Висячей забивной сваи
В общем случае несущая способность сваи определяется исходя из двух условий: сопротивления грунта основания свай в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85; сопротивления материала свай в соответствии с требованиями СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. Так как в общей стоимости свайных фундаментов стоимость свай составляет до 70%, рациональность конструкции свайных фундаментов определяется максимальным использованием прочности материала свай и грунтов основания при минимальной площади сечения и длине свай. В курсовом проекте расчет несущей способности свай по материалу не производится, так как для большинства стандартных висячих свай сопротивление их материала обычно в десятки раз больше сопротивления грунта основания.
Наиболее распространенным методом определения несущей способности висячей забивной сваи по грунту, которым пользуются на стадии технического проекта, является практический метод расчета по таблицам расчетных сопротивлений грунтов. Несущая способность Fd висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижнем концом сваи и на ее боковой поверхности
, (4.1)
где γс - коэффициент условия работы сваи в грунте, принимаемый γс = 1,0; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по табл. 2; А - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто; U - наружный периметр поперечного сечения сваи; fi - расчетное сопротивление 1-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по прил. 7; hi - толщина i -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи; γ cR, γ с f - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности свай, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые независимо друг от друга (для свай, погружаемых механическими, паровоздушными и дизельными молотами γ cR = γ с f = 1,0).
Для вычисления несущей способности сваи по вышеуказанной формуле необходимо вычертить на миллиметровой бумаге в масштабе 1:100 или 1:200 инженерно-геологическую колонку по расчетному сечению с указанием характеристик физико-механических свойств грунтов и толщины слоев, прорезаемых сваей. На колонке определяются положения свайного ростверка, нижнего конца сваи и расчетная длина l р. За расчетную длину висячей сваи l р принимается длина сваи от подошвы ростверка до начала ее заострения. При наличии под подошвой ростверка слабых (ненормируемых) грунтов l р уменьшается еще и на толщину слабых грунтов между подошвой ростверка и кровлей первого прочного слоя грунта. Нанесение контура сваи на геологическую колонку позволяет определить количество слоев основания и их толщин в пределах расчетной длины сваи. Значения расчетных сопротивлений грунта R и fi определяют в зависимости от глубины расположения того или иного рассматриваемого слоя и характеристик физических свойств грунтов в этом слое, а именно: показателя текучести IL пылевато-глинистых грунтов, гранулометрического состава и плотности сложения песчаных грунтов. Вычисления удобно представить в виде схемы, пример составления которой приведен на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Схема к расчету несущей способности сваи
Для плотных, песчаных грунтов значения R по прил. 6 следует увеличивать на 60%, но не более чем 20000 кПа. Для супесей при числе пластичности Ip ≤4 и коэффициенте пористости е < 0,8 расчетные сопротивления R и fi следует определять как для пылеватых песков средней плотности. Значения расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов по боковой поверхности свай следует увеличивать на 30%, а супесей и суглинков с коэффициентом пористости е < 0,5 и глин с коэффициентом пористости е < 0,6 при любых значениях показателя текучести IL следует увеличить на 15% по сравнению со значениями, приведенными в прил. 6.
Для промежуточных значений средней глубины расположения слоя грунта и промежуточных значений показателя текучести IL пылевато-глинистых грунтов значения f так же, как и значения R при промежуточных значениях глубины погружения нижнего конца сваи и показателя консистенции IL, определяются по таблицам линейной интерполяцией. Если показатель текучести IL < 0,2 при определении fi, то значение fi следует принимать для значений IL = 0,2.
По формуле производят расчет несущей способности одиночной висячей забивной сваи Fd. Расчет несущей способности сваи приведен на рис. 4.1. Допускаемая на сваю расчетная вертикальная нагрузка по грунту определяется по формуле
, 
(4.2)
где Fd - несущая способность сваи, определяемая и зависимости от типа сваи, ее размеров и характеристик грунтов основания; γк - коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с указаниями п.3.10 СНиП 2.02.03-85 (2) (в курсовом проекте коэффициент надежности γк принимается равным 1,4, поскольку несущая способность сваи определена расчетом).
