6. Выбор предварительных размеров сваи и оценка условий ее работы в грунтовом массиве

Длина и сечение свай назначаются в зависимости от грунтовых условий и величины нагрузок, передаваемых на основание.

Поперечное сечение сваи принимается в зависимости от ее длины, большая гибкость сваи может привести к искривлению ствола сваи по мере погружения.

Длина сваи ℓ назначается исходя из инженерно-геологических условий, от подошвы ростверка до начала заострения, т.е. без учета длины острия ℓ_острd (где d – сторона сечения сваи).

Сваи должны прорезать слабые грунты и заглубляться в малосжимаемые грунты на величину:

- в крупнообломочные грунты, крупные и средней крупности пески, а также глинистые грунты с показателем текучести (консистенции) I_L ≤0,1 – не менее 0,5 м;

- в прочие виды нескальных грунтов – не менее 1 м.

При наличие слоя погребенного торфа нижний конец сваи должен быть заглублен не менее чем на 2 м ниже этого слоя.

Сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты, называются висячими. Предварительная длина висячей сваи назначается, исходя из указанных выше требований, в пределах 6–10 м, сечение 3030 см (диаметр 30 см) и затем уточняется после расчета ее несущей способности и определения количества свай в ростверке.

Практически выбор длины сваи осуществляется следующим образом. На геологическом разрезе от планировочной отметки откладывается глубина заложения ростверка, а затем, исходя из грунтовой обстановки и указанных выше требований, выбирается стандартная длина сваи и учитывается, что голова сваи заделывается в ростверк при шарнирном соединении на величину 5 см, а при жестком соединении на 30 см (из них на 25 см оголяется арматура).

7.Определение несущей способности сваи

Несущая способность свай определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03–85 «Свайные фундаменты».

7.1. Сваи стойки

Несущую способность F_d, кН, забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт, следует определять по формуле

( 3)

где γ_c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γ_c=1,0;

A – площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для свай полых круглого сечения и свай-оболочек – равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.

Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа, следует принимать:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R = 20 000 кПа;

б) для набивных и буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном и заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек), не менее чем на 0,5 м, по формуле

(4)

где R_c,n – нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа.

γ_g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый γ_g=1,4;

ℓ _d – расчетная глубина заделки набивной и буровой свай и сваи оболочки в скальный грунт, м;

– наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м.

ПРИМЕР 7.1. Определить несущую способность забивной квадратной сваи-стойки длиной 5 м, сечением 35х35 см, опирающейся на скальный грунт.

Решение. Несущая способность сваи-стойки по грунту F_d определяется по формуле (3). Для забивной сваи-стойки γ_С =1,0 , R = 20000 кПа, A= 0,35·0,35 = 0,1225 м², F_d= 1·20000·0,1225= 2450 кН. 

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю с коэффициентом надежности γ_k = 1,4 , будет

N ≤ F_d / γ_k = 2450/1,4 = 1750 кН.

ПРИМЕР 7.2. Определить несущую способность набивной сваи диаметром d_f = 0,6 м, заделанной в скальный грунт на глубину ℓ_d = 0,7 м, R_c,n =3500 кПа.

Решение. Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи стойки определяем по формуле (4)

 R= (3500/ 1,4)·( 0,7/ 0,6+1,5)= 7325 кПа.

Площадь опирания сваи на грунт при d=0,5 , A=0,2827 м².

F_d=γ_c^.R^.A= 1·5983·0,2827= 2070,8 кН. 

Расчетная нагрузка, допускаемая на одиночную сваю, определяется по формуле (1)

N ≤ F_d / γ_k = 1691/1,4 = 1479,1 кН.