Расчетные методы определения несущей способности свай

7.2.2 Несущую способность F_d, кН, висячей забивной и вдавливаемой свай 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

F_d = γ_c (γ_cRRA + uΣγ_cff_ih_i), (7.8)

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

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.2;

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, или по площади сваи-оболочки нетто;

u - наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

f_i, - расчетное сопротивление i -го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3;

h_i - толщина i -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

γ_cR, γ_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 7.4.

В формуле (7.8) суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой или возможен размыв грунта. В этих случаях следует суммировать сопротивления всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже уровня планировки (срезки) и дна водоема после его местного размыва при расчетном паводке.

Примечания

1 Несущую способность забивных булавовидных свай следует определять по формуле (7.8), при этом за периметр u на участке ствола следует принимать периметр поперечного сечения ствола сваи, на участке уширения - периметр поперечного сечения уширения. Расчетное сопротивление f_{i ,} грунта на боковой поверхности таких свай на участке уширения, а в песках и на участке ствола следует принимать таким же, как для свай без уширения; в глинистых грунтах сопротивление f_i, на участке ствола, расположенного выше уширения, следует принимать равным нулю.

2 Расчетные сопротивления грунтов R и f_i в формуле (7.8) для лессовых грунтов при глубине погружения свай более 5 м следует принимать по значениям, указанным в таблицах 7.2 и 7.3 для глубины 5 м. Кроме того, для этих грунтов в случае возможности их замачивания расчетные сопротивления R и f_i указанные в таблицах 7.2 и 7.3, следует принимать при показателе текучести, соответствующем полному их водонасыщению.

7.2.3 Для забивных и вдавливаемых свай, опирающихся нижним концом на рыхлые пески или на глинистые грунты с показателем текучести I_L > 0,6, несущую способность F_d, кН, следует определять по результатам статических испытаний свай.

7.2.4 Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной свай, прорезающих песчаные и глинистые грунты, F_d, кН, с наклоном боковых граней i_p < 0,025 следует определять по формуле

F_d = γ_c [ RА + Σh_i (u_if_i + u_0ii_pE_ik_iζ_r)] (7.9)

где γ_c, R, A, h_{i ,} f_i, - то же, что и в формуле (7.8);

u_i - наружный периметр i -го сечения сваи, м;

u_0i - сумма размеров сторон i -го поперечного сечения сваи, м, которые имеют наклон к оси сваи;

i_p - наклон боковых граней сваи, доли единицы;

Е_i - модуль деформации слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи, кПа, определяемый по результатам компрессионных испытаний;

k_i - коэффициент, зависящий от вида грунта и принимаемый по таблице 7.5;

ζ_r - реологический коэффициент, принимаемый равным 0,8.

Примечания

1 При ромбовидных сваях суммирование сопротивлений грунта на боковой поверхности участков с обратным наклоном в формуле (7.9) не производится.

2 Расчет пирамидальных свай с наклоном боковых граней i_p > 0,025 допускается производить в соответствии с требованиями приложения Г при наличии результатов прессиометрических испытаний, а при их отсутствии - по формуле (7.9), принимая значение i_p равным 0,025.

7.2.5 Несущую способность F_du, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле

F_du = γ_cuΣγ_cff_ih_i (7.10)

где u, γ_cf, f_{i ,} h_i - то же, что и в формуле (7.8);

γ_c - коэффициент условий работы сваи в грунте (для свай, погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, γ_c = 0,6, на глубину 4 м и более γ_c = 0,8 - для всех сооружений, кроме опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент принимают в соответствии с разделом 14).

Примечание - В фундаментах опор мостов не допускается работа свай на выдергивание при действии одних постоянных нагрузок.

Таблица 7.2

Таблица 7.3

Таблица 7.4

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

Таблица 7.5

7.2.6 Несущую способность F_d, кН, набивной и буровой свай с уширением и без уширения, а также сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта и заполняемой бетоном, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять по формуле

F_d = γ_c (γ_cRRA + γ_cfuΣf_ih_i) (7.11)

где γ_c - коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на глинистые грунты со степенью влажности S_r < 0,85 и на лессовые грунты - γ_c = 0,8, в остальных случаях - γ_c = 1;

γ_cR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; γ_cR = 1 во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями и буро-инъекционных свай по 6.5 е, для которых этот коэффициент следует принимать равным 1,3, и свай с уширением, бетонируемым подводным способом, для которых γ_cR = 0,9, а также опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент принимают в соответствии с разделом 14;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по 7.2.7; а для набивной сваи, изготавливаемой по технологии, указанной в 6.4 а, б - по таблице 7.2;

А - площадь опирания сваи, м², принимаемая равной:

для набивных и буровых свай без уширения - площади поперечного сечения сваи;

для набивных и буровых свай с уширением - площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра;

для свай-оболочек, заполняемых бетоном, - площади поперечного сечения оболочки брутто;

и - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γ_cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования и принимаемый по таблице 7.6;

f_i - расчетное сопротивление i -го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3;

h_i - то же, что и в формуле (7.8).

Примечания

1 Сопротивление песков на боковой поверхности сваи с уширением следует учитывать на участке от уровня планировки до уровня пересечения ствола сваи с поверхностью воображаемого конуса, имеющего в качестве образующей линию, касающуюся поверхности уширения под углом φ_I/2 к оси сваи, где φ_I - осредненное (по слоям) расчетное значение угла внутреннего трения грунта, залегающего в пределах указанного конуса. Сопротивление глинистых грунтов допускается учитывать по всей длине ствола.

2 Периметр поперечного сечения ствола и для буроинъекционных свай следует принимать равным периметру скважины, пробуриваемой при их изготовлении.

Площадь опирания буроинъекционной сваи по 6.5 е следует принимать по площади поперечного сечения уширения, а периметр поперечного сечения ствола - исходя из среднего значения диаметров d_ji сваи, которые следует определять по объему бетонной смеси, израсходованной на заполнение j -го разрядно-импульсного уширения в i -м слое грунта. Заданные в проекте уширения сваи уточняют при изготовлении опытных свай в конкретных грунтовых условиях.

Таблица 7.6

7.2.7 Расчетное сопротивление R, кПа, 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 (7.12), а сваи-оболочки, погружаемой с сохранением грунтового ядра из указанных грунтов на высоту 0,5 м, - по формуле (7.13):

R = 0,75 α ₄(α ₁ γ' ₁ d + α ₂ α ₃ γ₁h); (7.12)

R = α ₄(α ₁ γ' ₁ d + α ₂ α ₃ γ₁h), (7.13)

где α ₁, α ₂, α ₃, α ₄ - безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 7.7 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания, принимаемого с введением понижающего коэффициента, равного 0,9;

γ' ₁ - расчетное значение удельного веса грунта, кН/м³, в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

γ ₁ - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м³, расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

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

h - 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 7.8.

Примечания

1 Указания 7.2.7 относятся к случаям, когда обеспечивается заглубление свай в грунт, принятый за основание их нижних концов, не менее чем на диаметр сваи (или уширения для сваи с уширением), но не менее чем на 2 м.

2 Значения R, рассчитанные по формулам (7.12) и (7.13), не следует принимать выше значений, приведенных в таблице 7.2 для забивных свай той же длины и в тех же грунтовых условиях.

Таблица 7.7

Таблица 7.8

7.2.8 Расчетное сопротивление R, кПа, грунта под нижним концом сваи-оболочки, погружаемой с частичной выемкой грунта, но с сохранением грунтового ядра высотой не менее трех диаметров оболочки на последнем этапе ее погружения (при условии, что грунтовое ядро образовано из грунта, имеющего те же характеристики, что и грунт под нижним концом сваи-оболочки), следует принимать по таблице 7.2 с коэффициентом условий работы грунта, учитывающим способ погружения свай-оболочек в соответствии с позицией 4 таблицы 7.4, при этом расчетное сопротивление в указанном случае относится к площади поперечного сечения сваи-оболочки нетто.

7.2.9 Несущую способность F_du, кН, набивной и буровой свай и сваи-оболочки, работающих на выдергивающие нагрузки, следует определять по формуле

F_du = γ_cuΣγ_cff_ih_i (7.14)

где γ_c - то же, что и в формуле (7.10);

и, γ_cf, f_i, h_i - то же, что и в формуле (7.11).

Винтовые сваи

7.2.10 Несущую способность F_d, кН, винтовой сваи диаметром лопасти d ≤ 1,2 м и длиной l ≤ 10 м, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле (7.15), а при диаметре лопасти d > 1,2 м и длине сваи l > 10 - только по данным испытаний винтовой сваи статической нагрузкой:

F_d = γ_c [ F_d0 + F_df ], (7.15)

где γ_c - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по таблице 7.9;

F_d0 - несущая способность лопасти, кН;

F_df - несущая способность ствола, кН.

Несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле

F_d0 = (α ₁ с ₁ + α ₂ γ ₁ h ₁) А, (7.16)

где α ₁, α ₂ - безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 7.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φ ₁ (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d)

с ₁ - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа;

γ ₁ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

h ₁ - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м;

А - проекция площади лопасти, м², считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку.

Несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле

F_df = uf_i (h - d), (7.17)

где и - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);

h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;

d - диаметр лопасти сваи, м.

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

Примечания

1 При определении несущей способности винтовых свай при действии вдавливающих нагрузок характеристики грунтов в таблице 7.10 относятся к грунтам, залегающим под лопастью, а при работе на выдергивающие нагрузки - над лопастью сваи.

2 Глубина заложения лопасти от уровня планировки должна быть не менее 5 d при глинистых грунтах и не менее 6 d - при песках (где d - диаметр лопасти).

Таблица 7.9

Таблица 7.10

Учет отрицательного (негативного) трения грунта на боковой поверхности свай

7.2.11 Основание, в котором расположены сваи, может испытывать деформации из-за консолидации, набухания, пригрузки смежных областей и т.д. Отрицательное (негативное) трение, возникающее на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта и направленное вертикально вниз, следует учитывать в случаях:

планировки территории подсыпкой толщиной более 1,0 м;

загрузки пола складов полезной нагрузкой более 20 кН/м²;

загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой от оборудования более 100 кН/м²;

увеличения эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня подземных вод;

незавершенной консолидации грунтов современных и техногенных отложений;

уплотнения несвязных грунтов при динамических воздействиях;

просадки грунтов при замачивании;

при строительстве нового здания вблизи существующих.

Примечание - Учет отрицательных сил трения, возникающих в просадочных грунтах, следует производить в соответствии с требованиями раздела 9.

7.2.12 Отрицательное трение учитывают до глубины, на которой значение осадки околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента превышают половину предельного значения осадки фундамента Расчетные сопротивления грунта f_i принимают по таблице 7.3 со знаком «минус», а для торфа, ила, сапропеля - минус 5 кПа.

Если в пределах длины погруженной части сваи залегают напластования торфа толщиной более 30 см и возможна планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то расчетное сопротивление грунта f_i расположенного выше подошвы наинизшего (в пределах длины погруженной части сваи) слоя торфа, следует принимать:

а) при подсыпках высотой менее 2 м для грунтовой подсыпки и слоев торфа - равным нулю, для минеральных ненасыпных грунтов природного сложения - положительным значениям по таблице 7.3;

б) при подсыпках высотой от 2 до 5 м для грунтов, включая подсыпку, равным 0,4 значений, указанных в таблице 7.3, но со знаком «минус», а для торфа - минус 5 кПа (отрицательные силы трения);

в) при подсыпках высотой более 5 м для грунтов, включая подсыпку, равным значениям, указанным в таблице 7.3, но со знаком «минус», а для торфа - минус 5 кПа.

В пределах нижней части свай, где осадка околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента менее половины предельного значения осадки свайного фундамента, расчетные сопротивления грунта f_i следует принимать положительными по таблице 7.3, а для торфа, ила, сапропеля - равными 5 кПа.

7.2.13 В случае когда консолидация грунта от подсыпки или пригрузки территории к моменту начала возведения надземной части зданий или сооружений (включая свайный ростверк) завершилась или возможное значение осадки грунта, окружающего сваи, после указанного момента в результате остаточной консолидации не будет превышать половины предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа. Для прослоек торфа значение f_i следует принимать равным 5 кПа.

Если известны значения коэффициентов консолидации и модуля деформации торфов, залегающих в пределах длины погруженной части сваи, и возможно определение значения осадки основания от воздействия пригрузки территории для каждого слоя грунта, то при определении несущей способности сваи допускается учитывать силы сопротивления грунта с отрицательным знаком (отрицательные силы трения) не от уровня подошвы нижнего слоя торфа, а начиная от верхнего уровня слоя грунта, значение дополнительной осадки которого от пригрузки территории (определенной начиная с момента передачи на сваю расчетной нагрузки) составляет половину предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения.