В соответствии с пунктом 7.2.12 расчётное сопротивление биогенного грунта на боковой поверхности сваи принимается равным 5 кПа. Но, в нормативном документе не указано изменение данной величины в зависимости от технологии устройства сваи. Для биогенного грунта нигде не приведены значения коэффициента условий его работы на боковой поверхности сваи. В связи с этим, в программе мной дополнительно введены эти коэффициенты. Значения коэффициентов приняты по наименьшим значениям таблицы 7.4 и таблицы 7.6, а при расчёте сваи с учётом сейсмических воздействий равными нулю. При этом, интерфейс программы, предоставляет пользователям возможность самостоятельно изменять значения коэффициентов условий работы грунта.
StatPile mod SP 24.13330.2011 Change 1
Общие данные о рабочей версии программы
Всё стандартно. 100 геологических элементов, 100 геологических колонок, 100 свай с учётом произвольного комбинирования. Максимальная длина сваи 100.0м, минимальная толщина i-го слоя разбивки грунта 0.1м. Сейсмика, просадочность, негативное трение, болото, размыв грунта, здания и сооружения общего назначения, опоры линий электропередачи, мосты и гидротехнические сооружения.
Особенности алгоритма работы программы в контексте нормативного документа
Алгоритм расчёта сваи, приведенный в нормах (в данном случае СП 24.13330.2011), ограничен множеством константных величин и множеством логических условий. Достаточно часто, те или иные фактические параметры сваи и грунтов выходят за рамки указанных в документе граничных величин. Зачастую необходимо учесть выполнение сразу нескольких обязательных, но трудно увязываемых между собой условий. Встречаются текстовые опечатки и совсем часто пункты "пространственного" содержания, которые могут трактоваться по разному и просто периодически перепечатываются из более старой версии норматива в более новую.
1. Выход фактических параметров грунтов за константные величины нормативного документа
В основной мере это касается показателя консистенции IL глинистого грунта, в меньшей мере коэффициента пористости e и угла внутреннего трения f. Встречается при работе с таблицами:
7.2 (расчётное сопротивление грунта под нижним концом "забивной" сваи);
7.3 (расчётное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи);
7.4 (коэффициенты условий работы грунта для "забивных" свай) пункт 4, б);
7.7 (коэффициенты а1, а2, а3, а4 для свай изготавливаемых с выемкой грунта и опирающихся на песчаный грунт);
7.8 (расчётное сопротивление глинистых грунтов под нижним концом сваи изготавливаемой с выемкой грунта);
12.1 (понижающий коэффициент работы грунтов при расчёте с учётом сейсмических воздействий);
а так же при работе с другими, реже используемыми данными и примечаниями.
Вероятность выхода фактических параметров сваи и грунтов за рамки указанных величины присутствует и достаточно высока. Алгоритм программы не предусматривает экстраполяцию и в случае выхода какого либо значения за пределы диапазона - автоматически присваивает этому значению граничную величину.
2. Гравелистый песок в основании "забивной" сваи
В примечании 4 к таблице 7.2 не учтено увеличение расчётного сопротивления под нижним концом "забивной" сваи для плотного гравелистого песка. По всей вероятности просто забыли дописать когда составлялось Изменение №1. Программа увеличивает расчётное сопротивление для плотного гравелистого песка как и для крупного и средней крупности песков. На 100% (при использовании данных статического зондирования) и на 60%, но не более чем до 20000 кПа.
3. Учёт работы биогенных грунтов (торф, ил, сапропель)
В соответствии с примечанием 1 к таблице 7.8 "глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта для опор мостов, расположенных в постоянных водотоках, следует принимать от уровня минимальной межени, определённого с вероятностью превышения 99%". Мне довольно сложно трактовать данное примечание и его применимость к различным типам свай и грунтов, учитывая, что в более старых нормах оно было иным. Поступил так: алгоритм программы, в случае указания отметки минимальной межени, для всех типов свай и всех типов грунтов считает среднюю глубину расположения слоя и глубину погружения нижнего конца сваи от указанной отметки.
4. Глубина заложения нижнего конца сваи и глубина расположения слоя грунта на постоянных водотоках
Достаточно часто встречающийся случай, когда непросадочные грунты подстилаются толщей просадочных и отметка учёта отрицательного трения расположена ниже подошвы непросадочных грунтов. В данном случае все грунты расположенные выше отметки учёта негативного трения догружают сваю. Алгоритм программы предусматриваем для непросадочных грунтов определение величины их расчётного сопротивления по боковой поверхности сваи по таблице 7.3, а для просадочных по формуле 9.4.
5. Наличие непросадочных грунтов на участке длины сваи, где учитывается отрицательное трение (II тип)
Определение величины отрицательного трения просадочных грунтов выполняется в соответствии с пунктом 9.10. При этом, не оговаривается корректировка полученных значений в зависимости от технологии устройства сваи (например лидера снижают величину трения). Алгоритм программы корректирует значения негативного трения на коэффициенты условий работы грунта на боковой поверхности сваи по данным таблицы 7.4 и таблицы 7.6.
6. Влияние технологи устройства сваи на величину отрицательного трения (II тип)
При расчёте сваи с учётом сейсмических воздействий в соответствии с пунктом 12.3 вводятся дополнительные понижающие коэффициенты условий работы, значения которых приведены в таблице 12.1 и находятся в диапазоне от 1.0 до 0.0. В соответствии с примечанием 2 к данной таблице к этим коэффициентам вводится дополнительный множитель 0.85, 1.0 или 1.15. Соответственно, в некоторых случаях, можно получить приращение нагрузки при расчёте сваи с учётом сейсмических воздействий, что не логично. Алгоритм работы программы ограничивает максимальное значение произведения понижающего коэффициента и дополнительного множителя значением 1.0.
7. Понижающие коэффициенты при расчёте сваи с учётом сейсмических воздействий
В соответствии с пунктом 12.14 коэффициент условий работы нижнего конца сваи равен 1.2. Учитывая, что в пункте 12.3 данный коэффициент заявлен как понижающий, алгоритм программы производит математическую операцию деления значения расчётного сопротивления под нижним концом сваи R, определённого без учёта сейсмических воздействий на этот коэффициент.
8. Коэффициент при расчёте сваи с промежуточной подушкой с учётом сейсмических воздействий
В соответствии с текстом нормативного документа горизонтальная сила и момент к верхнему концу сваи, при её расчёте с учётом сейсмических воздействий и определении глубины hd, прикладываются в уровне поверхности грунта. Но может выполняться планировка срезкой, присутствовать размыв грунта, либо строительство производится на болоте. Соответственно алгоритм программы в данных случаях за отметку приложения усилий принимает отметку планировки срезкой, отметку размыва, либо дна болота. В случае планировки подсыпкой усилия прикладываются в уровне отметки природного рельефа.
9. Отметка приложения горизонтальной силы и момента к свае при расчёте с учётом сейсмических воздействий
В соответствии с аналитической методикой расчёта, приведенной в нормативном документе, на величину несущей способности сваи оказывают влияние только физико-механические характеристики грунтов, которые её окружают. Следовательно подземные воды в программе не указываются. Вместо этого в программе указываются характеристики грунтов, соответствующей степени водонасыщения и соответствующего состояния. Например, в случае если слой грунта частично расположен ниже уровня подземных вод, в программе для него необходимо задать два слоя, каждый со своими физико-механическими характеристиками.
10.Учёт подземных вод при выполнении расчётов