Динамические испытания свай от 1 500 рублей

Динамические испытания свай — это полевые испытания, которые проводятся для определения контрольных отказов забивных свай.

Цена динамических испытаний от 1 500 руб.*

Испытания грунтов динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой проводят забивными сваями для проверки возможной глубины их погружения и оценки несущей способности, определяемой по значению отказа. А также для относительной оценки однородности грунтов по их сопротивлению погружению.

динамические испытания

Динамические испытания высокой деформации (или испытания динамической нагрузкой) это быстрый и экономичный метод оценки несущей способности сваи. Во время испытания к свае прикладывается нагрузка ударным молотом или подходящим падающим грузом. Возникающая волна напряжения распространяется вниз к основанию сваи и снова поднимается к вершине сваи. Вблизи вершины сваи волны напряжения регистрируются акселерометрами и датчиками путем измерения деформации и ускорения. Затем эти сигналы анализируются для оценки несущей способности сваи. По полученным результатам строят графики изменения отказов и зависимости общего числа ударов от глубины погружения сваи.

Во время забивки сваи та же установка для проведения динамических испытаний может использоваться для мониторинга и анализа в режиме реального времени работы молота, состояния подушки сваи, напряжений забивки и процесса забивки сваи в целом. Этот так называемый анализ забивки свай (или PDA) снижает риск повреждения как сваи, так и молота, и позволяет подрядчику забивать сваю на оптимальную глубину.

Нормативные документы

Методика тестирования буронабивных свай на выдергивающие, горизонтальные и вдавливающие нагрузки производятся согласно ГОСТ СТБ 2242 - "Методы полевых испытаний. Грунты". Необходимо учитывать стандарт ТКП 45 - 5.01-254 - "Фундаменты и Основания сооружений и зданий. Основные положения. Строительные нормы проектирования.", а также "Строительные нормы проектирования для фундаментов и оснований. Мосты и трубы" (стандарт ТКП 45-3.03-188).

Задачи динамических испытаний

Оценка несущей способности сваи по грунту;
Контроль несущей способности сваи по величине ее фактического отказа на соответствие проектным значениям;
Оценка распределения нагрузки при забивке сваи для контроля ее целостности;
Подбор оборудования для забивки свай.

Виды динамических испытаний свай

Динамические испытания свай без измерения упругой части (при отказах более 2 мм)
Динамические испытания свай с измерением упругого отказа

Динамические испытания свай при отказах более 2 мм

В практике отечественного фундаментостроения применяется формула Н.М. Герсеванова, принятая согласно п.7.3.7 формула 7.20 СП 24.13330.2011.

В формуле приняты обозначения: η - коэффициент, принимаемый по табл. 7.11 СП24.13330 в зависимости от материала сваи, кН/м2;

А – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м3;

Ed – расчетная энергия удара молота, кДж;

m1 – масса молота, т; m2 – масса сваи и наголовника, т; m3 – масса подбабка, т;

ε − коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай и свай-оболочек молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ε 2 =0,2/

Динамические испытания с определением упругого отказа

Для определения несущей способности свай, забиваемых при отказах менее 2 мм используют формулу в видоизмененном виде с учетом «упругой» части:

где sa – фактический (остаточный) отказ, равный вертикальному перемещению от одного удара сваи.

Основным преимуществом измерения упругого отказа в процессе динамических испытаний является более достоверное определение несущей способности сваи Fd. Что позволяет более полно использовать резервы несущей способности основания и, как следствие, эффективно проектировать свайные фундаменты.

Проектный и фактический отказ

Для оценки достаточности принятых проектных решений в части фундаментов из забивных свай используют понятия проектного и фактического отказа.В соответствии с требованиями по обеспечению эксплуатационной надежности и технической безопасности зданий и сооружений, фактический отказ должен быть меньше или равен проектному значению отказа. То есть должно выполняться следующее условие: Sa≤S

Расчет проектного отказа сваи определяется по формуле Н.М. Герсеванова, выраженной относительно несущей способности сваи по грунту, где

η – коэффициент для железобетонных свай, η=1500 кН/м2;

A – площадь поперечного сечения сваи, А = 0.09 м2;

Ed – расчетная энергия удара молота;

ε2 = 0,2 – коэффициент восстановления удара;

m1 – масса молота, т;

m2 – масса сваи с наголовком, т;

m3 – масса подбабка, т.

Проектный отказ на этапе разработки проектных решений позволяет произвести выбор сваебойного оборудования при погружении свай длиной до 25 м.

Оборудование и измерительные приборы

Компания «ТАМАНЬГЕОТЕСТ» располагает оборудованием, позволяющим проводить динамические испытания по требованиям ASTM (Американское общество по испытанию материалов, англ. American Society for Testing and Materials), а также осуществлять измерение напряжений в сваях при их забивке для контроля целостности сваи (при использовании гидромолотов). Измерительная аппаратура состоит из датчиков деформаций и акселерометров, которые устанавливаются на сваю. Блок сбора данных считывает сигналы с датчиков, сохраняет данные в режиме реального времени и передает их с помощью беспроводного подключения (по Wi-Fi) к полевому компьютеру инженера. Беспроводное соединение предлагает большие преимущества, т.к. позволяет инженеру выполнять свою работу на безопасном расстоянии от сваи и без проблем, связанных с необходимой длиной кабеля, который может выйти из строя во время транспортировки или укладки.

Методика проведения динамических испытаний свай

динамические

Для проведения динамических испытаний требуется ударный молоток. Молот в идеале должен быть достаточно большим, чтобы производить динамическую нагрузку сваи, не повреждая ее. Молоты и вибропогружатели, применяемые для проведения испытаний, выбираются в соответствии с требованиями ГОСТ 31550 и ГОСТ 31547.

При забивке сваи ведется подсчет числа ударов молота на каждый метр погружения и общего числа ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения. При вибропогружении сваи ведется учет времени на каждый метр погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения.

После установки свая должна «однохнуть». Длительность «отдыха» будет зависеть от типа грунта. Далее можно приступать к испытаниям свай на динамическую нагрузку.

Испытание сваи на динамическую нагрузку начинается с удара молота по оголовку сваи, начиная с меньшей высоты падения (обычно 0,5 м). Это необходимо для обеспечения правильности данных и настроек. При каждом ударе молота пара тензодатчиков получает сигналы, необходимые для вычисления силы, в то время как измерения от пары акселерометров интегрируются для получения скорости.

Далее динамическую нагрузку продолжают, увеличивая высоту молота примерно на 0,5 м до тех пор, пока фактический отказ не достигнет требуемых или предельных значений расчетного отказа. Расчетный отказ определяется в соответствии с аналитическими формулами или на основе волновой теории удара, фактический — в результате проведения динамических испытаний свай.

Если в ходе испытаний погруженные на проектную глубину сваи не дали расчетного отказа, то решение о возможности использования этих свай устанавливается на основе проведения статических испытаний грунтов сваями.

По результатам испытаний оформляется отчет в соответствии с ГОСТ 5686-2020. Отчет содержит текстовую часть и графические приложения. График зависимости общего количества ударов и осадки на каждый метр погружения приведен ниже.

Важным аспектом, обеспечивающим достоверность полученных результатов (отказов) является предшествующий испытаниям «отдых» сваи. Отказ сваи полученный без времени отдыха называется ложным отказом. Время отдыха регламентируется требованиями ГОСТ 5686-2020 и устанавливается в зависимости от вида грунта. Максимальное время отдыха сваи (20 суток) соответствует слабым глинистым грунтам, в которых происходит тиксотропное нарушение структуры.

Из-за высокой скорости приложенной нагрузки динамическое испытание под нагрузкой не может учитывать эффекты, связанные со временем, такие как осадка, отдых или ползучесть. Следовательно, следует проявлять осторожность при рассмотрении результатов испытаний, проведенных в почвах, которые могут проявлять эти особенности. Однако использование динамических испытаний после калибровки в пределах определенного геологического профиля позволит проводить более комплексные испытания с меньшими затратами по сравнению со статическими испытаниями.

Как правило, динамическое испытание сборной железобетонной сваи с использованием молота для забивки свай занимает около 15 минут, а буронабивной монолитной сваи, требующей использования отдельного падающего груза, — 30 минут.

Анализ результатов

Для определения несущей способности свай, забиваемых при фактических отказах более 2 мм используют формулу расчета частного предельного сопротивления Fu, согласно п. 7.3.7 СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».

F_u=(η∙A∙M)/2∙[√(1+((4∙E_d)/(η∙A∙s_a))∙((m_1+ε^2∙(m_2+m_3))/(m_1+m_2+m_3)-1)]

При проведении расчетов при фактическом отказе менее 2 мм, значение предельного сопротивления сваи Fu, определяют по формуле, где учитывается потеря энергии на упругую деформацию грунта и сваи:

F_u=1/(2∙θ)∙(2∙s_a+s_el)/(s_a+s_el)∙[√(1(8∙E_d∙(s_a+s_el))/(2∙s_a+s_el)^2)∙m_4/(m_4+m_2)∙θ-1] Где

h - коэффициент, значение которого зависит от материала сваи, кН/м²;

А – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полного поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м²;

М – коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай – в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

E_d – расчетная энергия удара молота, кДж, или расчетная энергия вибропогружателей;

s_a – фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей – от их работы в течении 1 мин, м;

s_el – упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;

m₁ – масса молота или вибропогружателя, т;

m₂ – масса сваи и наголовника, т;

m₃ – масса подбабка (при вибропогружении свай m₃ = 0), т;

m₄ – масса ударной части молота, т;

e – коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем e² = 0,2, а при вибропогружателе e² = 0;

q – коэффициент, 1/кН.

Фактический отказ сваи s_a, должен быть меньше или равен проектного значения отказа s, рассчитанного по формуле:

s=(η∙A∙E_d)/(F_d∙(F_d+η∙A))∙(m_1+ε^2∙(m_2+m_3))/(m_1+m_2+m_3)

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю N рассчитывается из условия

N≤(γ_0∙F_d)/(γ_n∙γ_k)

где

g₀ – коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов;

g_n – коэффициент надежности по назначению сооружения;

g_k – коэффициент надежности по грунту.

Испытание свай динамической нагрузкой хорошо подходит для использования в режиме испытаний пробной нагрузкой и при правильном использовании обеспечивает обширный и экономически эффективный метод проверки того, что сваи соответствуют техническим требованиям.

Однако метод имеет определенные ограничения, такие как:

Мобилизованное статическое сопротивление грунта не обязательно представляет собой «предельную мощность», так как полная мобилизация опорного сопротивления часто требует такой большой энергии для создания необходимого движения за удар молота, что свая может быть повреждена во время испытания.
Прогнозируемое сопротивление грунта обычно находится в пределах плюс-минус 15 % по сравнению с результатами испытаний на статическую нагрузку. Однако в некоторых почвенных условиях может наблюдаться менее удовлетворительная степень корреляции.
Прогнозируемая кривая отклонения нагрузки не будет учитывать ползучесть или осадку грунта, а также не может точно смоделировать начало разрушения при взаимодействии сваи с грунтом.

Причины плохой корреляции между результатами испытаний динамической и статической нагрузкой:

Сравнение результатов, полученных для разных свай;
Эффекты осадки/отдыха, связанные со временем;
Сравнение свай разной длины;
Неверные предположения о типе почвы.

Часто задаваемые вопросы:

Испытание сваи на боковую нагрузку может быть проведено путем установки гидравлического домкрата между сваей и горизонтальной опорной балкой или грузовой платформой

Благодаря использованию динамической нагрузки в испытаниях, методика проверки несущей способности свай претерпела значительные изменения. Процесс определения несущей способности свай с использованием этого нового метода проходит в разы быстрее, чем при проведении статических испытаний. Для выполнения испытаний по проекту доступна возможность проверить несколько свай за день, в зависимости от требований проекта.

По сравнению со статической нагрузкой испытания динамической нагрузкой значительно дешевле и выполняются быстрее. Например, при забивке стальной сваи не требуется дополнительное оборудование в виде балок, анкерных свай или тяжелых балластных грузов. Однако, результаты имеем такой же коэффициент надежности (без измерения упругого отказа) как и при аналитическом расчете, что ставит их на одну ступень с формулой СП.

Согласно ГОСТ 5686-2020 , отказы сваи при ее добивке определяют после «отдыха», т. е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки. Период «отдыха» устанавливается программой испытаний и зависит от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи. Время отдыха сваи указано в п. 7.2.3 ГОСТ 5686-2020

Выдержка из ГОСТ 5686-2020.Число испытуемых свай при строительстве должно составлять: При испытании свай динамической нагрузкой - до 1% общего числа свай на данном объекте, но не менее 6 шт

Испытания на динамическую нагрузку проводятся посредством контроля реакции сваи на повторяющиеся удары молотом по оголовку сваи. Волна сжатия распространяется по свае и заставляет ее вдавливаться в грунт. При каждом ударе должна преодолеваться осевая нагрузка сваи, это значит, что она фактически испытывается на прочность при каждом ударе. Добивку свай проводят тем же молотом и при той же высоте подъема ударной части. Полученный при добивке отказ свай должен быть равен или меньше расчетного отказа.

Отказ сваи — это предельное значение глубины погружения сваи в грунт в процессе забивки. Фактический отказ сваи не должен превышать величину расчетного отказа.

Боковая (горизонтальная) нагрузка не направлена по длине (т. Е. Оси) балки, а приложена перпендикулярно главным осям а осевая - направлена вдоль оси балки (центральная нагрузка) или с некоторым эксцентриситетом (внецентренное приложение нагрузки).

Цены на динамические испытания

Виды испытаний (исследований)	Основные параметры (нагрузка, число испытаний и др.)	Цена (за ед. руб.без НДС)
Динамические испытания свай	Оценка модуля деформации	от 6000 руб.

Компания «ТАМАНЬГЕОТЕСТ» располагает данным оборудованием, позволяющем проводить динамические испытания по требованиям ASTM (Американское общество по испытанию материалов, англ. American Society for Testing and Materials), а также осуществлять измерение напряжений в сваях при их забивке для контроля целостности сваи (при использовании гидромолотов).

*Указанные на сайте цены не являются публичной офертой. Цены ориентировочные более точно можно узнать по телефону.

Динамические испытания свай в: Тамани, Москве, Краснодаре, Ростове-на-Дону, Волгограде.