Испытания грунтов статической нагрузкой

4.3. Статические испытания грузоподъемных машин

4.3.1. Статические испытания грузоподъемных машин проводят согласно методикам и программам, составленным с учетом их типов, конструктивных особенностей, условий установки (монтажа) и эксплуатации.

4.3.2. Статические испытания крана мостового типа проводят грузом массой 1,25Qном, где (Qном — номинальная грузоподъемность кранов (для грейферных и магнитных кранов с учетом массы грейфера и магнита). Груз подвешивается на крюке или на грузозахватном органе в соответствии с разработанной схемой строповки контрольного груза.

Статические испытания проводят в такой последовательности.

Кран устанавливают над опорами подкрановых путей, а тележку располагают в середине пролета. У крана с консолями каждую консоль испытывают отдельно.

К месту измерения прогиба — середине одной из балок моста (консоли) на струне подвешивают отвес, скользящий по направляющей вдоль металлической линейки, и делают замер. Затем поднимают испытательный груз на высоту 100 — 200 мм и производят отсчет по линейке. В поднятом состоянии груз выдерживают в течение 10 мин, контролируя величину прогиба. При нарастании прогиба груз немедленно опускают на землю и испытания прекращают до выяснения причин. Если величина прогиба не увеличивается, то по истечении 10 мин груз опускают и проверяют положение отвеса.

При отсутствии остаточных деформаций в металлоконструкции моста (консоли) отвес должен вернуться в первоначальное положение. В случае появления остаточных деформаций, трещин и других повреждений испытания должны быть прекращены, выявлены причины, устранены дефекты и принято решение о возможности проведения дальнейших испытаний.

4.3.3. Статические испытания крана стрелового типа, крана-манипулятора проводят нагрузкой, на 25 % превышающей его паспортную грузоподъемность на всех расчетных грузовых характеристиках с основной стрелой и сменным башенно-стреловым оборудованием.

Статические испытания кранов-трубоукладчиков проводят в соответствии с Методическими указаниями по проведению статических испытаний кранов-трубоукладчиков (МУ 36.22.14-00) грузом, на 40 % превышающим их номинальную грузоподъемность.

Кран считается выдержавшим испытания, если в течение 10 мин груз, поднятый на высоту 100 — 200 мм, не опустился на землю, не обнаружено трещин, остаточных деформаций металлоконструкций, просадки гидроцилиндров, ослабления или повреждения разъемных соединений, отслаивания краски или повреждений, влияющих на работоспособность крана и безопасность его эксплуатации.

4.3.4. Статическое испытание подъемника (вышки) проводится нагрузкой, на 50 % превышающей его грузоподъемность, при установке подъемника на горизонтальной площадке в положении его наименьшей расчетной устойчивости.

На подъемниках, оборудованных люлькой, груз массой, равной 110 % паспортной грузоподъемности, располагают в люльке, а груз массой, равной 40 % паспортной грузоподъемности, подвешивают к люльке на гибкой подвеске на высоте 100 — 200 мм от земли и выдерживают в течение 10 мин.

Подъемник считается прошедшим статическое испытание, если в течение 10 мин поднятый груз не опустился или в металлоконструкциях не обнаружены повреждения.

4.3.5. Результаты статических испытаний оформляют протоколом, в котором указывают параметры испытаний грузоподъемной машины (рабочее оборудование, паспортная грузоподъемность, вылет, масса контрольного груза, состояние выносных опор и др.). В протокол испытаний заносят выводы и рекомендации комиссии по обнаруженным неисправностям, дефектам и повреждениям грузоподъемной машины и предложения по устранению неполадок, а также, при необходимости, рекомендации по доработке конструкции и технологии изготовления грузоподъемной машины.

Проведение испытания

Для того чтобы осуществить проверку, специалисты забивают несколько пробных свай. Число, а также место забивки объектов определяет проектная организация, которая следует ГОСТу 5686 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Нагрузку на объект осуществляют постепенно и переходят к следующему этапу только после полной стабилизации осадки свай на предыдущем этапе.


Для того чтобы измерить осадку свай, которая подвергается испытанию, устанавливают 4 индикатора часового типа, цена деления шкалы которых равна 0,01 мм. Реактивные усилия, которые нагружают сваю, передаются ей от системы балок. Также для того, чтобы зарегистрировать возможное выдергивание анкерной сваи, на нее устанавливают еще два индикатора часового типа, с ценой деления шкалы также 0,01 мм. Если учитывать возможное удлинение верхней части арматурного каркаса сваи, то выдергивание объекта не должно превышать 2 мм.

Подготовительные мероприятия

Начинать работы по определению несущей способности по статической методике, согласно нормативам, можно только после того, как прочность бетона свай достигнет 75 %. Опоры предварительно осматриваются на предмет наличия сколов и других дефектов. К испытаниям допускаются только качественно изготовленные сваи. При необходимости их головы усиливают с использованием внешней обоймы. Сколы в некоторых случаях допускается заделывать цементно-песчаной смесью.

Одну из свай перед проведением испытаний готовят в качестве эталонной. Перед забиванием ее, помимо всего прочего, проверяют на прямолинейность. Также внимательно осматривают места ее стыковки на предмет изношенности. Отклонения по прямой у таких опор, согласно нормативам, не должны быть выше 10 мм по всей длине в любой из плоскостей.

Помимо осмотра, испытание свай предполагает проведения такого вида подготовительных работ, как насыщение грунта влагой. Ведь земля под домом в последующем сухой будет далеко не всегда. А следовательно, и нагрузка на сваю может оказаться более высокой чем в обычных условиях. Для увлажнения грунта при испытаниях по периметру площадки выкапываются траншеи шириной 0.5 м и глубиной 1-1.5 м. Иногда также бурятся скважины (обычно в количестве 3-х штук). Их диаметр чаще всего составляет 20 см. Располагают скважины также на краю площадки.

Во время проведения испытаний следят за тем, чтобы уровень воды в шахтах и траншеях оставался постоянным. Минимальное время замачивания грунта СНиП определяют как 24 часа на каждый метр глубины. Однако этот показатель может изменяться в зависимости от состава земли.

Что включает подготовка, основные положения испытаний вдавливающей нагрузкой

Сваи, которые в дальнейшем планируются для использования, обязательно должны соответствовать заявленным строительным нормативам. Любое отклонение от расчетных нагрузок и изменение параметров обязательно согласовывается с проектировщиком. Это может стать причиной проведения дополнительных исследований и пересчета данных.

Перед выполнением работ обязательно необходимо разработать и согласовать с проектировщиком строительного объекта программу испытаний свай. Не допускается использовать при испытаниях отбракованные сваи, а также материалы, не соответствующие заявленным в документации характеристикам.

В документально оформленной программе испытаний указывается выбранный метод проверки, задействованное оборудование.

Существуют следующие виды упорных конструкций для статических испытаний:

  • Грузовая платформа, выполняющая функцию упора для используемого гидравлического домкрата.
  • Система балок с анкерными сваями, для восприятия реактивных сил
  • При выборе принципиальной схемы передачи усилий при проведении испытаний свай, следует учитывать планируемые показатели нагрузки. Первый вариант с грузовой платформы, передающей усилия на сваю, подойдет для испытаний нагрузок не более 200 тонн. Применение второго способа оправдано для относительно крупных строительных объектов, передаваемая нагрузка на сваю рассчитывается до 1500 тс, оправдан при невозможности обеспечения, грузов данной массы, и экономической целесообразности затрат на устройство анкерных свай . При испытаниях нагрузкой свыше 2000 тс, в стесненных условиях, как правило это свайные фундаменты для мостов и гидротехнических сооружений следует использовать метод Остерберга, данный метод позволит проводить работы с нагрузками свыше 10000 тс, и не требует устройство дополнительных анкерных свай.

Динамические испытания с определением упругого отказа

Основным преимуществом измерения упругого отказа в процессе динамических испытаний является более достоверное определение несущей способности сваи Fd. Что позволяет более полно использовать резервы несущей способности основания и, как следствие, эффективно проектировать свайные фундаменты. Ниже представлена формула, по которой определяется допускаемая нагрузка на сваю N. В соответствии с этой формулой значение нагрузки, которую можно передать на сваю с регистрацией упругого отказа будет на 15% выше, по сравнению с аналогичной сваей, которая подвергалась испытанием без измерения упругого отказа.

ɣk — коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

Свая после каждого удара перемещается в три этапа: вначале она перемещается на некоторую максимальную глубину, затем упругими силами грунта выталкивается вверх и после быстрозатухающих колебаний останавливается в грунте на отметке, отличающейся от положения ее до удара на некоторую величину, называемую остаточным отказом. Разность величин погружения свай на максимальную глубину и остаточного отказа называют упругим отказом.

В соответствие с Приложением Д СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» расчетный отказ для ж/б свай длиной свыше 25 метров, а также стальных трубчатых свай следует оценивать расчетом, основанным на волновой теории. Ниже приведен пример расчета отказа металлической сваи с закрытым нижним концом, погружаемой забивкой. Геометрические параметры сваи: длина 35 метров, диаметр ствола 325 мм, для обустройства одного из объектов месторождения нефтегазовой отрасли.

Применение автоматизированных средств измерений позволяет получать результаты в графическом виде непосредственно в процессе испытаний.Ниже приведен график зависимости глубины погружения от количества ударов, глубины погружения от уровня напряжения в материале сваи, мобилизация динамического сопротивления в процессе забивки.

Получите консультацию специалиста по телефону: Инженер ООО НПО «Геосмарт» Александр +7-908-579-39-03


Другие услуги компании «ГЕОСМАРТ»:

Испытания свай более современным методом в соответствии с п.8.4 ГОСТ 5686-2012 Штамповые испытания грунтов (определение модуля деформации) по ГОСТ 20276-2012

Работаем по всей России и СНГ!Рассчитайте стоимость испытаний

Как проводятся изыскания?

Существуют грунты, на которых возводить здания рекомендуется лишь путем установки на них свай: в противном случае проблем с его эксплуатацией впоследствии не оберешься. В этом списке: почвы, характеризующиеся высоким содержанием влаги, а также участки, отличающиеся высоким уровнем грунтовых вод.

Кроме того, испытывать стержни в динамике рекомендуется не только при строительстве обычных зданий, но и в особо сложных условиях. Так, динамические испытания буронабивных свай характерны для:

  • нефтяных платформ;
  • береговых площадок;
  • возведения подводных фундаментов и в ряде других сложных случаев.

С каждым новым ударом стержень становится все сложнее загнать на большую глубину. А на определенном этапе этого и вовсе невозможно добиться: такое явление называют отказом, или же осадкой опоры. Данная методика объясняется уменьшением показателя погружения сваи, вызванного одним ударом.

При проведении работ необходимо учитывать следующие показатели:

  • Количество ударов молота, пришедшихся на каждый метр погружения сваи до зафиксированной в проекте отметки.
  • Количество отказов.
  • Продолжительность того самого «отдыха», под которым понимается тот период времени, за который сваи окончательно «обсасываются» в почве.
  • Норма времени, измеряемая в человеко- и машино-часах.
  • Параметры засасывания. Под ними подразумевается отношение отказа, произошедшего при забивке, к показателю осадки опоры, полученному при добивке. Осадка измеряется с помощью нивелира с миллиметровой рейкой или другого подходящего прибора.

Что представляет собой свайный фундамент

Впервые основание этого типа было сооружено под домом в 1838 году. Использовался такой фундамент изначально только при строительстве зданий на воде и болотистых участках. Позднее сваи начали ставить под домами в зоне вечной мерзлоты и просто на не слишком прочных грунтах. В наше время фундаменты этого типа могут возводиться в том числе и на склонах.

В основе конструкции такого основания лежат длинные опоры, собственно и называемые сваями, соединенные горизонтальным ростверком. Последний может представлять собой как бетонную сплошную плиту, так и ленту. В грунт опоры, в зависимости от их конструкции, или забиваются, или ввинчиваются.

4.5. Динамические испытания грузоподъемной машины

4.5.1. Динамические испытания проводят в целях проверки действия механизмов грузоподъемной машины при установке на выносных опорах или без них и при движении ее с грузом.

4.5.2. Динамические испытания грузоподъемной машины проводят с грузом, превышающим паспортную грузоподъемность на 10 %, на одной или нескольких расчетных грузовых характеристиках и скоростях перемещений.

4.5.3. При динамических испытаниях грузоподъемной машины проводят:

подъем и опускание груза;

вращение поворотной части грузоподъемной машины в обоих направлениях при различных угловых скоростях перемещения;

подъем и опускание стрелы с грузом, соответствующим максимальному вылету с 10 %-ной перегрузкой;

работу телескопа с грузом, соответствующим максимальному вылету с 10 %-ной перегрузкой;

совмещение операций на вылете, выбранном комиссией в соответствии с графиком грузоподъемности;

передвижение грузоподъемной машины (тележки) с грузом на крюке.

4.5.4. Испытания проводят для каждого механизма и при совместной работе механизмов, предусмотренной эксплуатационными документами. Испытания должны включать повторный пуск и остановку при каждом движении во всем диапазоне данного движения и продолжаться не менее 1 ч. Испытания должны включать пуск механизмов из промежуточного положения с подвешенным испытательным грузом, при этом не должно происходить возвратного движения.

4.5.5. Грузоподъемную машину считают выдержавшей динамические испытания, если будет установлено, что все элементы выполняют свои функции, а в результате последующего внешнего осмотра (визуального контроля) не будет обнаружено повреждений механизмов или элементов конструкций и ослабления болтовых соединений.

4.5.6. Результаты динамических испытаний грузоподъемной машины оформляют протоколом, в котором указывают: вид установленного оборудования и грузозахватных органов (крюк, грейфер, электромагнит); паспортную грузоподъемность; вылет; испытательную нагрузку; опорный контур; вид работ (подъем, опускание, вращение, передвижение, телескопирование, совмещение операций и др.). В протокол испытаний заносят выводы и рекомендации комиссии по устранению замечаний, выявленных при динамических испытаниях грузоподъемной машины.

Динамическая проверка

Она осуществляется с использованием специального оборудования, применяемого для погружения. При проверке отслеживается степень погружения в почву на каждый цикл воздействия молота. Постепенно погружаясь в грунт, опора воспринимает противодействие грунта. Оно выражается в том, что при заглублении уменьшается значение отказа. Данная проверка базируется на взаимосвязи импульса рабочей части оборудования и несущей способности конструкции.

При испытаниях осуществляется экспериментальная забивка, по результатам которой определяется оптимальная длина опор, выполняется оценка соответствия реального и теоретического значений отказа. Мероприятия позволяют определить несущие слои почвы, диагностировать слабые зоны свайного поля, оценить усилия, которые могут воспринимать забитые опоры. По завершении динамического контроля результаты оформляются графическим образом и характеризуют координаты положения в соотношении с приложенными усилиями.

Динамические испытания свай с установкой на них дополнительного веса


 Указанный метод, по сравнению со статическим способом контроля, обладает рядом преимуществ:

  • незначительными затратами, связанными с применением техники, имеющейся на объекте строительства;
  • оперативностью выполнения работ, которые можно осуществить на протяжении одного рабочего дня;
  • возможностью использования для испытаний любых видов изделий, независимо от их способности воспринимать приложенные усилия.

Стандарт рекомендует сопоставлять данные динамических замеров с показателями статических проверок. Данный способ проверки не применяется при обустройстве свайных оснований на легких песчаных грунтах.

Механические свойства, определяемые при статических испытаниях

Статическими называют испытания, при которых прилагаемая нагрузка к образцу возрастает медленно и плавно.

При статических испытаниях на растяжение определяются следующие основные механические характеристики металла:

— предел текучести (σ т); — предел прочности или временное сопротивление (σ в); — относительное удлинение (δ); — относительное сужение (ψ).

Предел текучести – это напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.

Предел прочности – это напряжение при максимальной нагрузке, предшествующей разрушению образца.

Относительное удлинение – это отношение приращения длины образца после разрушения к его начальной длине до испытания.

Относительное сужение – это отношение уменьшения площади поперечного сечения образца после разрушения к его начальной площади до испытания.

При испытании на статическое растяжение железо и другие пластические металлы имеют площадку текучести, когда образец удлиняется при постоянной нагрузке Рm.

При максимальной нагрузке Рmax в одном участке образца появляется сужение поперечного сечения, так называемая “шейка”. В шейке начинается разрушение образца. Так как сечение образца уменьшается, то разрушение образца происходит при нагрузке меньше максимальной. В процессе испытания приборы рисуют диаграмму растяжения, по которой определяют нагрузки. После испытания разрушенные образцы складывают вместе и измеряют конечную длину и диаметр шейки. По этим данным рассчитывают прочность и пластичность.

Испытание свай

Свайные конструкции тестируют перед возведением ростверка

Тестирование конструкций проводят перед началом возведения ростверка.

Правила и порядок тестирования опор указаны в документах ГОСТа 5686-2012.

Правила расчётов свайного основания зданий и сооружений утверждает СНиП на основании положений ГОСТа.

При проведении всего комплекса мероприятий в программе работ учитывают следующие обстоятельства:

  1. Аналогичные исследования тестирования стоек на строительстве соседних зданий.
  2. Возможные изменения гидрогеологических показателей.
  3. Индивидуальность проектируемого строения.
  4. Расчёт статической нагрузки.
  5. Возможные смещения опорных конструкций в результате эксплуатации.
  6. Проектные отметки верха стоек.

Согласно нормативной документации в программу испытаний включены следующие пункты:

  • количество тестируемых конструкций;
  • расположение точек погружения стоек в плане;
  • минимальные смещения и деформации опоры при максимальных нагрузках;
  • технология забивки стоек;
  • максимальная глубина погружения конструкции до получения отказа;
  • время перерыва между этапами забивки опор;
  • направление и величина нагрузок оборудования.

Согласно ГОСТу количество конструкций, подвергаемых тестированию, может быть разным при каждом виде тестирования:

Вид тестирования Количество тестируемых стоек, %
1 Динамические нагрузки 1 %, но не менее 7 штук
2 Статические вдавливающие усилия 0,5 %, но не менее 3 штук
3 Статические выдёргивающие усилия 3 % или 3 штуки

Контрольное тестирование опор проводят двумя способами:

  • испытание свай статической нагрузкой;
  • испытание свай динамической нагрузкой.

Испытание свай статической нагрузкой

Испытания проводят при строительстве крупных конструкций

Целью тестирования конструкции является сравнение фактической несущей способности сваи с расчётами проектной организации. На основании теста оценивают правильность проектной длины и диаметра поперечного сечения сваи.

Конструкцию подвергают вдавливающим или выдёргивающим нагрузкам, а также применяют горизонтальные силовые воздействия. Работы по статическому тестированию опор трудоёмкие и высоко затратные. Поэтому проводить их целесообразно при возведении крупных зданий и сооружений с ростверками большой площади.

После забивки сваи ей дают время на «отдых». За это время в нарушенных слоях грунта произойдёт восстановление структурных связей, и опора будет находиться в проектных условиях эксплуатации. Время отстоя сваи составляет:

  • 1 день – обломочный грунт или плотный песок;
  • 3 дня – песчаные грунты;
  • 6 дней – глина;
  • 10 дней – водонасыщенный грунт.

По достижению максимальной нагрузки переходят к постепенному ослаблению нагружения стойки.

Во время, когда происходит поэтапная разгрузка опоры, фиксируют поведение конструкции.

Результаты исследований заносят в специальный акт, в котором фиксируют все отклонения от нормативных показателей.

Акт подписывают представители заказчика, проектировщика и исполнитель, выполняющие данный вид работ.

Испытание свай динамической нагрузкой

Сваи начинают тестировать только после отстоя

Динамическое воздействие производят на установленную стойку с помощью силового оборудования. Данный метод проще и дешевле, чем статические испытания. Способ динамического тестирования не предназначен для винтовых свай и буронабивных опор.

К динамическому тестированию опор надо приступать только после отстоя сваи. Время отстоя назначают в зависимости от состояния грунта программой полевых испытаний. Тестовая забивка опоры осуществляется оборудованием, которое будет использовано в дальнейшем на основных работах.

Выполняя тестовое задание, фиксируют несущую способность по отказу, усреднённые значения опускания ствола после каждого удара силовой установки. Определают однородность грунта по сопротивлению почвы погружению стойки.

Результаты исследований заносят в акт динамического испытания конструкций. В акте отмечают все отклонения от проектных значений. Подробнее о динамическом испытании свай смотрите в этом видео:


С этим читают