Формула для визначення несучої здатності забивної палі за результатами динамічних випробувань аналогічна формулі (11.5).

Окреме значення граничного опору палі за результатами динамічних випробувань паль визначається за фомулою

(11.7)

при залишковій “відмові палі” м, який дорівнює заглибленню палі від одного удара молота, а при віброзаглибленні - від роботи віброзаглиблюючих установок на протязі однієї хвилини.

Коли м, то в проекті пальових фундаментів замінюють палебійне обладнання на більш потужніше (більша енергія удара молота), яке викличе м і тоді розрахунок граничного опору палі проводять за формулою (11.7). Якщо ж цього не можна зробити (не можна замінити обладнання), то, за наявності “відмовомірів” значення граничного опору палі визначають за формулою

(11.8)

В наведених формулах використані позначення з ст. 15 [25] ( - коефіцієнт, який приймається в залежності від матеріалу палі; - площа поперечного перерізу палі; - коефіцієнт, який приймається рівним 1 при забивці палі молотами ударної дії і за табл. 11 при віброзаглибленні; - розрахункова енергія удару молота, приймається за табл. 12, або розрахункова енергія віброзаглиблювача - за табл.13; - маса молота чи віброзаглиблювача; - маса палі і наголовка; - маса підбабка; - маса ударної частини молота; - коефіцієнт відновлення удара при забивці залізобетонних паль молотами ударної дії з використанням наголовка з деревяним вкладишем, а при віброзаглибленні;

, де

- коефіцієнти перехода від динамічного до статичного опору грунту; - площа бічної поверхні палі, яка стикається з грунтом; - прискорення вільного падіння; - фактична висота падінняударної частини молота; - висота першого відскоку ударної частини дизель-молота).

Динамічні випробування паль виконуються у відповідності з [15].

За формулами (11.7)-(11.8) можна проводити і контроль несучої здатності паль. Для цього до місця влаштованого пальового поля вивозять палебійне обладнання і проводять контрольну добивку паль, за результатами якої отримують контрольні "відмови" паль і тоді за формулами перевіряють їх несучу здатність.

Визначення несучої здатності паль за результатами статичного зондування.Статичне зондування проводиться шляхом втиснення (за допомогою домкрата і штанг) в грунт зонда у вигляді конуса. Схема випробувань продібна до статичних випробувань паль. Існують конструкції зонда, в яких вимірювання опору грунту під нижнім його кінцем і на бічній поверхні проводиться поперемінно (зонд І-го типу (рис. 11.5) - після завантаження зонда для оцінки граничного опору грунту під його нижнім кінцем проводять втиснення його нижнього кінця, а потім для оцінки граничного опору грунту на бічній поверхні зонда проводять втиснення чи витягування його кожуха В цьому випадку визначається опір грунту під нижнім кінцем зонда на певній глибині і загальний опір грунту на бічній поверхні зонда на всій його довжині) і ті, які дозволяють одночасно фіксувати опір грунту під нижнім його кінцем і на бічній поверхні - зонди ІІ-го і ІІІ-го типу (рис. 11.5).

За результатами експеримента будується графік питомого опору грунту під нижнім кінцем зонда з глибиною (рис. 11.6).

Методика випробувань грунтів статичним зондування викладена в [7].

Результати статичного зондування грунтів використовують для визначення несучої здатності забивних паль. Несучу здатність забивної палі в цьому випадку визначають за формулою

, де (11.9)

- коефіцієнт умов роботи; - кількість точок зондування; - коефіцієнт надійності для грунту, який визначається за результатами статистичної обробки експериментальних результатів зондування; - окреме значення граничного опору палі в точці зондування, яке визначається за формулою

, де (11.10)

- граничний опір грунту під нижнім кінцем палі, який визначається за формулою

(11.11)

- середнє значення граничного опору грунту на бічній поверхні палі в точці зондування, яке визначається для зонда І-го типу за формулою

(11.12)

для зонда ІІ-го і ІІІ-го типу за формулою

(11.13)

В наведених формулах використані позначення з ст. 18 [25] ( - коефіцієнт переходу від до і приймається за табл. 15; - середнє значення питомого опору грунту під нижнім кінцем зонда на ділянці, розміщеній в межах одного діаметра вище і чотирьох діаметрів нижче відмітки нижнього кінця проектуємої палі (де - діаметр круглого чи більша сторона поперечного перерізу палі); - площа поперечного перерізу палі; - периметр поперечного перерізу палі; - глибина заглиблення палі; - коефіцієнти, які приймаються за табл 15; - середнє значення питомого опору і-го шару грунту на бічній поверхні зонда; - середнє значення питомого опору грунту на бічній поверхні зонда І-го типу).

Випробування інвентарних паль.Суть таких випробувань полягає в тому, що замість паль натурних розмірів випробовують інвентарні палі, що представляють собою трубу з наконечником діаметром 114мм. Довжина таких паль відповідає довжині натурних. Після випробувань палі виймаються з грунту і використовуються повторно. Схема випробувань така сама, як і схема випробувань натурних паль. Розрахункові опори грунту під нижнім кінцем та на бічній поверхні інвентарних і натурних паль відрізняються між собою. Це пояснюється, в основному, різницею в площах поперечного перерізу, матеріалів паль, умов їх занурення та ін. Тому для визначення несучої здатності використовують систему поправочних коефіцієнтів, що суттєво знижує достовірність результатів випробувань. Але вартість таких робіт значно нижча ніж вартість випробувань натурних паль.

Існують три типи інвентарних паль: І-й – з наконечником, наглухо з‘єднаним з стовбуром палі, для вимірювання загального опору грунтів заглибленню палі; ІІ-й – з наконечником, який може вільно переміщатися вздовж стовбура палі, для поперемінного вимірювання опору грунтів заглибленню палі на бічній поверхні і під нижнім кінцем палі (після проведення досліджень (зрив палі) для оцінки граничного опору грунту під нижнім кінцем палі проводять втиснення її нижнього кінця на 20мм, а потім для оцінки граничного опору грунту на бічній поверхні палі проводять втиснення чи витягування її стовбура на 12мм); ІІІ-й – з наконечником, який з‘єднаний з стовбуром палі через датчик, для одночасного роздільного вимірювання опору грунтів заглибленню палі на бічній поверхні і під нижнім кінцем палі (крім загального навантаження на палю на кожному ступені завантаження, знімають навантаження з датчика, який реєструє опір грунту під нижнім кінцем палі).

Несучу здатність забивної палі в цьому випадку визначають за формулою (11.9). Окреме значення граничного опору забивної палі , в точці випробування грунтів еталонною палею, визначається за формулою

І типу (11.14)

ІІ і ІІІ типу (11.15)

В наведених формулах використані позначення з ст. 17 [25] (- коефіцієнт умов роботи палі в грунті; - коефіцієнти умов роботи грунту, відповідно, під нижнім кінцем і на бічній поверхні палі; - периметр поперечного перерізу, відповідно, натурної і інвентарної палі; - несуча здатність інвентарної палі; - площа поперечного перерізу нижнього кінця палі; - розрахунковий опір грунту, відповідно, під нижнім кінцем і на бічній поверхні інвентарної палі; - величина заглиблення натурної палі в грунт).

3. Визначення осідань пальових фундаментів. Осідання паль-стояків та паль, що сприймають висмикуючі навантаження, не визначають.

Осідання фундаментів на висячих палях визначають як осідання умовного фундаменту ABCD (рис. 11.7) за методиками, що застосовуються для фундаментів мілкого закладення (див п. 9.5)

, де (11.16)

- товщина інженерно-геологічних елементів:

- вага умовного фундаменту; - площа підошви умовного фундаменту; - розрахунковий опір грунту, на який опирається умовний фундамент.

У власну вагу умовного фундаменту при визначенні осідань включають вагу паль, ростверка і грунту в об’ємі цього фундамента. Розрахунки осідань малозавантажених стрічкових пальових фундаментів та одиночних паль можна визначати за методиками додатків 3 і 4 [25].

4. Розрахунки горизонтально завантажених пальових фундаментів. При дії на пальові фундаменти тільки вертикальних навантажень визначають несучу здатність паль на дію цих навантажень та осідання фундаментів. Якщо паля чи фундамент сприймають моментні та горизонтальні навантаження (рис. 11.8), то необхідно виконати також ще такі розрахунки:

- визначення горизонтального переміщення голови палі і кута її повороту для перевірки виконання умов

, де (11.18)

, - гранично допустимі значення горизонтальних переміщень голови палі і кута її повороту;

- розрахунки стійкості грунту основи, що оточує палю (тільки для паль стороною чи діаметром 0,6м і більше);

- перевірку матеріалу тіла палі за граничними станами першої і другої груп.

Методика розрахунків наводиться в додатку 1 [25]. В статичному відношенні горизонтально завантажена паля розглядається як балка в пружній основі з заданим поперечним перерізом та відомими навантаженнями на одному кінці. На основі будівельної механіки отримані формули для визначення горизонтального переміщення палі, кута її повороту, згинаючих моментів та поперечних сил у будь-якому перерізі по її довжині.

5. Проектування пальових фундаментів. У загальному випадку проектування пальових фундаментів виконують у такій послідовності:

1. Визначають вид паль (забивні, бурові). При цьому враховують характер та величину навантажень, інженерно-геологічні умови будівельної ділянки (в слабких грунтах основи переріз палі роблять меншим ніж у нормальних), можливості будівельних організацій, економічні показники та інші фактори.

2. Попередньо визначають розміри паль. Палі повинні прорізати ненадійні грунти і вартість фундаментів має бути мінімальною. Для цього визначають вартість фундаментів з паль різних розмірів. Довжину вибирають так, щоб палі заглиблювались не менше 0,5м у великоуламкові, гравелисті, крупні й середньої крупності піщані грунти і глинисті з показником текучості ; для решти грунтів - 1,0м.

3. Визначають несучу здатність паль (див. п. 11.2).

4. За формулою (11.1) визначають навантаження , допустиме на палю.

5. Визначають кількість паль:

для кущових фундаментів за формулою

(11.19)

- максимально допустима розрахункова відстань між осями сусідніх забивних паль стрічкового фундаменту становить

, де (11.20)

- відповідно погонне навантаження, вага палі, вага 1м/п ростверка і грунту на його обрізах.

6. Виконують конструювання фундаментів.

Пальові фундаменти залежно від розміщення паль у плані проектують у вигляді: пальових смуг - під стіни будівель; пальових кущів - під колони; суцільного пальового поля - під всією будівлею чи спорудою.

Мінімальна кількість паль у кущі становить: у центрально завантаженому фундаменті – 1; у позацентрово завантаженому фундаменті в одній площині – 2; у позацентрово завантаженому фундаменті в двох площинах – 3.

Відстань між осями забивних висячих паль повинна бути не меншою (- діаметр круглої або сторона квадратного перерізу палі), а між осями паль-стояків - не меншою . Чиста відстань між стовбурами бурових, набивних паль і паль-оболонок приймається не менше 1,0м, а відстань між розширенням паль у твердих та напівтвердих глинистих грунтах - 0,5м, в інших нескельних грунтах - 1,0м .

Оптимальна конструктивна відстань між осями сусідніх паль у стрічковому фундаменті зумовлена несучою здатністю ростверка (нерозрізна балка на опорах) і становить приблизно .

Якщо максимальна розрахункова відстань між осями сусідніх паль у стрічковому фундаменті менша мінімально допустимої, то палі розташовують у два і більше рядів. Якщо максимальна розрахункова відстань більша оптимальної конструктивної, то палі розміщують з урахуванням останньої. Потім виконують розстановку паль у плані таким чином, щоб фактична відстань між ними не перевищувала максимальну розрахункову і оптимальну конструктивну і була не меншою за мінімальну конструктивну. В першу чергу розміщують палі в місцях, де ростверки перетинаються між собою.

З’єднання пальового ростверка з палями може бути шарнірним або жорстким (рис. 11.9). Жорстке з’єднання хоч є значно трудоємкішим і дорожчим проте використовується частіше, оскільки, є більш надійним.

Після розміщення паль у плані перевіряють фактичне завантаження паль за формулами:

- для стрічкових фундаментів

(11.21)

- для стовпчатих фундаментів

(11.22)

де - максимальне і мінімальне навантаження на крайні палі; - вага ростверка та грунту на його обрізах; - власна вага палі; - відстань від головної осі до осі крайньої палі (рис.11.10); - відстань від головної осі до осі кожної палі; , - момент і горизонтальна складова зовнішніх сил на рівні обрізу фундаменту відносно (у напрямку) відповідної осі; - відстань від підошви ростверка до його обрізу

Перевантаження крайніх паль в кущі на 20% від навантаження, допустимого на них, можливе при ро-зрахунках фундаментів із врахуванням вітрових та кранових навантажень (при цьому величина кранових навантажень повинна становити більше 30% сумарних навантажень на фундамент), тобто . Якщо , то додатково проводять розрахунки паль на дію висмикуючих навантажень.

7. Проводять розрахунки фундаментів за деформаціями.

8. Розраховують тіло ростверка і палі.