RU2765358C1 - Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений - Google Patents

Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений Download PDF

Info

Publication number
RU2765358C1
RU2765358C1 RU2021106432A RU2021106432A RU2765358C1 RU 2765358 C1 RU2765358 C1 RU 2765358C1 RU 2021106432 A RU2021106432 A RU 2021106432A RU 2021106432 A RU2021106432 A RU 2021106432A RU 2765358 C1 RU2765358 C1 RU 2765358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pile
concrete
strain gauges
reinforcement
strain gauge
Prior art date
Application number
RU2021106432A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Сергеевич Уткин
Леонид Андреевич Сушев
Сергей Александрович Соловьев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет"
Priority to RU2021106432A priority Critical patent/RU2765358C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765358C1 publication Critical patent/RU2765358C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D33/00Testing foundations or foundation structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний железобетонных свай в свайном фундаменте зданий и сооружений на стадии эксплуатации при обследовании и оценке уровня их безопасности по условию прочности. Способ определения несущей способности железобетонной сваи здания или сооружения на стадии эксплуатации, заключающийся в том, что из свайного основания выбирают сваю с наибольшей нагрузкой на нее от вышерасположенных конструкций или сваю с наибольшими повреждениями и деградацией бетона, затем на очищенную от грунта поверхность сваи в наиболее ослабленном месте сваи в результате деградации бетона сваи наклеивают вдоль сваи параллельно относительно друг друга четыре рабочих тензорезистора в местах сваи без арматуры на расстоянии 100-200 мм друг от друга вдоль сваи и 4 компенсационных тензорезистора поперек сваи в любом месте, создают четыре мостовые схемы из этих тензорезисторов и измеряют омическое сопротивление всех рабочих тензорезисторов R 0, i . Затем выше и ниже тензорезисторов алмазной фрезой фрезеруют отверстия диаметром, равным 3-4 ширины подложки тензорезистора, глубиной 40-80 мм на расстоянии 30-40 мм выше и ниже от тензорезистора и через 4 или более часов вновь измеряют сопротивление рабочих тензорезисторов R 1, i и определяют деформацию бетона сваи по приведенной зависимости. Такую операцию проводят на всех четырех тензорезисторах на свае, а для восстановления исходной несущей способности в отверстия закладывают по два металлических полуцилиндра на 3-5 мм меньше диаметра отверстия и между ними забивают стальной клин шириной, равной диаметру полуцилиндров с доведением омического сопротивления R 1, i до значения R 0, i на каждом тензорезисторе. Затем поверхность сваи на участках отверстий со стальными полуцилиндрами покрывается эпоксидной смолой от коррозии, а по результатам измерений деформаций бетона сваи в четырех противоположных участках вычисляют среднее значение деформации бетона и арматуры
Figure 00000031
по формуле
Figure 00000032
, а напряжение в арматуре и в бетоне определяют по формулам,
Figure 00000033
и
Figure 00000034
, где E s – модуль упругости стали арматуры, принимаемый 2·1011 Па; E b – модуль упругости бетона, определяемый неразрушающими методами, и нагрузку на сваю определяют по формуле
Figure 00000035
, где A s , A b – площади поперечного сечения арматуры и бетона, соответственно. Технический результат состоит в повышении точности и достоверности оценки эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний железобетонных свай в свайном фундаменте зданий и сооружений на стадии эксплуатации при обследовании и оценке уровня их безопасности по условию прочности.
Известен способ определения нагрузки (напряжений) на фундамент, заключающийся в том, что на малой площади поверхности фундамента наклеивают тензорезисторы, измеряют омическое сопротивление R0 тензорезисторов, фрезеруют кольцевой надрез вокруг наклеенных тензорезисторов фрезерованием на поверхности фундамента на глубину 3/4 диаметра кольцевого надреза, измеряют омическое сопротивление R1 тензорезисторов, определяют деформацию по формуле
Figure 00000001
, где k - коэффициент тензочувствительности тензорезисторов. По деформации
Figure 00000002
и модулю упругости материала фундамента Е определяют напряжение
Figure 00000003
в материале фундамента и нагрузку на фундамент
Figure 00000004
, где
Figure 00000005
– площадь фундамента, а с учетом части элемента ниже наклеенных тензорезисторов на высоте h по формуле:
Figure 00000006
, где h – высота, равная расстоянию от тензорезисторов до подошвы фундамента; г – плотность материала фундамента (Лужин О.В., Злочевский А.Б., Горубнов И.А. и др. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов / О.В. Лужин, А.Б. Злочевский, И.А. Горбунов, В.А. Волохов; под ред. О.В. Лужина. – М.: Стройиздат, 1987. 263 с.: ил.).
Недостатком этого способа является низкая точность определения нагрузки на фундамент из-за необходимости нарушения электрической цепи измерительной системы на период образования кольцевого надреза, что влечет появление ошибки в измерениях омического сопротивления R1.
Известен способ определения несущей способности буронабивной сваи, заключающийся в предварительном сооружении буронабивной сваи путем вращательного погружения в грунт инвентарной обсадной трубы с теряемым наконечником, последующим заполнением инвентарной обсадной трубы арматурным каркасом и бетоном и, при достижении последним проектной прочности, приложением статической вдавливающей нагрузки к свае и измерением ее перемещения. Перед заполнением инвентарной обсадной трубы бетоном в ней устанавливают стакан, между днищем которого и наконечником размещают датчик усилия, связанный с регистрирующей аппаратурой, которую располагают на поверхности грунта. Датчик усилия изолируют от окружающего пространства по периметру стакана посредством кольца, выполненного из упругоэластичного материала, которое устанавливают также между наконечником и днищем стакана. Стакан и датчик усилия вводят в инвентарную обсадную трубу совместно с арматурным каркасом. Испытание сваи осуществляют методом циклических нагружений после набора проектной прочности, при этом одновременно снимают показания с датчика усилий для выделения из показаний усилий части внешней нагрузки, характеризующей несущую способность буронабивной сваи, отделения переменной и нестабильной части в виде сил трения (RU № 2349711, МПК E02D33/00, опубл. 20.03.2009).
Недостатками этого способа являются трудоемкость проведения испытаний, высокая стоимость проведения испытания, связанная с возведением аналогичной сваи, невозможность учета деградации бетона и арматуры в аналогичной свае в составе свайного основания фундамента здания после нескольких лет эксплуатации.
Наиболее близким к изобретению является способ измерения нагрузки на бетонные и кирпичные несущие стены зданий и сооружений на стадии эксплуатации, заключающийся в том, что на поверхности стены или фундамента вдоль силовых линий (нагрузки) наклеивают тензорезистор и измеряют его электрическое сопротивление R0. Затем высверливают отверстия в стене или фундаменте диаметром в 3-4 раза более ширины тензорезистора, глубиной 40-60 мм, на расстоянии равном 3-4 размерам ширины тезорезистра выше и ниже его, и вновь измеряют омическое сопротивление R1 тензорезистора. Деформацию определяют по формуле
Figure 00000007
, где k - коэффициент тензочувствительности тензорезистора. Нагрузку на стены, колонную или фундаменты определяют по формуле
Figure 00000008
, где Е – модуль упругости материала стен или фундаментов; γ – плотность материала стен или фундамента; А – площадь поперечного сечения участка стены или фундамента на единице их длины (RU №2582495, МПК С01L1/18, опубл. 27.04.2016).
Недостатком данного изобретения является измерение нагрузки только с одной стороны стены или фундамента, что при возможных эксцентриситетах приложения нагрузки приводит к некорректным расчетам; также в изобретении после высверливания отверстия не предусмотрено время для стабилизации деформаций материалов.
Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является повышение точности и достоверности оценки эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю. Технический результат достигается за счет измерения деформации по 4 граням сваи и выдержки времени для стабилизации деформаций, а также за счет закладывания в отверстия металлических полуцилиндров после испытаний.
Изобретение поясняется графически (фиг. 1). На фиг. 1 представлен условный вид железобетонной сваи в процессе испытаний, где введены обозначения 1 – тензорезистор, 2 – высверленное отверстие, 3 – арматура; N – эксплуатационная нагрузка на сваю; А-А – разрез.
Предлагаемый способ определения несущей способности железобетонной сваи здания или сооружения на стадии эксплуатации, заключается в том, что из свайного основания выбирают сваю с наибольшей нагрузкой на нее от вышерасположенных конструкций и сваю с наибольшими повреждениями и деградацией бетона. Затем на очищенную от грунта поверхность сваи любой формы поперечного сечения в наиболее ослабленных местах сваи в результате деградации бетона с учетом отсутствия в этих местах арматуры, наклеивают вдоль сваи параллельно относительно друг друга четыре рабочих тензорезистора на расстоянии 100-200 мм друг от друга и 4 компенсационных тензорезистора поперек сваи в любом месте, создают четыре мостовые схемы из этих тензорезисторов и измеряют омическое сопротивление всех четырех рабочих тензорезисторов R 0, i , затем выше и ниже тензорезисторов алмазной фрезой фрезеруют отверстия диаметром равным 3-4 ширины тензорезистора, глубиной 40-80 мм на расстоянии 30-40 мм выше и ниже от тензорезистора, и через 4 или более часов вновь измеряют сопротивление рабочих тензорезисторов R 1, i и определяют деформацию бетона сваи по каждому рабочему тензорезистору по формуле:
Figure 00000009
, где k i – коэффициент тензочувствительности тензорезистора,
Figure 00000010
– омическое сопротивление рабочего тензорезистора до фрезеровки отверстия,
Figure 00000011
– омическое сопротивление рабочего тензорезистора после фрезеровки отверстия, i=1, 2, …, 4. Такую операцию проводят на всех четырех тензорезисторах на свае. Для восстановления исходной несущей способности в отверстия сваи закладывают по два металлических (стальных) полуцилиндра на 3-5 мм меньше диаметра отверстия и между ними забивают стальной клин шириной равной диаметру полуцилиндров с доведением омического сопротивления R 1, i до значения R 0, i на каждом тензорезисторе. Поверхность сваи на участках отверстий со стальными полуцилиндрами покрывается эпоксидной смолой от коррозии. По результатам измерений деформаций бетона сваи в четырех противоположных участках сваи вычисляют среднее значение деформации бетона и арматуры
Figure 00000012
по формуле
Figure 00000013
. Деформации в бетоне и арматуре будут одинаковыми
Figure 00000014
по гипотезе плоских сечений. Напряжение в арматуре и в бетоне определяют по формулам, соответственно:
Figure 00000015
и
Figure 00000016
, где
Figure 00000017
– модуль упругости стали арматуры, принимаемый 2·1011 Па;
Figure 00000018
модуль упругости бетона, определяемый неразрушающими методами, например, прибором ПУЛЬСАР 1.0.
Нагрузку на сваю определяют по формуле
Figure 00000019
, где
Figure 00000020
,
Figure 00000021
– площади поперечного сечения арматуры и бетона, соответственно. Эксплуатационная нагрузка на сваю вычисляется по формуле
Figure 00000022
.
По сравнению с известными, представленное изобретение позволяет получить более точную оценку эксплуатационной нагрузки за счет измерения деформаций по всем граням сваи, а также за счет учета времени стабилизации деформаций (релаксации).

Claims (1)

  1. Способ определения несущей способности железобетонной сваи здания или сооружения на стадии эксплуатации, заключающийся в том, что из свайного основания выбирают сваю с наибольшей нагрузкой на нее от вышерасположенных конструкций или сваю с наибольшими повреждениями и деградацией бетона, затем на очищенную от грунта поверхность сваи в наиболее ослабленном месте сваи в результате деградации бетона сваи наклеивают вдоль сваи параллельно относительно друг друга четыре рабочих тензорезистора в местах сваи без арматуры на расстоянии 100-200 мм друг от друга вдоль сваи и 4 компенсационных тензорезистора поперек сваи в любом месте, создают четыре мостовые схемы из этих тензорезисторов и измеряют омическое сопротивление всех рабочих тензорезисторов R 0, i , затем выше и ниже тензорезисторов алмазной фрезой фрезеруют отверстия диаметром, равным 3-4 ширины подложки тензорезистора, глубиной 40-80 мм на расстоянии 30-40 мм выше и ниже от тензорезистора и через 4 или более часов вновь измеряют сопротивление рабочих тензорезисторов R 1, i и определяют деформацию бетона сваи по формуле
    Figure 00000023
    , где k i – коэффициент тензочувствительности тензорезистора,
    Figure 00000024
    – омическое сопротивление рабочего тензорезистора до фрезеровки отверстия,
    Figure 00000025
    – омическое сопротивление рабочего тензорезистора после фрезеровки отверстия, i=1, 2, ..., 4, такую операцию проводят на всех четырех тензорезисторах на свае, а для восстановления исходной несущей способности в отверстия закладывают по два металлических полуцилиндра на 3-5 мм меньше диаметра отверстия и между ними забивают стальной клин шириной, равной диаметру полуцилиндров с доведением омического сопротивления R 1, i до значения R 0, i на каждом тензорезисторе, затем поверхность сваи на участках отверстий со стальными полуцилиндрами покрывается эпоксидной смолой от коррозии, а по результатам измерений деформаций бетона сваи в четырех противоположных участках вычисляют среднее значение деформации бетона и арматуры
    Figure 00000026
    по формуле
    Figure 00000027
    , а напряжение в арматуре и в бетоне определяют по формулам,
    Figure 00000028
    и
    Figure 00000029
    , где E s – модуль упругости стали арматуры, принимаемый 2·1011 Па; E b – модуль упругости бетона, определяемый неразрушающими методами, и нагрузку на сваю определяют по формуле
    Figure 00000030
    , где A s , A b – площади поперечного сечения арматуры и бетона, соответственно.
RU2021106432A 2021-03-12 2021-03-12 Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений RU2765358C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106432A RU2765358C1 (ru) 2021-03-12 2021-03-12 Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106432A RU2765358C1 (ru) 2021-03-12 2021-03-12 Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765358C1 true RU2765358C1 (ru) 2022-01-28

Family

ID=80214515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106432A RU2765358C1 (ru) 2021-03-12 2021-03-12 Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765358C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116934179A (zh) * 2023-09-15 2023-10-24 菏泽建工建筑设计研究院 一种基于大数据的建筑工程质量检测数据分析管理系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU408208A1 (ru) * 1972-06-23 1973-12-10
RU69241U1 (ru) * 2007-07-09 2007-12-10 Закрытое Акционерное Общество "Весоизмерительная Компания "Тензо-М" Динамометр для измерения усилий
RU2349711C2 (ru) * 2007-03-01 2009-03-20 Закрытое Акционерное Общество "Статика Инжиниринг" Способ определения несущей способности буронабивной сваи
RU2469261C1 (ru) * 2011-06-22 2012-12-10 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЫЛА И ТРАНСПОРТА имени генерала армии Хрулева А.В." Способ определения сложного напряженно-деформированного состояния конструкции, находящейся под статическими нагрузками и динамическим нагружением
RU2582495C1 (ru) * 2014-12-11 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU408208A1 (ru) * 1972-06-23 1973-12-10
RU2349711C2 (ru) * 2007-03-01 2009-03-20 Закрытое Акционерное Общество "Статика Инжиниринг" Способ определения несущей способности буронабивной сваи
RU69241U1 (ru) * 2007-07-09 2007-12-10 Закрытое Акционерное Общество "Весоизмерительная Компания "Тензо-М" Динамометр для измерения усилий
RU2469261C1 (ru) * 2011-06-22 2012-12-10 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЫЛА И ТРАНСПОРТА имени генерала армии Хрулева А.В." Способ определения сложного напряженно-деформированного состояния конструкции, находящейся под статическими нагрузками и динамическим нагружением
RU2582495C1 (ru) * 2014-12-11 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116934179A (zh) * 2023-09-15 2023-10-24 菏泽建工建筑设计研究院 一种基于大数据的建筑工程质量检测数据分析管理系统
CN116934179B (zh) * 2023-09-15 2023-12-01 菏泽建工建筑设计研究院 一种基于大数据的建筑工程质量检测数据分析管理系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fellenius Determining the resistance distribution in piles
Lin et al. Interaction between laterally loaded pile and surrounding soil
Bica et al. Instrumentation and axial load testing of displacement piles
RU2548631C1 (ru) Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком
RU2765358C1 (ru) Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений
Bonopera et al. Axial load detection in compressed steel beams using FBG–DSM sensors
Muszyński et al. Horizontal displacement control in course of lateral loading of a pile in a slope
Krasiński et al. Pile model tests using strain gauge technology
RU2398936C1 (ru) Способ оценки несущей способности буронабивной сваи
RU2583806C1 (ru) Способ испытания свай статической нагрузкой
JP5484165B2 (ja) 杭の品質管理方法
Szymkiewicz et al. Feedback on static axial pile load tests for better planning and analysis
Komurka et al. Results and lessons learned from converting strain to internal force in instrumented static loading tests using the incremental rigidity method
Siegel Load testing and interpretation of instrumented augered cast-in-place piles
Nie et al. An improved instrumentation method for PHC piles
Rybak Some remarks on repeated or cyclic lateral load tests of driven piles
KR102655616B1 (ko) 리모델링공사 비파괴 말뚝 반력 추정방법
Oghabi Experimental response of a pile in sand under static and cyclic lateral loads
RU2582495C1 (ru) Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации
Schallert et al. Structure-integrated fiber-optic sensors for reliable static and dynamic analysis of concrete foundation piles
Cooke Load transfer from bored, cast-in-situ piles in London clay
Nguyen et al. Bidirectional static loading tests on barrette piles. A case history from Ho Chi Minh City, Vietnam
RU2533742C1 (ru) Способ определения давления на грунт основания фундамента здания или сооружения, находящегося в эксплуатации
Rausche et al. Dynamic loading tests: a state of the art of prevention and detection of deep foundation failures
RU2721892C1 (ru) Способ измерения деформаций, напряжений и усилий в арматуре эксплуатируемых железобетонных конструкций