2. Определение несущей способности сваи

Несущая способность по грунту на вдавливание F_d (кН) забивных висячих свай сплошного поперечного сечения определяют по формуле:

, (3.1)

Рисунок 3.1 – Схема к расчету несущей способности сваи по грунту фундамента с высоким ростверком

где γ_с – коэффициент условия работы сваи в грунтах, принимаемый равным 1,

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,

А – площадь поперечного сечения сваи, м²,

U – периметр поперечного сечения сваи, м,

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа,

h_i – толщина i-го слоя грунта, м,

n – число слоев,

γ_сR, γ_cfi – коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые равными 1.

Суммирование в формуле (3.1) распространяется на все пройденные сваей слои грунта (с учетом размыва).

Расчетная схема представлена на рисунке 3.1. При подсчете сопротивлений f_i геологические слои основания, пройденные сваей, разбиваются на однородные расчетные слои толщиной, не превышающей 2 м. Подсчет сил трения по боковой поверхности сваи сводится в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет несущей способности сваи

Номер слоя основания	Наименование грунта	Номер расчетного слоя	hi, м	Li, м	fi, кПа	fihi, кПа м
1	Супесь пластичная	1	2,0	1,7	39,9	79,8
		2	2,0	3,7	51,35	102,7
		3	1,5	5,45	56,625	84,94
2	Суглинок тугопластичный	4	2,0	7,2	32,2	64,4
		5	0,9	8,65	33,325	29,99
3	Песок средней крупности насыщенный водойсредней плотности	6	1,95	10,075	65,105	126,95

кН.

Несущая способность сваи на выдергивание из грунта F_du (кН) определяется по формуле:

, (3.2)

где обозначения те же, что в формуле (3.1), но γ_С=0,8.

кН.

Кроме несущих способностей сваи на вдавливание в грунт и выдергивание из грунта устанавливается расчетная нагрузка на сваю из условия прочности её ствола на растяжение: кН.

3.1.3 Предварительное определение необходимого числа свай и конструирование фундамента

В данной работе фундамент проектируется с простейшей рядовой расстановкой свай, симметричной относительно плоскости моста и плоскости опоры, общее количество свай ориентировочно определяется по формуле (с округлением до целого числа):

, (3.3)

где – наибольшая вертикальная сила в плоскости обреза фундамента (первое сочетание нагрузок), кН,

G_p – вес ростверка с учетом взвешивания водой, кН,

k_м – коэффициент неравномерного загружения свай за счет действия моментов, принимается в пределах 1,3…1,5,

γ_k – коэффициент надежности принимаемый для фундаментов с высоким ростверком в зависимости от числа свай в фундаменте: γ_К = 1,4 при n ≥ 21, γ_К = 1,55 при n = 11…20, γ_К = 1,65 при n = 6…10.

При проектировании фундамента с высоким ростверком коэффициент надежности предварительно назначается γ_К = 1,4, затем после определения числа свай корректируется и расчет повторяется.

Для предварительного определения числа свай по формуле (3.3) вес ростверка вычисляется по его минимальным размерам:

, (3.4)

где – коэффициент надежности по нагрузке,

– минимальные размеры ростверка в плане по обрезу и его минимальная высота.

кН,

.

Конструирование свайного фундамента заключается в эффективной расстановке необходимого числа свай в ростверке и его конструктивном оформлении.

При размещении свай в фундаменте необходимо выполнять требования норм проектирования: расстояние между осями соседних свай в уровне подошвы ростверка должно быть не менее 1,5 d_p, а в уровне нижних концов свай – не менее 3 d_p, где d_p – размер стороны поперечного сечения сваи. Минимальное расстояние между гранью сваи и гранью ростверка в плоскости его подошвы должно быть не менее 0,25 м.

Сваи в фундаменте могут быть вертикальными и наклонными. Наклоны свай указываются в форме заложения m : 1, где m назначается целым числом в пределах от 3 до 8. Схема расположения свай в плане и в разрезах с указанием всех размеров, отметок и геологического строения основания представлена на рисунке 3.2.