Испытания свай статической выдёргивающей нагрузкой

Что определяет испытание

При испытании к свае ступенями прикладывается вертикальное усилие, направленное вверх. На каждой ступени специалисты MATTЕST измеряют выход сваи из грунта и наблюдают за развитием перемещения во времени.

По результатам определяются:

• зависимость выхода сваи от приложенной нагрузки
• развитие перемещения во времени
• сопротивление грунта по боковой поверхности сваи
• предельное сопротивление сваи выдёргивающей нагрузке
• способность сваи воспринимать предусмотренное проектом растягивающее усилие

Испытание продолжается в соответствии с программой и установленными критериями стабилизации. Максимальная нагрузка ограничивается не только сопротивлением грунта, но и прочностью самой сваи и узла передачи выдёргивающего усилия.

Когда требуется испытание

Испытание назначается, когда в процессе эксплуатации отдельные сваи могут воспринимать усилия, направленные вверх.

Такие нагрузки могут возникать:

• от опрокидывающего момента высоких и протяжённых сооружений
• при воздействии ветра на башни, мачты и другие высотные конструкции
• в опорах линий электропередачи
• в фундаментах промышленных и инфраструктурных сооружений
• при действии гидростатического давления на заглублённые конструкции
• при знакопеременной работе свай
• при необходимости определить отрицательное трение в просадочной толще

Необходимость испытания, расчётная нагрузка и количество свай устанавливаются проектом и программой испытаний.

Какие сваи можно испытывать

Выдёргивающая нагрузка передаётся непосредственно на ствол или арматуру сваи. Поэтому испытание возможно только тогда, когда конструкция сваи и подготовленный узел способны безопасно воспринять растягивающее усилие.

ГОСТ 5686-2020 устанавливает ограничения: для таких испытаний не применяются некоторые бетонные, составные, предварительно напряжённые сваи без необходимого поперечного армирования и сваи с уширенной пятой, кроме специально предусмотренных исключений.

Перед разработкой программы MATTЕST проверяет:

• конструкцию и материал сваи
• армирование
• способ передачи выдёргивающей нагрузки
• прочность ствола и подготовленного узла
• допустимую максимальную нагрузку

MATTЕST сначала проверяет техническую возможность испытания, а не принимает любой заказ без анализа.

Нормативная и исследовательская основа

• ГОСТ 5686-2020, раздел 8.5
• ШНК 2.02.03-21 «Свайные фундаменты»
• Сравнены материалы российских и международных компаний, выполняющих tension/uplift pile load tests; текст создан с нуля и адаптирован под Узбекистан

Как создаётся выдёргивающая нагрузка

Испытательная установка должна приложить к свае вертикальное усилие, направленное вверх, и одновременно обеспечить неподвижную опору для гидравлического оборудования.

Для этого вокруг испытываемой сваи устанавливается реакционная система. Усилие от гидравлических домкратов передаётся на сваю через специально подготовленный узел захвата, а ответная нагрузка — на балки и опоры стенда.

При разработке схемы учитываются:

• максимальная выдёргивающая нагрузка
• конструкция и армирование сваи
• способ захвата сваи
• прочность узла передачи усилия
• несущая способность балок и опор стенда
• расстояние от опор до испытываемой сваи
• возможность центрального приложения нагрузки

Конструкции испытательной установки рассчитываются с нормативным запасом относительно максимальной нагрузки, предусмотренной программой.

Как нагрузка передаётся на сваю

Перед испытанием должен быть подготовлен надёжный узел, через который усилие будет передаваться на сваю без разрушения её головы и смещения относительно вертикальной оси.

В зависимости от конструкции сваи нагрузка может передаваться:

• через предварительно обнажённую продольную арматуру
• через металлический захват или траверсу
• посредством обжатия ствола сваи
• другим способом, предусмотренным программой испытаний

Способ крепления нельзя выбирать отдельно от конструкции сваи. При недостаточной прочности соединения испытание может закончиться разрушением узла раньше, чем будет достигнуто предельное сопротивление грунта.

Два формата выполнения работ

Испытательная система заказчика

Подрядная организация своими силами изготавливает и монтирует реакционную систему и узел передачи нагрузки по согласованной схеме.

MATTЕST устанавливает измерительное оборудование, контролирует ступенчатое нагружение, фиксирует выход сваи из грунта, обрабатывает результаты и выпускает технический отчёт.

Использование специалистов, металлоконструкций и техники заказчика может существенно снизить общую стоимость организации испытания.

Испытание под ключ

MATTЕST разрабатывает схему реакционной системы, организует изготовление и монтаж стенда, выполняет измерения и выпускает технический отчёт.

Конкретная конструкция стенда определяется только после изучения сваи, проектной нагрузки и условий строительной площадки.

Как проходит испытание

1. Разрабатываем программу

Изучаем проектную документацию, конструкцию сваи, армирование, инженерно-геологические условия и требуемую выдёргивающую нагрузку.

В программе устанавливаются ступени нагружения, максимальное усилие, схема испытательной установки, порядок наблюдений и критерии завершения испытания.

2. Проверяем возможность передачи нагрузки

Определяем, может ли конструкция сваи безопасно воспринимать растягивающее усилие. Подбираем способ захвата и проверяем прочность сваи и соединительных элементов.

3. Подготавливаем реакционную систему

Устанавливаем балки, опоры, гидравлическое оборудование и узел соединения со сваей. Отдельно монтируется независимая реперная система для измерения перемещений.

4. Прикладываем нагрузку ступенями

Выдёргивающая нагрузка увеличивается плавно в соответствии с программой. На каждой ступени фиксируются фактическое усилие, выход сваи и развитие перемещения во времени.

Нагружение продолжается после выполнения установленного критерия стабилизации.

5. Выполняем разгрузку

После достижения максимальной нагрузки свая разгружается ступенями. Измерения продолжаются для определения обратных и остаточных перемещений.

6. Готовим технический отчёт

По результатам строятся графики «нагрузка — выход сваи» и «выход сваи — время». В техническом отчёте отражаются испытательная схема, первичные данные, обработка результатов и инженерные выводы.