Свайные фундаменты

Для объектов, по которым  не проводились испытания натурных свай статической нагрузкой, рекомендуется  определять несущую способность  грунта основания сваи несколькими  из возможных способов, указанных  в подразделах 7.2 и 7.3, учитывая при этом уровень ответственности сооружения.

 

1.1.7 Расчет по прочности материала свай и свайных ростверков должен производиться в соответствии с требованиями СНиП 52-01, СНиП II-23,СНиП II-25, для мостов и гидротехнических сооружений - СНиП 2.05.03 и СНиП 2.06.06 с учетом дополнительных требований, изложенных в 7.1.6, 7.1.8и 7.1.9 и в приложении Д.

Расчет элементов железобетонных конструкций свайных фундаментов  по образованию и раскрытию трещин следует производить в соответствии с требованиями СНиП 52-01, для мостов и гидротехнических сооружений - также с учетом требований СНиП 2.05.03 и СНиП 2.06.06 соответственно.

 

1.1.8 При расчете свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии не менее l₁, определяемом по формуле

l₁ =l₀ +  ,                                                                                          (7.1)

где l₀      - длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м;

α_ε     - коэффициент деформации, 1/м, определяемый по приложению Д.

Если для буровых свай и свай-оболочек, заглубленных сквозь толщу нескального грунта и заделанных в скальный грунт, отношение (2/α_ε) > h, то следует принимать l₁ = l₀ + h (где h - глубина погружения сваи или сваи-оболочки, отсчитываемая от ее нижнего конца до уровня планировки грунта при высоком ростверке и до подошвы ростверка при низком ростверке, подошва которого опирается или заглублена в дисперсные грунты, за исключением сильносжимаемых, м).

При расчете по прочности  материала буро-инъекционных свай, прорезающих сильносжимаемые грунты с модулем деформации E ≤ 5 МПа, длину свай при расчете на продольный изгиб l_d в зависимости от диаметра свай d следует принимать равной:

при E ≤ 2 МПа l_d = 25d;  при 2 < E ≤ 5 МПа l_d = 15d.

В случае если l_d превышает толщину слоя сильносжимаемого грунта h_g, расчетную длину следует принимать равной 2h_g.

 

1.1.9 При расчете набивных и буровых свай (кроме свай-столбов и буроопускных свай) по прочности материала расчетное сопротивление бетона следует принимать с учетом коэффициента условий работы γ_cb = 0,85 согласно указаниям СНиП 52-01 и коэффициента γ'_cb, учитывающего влияние способа производства свайных работ:

а) в глинистых грунтах, если возможны бурение скважин и  бетонирование их насухо без крепления  стенок при положении уровня подземных  вод в период строительства ниже пяты свай, γ'_cb = 1,0;

б) в грунтах, бурение скважин  и бетонирование в которых  производят насухо с применением  извлекаемых обсадных труб, γ'_cb = 0,9;

в) в грунтах, бурение скважин  и бетонирование в которых  осуществляют при наличии в них  воды с применением извлекаемых  обсадных труб, γ'_cb = 0,8;

г) в грунтах, бурение скважин  и бетонирование в которых  выполняют под глинистым раствором  или под избыточным давлением  воды (без обсадных труб), γ'_cb = 0,7.

Примечание - Бетонирование под водой или под глинистым раствором следует производить только методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) или с помощью бетононасосов.

1.1.10 Расчеты конструкций свай всех видов следует производить на воздействие нагрузок, передаваемых на них от здания или сооружения, а забивных свай, кроме того, на усилия, возникающие в них от собственного веса при изготовлении, складировании, транспортировании свай, а также при подъеме их на копер за одну точку, удаленную от головы свай на 0,3l (где l - длина сваи).

При этом усилие в свае (как  балке) от воздействия собственного веса следует определять с учетом коэффициента динамичности, равного:

1,5 - при расчете по прочности;   1,25 - при расчете по образованию и раскрытию трещин.

В этих случаях коэффициент  надежности по нагрузке к собственному весу сваи принимают равным единице.

1.1.11 Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

N ≤ F_d/γ_k,                                                                                            (7.2)

где N      - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяемая в соответствии с 7.1.12;

F_d     - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи и определяемая в соответствии с подразделами 7.2 и 7.3;

γ_k    - коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,2 - если несущая способность  сваи определена по результатам  полевых испытаний статической  нагрузкой;

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;

1,4 (1,25) - для фундаментов  опор мостов при низком ростверке,  на висячих сваях и сваях-стойках,  а при высоком ростверке - только  при сваях-стойках, воспринимающих  сжимающую нагрузку независимо  от числа свай в фундаменте.

При высоком или низком ростверке, подошва которого опирается  на сильносжимаемый грунт, и висячих сваях, воспринимающих сжимающую нагрузку, а также при любом виде ростверка и висячих сваях и сваях-стойках, воспринимающих выдергивающую нагрузку, γ_k принимают в зависимости от числа свай в фундаменте:

при    21 свае и более                        1,4 (1,25);

от       11 до 20 свай 1,55 (1,4);

«        6       «   10      «                         1,65 (1,5);

«         1       «     5       «                         1,75 (1,6).

Для фундаментов из одиночной  сваи под колонну при нагрузке на забивную сваю квадратного сечения более 600 кН и набивную сваю более 2500 кН значение коэффициента γ_k следует принимать равным 1,4, если несущая способность сваи определена по результатам испытаний статической нагрузкой, и 1,6, если несущая способность сваи определена другими способами.

Для сплошных свайных полей  жестких сооружений с предельной осадкой 30 см и более (при числе  свай более 100), если несущая способность  сваи определена по результатам статических  испытаний, γ_k = 1.

Примечания

1 В скобках даны значения γ_k в случае, когда несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по результатам статического зондирования грунтов.

2 При расчете свай всех видов как на вдавливающие, так и на выдергивающие нагрузки продольное усилие, возникающее в свае от расчетной нагрузки N, следует определять с учетом собственного веса сваи, принимаемого с коэффициентом надежности по нагрузке, увеличивающим расчетное усилие.

3 Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается повышать на 20 % (кроме фундаментов опор линий электропередачи).

Если сваи фундамента опоры  моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один или  несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра, льда и навала судов, воспринимаемых наиболее нагруженной  сваей, расчетную нагрузку допускается  повышать на 10 % при четырех сваях  в ряду и на 20 % при восьми сваях  и более. При промежуточном числе свай процент повышения расчетной нагрузки определяют интерполяцией.

1.1.12 Расчетную нагрузку на сваю N, кН, следует определять, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Для фундаментов с вертикальными  сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле

                                                             (7.3)

где N_d        - расчетная сжимающая сила, кН;

M_x, M_y       - расчетные изгибающие моменты, кН×м, относительно главных центральных осей x и y плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n      - число свай в фундаменте;

x_i, y_i      - расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

x, y        - расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляют расчетную нагрузку, м.

1.1.13 Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент с вертикальными сваями одинакового поперечного сечения, допускается принимать равномерно распределенной между всеми сваями.

1.1.14 Проверка устойчивости свайного фундамента и его основания должна производиться в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01 с учетом действия дополнительных горизонтальных реакций от свай, приложенных к сдвигаемой части грунта.

1.1.15 Сваи и свайные фундаменты следует рассчитывать по прочности материала и производить проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения, если основание сложено пучинистыми грунтами.

1.1.16 Расчет свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия

s ≤ s_u,                                                                                              (7.4)

где s         - совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения (осадка, перемещение, относительная разность осадок свай, свайных фундаментов и т.п.), определяемая расчетом с учетом 7.1.4, 7.1.5, по подразделу 7.4 и приложению Д;

s_u      - предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента и сооружения, устанавливаемое в соответствии соСНиП 2.02.01, а для мостов - СНиП 2.05.03. 

 

1.2 РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ

Сваи-стойки

1.2.1 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 (6.2), следует определять по формуле

F_d = γ_cRA,                                                                                                (7.5)

где γ_c      - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R    - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, кПа;

A    - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом равной площади поперечного сечения брутто, для свай полых круглого сечения с открытым нижним концом 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 следует принимать:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и  малосжимаемые грунты, R = 20000 кПа;

б) 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

                                                                         (7.6)

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

γ_g     - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4;

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

d_f      - наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м; в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого скального грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, - по формуле

,                                                                                              (7.7)

где R_c,n, γ_g             - то же, что и в формуле (7.6).

Примечание - При наличии в основании набивных, буровых свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытаний свай и свай-оболочек статической нагрузкой.

Висячие забивные и вдавливаемые сваи всех видов и  сваи-оболочки, погружаемые без выемки грунта

1.2.2 Несущую способность F_d, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле