоте падения; б — при большой массе ударной части и малой высоте падения. Увеличение длительности ударного импульса при оптимальном значении <7™ позволяет повысить эффективность и безопасность погружения сваи. Подобное преобразование импульса возможно также и за счет применения специальных наголовников-амортизаторов.
Натурные исследования напряженного состояния свай при забивке, выполненные в разное время отечественными учеными показали, что размеры сжимающих напряжений достигают 22 МПа, а растягивающих — до 6 МПа. Повреждаемость свай при забивке на ряде объектов достигала 25%. Установлено также, что при значительных по величине многократных динамических воздействиях бетон сваи получает необратимые микроповреждения (микротрещины), которые значительно снижают долговечность сваи. В связи с этим в СНиП 3.02.01–83 было внесено требование об ограничении сжимающих ударных (динамических) напряжений размером о дин <0,7Я пр, где Я пр — призменная прочность бетона.
Реализация данного ограничения должна осуществляться на стадии выбора молота для забивки свай и амортизирующих прокладок. Общепринятая волновая теория удара, разработанная при большом количестве допущений, а также сложность аналитических решений этой теории при значительном числе влияющих факторов делает невозможным ее для практического применения. Для определения размера динамических сжимающих напряжений предложен ряд инженерно-практических методов расчета, сохраняющих волновую сущность процесса удара. В пособии к СНиП 3.02.01–83 приведен метод расчета динамических напряжений, предложенный И.Е. Школьниковым, основанный на значительном количестве натурных экспериментов. Заметим, что СНиП 3.02.01–87, регламентирующий выбор типа молота для забивки свай, не требует проверки значений возникающих динамических напряжений. Вместе с тем при значениях коэффициента применимости молота К, близких к наибольшему допустимому значению, возникающие динамические напряжения значительно превосходят допустимые значения.
Из приведенных формул видно, что выбор молота не зависит от заданных размеров сваи и грунтовых условий, что является большим недостатком. Однако расчетная нагрузка на сваю, как правило, пропорциональна размерам сваи, и в большинстве случаев при правильном выборе амортизирующих прокладок, сваю удается забить без видимых повреждений. При этом коэффициент применимости К оказывается значительно меньше приведенных допустимых значений. При низких значениях расчетной нагрузки и при значительной длине и массе сваи, например, при прорезке значительной толщи слабых грунтов, когда коэффициент К близок к допустимому значению, эффективность погружения сваи снижается; требуется значительное количество ударов при малой величине погружения за один удар и при действии напряжений, превышающих допустимые значения.
Приведенные условия применимости не отражают также конструктивных особенностей молотов, главное из которых соотношение массы ударной части и полной массы молота. Во многих странах принят более простой и надежный способ выбора молота по соотношению масс ударной части молота (тм) и сваи (тс).
Например, в США это соотношение принято равным 2. Иначе говоря, масса ударной части молота должна превышать массу сваи в два раза.
Большая часть энергии удара затрачивается на разрушение наголовника и головы сваи. Конструкция дизель-молотов, особенно штанговых, не позволяет в широких пределах изменять высоту падения ударной части, поэтому соотношение должно быть ограничено значением 1,5–2,0. Для гидравлических молотов одиночного действия это соотношение может быть значительно больше, поскольку его конструкция позволяет сбрасывать ударную часть с малой высоты.
При использовании материалов сайта, активная ссылка на источник обязательна.
Будьте уважительны к авторам публикаций!
