5.4.2. Определение несущей способности железобетонной сваи по грунтам основания

Несущую способность F_d, кН, висячей забивной сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где _c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый для забивных свай _c = 1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 1 приложения 5;

A – 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 сваи, м;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 2 приложения 5, где средняя глубина расположения слоя грунта соответствует расстоянию z_i от поверхности грунта на суходолах и и от дна водотока после общего размыва до середины i-го слоя грунта (рис. 5.1);

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

_cR, _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 табл. 3 приложения 5.

Для предварительной оценки величин R и f_i для глинистых грунтов можно также использовать графики, представленные на рис. 1 и 2 приложения 5.

Разбивка основных слоев грунта на элементарные слои толщиной h_i осуществляется из следующих соображений:

1. Границы элементарных слоев должны обязательно располагаться на границах основных слоев, отметке уровня подземных вод, отметках подошвы ростверка и нижнего конца сваи.

2. Толщину элементарных слоев следует, как правило, принимать в пределах h_i = 1,0÷2,0 м.

3. Толщину элементарных слоев по возможности следует принимать кратной 0,5 и 0,1 м для удобства последующего расчета.

При выполнении расчета необходимо суммировать сопротивления грунта 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.

Рис. 5.1. Расчетная схема к определению несущей способности сваи по грунтам основания

Пример 5.1. Определение несущей способности сваи трения по грунту основания.

Необходимо определить несущую способность сваи трения по грунту основания. Геологический разрез представлен песками средней крупности, суглинком и глиной большой мощности. Уровень грунтовых вод залегает на глубине 12,0 м. Физико-механические характеристики грунтов приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Физико-механические характеристики грунтов

Номер слоя	Толщина слоя, м	Исходные				Расчетные
		Плотность грунта ρ, кН/м3	Плотность частиц ρs, кН/м3	Природная влажность w, %	Влажность на границе текучести wL, %	Влажность на границе раскатанности wP, %	Число пластичности IP,%	Показатель текучести IL, %	Коэффициент пористости е	коэффициент водонасыщенности Sr
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	6,5	1,76	2,67	18,12	18,0	17,7	0,003	0,4	0,792	0,611
2	4	1,92	2,75	29,73	38,0	26,0	0,12	0,311	0,858	0,953
3	↓	1,89	2,72	30,34	47,6	24,1	0,235	0,266	0,876	0,942

Предварительными расчетами назначена глубина заложения подошвы ростверка свайного фундамента d_р = 2,1 м, высота ростверка h_р = 1,5 м. Принята железобетонная квадратная свая сечением 40х40 см, длиной l_св=18 м.

Несущую способность висячей забивной сваи определяем по формуле

где _c = 1;

R = 5054,43 кПа – определяем путем интерполяции согласно данным табл. 1 приложения 5;

A = b² = 0,4² = 0,16 м²;

u = 40,4 м = 1,6 м;

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл.2 приложения 5, где средняя глубина расположения слоя грунта соответствует расстоянию z_i от поверхности грунта на суходолах и от дна водотока после общего размыва до середины i-го слоя грунта (рис. 5.2). Значение f_i определяется путем интерполяции, результаты расчета представлены в табл. 5.2;

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м. Схема размещения сваи в грунте представлена на рис. 5.2, значения приведены в табл. 5.2;

_cR = 1,0, _cf = 1,0, принимаются по табл. 3 приложения 5 для сплошных с закрытым нижним концом свай, погружаемых молотами.

Расчетная схема к определению несущей способности сваи с привязкой к геологическому разрезу приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Расчетная схема к примеру 5.1

Таблица 5.2

Результаты расчета к примеру 5.1

z, м	fi, кПа	hi, м
z1 = 2,8	f1 = 46,8	h1 = 1,4
z2 = 4,25	f2 = 53,75	h2 = 1,5
z3 = 5,75	f3 = 57,5	h3 = 1,5
z4 = 7,5	f4 = 42,312	h4 = 2,0
z5 = 9,5	f5 = 44,231	h5 = 2,0
z6 = 11,25	f6 = 53,9775	h6 = 1,5
z7 = 13,0	f7 = 55,969	h7 = 2,0
z8 = 15,0	f8 = 58,245	h8 = 2,0
z9 = 17,0	f9 = 60,521	h9 = 2,0
z10 = 18,65	f10 = 62,3987	h10 = 1,3

F_d = 1{15054,430,16 + 1,6  [1(46,8 1,4 + 53,751,5 + 57,5 1,5 м + 42,312 2,0 + + 44,231  2,0 + 53,9775  1,5 + 55,969  2,0 + 58,245  2,0 + 60,5212,0 + 62,3987  1,3)]} = 2276 кН.