Руководство по проектированию свайных фундаментов

СВАИ-СТОЙКИ

5.4. Несущую способность , тс, сваи-стойки забивной квадратной, прямоугольной или полой круглой диаметром до 0,8 м и сваи-оболочки, набивной сваи и сваи-столба, опирающихся на практически несжимаемый грунт (примечание к п.2.2 настоящей главы), следует определять по формуле

, [4(4)]

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

- площадь опирания на грунт сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м, принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для полых круглых и свай-оболочек - равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, тс/м, принимаемое:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся нижними концами на скальные и крупнообломочные (валунные, галечниковые, щебенистые, гравийные и дресвяные) грунты с песчаным заполнителем, и в случае опирания на глинистые грунты твердой консистенции (кроме покровных со степенью влажности <0,85, а также лессов, лессовидных и набухающих) =2000 тс/м;

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

, [5(5)]

где - нормативное (среднее арифметическое значение) временное сопротивление скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии, тс/м;

- коэффициент безопасности по грунту, принимаемый =1,4;

- расчетная глубина заделки набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба в скальный грунт, м;

- наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м;

в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, по формуле

, [6(6)]

где и - обозначения те же, что в формуле [5(5)].

Примечание. При наличии в основании забивных и набивных свай, свай-оболочек и свай-столбов сильновыветрелых и выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов вопрос о назначении величины нормативного сопротивления грунта должен решаться после выполнения статических испытаний грунтов штампами по результатам испытания свай, свай-оболочек и свай-столбов статической нагрузкой.

К п.5.4. Для свай-стоек, работающих на вертикальную нагрузку и опирающихся на скальный или практически несжимаемый грунт, учитывается только сопротивление грунта основания под нижним концом (подошвой) свай всех типов и свай-оболочек, так как сопротивление грунта на боковой (наружной) поверхности может проявиться только в процессе перемещения (осадки) сваи. Таким образом, в этом пункте даются рекомендации по расчету свай-стоек, под которыми понимаются не просто сваи, передающие большую часть нагрузки на грунт своим нижним концом, а сваи, которые практически не могут передать нагрузку через свою боковую поверхность из-за незначительных осадок грунта, залегающего под нижним концом этих свай.

Приводимые в данном пункте расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов указаны для случая, когда забивная свая заглубляется в несущий слой крупнообломочных грунтов не менее чем на 0,5 м (см. п.8.13). Если для забивки свай-стоек применяются молоты более легкие, чем это предусмотрено правилами производства работ, при которых не обеспечивается указанное заглубление свай в слой крупнообломочного грунта, то несущая способность таких свай должна быть проверена динамическими или статическими испытаниями.

Несущая способность свай, опирающихся на крупнообломочные грунты с глинистым заполнением, в значительной степени зависит от консистенции глинистого заполнения, поэтому несущая способность таких свай должна определяться по данным статического испытания.

Для фундаментов опор мостов при наличии в основании фундамента слабовыветрелых, выветрелых или сильновыветрелых, а также размягчаемых пород вопрос определения их расчетного сопротивления осевому сжатию должен решаться на основе испытаний пород штампом. Если данные таких испытаний отсутствуют, допускается для неразмягчаемых слабовыветрелых и выветрелых пород определять величину , принимая значение с коэффициентом, равным соответственно 0,6 и 0,3, а в случаях сильновыветрелых пород - как для крупнообломочных грунтов.

Пример 1. Требуется определить несущую способность забивной сваи квадратного сечения 300х300 мм, длиной 8 м, опирающейся на крупнообломочные грунты с песчаным заполнением. Свая изготовляется из бетона марки М300 и армируется 412А-II.

Решение. Несущую способность сваи по грунту определим по формуле [4(4)].

Для забивных свай-стоек =1, =2000 тс/м; по условию задачи =0,3·0,3=0,09 м=900 см, =1·2000·0,09=180 тс.

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле [1(1)] с учетом коэффициента надежности =1,4:

тс.

Расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала определяется по графику для проверки свай по прочности, приведенному в рабочих чертежах типовых конструкций свай. Применительно к свае, предусмотренной условиями задачи, она составляет 120 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем как наименьшее из двух значений, т.е. =120 тс.

Пример 2. Требуется определить несущую способность набивной сваи диаметром =0,6 м, заделанной в скальный грунт на глубину =0,8 м. Свая изготовляется из бетона марки М200 и армируется 610А-I. Временное сопротивление скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии , определенное лабораторными испытаниями, равно 520 тс/м.

Решение. Для набивных свай =1,4. Величину определяем по формуле [5(5)]:

; .

Площадь опирания сваи на грунт =0,283 м. Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле [4(4)].

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле [1(1)]:

тс.

Расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала определяется по графику для определения прочности набивных свай, приведенному в типовом проекте, и составляет 150 тс.

Поскольку расчетная нагрузка на сваю по грунту больше расчетной прочности материала, принимаем набивную сваю из бетона марки М300. Расчетная нагрузка на такую сваю по условию прочности материала составит 225 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем как наименьшую из двух значений, т.е. =212 тс.

Пример 3. Требуется определить несущую способность сваи-оболочки диаметром =1 м из бетона марки М400, опирающейся на неразрушенный выветриванием скальный грунт, прикрытый слоем неразмываемых грунтов толщиной 3,5 м. Полость сваи-оболочки бетоном не заполняется. Толщина стенки сваи-оболочки равна 12 см. Величина , определенная лабораторными испытаниями, равна 3000 тс/м.

Решение. Площадь поперечного сечения нетто равна: