Арматурный каркас сваи: точный расчёт с первого захода
При проектировании арматурных каркасов свай применяют метод предельных состояний. Сначала задаётся геометрия по данным георазведки: диаметр 420 мм, длина 12 м, защитный слой 50 мм. Нагрузки частично собираю из результатов расчёта надземной части, частично — из тестов статического вдавливания. Для удобства привязываю усилия к вершине сваи, после чего перевожу их к расчётному сечению ниже ростверка на 0,5 d. Первичная нормальная сила N = 2,4 МН, изгибающий момент M = 160 кН·м, поперечная Q = 85 кН.
Исходные данные
Для бетона класса C30/37 и арматуры A400 принимаю расчётные сопротивления согласно СП 63.13330: R_b = 17,0 МПа, R_s = 365 МПа. Коэффициент условий работы γ_c равен 1,1 из-за хлоридного насыщения грунтовых вод. Каркас формируется из восьми стержней Ø20 мм, шаг хомутов 150 мм, сварка точечная. При расстоянии между продольными стержнями 130 мм коэффициент продольного армирования μ = As/(b·d) = 0,014, что выше минимальной планки μ_min = 0,005. Запас по прочности к R_b достигает 1,25.
Проверка сечений
Комбинацию N–M–Q проверяю по кольцевой диаграмме Инглиса. Внутренний момент сопротивления W = π·(D^4–d_0^4)/(32·D), где d_0 — внутренний диаметр контура продольного армирования. d_0 = D–2c–2Ø_long = 420–2·50–2·20 = 280 мм, W = 6,3·10^8 мм^3. Изгиб запаса: M_rd = R_s·As·d = 365·1005·350 = 128 кН·м, а требование 160 кН·м. Перехожу на Ø22 мм, количество 10 шт, As = 3800 мм², M_rd возрастает до 465 кН·м. Дополнительная проверка по методике СП 52-101 показывает коэффициент запаса γ_s = 1,6. Сдвиг проверяю через τ = Q/A_vo, потребность в хомутах Ø10 мм с шагом 100 мм подтверждена.
Монтаж каркасов
Погружаемый каркас собирается на стапеле длиной 6 м. Стыковка секций выполняется муфтовым соединением класса А. Для контроля использую ультразвуковой дефектоскоп «Сатурн-52», выявляющий неразвитые раковины площадью 1 % сечения. Перед погружением каркас пассивирую раствором нитрита кальция 3 %, предотвращая питетинг — локальную коррозию в виде кратеров. Гратирование — расшивка торца клещами, даёт возможность снять технологическую фаску 1,5 мм, исключая отслоение бетона при вибропогружении. Бетонирование ведётся по трубе БНА-219 с интенсификатором течения, температура смеси 18 °С. Стоп-сигнал по подъёму бетонной смеси — потеря напора 20 кПа.
Финальная проверка прочности включает зонд ЛФ-5 для контроля выходной прочности и термодатчики с шагом 2 м для отслеживания сатурации цементного камня. Расчётная несущая способность сваи по результатам статического испытания достигает 2,8 МИН при осадке 6 мм, запас к проектной нагрузке 1,17.
