Допустимые деформации основания

При проектировании фундамента предполагаются осадки и деформации основания, при условии, что их величина не превысит предельные значения деформаций (установлены Приложением 4 СНиП 2.02.01-83*):

* — относительная разность осадок - отношение разности в осадке двух участков фундамента к расстоянию между этими участками.

2.Виды и конструкции фундаментов, возводимых в открытых котлованах.
В современном строительстве распространено устройство фундаментов в открытых котлованах. Классифицируют такие фундаменты по нескольким признакам:
- по используемому материалу: фундаменты бывают бетонные, железобетонные, металлические (винтовые сваи) бутобетонные, из каменной и бутовой кладки, крайне редко используют дерево (для временных построек).
- по способам изготовления различают монолитные фундаменты и сборные. Монолитные фундаменты возводят непосредственно на месте строительства объекта. Сборные фундаменты монтируют из заранее изготовленных сборных элементов. Монолитные фундаменты выполняют из бетона, арматуры, щебня песка и др. Материал сборных блоков: бетон, бутобетон (для сплошных и пустотелых фундаментов, стенных блоков).
Каменная и бутовая кладка фундаментов встречается все реже, их устройство трудоемко и не надежно.
В настоящее время самым надежным материалом для строительства фундамента является железобетон, он обладает высокой прочностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью. Железобетон применяют при строительстве монолитных фундаментов и в производстве сборных блоков.
- по форме фундаменты делятся на ленточные, сплошные, отдельные и массивные.
Ленточные фундаменты. Устраивают под стены строящихся конструкций, под колонны (одиночные или перекрестные ленты) для обеспечения большей жесткости и выравнивания осадки сооружения. Увеличивая размер ленточного фундамента в поперечном направлении, можно добиться уменьшения давления по периметру подошвы фундамента.
Отдельные фундаменты. Сооружают при наличии надежных грунтов и малой предполагаемой нагрузки на основание. Выполняют под колонны зданий каркасного типа или под стены бескаркасных конструкций, если неравномерность осадок в пределах нормы, т.к. отдельные фундаменты не оказывают существенного влияния на жесткость строения. Изменяя длину и ширину конструкции фундамента можно изменять давление в основании.
Сплошные фундаменты. Представляют собой сплошные железобетонные плиты под всем зданием, а также под стенами или колоннами. По конструктивному решению сплошные могут быть плитно- балочными, коробчатыми, в виде цилиндрических оболочек или оболочек двоякой кривизны. Наибольшую жесткость имеют коробчатые фундаменты, применяемые в случаях, когда присутствуют значительные нагрузки на основание с неравномерным распределением.
Массивные фундаменты. Выполняют под дымовыми трубами, доменными печами, под опоры мостов, мачт. Фундаменты такого типа представляют собой сплошной жесткий массив относительно небольших размеров, принимающих значительные горизонтальные и вертикальные нагрузки, передаваемые на основание.

3.Конструкции ленточных фундаментов.
Ленточный фундамент – это железобетонная полоса, идущая по периметру всего здания. Ленту закладывают под все внутренние и наружные стены застройки, сохраняя одинаковую форму поперечного сечения по всему периметру фундамента. Ленточные фундаменты пригодны для домов с бетонными, каменными, кирпичными стенами или с тяжёлыми перекрытиями.
По конструктивным особенностям ленточные фундаменты бывают:
- монолитные, которые выполняются непосредственно на строительной площадке;
- сборные, которые выполняются из железобетонных типовых блоков произведенных на заводе и смонтированных на строительной площадке при помощи крана. Сборные фундаменты устраивают из железобетонных плит - подушек и бетонных блоков.
Основные конструкции монолитных фундаментов приведены на рисунке.

К положительным сторонам применения этих фундаментов можно отнести сокращение сроков строительства и возможность нагружать конструкции после их небольшой выдержки по времени по окончанию монтажа. При этом надо учитывать, что такой фундамент обойдется дороже монолитных и требует применение грузоподъемной техники и квалифицированных рабочих.
Отрицательные стороны: прочностные показатели у сборного фундамента (при одинаковой толщине) на 20-30% ниже, чем у монолитного.Фундамент изготовленный из сборных блоков не обладает такой жесткостью как монолитный, так как состоит из отдельных элементов. Сборный фундамент нельзя усилить дополнительной арматурой. Ведь блоки выпускают по типовому проекту. Усиление сборного фундамента может быть достигнуто при помощи сеток укладываемых между рядами блоков, но и это не дает такого же результата, как пространственное армирование монолитного фундамента.
Уменьшить материальные затраты на фундамент такого типа для малоэтажного домостроения можно путем укладки фундаментных стеновых блоков и подушек не сплошным рядом, а с некоторым разбегом - это так называемые прерывистые фундаменты. Прерывистые фундаменты позволят сэкономить до 20 - 25 % блоков, что сказывается на себестоимости строительства.

4.Конструкции фундаментов под колонны гражданских и промышленных зданий.
Фундаменты промышленных зданий возводятся с учетом физических и механических свойств грунтов основания и местных инженерно-геологических процессов и явлений. Размеры фундаментов промышленных зданий в плане должны быть такими, чтобы среднее давление от расчетных нагрузок по подошве фундамента не превосходило расчетного давления на грунт, а расчетные значения абсолютных осадок и разностей осадок между отдельными фундаментами одного сооружения не превосходили предельных значений, установленных нормами проектирования.
Промышленные здания как правило в настоящее время выполняют с полным каркасом, т.е. основные нагрузки воспринимают колонны каркаса здания. Под здания с каркасом (колоннами) предусматриваются фундаменты столбчатого или стаканного типа, под стены укладывают фундаментные балки.
Фундаменты столбчатого или стаканного типаразрабатывают в зависимости от:
1 - типа и габаритов колонн;
2 - несущей способности и типа грунта;
3 - региональных условий (глубина промерзания грунта);
4 - из условия опрокидывания фундамента (min 2м);
Глубина заделки фундамента из региональных условий (глубина промерзания грунта) определяется по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
Глубина заложения фундамента (Г.З.Ф.) в грунт будет определяться по формуле (от уровня дневной поверхности грунта): Г.З.Ф. = Г.П.Г. + 200мм.
Фундаменты под сборные железобетонные колонны
Под сборные железобетонные колонны применяют железобетонные сборные или монолитные фундаменты типа стакана. Сборные фундаменты могут состоять из одного железобетонного блока (башмака) стаканного типа или из железобетонного блока-стакана и одной или нескольких опорных плит под ним.
Монолитные железобетонные фундаменты имеют симметричную ступенчатую форму с двумя или тремя прямоугольными ступенями и подколонником в котором размещен стакан для колонны. Дно стакана располагается на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны, с тем, чтобы после распалубки фундамента путем подливки слоя цементного раствора (или бетона) компенсировать возможные неточности в размерах и заложении фундаментов.
Фундаменты обычно проектируют с отметкой верха подколонника на уровне планировочной отметки земли — 0,150. Фундаменты могут иметь полную высоту 1,2 — 3,0 м с шагом 300 мм, что соответствует наибольшей глубине заложения подошвы фундамента — 3,150. В этом случае высота фундамента изменяется за счет высоты подколонника при неизменной высоте ступеней.
При необходимости более глубокого заложения фундаментов под ними делают подушку из песка или бетона.
В зданиях с подвалами фундаменты располагают ниже пола подвала за счет увеличения высоты подколенника.

Фундаменты устраивают из бетона марок 150 и 200. Армируют фундаменты сварной сеткой с ячейками 200×200 мм, располагаемой в основании фундамента с защитным слоем 35-70 мм. Для рабочей арматуры применяют горячекатаную сталь периодического профиля класса А — П. Подколонники армируются аналогично соответствующим колоннам. При наличии слабых грунтов под фундаментами устраивают подготовку толщиной 100 мм из бетона. Привязка фундаментов к разбивочным осям определяется привязкой колонны.

Рис.1. Проектирование фундамента стаканного типа под железобетонную колонну. 1 - сечение колонны каркаса; 2 - стакан фундамента под колонну; 3 - фундаментные подушки (плиты) под стакан фундамента; г.з.ф,- глубина заложения фундамента; г.з.к.- глубина заделки колонны в фундамент

Фундаменты под стальные колонны
Под стальные колонны, как правило, устраивают железобетонные монолитные фундаменты.
Подколонники делают сплошными (без стаканов) и снабжают анкерными болтами для закрепления башмака колонны. Верх подколонника располагают с таким расчетом, чтобы башмак стальной колонны и верхние концы анкерных болтов были покрыты полом. С этой целью, в зависимости от типа башмака, отметка верха фундамента назначается равной 0,4 — 1,0 м.
При необходимости заглубления фундаментов стальных колонн на 4,0 м и более возможно применение сборных железобетонных подколонников, изготовляемых по типу сборных железобетонных двухветвенных колонн. Такой подколонник нижним концом закрепляют в стакане фундамента, на верхнем конце он имеет анкерные болты для крепления стальной колонны. Фундамент под смежные колонны устраивают общим даже и в том случае, когда в числе смежных колонн имеются и стальные и железобетонные колонны.
Стальные колонны устанавливают на фундаментах, в которые заранее заделывают анкерные болты для крепления колонн. Проектное положение колонн в плане обеспечивается правильным расположением анкерных болтов на фундаментах, а точность установки по высоте — тщательной подготовкой опорных колонн: поверхностей фундаментов.

Рис.2. Проектирование фундамента столбчатого типа под стальную колонну. 1- сечение колонны каркаса; 2- столбчатый фундамент под колонну; 3 - фундаментные подушки (плиты) под столб фундамента; 4 - траверса колонны; 5 - анкерные болты крепления траверсы колонны;
г.з.ф.- глубина заложения фундамента; г.з.т.(-0.45: -0.75)- глубина заделки траверсы

Опирание колонн осуществляется одним из следующих способов
1) на поверхность фундамента, возведенного до проектной отметки подошвы колонны, без последующей подливки цементным раствором. Этот способ применяют для колонн с фрезерованными подошвами башмаков;
2) на заранее установленные и выверенные опорные детали (балки, рельсы и др.) с последующей подливкой цементным раствором. Фундамент бетонируют до уровня на 250 — 300 мм ниже проектной отметки опорной плоскости башмака колонны. Затем устанавливают опорные детали и закладные части, бетонируют верхнюю часть фундамента до уровня на 40 — 50 мм ниже верха опорных деталей. Опорная (нижняя) поверхность башмака колонны при этом способе подготовки фундамента должна быть изготовлена строго перпендикулярно к оси колонны;
3) на заранее установленные, выверенные и подлитые цементным раствором стальные опорные плиты. Фундамент бетонируют до уровня на 50 — 80 мм ниже проектной отметки подошвы плиты, затем устанавливают опорные плиты, совмещая их осевые риски с рисками разбивочных осей на деталях, заделанных в фундамент. Положение каждой плиты по высоте регулируется установочными винтами с таким расчетом, чтобы верхняя плоскость плиты расположилась на проектной отметке опорной плоскости башмака колонны. Опорные поверхности плит и колонн должны быть простроганы на заводе.

5.Плитные фундаменты. Ограждение подвалов зданий и сооружений.
Плитный фундамент – монолитная железобетонная плита, которая располагается под всей площадью фундамента. Это довольно затратный тип фундамента за счёт больших расходов на земляные работы и строительный материал. Целесообразно его использовать при строительстве небольших домов, в которых сама плита выступает в качестве основания пола.
Идеально подходит для небольших домов без высокого цоколя.
Устройство плитного фундамента надёжно и его можно использовать для строительства домов на всех видах грунтов и при любой глубине залегания грунтовых вод. Это хороший вариант и в том случае, если строительство ведётся на неравномерно и сильно сжимаемых, пучинистых грунтах, песчаных подушках. Благодаря своей прочной конструкции – монолитной плите, которая выполняется под всей площадью здания, такой фундамент-плита не боится никаких смещений грунтов. На монолитной плите фундамента можно строить кирпичный, брусовый или каркасный дом в один или два этажа.
Затраты на плитный фундамент довольно большие. Он дороже столбчатого, но дешевле ленточного. Устройство плитного фундамента требует серьёзных земляных работ, поэтому и общая стоимость монолитной плиты фундамента высока. К тому же большой расход строительного материла – бетона, арматуры. Целесообразно использовать плитный фундамент при строительстве небольших домов, в которых сама плита выступает в качестве основания пола.

6.Назначение глубины заложения фундаментов. Особенности строительства вблизи существующих зданий.
Выбор типа, конструкции и материала фундамента.
При решении этого вопроса учитывают следующие факторы: конструктивные и эксплуатационные особенности возводимых и соседних зданий и сооружений; инженерно-геологические условия района строительства; климатические условия в районе строительной площадки и их влияние на верхние слои грунта.
Назначение рациональной глубины заложения является одним из важных этапов проектирования фундаментов. Стоимость фундамента во многом определяется его глубиной заложения: чем выше располагается подошва фундаментов, тем меньше затраты на его устройство, так как в этом случае уменьшается объем земляных работ, а на возведение фундамента расходуется меньшее количество строительных материалов. Однако во многих случаях верхние пласты грунта имеют большую сжимаемость и низкую несущую способность, а также могут изменять свои физико-механические свойства в результате воздействия метеорологических факторов. Поэтому решение задачи о назначении глубины заложения фундамента следует начинать с выбора несущего слоя грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечил бы равномерное развитие осадки, не превышающее предельно допустимых значений, установленных нормами для данного типа здания или сооружения, как в период строительства, так и во время эксплуатации.
Следует отметить, что при назначении Глубины заложения фундамента решается комплексная задача.
Окончательный выбор глубины заложения фундамента осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов конструктивных решений. Для всех рассматриваемых вариантов определяется сметная стоимость, которая учитывает все расходы по возведению сооружения, включая различные стоимости: возведения надземных конструкций, армирования кладки, устройства осадочных швов, послеосадочный ремонт помещений, поднятия неравномерно осевших Конструкций и т. п. Иногда учитывают экономическую целесообразность возведения фундаментов и всего здания в более сжатые сроки.
Соседние фундаменты, примыкающие друг к другу, закладывают, как правило, на одной отметке. Если разница во внешней нагрузке, действующей на соседние фундаменты, велика, тогда они могут иметь разную глубину заложения.
К конструктивным и эксплуатационным особенностям зданий и сооружений, влияющих на выбор глубины заложения фундамента, относится специфика общего конструктивного решения здания и его отдельных элементов, включая наличие подвальных помещений, приямков, более глубоких фундаментов под оборудование или утяжеленные части здания, примыкание фундаментов друг к другу в результате наличия ранее построенных или будущих сооружений, характера подземного хозяйства около возводимого объекта.
Подошва фундаментов должна обязательно располагаться ниже ввода в здание необходимых коммуникаций, к которым относятся водопроводы, трубы канализации, теплотрассы и различные технологические трубопроводы.
При использовании ленточных фундаментов делают уступы по их длине, высота которых должна быть в пределах 0,3 0,6 м.

Основными особенностями такого строительства являются два четких правила:

· - отказаться от ударно-взрывных работ,

· - свести строительные работы на уровне котлована к минимуму.

Новое здание может иметь фундамент, совпадающий или же находящийся ниже фундамента уже построенного здания. Если фундаменты совпадают, нельзя отрывать сразу весь фундамент уже стоящего здания. Необходимо это делать частями с установкой специальных захваток и возведения фундамента нового здания в месте отрыва. После проведения таких мероприятий можно отрывать следующую часть, и так до возведения всего сопрягаемого фундамента. Длина, на которую отрывают имеющийся фундамент, рассчитывается инженерами.
Главная задача инженеров и строителей - это снижение вероятности осадки существующих зданий. Для этого разрабатываются прогрессивные методы примыкания фундаментов, например метод консольного примыкания к фундаментам новых зданий и метод «стена в грунте» в виде шпунтового ряда набивных свай.
Замечательным решением для строительства зданий вблизи имеющихся построек являются буронабивные сваи, которые отвечают многим требованиям к выполнению фундаментных работ, в частности и таких как отсутствие динамических нагрузок и низкий уровень шума.
Перспективный метод возведения подобных фундаментов – применение свай устанавливаемых статической нагрузкой. Такой метод полностью бесшумен и исключает всякую вибрацию, но требует применения дорогостоящей спецтехники. На данный момент самым продуктивным и востребованным является фундамент с использованием буронабивных свай.

Выбор вида фундамента зависит от многих факторов: материала и толщины стен будущего дома, глубины грунтовых вод, состава, плотности и глубины промерзания грунтов и др.
Виды фундаментов по конструкции
По конструкции фундамент может быть: - ленточный; - столбчатый; - свайный; - монолитная плита.
Ленточный фундамент Ленточный фундамент предпочтительно устраивать для большого отапливаемого дома и при сооружении под домом цокольного этажа или погреба. Этот фундамент более прост в изготовлении. Такие фундаменты могут устраиваться с помощью кладки кирпича, бутового камня или бетонных блоков, а также сооружаться как монолитный - с помощью заливки бетона в траншеи или опалубку. По глубине заложения ленточные фундаменты могут быть: заглубленными, мелкозаглубленными и незаглубленными.
Столбчатый фундамент Столбчатый фундамент экономичнее по расходу материалов и затратам труда на его сооружение. Чаще всего столбчатые фундаменты устраивают при сооружении деревянных домов, при этом на столбы такого фундамента укладывают несущие балки. Конструктивно столбчатые фундаменты могут быть каменными или деревянными.
Свайный фундамент Свайный фундамент обычно устраивают при неравномерно деформирующихся неустойчивых грунтах, слабых основаниях или на склонах. При этом различают:
- сваи висячие;
- винтовые сваи;
- сваи-стойки.

Сваи-стойки проходят через верхние неустойчивые слои почвы и передают нагрузку от веса здания на более прочные слои.
Висячие сваи удерживаются в основном за счет сил трения между ними и уплотненным во время забивания свай грунтом.
Винтовые сваи ввинчивают в грунт наподобие винтов.
Сверху сваи всех видов соединяются ростверками - монолитными балками.
Фундамент - монолитная плита Фундамент в виде монолитной плиты наиболее материалозатратный, требует большого количества бетона и арматуры. Такой фундамент целесообразно устраивать при строительстве больших тяжёлых зданий на неустойчивых почвах, при высоком уровне грунтовых вод, а также при неравномерно сжимаемом грунте.

Монолитную железобетонную плиту изготавливают на месте, предварительно спланировав участок под неё и убрав верхний слой почвы. При строительстве такого фундамента обязательно устраивают каркас из арматуры, в качестве которой можно также использовать стальные стержни, катанку диаметром 5-6 мм и трубы.

Рис.1 Виды фундаментов по конструкции.

Виды фундаментов по типу строительного материала
По виду строительного материала различают следующие типы фундаментов:-бутовые; -буто-бетонные;
-бетонные; -железобетонные.
Бутовый фундамент Бутовый фундамент устраивают посредством кладки бутового природного камня на цементном растворе. Для кладки бутового фундамента используются камни, устойчивые к размоканию (гранит, песчаник, перекристаллизованный известняк и др.).
Кладку обычно ведут на цементно - песчаном растворе с соотношением объёмных частей цемента к песку 1:3 - 1:5 (в зависимости от качества и марки цемента) с обязательной перевязкой. Для кладки бутового фундамента лучше подходят камни плитковатые
Буто-бетонный фундамент Буто-бетонные фундаменты сооружают, утапливая бутовый камень в жидком бетоне, таким образом бетон занимает всё пространство между камнями. Для сооружения таких фундаментов используют бутовый камень такой же, как и для бутового, при этом форма и размеры особого значения не имеют.
Лучше всего, если пространство между крупными камнями заполняют более мелкие. При этом, все камнидолжны быть полностью утоплены в бетоне.
Бетонный фундамент Бетонный фундамент получают, заливая готовый или приготовленный самостоятельно бетон из цемента, воды, отсева (или песка) и щебня в траншеи или опалубку.

Железобетонный фундамент Наиболее прочным и одновременно, наиболее дорогостоящим является железобетонный фундамент. Это тот же бетонный, но усиленный стальной арматурой в виде поясов из продольной и поперечной арматуры, которых может быть один или несколько, расположенных в его верхней и нижней части. Кроме того арматура может быть связана в жесткий каркас с применением хомутов или вертикальной и поперечной арматуры

Рис. 2 Виды фундаментов по типу материала: бутовый, бутобетонный, бетонный и железобетонный на песчаной подушке.
Независимо от вида, необходимость гидроизоляции фундамента зависит от уровня залегания грунтовых вод, состава и условий залегания грунтов на участке строительства.

7. Определение размеров подошвы фундаментов. Проверка давлений по подошве фундаментов. Учет влияния слабого подстилающего слоя.

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:
– подсчет нагрузок на фундамент;
– оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
– выбор глубины заложения фундамента;
– назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта;
– вычисление расчетного сопротивления грунта основания R, изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p ≤ R (где p-давление фундамента); в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
– при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия:
σ _zp + σ _zg ≤ R_z, где σ _zp и σ _zg — вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа; R_z — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа,
– вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства s ≤ su, где s — совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; su — предельное значение совместной, деформации основания и сооружении; при необходимости корректировку размеров фундаментов.

Для центрально нагруженных фундаментов среднее фактическое давление на основание под подошвой фундамента должно удовлетворять условию:

,где N - сумма всех вертикальных расчетных нагрузок, действующих на фундамент от сооружения, кН;Q_ф - расчетное значение нагрузки от собственного веса фундамента, кН;F - площадь фундамента, м².

Для внецентренно нагруженного фундамента давления на грунт у края его подошвы при нагрузках, принимаемых для расчета основами по деформациям, определяются по формуле:

,где N, Q_ф, F - то же, что в предыдущей формуле;М - расчетное значение изгибающего момента, действующего вдоль каждой оси фундамента от внецентренного приложения нагрузки на уровне обрезов фундамента, кНм;W - момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³

Когда под несущим слоем на какой-либо глубине z залегает менее прочный грунт, тогда рекомендуется проверять напряжения, передаваемые на кровлю слабого грунта, по условию:

, (1.3)где - дополнительное вертикальное напряжение от загрузки фундамента, определяемое по формуле ; - напряжение от собственного веса грунта, считая от природного рельефа грунта;
- расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого грунта z или расчетное сопротивление грунта подстилающего слоя.

Рисунок 1.24.

Величину СП 22.1333.2011 рекомендует устанавливать по формуле определения расчетного сопротивления грунта основания. , , и , и находят применительно к слою слабого грунта. Значения b_z и d_z определяют для условного фундамента АВСD, размеры которого назначают, сообразуясь с рассеиванием напряжений в пределах слоя толщиной z.

- действует по подошве условного фундамента АВСD, площадь его подошвы:

, (1.4)

- нагрузка, передаваемая конструкциями на обрез фундамента;

σ_zp - берется с эпюры.

Зная А_z, найдем ширину условного прямоугольного фундамента:

, (1.5)

; (1.6)

где: l и b – длина и ширина подошвы проектируемого фундамента.

Ленточный фундамент .

Зная b_z, вычисляют R_z. Зная R_z, поверяют условие (1.3). При его удовлетворении зоны сдвигов не играют существенной роли в величине развивающейся осадки, поэтому применима линейная зависимость между и , в противном случае необходимо принять большие размеры подошвы, при которых условие (1.3) будет удовлетворяться.

8. Классификация свай по способам изготовления, форме поперечного и продольного сечений, материалу, условиям передачи нагрузки на грунты.

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания.
По способу изготовления сваи можно подразделить на две группы:
1) изготовляемые заранее и погружаемые затем в грунт забивкой, вибрационным способом, подмывом, завинчиванием;
2) набивные и буровые, изготовляемые непосредственно в грунте на месте.

В соответствии с этим различают сваи забивные, камуфлетные набивные, буровые и винтовые. Встречаются также комбинированные сваи, представляющие собой сочетание свай перечисленных типов.

Железобетонные сваи, получившие наибольшее распространение в практике строительства, подразделяются:
- по форме поперечного сечения - на квадратные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения, прямоугольные, тавровые и двутавровые (рис.1 на след.странице)
- по форме продольного сечения - на призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные), сваи с уширенной пятой (рис.2 на след.странице)
Наиболее часто в настоящее время применяются призматические сваи сплошного квадратного сечения, квадратного сечения с круглой полостью и полые цилиндрические (рис. З на след.странице)

Сваи, погружаемые в грунт в готовом виде, в зависимости от материала, из которого они изготовляются, подразделяются на железобетонные, деревянные, стальные и комбинированные.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи делятся на сваи стойки и висячие сваи.
К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твёрдой консистенции). Почти вся нагрузка передаётся через нижний конец сваи.
К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольного усилия N висячая свая получает вертикальные перемещения, достаточные для возникновения сил трения между сваей и грунтом. В результате нагрузка передаётся как боковой поверхность, так и нижним концом.

Типы свайных фундаментов
а - на сваях-стойках; б - на висячих сваях

9.Область применения свайных фундаментов. Выбор размера и типа свайного фундамента.
Назначение глубины заложения ростверка.

В практике современного строительства применение свайных фундаментов из сборных железобетонных свай и набивных опор оказывается целесообразным в зданиях и сооружениях, передающих значительные нагрузки на основание.
Кроме того, свайные фундаменты часто применяют в случаях, когда возведение фундаментов в открытых котлованах нерационально из-за большого объема земляных работ, высокого расположения уровня подземных вод и связанной с этим необходимостью выполнения дорогостоящих работ по искусственному водопонижению, а также больших затрат на крепление стенок котлованов или необходимостью сохранения природной структуры грунтов. Экономический эффект получают в основном за счет уменьшения объемов земляных работ и существенно большего уровня индустриализации при свайных работах по сравнению с монтажом фундаментных блоков.
При условии залегания на значительной глубине грунтов, которые могут быть использованы в качестве оснований, как правило, применяют свайные фундаменты, которые способны передать нагрузки на большие глубины по сравнению с фундаментами, возводимыми в открытых котлованах.

Тип свай следует выбирать исходя из условия обеспечения предельного использования прочностных свойств материала свай при минимальной стоимости работ по возведению фундамента. В соответствии с этим наиболее рациональным типом свай следует считать сваи-стойки, передающие нагрузку нижним концом на скальные породы, крупнообломочные отложения или твердые связные грунты, если такие грунты залегают на глубине до 50 м. Не менее экономически целесообразны также сваи с уширенной пятой.
Целесообразность применения свай, свай-оболочек и свай-столбов в каждом конкретном случае определяется в зависимости от местных геологических и гидрологических условий, величины и характера действующих нагрузок, воспринимаемых фундаментами.
Вертикальные оболочки и столбы можно применять в любых грунтах, включая гравийно-галечные, а также при наличии скальных прослоек или при опирании на скальные породы. Наклонные оболочки и столбы применяют, как правило, в грунтах, не имеющих валунов размером более 30 см или скальных прослоек. Буровые уширенные пяты в основании вертикальных и наклонных столбов устраивают в связных и несвязных грунтах без включений валунов, скальных прослоек, заиленных предметов.
Вблизи существующих сооружений применяют, как правило, сваи-столбы, сооружаемые с использованием инвентарных обсадных труб. Сваи скамуфлетными уширениями и заглубляемые вибропогружателями допускается применять для фундаментов, удаленных на расстояние не ближе 200 м от существующих сооружений в песчаных грунтах и 100м в глинистых грунтах.

Размеры поперечного сечения и длину свай назначают на основе результатов расчета несущей способности фундаментов при обязательном учете характера и величины действующих нагрузок, принятого типа и схемы фундамента; геологических и гидрогеологических условий в местах сооружения фундаментов, глубины сезонного промерзания грунтов, условий общего и местного размыва дна русла, взаимовлияния фундаментов соседних сооружений и возводимого фундамента: особенностей технологии воздействия фундаментов.
Размеры свай сплошного сечения следует назначать, ориентируясь на типоразмеры, приведенные в ГОСТ «Сваизабивные железобетонные сплошные квадратного сечения». Размеры полых свай и оболочек следует принимать согласно ГОСТ «Сваиполые круглые и сваи-оболочки железобетонные». Конструкцию свай и оболочек следует принимать в соответствии с типовыми проектами. Размеры свай, оболочек и столбов, величины наклона и заглубления их в грунт рекомендуется принимать, учитывая технические возможности используемого оборудования.
Железобетонную оболочку каждого армированного бурообсадного столба следует заглублять, как правило, на 1-2 м ниже отметки местного размыва у опоры, а при отсутствии в столбе арматурного каркаса, способного воспринять растягивающие напряжения от изгибающего момента, не менее чем на 1 м ниже уровня, на котором эти напряжения равны расчетному сопротивлению бетона столба на растяжение при изгибе.
Длину свай, считая от низа плиты, назначают в зависимости от положения плиты по отношению к поверхности грунта и величины заглубления свай в грунт. Глубину заложения плиты свайных фундаментов следует назначать:

-в грунтах, не подверженных пучению в пределах суши, на любом уровне независимо от глубины промерзания при условии простирания толщи этих грунтов ниже глубины промерзания и отсутствия при промерзании напорных грунтовых вод;
-в грунтах, подверженных пучению, вне пределов промерзания (ниже глубины промерзания не менее 0,25 м или выше дневной поверхности грунта на 0,5 м и более);
-в русле реки - на любом уровне (в том числе выше дна русла) при отсутствии промерзания воды до дна, но не менее чем на +0,25 м ниже уровня низкого ледостава, где - толщина льда, м;
-при наличии ледохода, карчехода с таким расчетом, чтобы сваи не могли подвергаться их воздействию.

Ростверк представляет собой верхнюю часть фундамента, причем не только свайного, но и столбчатого. Наиболее часто применяют балки, которые монтируются таким образом, что вся нагрузка от несущих элементов конструкции равномерно распределяется на весь фундамент. Кроме того, ростверк служит и опорой для монтажа конструктивных элементов самого строящегося здания. Иногда вместо балок монтируют монолитные плиты.
Для легких конструкций ростверк может одновременно служить и фундаментом.
Различают ростверки трех типов: -высокие; -повышенные; -низкие.
Высокий ростверк располагается значительно выше земли, при повышенном типе его основание расположено вровень с землей, а низкий ростверк заглубляется в землю. Такая техника в основном применяется во время строительства жилых многоэтажных конструкций.
В настоящее время ростверки изготавливают преимущественно из бетона или железобетона, а вот дерево и металл используются крайне редко.
Для того чтобы узнать основные параметры необходимо учесть следующие факторы. Выбор глубины заложения ростверка зависит:
-От типа грунта.
-Глубины промерзания почвы.
-Уровня грунтовых вод.
-Тип конструкции строящегося здания.
К примеру, на участках где преобладают пучинистые почвы, глубина должна быть не меньше имеющегося значения глубины промерзания почвы. Ростверк для построек промышленного значения принято располагать ниже уровня пола подвального помещения.
Для того чтобы облегчить устройство свайного фундамента ростверк должен находиться выше грунтовых вод. Исключение возможно только в одном случае, когда сваи выполнены из древесины. Здесь ростверк наоборот должен находиться в самой минимальной отметке, которая располагается ниже уровня подземных вод.
Если на участке строительства преобладает не пучинистый и достаточно плотный грунт, то ростверк строения, у которого не будет подвального помещения, может располагаться над поверхностью почвы на 10-15 см. сваи в таких случаях устанавливают в один или несколько рядов под вдоль каждой стены.

10.Забивные сваи. Конструктивные решения. Способы погружения. Понятие «отказа» сваи. Подбор оборудования для погружения свай.

Забивные сваи используются в целях передачи нагрузки от здания на грунт, а также для увеличения плотности рыхлых грунтов и, соответственно, повышения их несущей способности. Кроме того, рассматриваемые сваи предотвращают оползания и осыпания грунтов и ограждают необходимый участок от доступа воды.
Забивные сваи производятся на заводах либо непосредственно на строительных площадках. Погружение конструкций в грунт осуществляется ударным или безударным методом (в некоторых случаях используется комбинация данных способов). Сваи могут располагаться в земле как в вертикальном, так и в наклонном положении.

Забивные сваи классифицируются на: -бетонные; -железобетонные; -металлические; -деревянные; -грунтовые;
-комбинированные.
По форме забивные сваи бывают: -квадратные; -прямоугольные; -круглые; -призматические.

Поперечное сечение забивных свай может быть как сплошным, так и с круглой полостью. Длина свай со сплошным сечением может достигать 28 м, с полым – до 40 м. Сваи сплошного сечения вбиваются в слабые грунты или грунты со средней плотностью.
В качестве противофильтрационных завес или ограждающих конструкций применяются так называемые шпунтовые сваи. Они вбиваются вплотную друг к другу, образуя тем самым сплошной шпунтовый ряд. Для прочного соединения между собой шпунты оснащаются с боковых сторон специальными замками.

Для погружения забивных свай в грунт используются следующие методы:
- вибрационный метод (погружение с помощью виброустановки);
- ударный метод (забивка молотами);
- метод статического вдавливания;
- метод вибровдавливания;
- метод гидропогружения (использование подмыва);
- метод завинчивания;
- электроосмотический метод.

Выбор метода погружения забивных свай зависит от вида и состояния почв.

Понятие отказа введено в строительную практику с целью определения глубины расположения сваи в почве так, чтобы ее нижняя часть опиралась на высокоплотные глубинные грунты, обладающие высокой несущей способностью.
По факту момент отказа наступает тогда, когда свая не может больше погружаться в почву под воздействием сваебойного механизма из-за возросшего сопротивления грунта.
Измерение отказа сваи осуществляется с помощью прогибомера - механизма, позволяющего с точностью до 0.1 миллиметра определить перемещение железобетонной конструкции в вертикальной плоскости.

Существует два понятия отказа - фактический и проектный. Фактический отказ определяется непосредственно в процессе погружения сваи с помощью вышеуказанного оборудования. Проектный отказ вычисляется на основе приведенных в строительных нормах формул еще на стадии проектировании свайного фундамента.
Поскольку измерение отказа сваи требует максимально точных данных, а определить величину углубления железобетонной конструкции от одного удара сваебойного молота практически не возможно, отказ принято высчитывать на основании залога.
Залог - это серия из определенного количества ударов сваебойного молота либо заданная продолжительность времени работы вибропогружателя, на основании которой высчитывается величина углубления сваи в почву.

Залог определяется исходя из типа используемого для погружения сваи оборудования:
При забивке свай дизельными молотами одиночного действия (ударная часть которых падает на ствол сваи под воздействием силы гравитации) в качестве залога берется серия из 10 ударов;
При погружении свай ударными механизмами двойного действия (гидромолотами, ударная часть которых опускается в низ под воздействием гидравлического привода) и вибропогружателями залог берется за одну минуту работы оборудования.
После определения глубины погружения сваи от залога (при использовании временного залога фиксируется количество ударов сваебойного механизма) рассчитывается средняя величина погружения сваи от одного удара. Полученный отказ сопоставляется с проектными данными, на основании чего принимается решение о завершенности погружения.

В строительную практику введены понятия истинного и ложного отказа, согласно которым величина полученных в отличающихся условиях отказов классифицируется и используется в разных целях:
Ложный отказ - это данные, полученные непосредственно по завершению погружения сваи, в момент, когда ее углубление от залога соответствует проектным расчетам;
Истинный отказ - величина, полученная по истечению периода отдыха сваи, в грунтах, восстановивших свои структурные связи.

Продолжительность отдыха определяется исходя из свойств конкретного грунта, поскольку разница в сроках восстановления характерна не только для разных типов почвы, но и для одинаковых грунтов, обладающих разной плотностью и насыщенностью влагой.

Успешное применение сваепогружающих средств зависит от правильного выбора молота или вибропогружателя.

Выбрать молот (в первом приближения) можно по отношению веса ударной части молота к весу сваи, которое должно быть для штанговых дизель-молотов и молотов, одиночного действия не менее 1,5 при плотных грунтах, 1,25 при грунтах средней плотности и 1 при слабых водонасыщенных грунтах. Подбор молота производится также и по приведенной ниже методике:

Исходя из принятой в, проекте расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется минимальная энергия удара Э по формуле Э = 1,75 aF_v,где а — коэффициент, равный 25 Дж/кН; F_v — расчетная нагрузка, допускаемая на сваю и принятая в проекте, кН,

Затем по таблицам технических характеристик молота подбирается такой молот, энергия удара которого соответствует минимальной. Далее производится проверка пригодности принятого молота по условию

(G_h + G_b)/ Э_р ≤ K_m,где Э_р — расчетная энергия удара, Дж; G_h — полный вес молота, Н; G_b — вес сваи, наголовника и подбабка, Н; K_m — коэффициент, приведенный в табл. 8.33.

ТАБЛИЦА 8.33. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА K_m

Тип молота K_m при сваях

железобетонных деревянных

Трубчатые дизель-молоты и молоты двойного действия Молоты одиночного действия и штанговые дизель-молоты Подвесные молоты 6 5 3 5 3,5 2

Примечание. При забивке стального шпунта, а также при погружении свай любого типа с подмывом значения коэффициентов увеличиваются в 1,6 раза.

Для дизель-молотов расчетная энергия удара принимается: для трубчатых Э_p = 0,9 G ´ _h h_m; для штанговых Э_р = 0,4 G ´ _h h_m (где G ´_h — вес ударной части молота, кН; h_m — фактическая высота падения ударной части молота, м, при выборе молотов, принимаемая на стадии окончания забивки свай для трубчатых h_m = 2,8 м, а для штанговых при весе ударных частей 125, 180, 250 Н — соответственно 1,7; 2 и 2,2 м).

Если при погружении ожидается прорезание сваей плотных прослоек, необходимо применять молоты с большей энергией удара.

При выборе молотов для погружения наклонных свай следует энергию удара Э увеличить на коэффициент, принимаемый равным 1,1 при наклоне сваи 5:1; 1,25 при наклоне 3:1; 1,7 при наклоне 1:1.

Необходимую марку вибропогружателя в зависимости от грунтовых условий и глубины погружения подбирают по отношению K ₀/ G_b (где K ₀ — статический момент массы дебалансов; G_b — суммарная масса сваи или сваи-оболочки, наголовника и вибропогружателя, кг). Для вибропогружателей со скоростью вращения дебалансов 300–500 мин^–1 отношения K ₀/ G_b должны быть не менее приведенных в табл. 8.34.

Рекомендуемые типы вибропогружателей в зависимости от параметров погружаемых свай и грунтов приводятся в табл. 8.35.

Если сваями необходимо пройти плотные прослойки, в целях сокращения продолжительности забивки свай, обеспечения ее сохранности и погружения до заданных отметок применяются лидерные скважины или подмыв. Лидерные скважины применяются главным образом в устойчивых глинистых грунтах, где не требуется крепление стенок скважины. В остальных случаях при соответствующем обосновании применяется подмыв.

Лидерные скважины для призматических свай делаются обычно диаметром на 5 см менее диагонали поперечного сечения погружаемой сваи на глубину до подошвы плотной прослойки. Для свай, выполняемых буроопускным способом, диаметр скважины должен быть не менее диагонали поперечного сечения вставляемой сваи, а глубина скважины должна равняться проектной длине сваи.

Подмыв свай производится с помощью специальных подмывных устройств, насосов и рукавов для подачи воды под напором 50–200 м. Для подмыва обычно применяют стальные трубы диаметром 38—62 мм, снабженные наконечниками с одним или несколькими отверстиями диаметром 15 мм.

11. Сваи, изготавливаемые в грунте. Типы, способы повышения несущей способности.

Особую группу свай составляют сваи, изготовляемые в грунте или, так называемые, набивные сваи.
Данные сваи могут быть классифицироваться по способу изготовления следующим образом:
- Безоболочковые сваи.
- Сваи с извлекаемой оболочкой.
- Сваи с неизвлекаемой оболочкой.
Существует большое количество типов буронабивных свай, в зависимости от способа их изготовления, грунтовых условий, воспринимаемых усилий. Рассмотрим несколько видов буронабивных свай.
Набивные безоболочковые сваи
Классическим примером применения безоболочковых свай является изготовление их в маловлажных связных грунтах, которые при уплотнении и проходке скважин могут некоторое время держать стенки, не осыпаясь (см. схему). К таким грунтам, прежде всего, относятся лёссовые основания.

Схемы изготовления безоболочковых свай с использование различных технологий.

Как вариант, скважина может быть создана с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ). Однако такое использование возможно только в местах свободных от застроек, поскольку при взрывах возникают негативные динамические воздействия.
Скважину можно делать и бурением или вытрамбовкой - последовательными ударами специальной конической трамбовки (см. схему).

Схема устройства скважин вытрамбовкой и бурением под глинистым раствором.

Для того чтобы скважина не осыпалась и не заплывала при высоком У.Г.В. - применяют метод, взятый у геологов - бурение с использованием глиняного раствора. В этом случае в скважину все время подливают раствор монтморионитовой (бентонитовой) глины. Скважину проходят бурением. Грунт в виде пульпы удаляется из скважины вместе с раствором с одновременным заполнением освобождаемого пространства бетоном.

Этот способ очень трудоёмкий, зимой требует подогрева раствора. Бетонирование сваи осуществляется методом вертикально перемещающейся трубы (В.П.Т.) снизу – вверх.
Набивные сваи с извлекаемой оболочкой
Данные сваи впервые были изобретены в 1899 г. инженером А.Э. Страусом (Сваи Страуса) (см. схему).

Схема выполнения свай Страуса.

Сущность данного способа выполнения сваи заключалась в том, что на конце трубы создавалась бетонная пробка, которая вместе с трубой, ударами трамбовки, погружалась в грунт. После достижения проектной отметки, обсадная труба поддёргивалась вверх, бетонная пробка выбивалась, а в трубу подавался новая бетонная смесь с уплотнением. В результате в грунте создавался бетонный столб – свая не одинакового диаметра (с уширениями в зоне расположения слабых грунтов). В ещё не схватившуюся бетонную смесь погружался арматурный каркас.

После свай Страуса появились большое количество разнообразных модификаций подобных свай (сваи Франки, сваи Бенато и т.д.)Их сущность:
- погружение обсадной трубы (различными способами);
- заполнение бетоном;
- извлечение трубы, установка армирования.

Принципиальная последовательность методики изготовления сваи Франки показана на схеме.

Схема технологии изготовления сваи Франки.

При изготовлении данных свай используется принципиально та же методика, что и при изготовлении свай Страуса. Отличие заключается в формировании пяты сваи с некоторым уширением по сравнению с основным диаметром сваи.
Набивные частотрамбованные сваи
Одной из разновидностей свай с извлекаемой оболочкой являются частотрамбованные сваи. Создание частотрамбованных свай предполагает (см. схему) вибропогружение обсадной трубы с пробкой. После погружения обсадной трубы до проектной отметки, пробка на конце трубы выбивается, в трубу подаются бетонная смесь с уплотнением, что позволяет создать уширение ствола будущей сваи в месте пяты до 1,5 диаметров. Производится заполнение ствола трубы бетоном с одновременным его уплотнением и поднятием обсадной трубы. В результате создаются бетонное тело сваи с неровной боковой поверхностью, а, следовательно, более высокой несущей способностью.

Схема технологической последовательности изготовления частотрамбованной сваи.

При бетонировании ведется специальный журнал по расходу бетона. По нему судят о форме сваи.
Набивные сваи с неизвлекаемой оболочкой
Принципиальная схема устройства свай с неизвлекаемой оболочкой (см. схему) заключается в том, что обсадная труба не извлекается, остаётся в грунте и защищает сваю от возможного агрессивного воздействия со стороны грунта или воды.

Схема технологии изготовления свай с неизвлекаемой оболочкой.

Сваи с не извлекаемой оболочкой могут быть выполнены с камуфлетным уширением пяты, выполненным после взрыва (ВВ) на данной отметке. Ствол такой сваи может быть заполнен литым бетоном, а в ряде случае, для сокращения сроков производства работ, в трубу может быть опущена сборная железобетонная свая.

Интенсивное развитие строительства в различных грунтовых условиях, привело к появлению новых типов свай и такая тенденция продолжает развиваться. Сейчас разработано большое количество различных типов свай (см. схему):
На представленной схеме даны лишь несколько видов применяемых свай в зависимости от грунтовых условий и решаемой проектной задачи:
Конические сваи – позволяют увеличить несущую способность по боковой поверхности за счёт дополнительного уплотнения при погружении (используются для лёссовых грунтов).
Сваи с обоймой позволяют дополнительно уплотнить грунт под обоймой и по боковой поверхности сваи.
Сваи с раскрывающимся наконечником. Механизм раскрытия наконечника сваи позволяет увеличить площадь опирания сваи на грунт и таким образом, увеличить её несущую способность.
Сваи с уширением по длине ствола, позволяют дополнительно уплотнить грунт вдоль боковой поверхности. Находят применение при проходке слабых, заторфованных грунтов.
Буронабивные сваи с уширение пяты на основе механического разбуривания (сваи Хлебникова), обладают повышенной несущей способностью.
Продольно-расчленённые сваи предназначены для восприятия горизонтальных нагрузок (аналог «козловых» свай).

Схема различных видов свай, используемых для конкретных целей.

Значительный эффект увеличения несущей способности свай даёт уширение сваи по длине ствола, особенно в районе пяты.

12.Определение несущей способности «висячих» свай по прочности материала и прочности грунта.
Учет отрицательного трения.
К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольного усилия N висячая свая получает вертикальные перемещения, достаточные для возникновения сил трения между сваей и грунтом. В результате нагрузка на основание передаётся как боковой поверхностью сваи, так и её нижним концом (рис.1,6). Несущая способность висячейсваи определяется суммой сопротивления сил трения по её боковой поверхности и грунта под остриём

Расчёт несущей способности вертикально нагруженных висячих свай производится, как правило, только по прочности грунта, так как по прочности материала сваи она всегда заведомо выше.

Расчёт по таблицам СНиП 2.02.03-85, широко применяемый в практике проектирования и известный под названием "практического метода", позволяет определять несущую способность сваи по данным геологических изысканий. Метод базируется на обобщении результатов испытаний большого числа обычных и специальных свай вертикальной статической нагрузкой, проведенных в различных грунтовых условиях с целью установления предельных значений сил трения, возникающих между сваей и окружающим грунтом, и предельного сопротивления грунта под её концом, В результате составлены таблицы расчётных сопротивлений грунтов, которые позволяют определить сопротивление боковой поверхности и нижнего конца свай и, просуммировав полученные значения по формуле (1), найти её несущую способность F_α:

(1)

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте;

γ_cr, γ_cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётное сопротивление грунта;

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблицам СНиП;

А – площадь поперечного сечения сваи;

f_i – расчётноё сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, принимаемое по таблице СНиП;

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (рис. 1).

В формуле (1) первое слагаемое представляет сопротивление нижнего конца сваи, второе - сопротивление боковой поверхности.
Если в силу тех или иных причин осадка окружающего сваю грунта будет превышать осадку самой сваи, то на её боковой поверхности возникнут силы трения, направленные не вверх, как обычно, а вниз. Такое трение называют отрицательным трением.
Отрицательное трение может возникнуть при различных обстоятельствах. Обычно, это происходит при загружении поверхности грунта около сваи длительно действующей нагрузкой (планировка территории подсыпкой, нагружение пола по грунту полезной нагрузкой и т.д.). Вероятность возникновения сил отрицательного трения значительно возрастает, если в пределах глубины погружения сваи имеется слой слабых сильно сжимаемых грунтов, например торфа. Деформация слоя торфа может быть настолько большой, что вышележащие слои грунта зависнут на свае, дополнительно пригружая её (рис.2).

Несущая способность сваи с учётом сил отрицательного трения определяется по той же формуле (I), но при этом расчётное сопротивление f_i для грунта, расположенного выше слоя торфа, принимается равным значению, указанному в таблице СНиП, но со знаком минус, а для торфа - минус 5 кПа. Если вероятность возникновения или полной реализации сил отрицательного трения невелика, например при небольшой высоте подсыпки, то значения f_i для грунтов, расположенных выше слоя торфа, умножаются на коэффициент 0,4.

13. Определение несущей способности свай-стоек по прочности материала и прочности грунта.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на висячие сваи и сваи-стойки.
К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые скальные или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твёрдой консистенции). Свая-стойка практически всю нагрузку на грунт передаёт через нижний конец, так как при малых вертикальных перемещениях сваи не возникают условия для проявления сил трения на её боковой поверхности (рис.1,а). Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде, её несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под её нижним концом
Расчёт несущей способности свай – стоек Он выполняется по двум условиям:

−по условию прочности материала ствола сваи;

−по условию прочности грунта по острию сваи.

За несущую способность сваи в проекте принимается меньшая по величине.

По условию прочности материала сваи рассчитываются как центрально сжатые стержни.

Несущая способность по материалу Fdm в соответствии со СНиП 2.02.03 – 85 «Свайные фундаменты» определяется по формуле:

F B = φγ · γB · R— · A + γ · R · A,

где φ – коэффициент продольного изгиба, обычно принимаемый равнымφ = 1;
γс – коэффициент условий работы, принимаемый равным: γс = 0,85 для свай сечения 0,3 х 0,3 м; γс = 1 для свай большего сечения;

γm – коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным: γm = 1 для всех видов свай;

γ m = 0,9 для буронабивных свай с извлекаемой обсадной трубой при отсутствии воды;

γ m = 0,8 для буронабивных свай с извлекаемой обсадной трубой с бетонированием под водой;

γ m = 0,7 в грунтах, бурение скважин и изготовление свай в которых ведётся под глинистым раствором;

R Rd – расчётное сопротивление бетона осевому сжатию, зависящее от класса бетона;

А – площадь поперечного сечения сваи; γа – коэффициент условий работы арматуры, принимаемый γа = 1;

Rs – расчётное сопротивление сжатию арматуры; Аа – площадь сечения арматуры.

Несущая способность сваи – стойки по прочности грунта по острию рассчитывается по формуле:

F = γ · ³ · A, где γс – коэффициент условий работы сваи в грунте γс = 1; R – расчётное сопротивление грунта под остриём сваи; А – площадь опирания сваи на грунт.
Расчётное сопротивление грунта R для всех видов забивных свай принимается равным 20 мПа. Для набивных свай, если они опираются на прочную скальную породу, расчёт сопротивления определяется по формуле:R = b k r, /
Для свай, заделанных в невыветрелую скальную породу, на глубине неменее 0,5 м расчёт сопротивления определяется по формуле:

R = b k r, / o ´µ ª + 1,5p,где Rс,n– нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии;

γg = 1,4 – коэффициент надёжности по грунту; l d – глубина заделки сваи в скальный грунт;

df – наружный диаметр заделанной в скальный грунт части сваи.