Сваей конечной жесткости следует считать такую, у которой перемещение уо обусловлено жестким поворотом и изгибом оси, причем эти величины сравнимы между собой. Сваю назовем гибкой, если у0 вызвано лишь изгибом оси, т. е. жесткий поворот при этом настолько мал, что им можно пренебречь.


Работа сваи на горизонтальную нагрузку

Приведенная классификация является несколько условной, так как одна и та же свая, находящаяся под действием возрастающей горизонтальной нагрузки, может последовательно рассматриваться как гибкая, конечной жесткости и абсолютно жесткая. Однако правильно характеризуются различные состояния свай (определяемые соотношением жесткостей материала сваи и грунта) величинами деформаций, глубиной погружения и т. д.
Опыты показали, что схема работы сваи на горизонтальную нагрузку в конечном счете зависит от соотношения величин у0 и уг . Для абсолютно жестких свай в условиях данного эксперимента Уо = у;, так как сопротивляемость среды по глубине есть величина постоянная. Для гибких свай характерно такое состояние, когда у, =0, т. е. нижний конец сваи при изменении действующей горизонтальной нагрузки не отходит от своего первоначального положения. Промежуточное состояние свай относится к случаю работы свай конечной жесткости.
По данным оптического моделирования нами построены графики, выражающие зависимость перемещения у0 и уг от глубины погружения сваи, высоты приложения нагрузки Н и горизонтальных сил Р.
На графике сплошной линией показаны перемещения сваи на поверхности грунта уо, а пунктирной показано горизонтальное перемещение конца сваи. Графики показывают, что с уменьшением глубины погружения значение yt приближается к значению г/о- Это означает для данных условий моделирования переход свай в область работы абсолютно жестких. Вертикальная асимптота кривой дает границу абсолютно жестких свай, область которых находится слева от этой границы (в - сторона квадратного сечения сваи).

Во-первых, весьма условен выбор глубины заделки сваи в грунте. Она определяется в зависимости от поперечного размера сечения сваи и грунтовых условий, в то время как известно, что 10 зависит еще от ряда других факторов, например от армирования, сечения, величины перемещения сваи и др.
Во-вторых, представление сваи в виде консоли, защемленной на глубине, где влияние грунта, расположенного выше условной заделки, оценивается опытным коэффициентом, приводит к ошибочному выводу о том, что максимальный изгибающий момент находится в месте заделки сваи. На самом деле сечение с максимальным изгибающим моментом располагается значительно выше.
И, наконец, допускается ряд неточностей, как, например, значение коэффициента В, учитывающего влияние грунта на сваю, который предлагается определять только в зависимости от двух типов грунтов - песчаных и глинистых. Помимо этого выбор коэффициента оказывается в непонятной зависимости еще и от материала сваи и т. д. Все это приводит к излишним коэффициентам запаса, что требует значительного перерасхода материала.
Учитывая это обстоятельство, в институте Башниистрой в 1964 г. были проведены экспериментальные и теоретические исследования свайных фундаментов на горизонтальные нагрузки.
Экспериментальные работы проводились на опытном полигоне института, грунтовые условия которого характеризуются наличием плотных суглинков. Установившийся уровень грунтовых вод на глубине 1,2-1,6 м. Исследовались два случая работы свайных фундаментов:
а) ростверк свайного фундамента опирается на грунт,
б) ростверк свайного фундамента возвышается над поверхностью грунта.
Для устройства свайных фундаментов были применены железобетонные призматические сваи сечением 30X30 см, длиной 6 м. Сваи были армированы четырьмя стержнями 0 14 мм из стали А-П. Марка бетона 300. Ростверки - железобетонные монолитные, армированы сетками из горячекатаной стали класса A-I; марка бетона 200.

Последняя схема представляет фотоупругий датчик для измерения средней на некоторой базе линейной деформации и подробно. Фотоупругие датчики целесообразно использовать, когда деформации на контуре постоянны либо мало меняются. Однако в зонах концентрации деформаций фотоупругие датчики, усредняющие деформацию на базе, имеют те же недостатки, что и другие виды датчиков. Уменьшение базы датчика влечет уменьшение толщины в силу необходимости выполнения условия о соотношении длины и толщины, а уменьшение толщины снижает чувствительность датчика. Техника определения деформаций на свободном контуре с помощью наклеек при исследованиях на малоформатных металлических образцах рассмотрена М. X. Ахметзяновым.
Рассмотрим способы определения деформаций на свободном контуре при помощи наклеек с учетом специфики большеформатной конструкции.
Предположим, что элемент конструкции находится в плоском напряженном состоянии в плоскости ХОУ. Возможны два способа наклейки фотоупругой полоски на контуре.
По способу I полоска наклеивается на грань в плоскости XOZ, по способу II -на грань в плоскости ХОУ. При этом возможны четыре схемы просвечивания наклеек. При просвечивании по направлениям 1 и 3 величина линейной деформации конструкции на контуре выражается через порядок полос и константы материала датчика следующей формулой.
Эти схемы просвечивания на практике имеют существенные недостатки. При наклеивании полоски на конструкцию здесь трудно избежать начального оптического эффекта от изгиба полоски, перпендикулярной направлению просвечивания. Кроме того, по плоскости склейки при наклеивании, например, на бетон возникает, как правило, небольшой начальный эффект от всякого рода недостатков поверхности бетона, который снижает точность при определении порядка полосы с помощью компенсационных приспособлений.

Счетчик