Свайные фундаменты

1.3.13 Несущую способность сваи в точке зондирования F_du, кН, определяемую без использования данных о сопротивлении грунта на муфте трения установки статического зондирования, вычисляют по формулам:

а) для забивной сваи

F_du = β₁q_cA + uΣf_ih_i,                                                                                (7.30)

где β₁       - коэффициент условий работы грунта (связного и несвязного) под нижним концом сваи, принимаемый по таблице 7.16;

q_c   - сопротивление конуса зонда на уровне подошвы сваи, определяемое на участке одного диаметра выше и четырех диаметров ниже подошвы сваи;

h_i    - толщина i-го слоя грунта, м;

f_i     - среднее значение сопротивления i-го слоя грунта, кПа, принимаемое по таблице 7.16 в зависимости от сопротивления зонда q_c (МПа) на середине расчетного участка;

u     - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

A    - площадь подошвы сваи, м²;

б) для буровой сваи, устраиваемой в соответствии с 6.5, а, работающей на сжимающую нагрузку

F_du = RA + uΣγ_cf f_ih_i,                                                                               (7.31)

где R          - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.17 в зависимости от среднего сопротивления конуса зонда q_c, кПа, на участке, расположенном в пределах одного диаметра выше и до двух диаметров ниже подошвы сваи;

A      - площадь подошвы сваи, м²;

f_i       - среднее значение расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи, кПа, на расчетном участке h_i сваи, определяемое по данным зондирования в соответствии с таблицей 7.17;

h_i      - толщина i-го слоя грунта, которая должна приниматься не более 2 м;

γ_cf     - коэффициент, зависящий от технологии изготовления сваи и принимаемый:

а) при сваях, бетонируемых насухо, равным 1;

б) при бетонировании под  водой, под глинистым раствором, а также при использовании  обсадных инвентарных труб равным 0,7.

1.3.14 Несущую способность F_d, кН, свай по результатам их расчетов по формулам (7.30) и (7.31), основанным на данных статического зондирования конусом, следует определять как среднее значение из частных значений F_du для всех точек зондирования.

1.3.15 Учитывая большие нагрузки, передаваемые на буровые сваи, рекомендуется параллельно с расчетом несущей способности сваи по результатам статического зондирования провести расчет в соответствии с подразделом 7.2. При расхождениях в полученных значениях несущей способности свай более 25 % следует провести статические испытания не менее двух свай.

1.3.16 При наличии на площадке данных испытаний статической нагрузкой на вдавливание 3 - 5 забивных свай в одинаковых грунтовых условиях, а также результатов статического зондирования (шесть и более испытаний), и если результаты расчетов отличаются между собой не более чем на 25 %, несущую способность определяют по формуле

F_d = ΣF_u/nγ_gs,                                                                                          (7.32)

где ΣF_u/n         - среднее значение предельного сопротивления сваи;

γ_gs      - коэффициент надежности по грунту, определяемый по результатам зондирования по формуле

γ_gs = 1 + V_s,                                                                                               (7.33)

где V_s       - коэффициент вариации частных значений предельного сопротивления сваи, рассчитанных по данным зондирования, определяемый поГОСТ 20522.

 

1.4 РАСЧЕТ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

 

1.4.1 Осадка фундамента из висячих свай может быть определена как осадка условного фундамента на естественном основании в соответствии с7.4.2 и 7.4.3.

При однородных или улучшающихся по физико-механическим характеристикам  с глубиной грунтах основания  расчет осадки свайного фундамента рекомендуется  выполнять по методике, учитывающей  взаимное влияние свай в кусте (7.4.4 - 7.4.9).

Осадку комбинированных  свайно-плитных фундаментов рекомендуется рассчитывать по 7.4.10 - 7.4.14.

Осадку ленточных свайных  фундаментов допускается определять в соответствии с приложением Ж.

Полученные по расчету  значения осадки свайного фундамента не должны превышать предельных значений по условию (7.4).

Свайные фундаменты из свай, работающих как сваи-стойки, висячие  одиночные сваи, воспринимающие вне  кустов выдергивающие нагрузки, а  также свайные кусты, работающие на действие выдергивающих нагрузок, рассчитывать по деформациям не требуется.

Расчет осадки свайного фундамента как условного  фундамента

1.4.2 Расчет осадки фундамента из висячих свай, производимый как для условного фундамента на естественном основании, следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01.

Границы условного фундамента (см. рисунок 1) определяют следующим образом:

снизу           - плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай;

с боков       - вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии htg(φ_II,mt/4) (рисунок 1, а), но не более 2d в случаях, когда под нижними концами свай залегают глинистые грунты с показателем текучести I_L > 0,6 (d - диаметр или сторона поперечного сечения сваи), а при наличии наклонных свай - проходящими через нижние концы этих свай (рисунок 1, б);

сверху         - поверхностью планировки грунта ВГ;

здесь φ_II,mt      - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

φ_II,mt =                                                                                   (7.34)

где φ_II,i      - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i, град.;

h      - глубина погружения свай в грунт, м.

Расчет осадки условного  фундамента производят на дополнительное вертикальное давление, передаваемое на основание подошвой условного  фундамента, т.е. за вычетом вертикального  напряжения от собственного веса грунта на уровне этой подошвы, при этом в  собственный вес условного фундамента включают вес свай, ростверка и  грунта в объеме условного фундамента.

1.4.3 Если при строительстве предусматривают планировку территории подсыпкой (намывом) высотой более 2 м и другую постоянную (долговременную) загрузку территории, эквивалентную подсыпке, а в пределах глубины погружения свай залегают слои торфа или ила толщиной более 30 см, то значение осадки свайного фундамента из висячих свай следует определять с учетом уменьшения габаритов условного фундамента, который в этом случае как при вертикальных, так и при наклонных сваях принимают ограниченным с боков вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h_mttg(φ_II,mt/4), где h_mt - расстояние от нижнего конца сваи до подошвы слоя торфа или ила толщиной более 30 см.

Рисунок 1 - Определение границ условного фундамента при расчете осадки свайных фундаментов

Расчет осадки свайного фундамента с учетом взаимного  влияния свай в кусте

1.4.4 Для расчета осадки свайного фундамента с учетом взаимного влияния свай в кусте необходимо определить осадку одиночной сваи.

Осадку s, м, одиночной висячей сваи следует определять по формуле

s = PI_s/(E_SLd),                                                                                           (7.35)

где P          - нагрузка на сваю, кН;

I_s      - коэффициент влияния осадки, зависящий:

для жесткой сваи - от отношения l/d, для сжимаемой сваи - от отношения l/d и от относительной жесткости сваи λ = E_p/E_SL, где E_p - модуль упругости материала сваи, кПа;

E_SL   - модуль деформации грунта на уровне подошвы сваи, кПа;

d      - диаметр или сторона квадратной сваи, м;

l       - длина сваи, м.

1.4.5 Коэффициент влияния осадки I_s в формуле (7.35) для жесткой сваи определяют по формуле

I_s = 2,6/l/d + 4.                                                                                         (7.36)

Значения коэффициента I_s для сжимаемой сваи приведены в таблице 7.18.

Таблица 7.18

l/d	Значения Is при λ, равном
	100	1000	10000
10	0,19	0,16	0,15
25	0,18	0,10	0,08
50	0,17	0,06	0,05

1.4.6 При определении модуля деформации грунта E_SL следует учитывать, что наиболее достоверное его значение может быть получено по результатам полевых испытаний свай (при наличии на объекте более 100 свай).

При использовании результатов  статического зондирования рекомендуется  принимать следующие минимальные  значения E_SL в зависимости от сопротивления зондированию q_с:

- в песках E_SL = 6q_c;

- в глинистых грунтах E_SL = 10q_c.

1.4.7 Осадку группы свай s_G, м, при расстоянии между сваями до 7d с учетом взаимного влияния свай в кусте определяют на основе численного решения, учитывающего увеличение осадки сваи в кусте против осадки одиночной сваи при той же нагрузке, гибкость l/d и жесткость λ свай, по формуле

s_G = s₁R_s,                                                                                                   (7.37)

где s₁        - осадка одиночной сваи при принятой на нее нагрузке, определяемая по формуле (7.35);

R_s     - коэффициент увеличения осадки (7.4.8).

1.4.8 При использовании осадки одиночной сваи для проектирования свайных кустов и полей следует учитывать, что осадка группы свай в результате их взаимодействия в свайном фундаменте увеличивается, что учитывают коэффициентом увеличения осадки R_s (таблица 7.19).

Общее число свай n определяют с учетом удовлетворения двух условий: осадка группы свай s_G должна быть в пределах допустимой, а нагрузка на одиночную сваю P₁ должна соответствовать нагрузке, определяемой по формуле (7.35) при осадке, равной s₁ = s_G/R_s.

1.4.9 Таблица 7.19 составлена для свай, объединенных жестким ростверком, расположенным над поверхностью грунта или на слое относительно слабых поверхностных грунтов, когда ростверк практически не влияет на осадку группы свай.

При низком ростверке со сваями под отдельные колонны (кусты  свай), не связанные общей плитой, значения R_s в таблице 7.19 могут быть уменьшены за счет работы ростверка, расположенного на грунте, в зависимости от отношения расстояния a между осями свай к их диаметру d:

при a/d = 3 - на 10 %;

при a/d = 5 - 10 - на 15 %.

Проверку расчетного сопротивления грунта основания подошвы свайного ростверка производят в соответствии со СНиП 2.02.01.

Расчет осадки комбинированных свайно-плитных фундаментов

1.4.10 Для уменьшения общей и неравномерной осадки сооружений с большой нагрузкой на фундамент следует при проектировании рассмотреть вариант устройства комбинированного свайно-плитного (КСП) фундамента.

В практике наибольшее применение нашли буронабивные сваи диаметром 0,8 - 1,2 м, возможно также применение забивных свай квадратного сечения.

Длину свай следует принимать  от 0,5B до B (B - ширина фундамента), расстояние между осями свай a = (5 - 7)d и более.

Метод расчета осадки таких  фундаментов основан на совместном рассмотрении жесткости свай и плиты. В этом расчете, когда в работу включается плита, приблизительно принимают  на сваи 85 % общей нагрузки на фундамент, на плиту - 15 %.

1.4.11 Расчет осадки КСП фундамента производят на основе определения частных значений жесткости всех свай и ростверка, коэффициента их взаимодействия и коэффициента жесткости всего фундамента:

а) жесткость всех свай K_p определяют по формуле

K_p = K₁n/R_s,                                                                                             (7.38)

где K₁      - жесткость одной сваи, определяемая как отношение нагрузки на сваю к ее осадке

K₁   = P₁/s₁ = E_SLd/I_s (см. формулу (7.35);

n     - общее число свай в фундаменте;

R_s   - см. таблицу 7.19;

б) жесткость плиты K_c определяют по формуле

                                                                              (7.39)

где E_s       - средний модуль деформации грунта на глубине до B, м (B - ширина плиты), кПа;

A      - площадь плиты (A = BL, где L - длина плиты, м), м²;