Определение несущей способности свай

Расчетная схема работы висячей сваи в грунте представляется следующим образом. Силы трения по боковой поверхности суммируются по длине сваи и передаются на нижележащие грунты. В этой же плоскости создается напряжение в грунте за счет передачи продольного усилия на торец сваи. Таким образом, вокруг сваи образуется напряженный массив грунта, ограниченный с боков пирамидой, а по торцу – выпуклой криволинейной поверхностью. При этом a_ср – осредненное значение из величин углов внутреннего трения, который проходит свая (рис. 3.14, а).

Рис. 3.14. Эпюры давлений в плоскости, проходящей через нижние концы свай

Несущая способность одиночной сваи и сваи, входящей в свайный фундамент, различна.

При загрузке свайного куста конусообразные объемные эпюры пересекаются, и при некотором расстоянии а между осями свай суммарная эпюра напря­жений в плоскости их нижних концов может быть представлена в разрезе в виде сложной фигуры (рис. 3.14, б), у которой максимальное напряжение существенно превышает напряжение, возникающее при загрузке одиночной сваи. Вследствие большей площади загружения в плоскости нижних кон­цов свай в кусте и большей интенсивности давления следует ожидать большую осадку свайного куста по сравнению с осад­кой одиночной сваи. В связи с этим максимальное сближение свай в кусте ограничивают, принимая расстояние между ося­ми а не менее 3∙d (здесь d – диаметр свай). При расстоянии между сваями до 6∙d грунт между сваями находится в уплотненном состоянии и включается в работу совместно со сваями.

Несущая способность свай определяется в соответствии с требованиями раздела 7.2 СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85».

Сваи стойки

Несущую способность F_d, кН, забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт, следует определять по формуле

(3.4)

где γ_c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γ_c = 1,0;

A – площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для свай полых круглого сечения и свай-оболочек – равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.

Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа, следует принимать:

Ø для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R = 20 000 кПа;

Ø для набивных и буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном и заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек), не менее чем на 0,5 м, по формуле

, (3.5)

где R_c,n – нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа.

γ_g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый γ_g = 1,4;

l_d – расчетная глубина заделки набивной и буровой свай и сваи-оболочки в скальный грунт, м;

– наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м.

Висячие забивные сваи

Несущую способность F_d [кН] висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи на ее боковой поверхности по формуле

, (3.6)

где g_с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g_с = 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице Б.1 приложения Б;

А – площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице Б.3 приложения Б;

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м. При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай f_i пласты грунтов необходимо расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м;

γ_cr, γ_cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погружения, определяемые по таблице Б.2 приложения Б.

Висячие набивные сваи

Несущая способность F_d, кН, набивной и буровой свай с уширением и без уширения, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять в соответствии с [1, 4] по формуле

, (3.7)

где γ_c – коэффициент условий работы сваи, принимаемый при опирании сваи на глинистые грунты со степенью влажности S_r < 0,8 и лессовидные грунты γ_c = 0,8 , в остальных случаях γ_c = 1;

γ_cr – коэффициент условий работы грунта под нижним концом набивной сваи, равный γ_cr = 1,0; для сваи с уширенной пятой, бетонируемой подводным способом, γ_cr = 0,9;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи следует принимать:

а) для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем и песков в основании набивной и буровой свай с уширением и без уширения, сваи-оболочки, погружаемой с полным удалением грунтового ядра, – по формуле , а сваи-оболочки, погружаемой с сохранением грунтового ядра из указанных грунтов на высоту 0,5 м и более, – по формуле .

где , , , – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице Б.4 приложения Б в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания;

– расчетное значение удельного веса грунта, кН/м³, в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

– осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м³, расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

– диаметр, м, набивной и буровой свай, диаметр уширения (для сваи с уширением), сваи-оболочки или диаметр скважины для сваи-столба, омоноличенного в грунте цементно-песчаным раствором;

– глубина заложения, м, нижнего конца сваи или ее уширения, отсчитываемая от природного рельефа или уровня планировки (при планировке срезкой), для опор мостов – от дна водоема после его общего размыва при расчетном паводке.

б) для глинистых грунтов в основании – по таблице Б.5 приложения Б.

Расчетное сопротивление , кПа, грунта под нижним концом сваи-оболочки, погружаемой без удаления грунта или с сохранением грунтового ядра высотой не менее трех диаметров оболочки на последнем этапе ее погружения и не заполняемой бетоном (при условии, что грунтовое ядро образовано из грунта, имеющего те же характеристики, что и грунт, принятый за основание конца сваи-оболочки), следует принимать с коэффициентом условий работы грунта, учитывающим способ погружения свай-оболочек в соответствии с таблицей Б.1 приложения Б, при этом расчетное сопротивление в указанном случае относится к площади поперечного сечения сваи-оболочки нетто;

A – площадь опирания сваи, м²;

u – периметр ствола сваи, м;

γ_cf – коэффициент условий работы грунта, принимаемый по таблице Б.6 приложения Б в зависимости от способа изготовления ствола и скважины, и вида грунта;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности набивной сваи, кПа, принимаемое по таблице Б.3 приложения Б;

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося со сваей, м.