5. Вычисление требуемого количества свай в свайном фундаменте

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания рассчитывают исходя из условия

,

(42)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

F_d – несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая несущей способностью сваи.

Коэффициент надежности _k принимается равным:

1,2 – если несущая способность свай определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой;

1,25 – если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

1,4 – если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

1,4 – для фундаментов опор мостов при низком ростверке, висячих сваях и сваях-стойках, при высоком ростверке – только при сваях-стойках, воспринимающих сжимающую нагрузку, независимо от числа свай в фундаменте;

при высоком или низком ростверке, подошва которого опирается на сильносжимаемый грунт, и висячих сваях, воспринимающих сжимающую нагрузку, а также при любом виде ростверка и висячих сваях и сваях-стойках, воспринимающих выдергивающую нагрузку, _k принимается в зависимости от числа свай в фундаменте:

при 21 свае и более ............... 1,4 (1,25)

от 11 до 20 свай .................... 1,55 (1,4)

" 6 " 10 "....................... 1,65 (1,5)

" 1 " 5 "....................... 1,75 (1,6);

_k = 1 – для сплошных свайных полей жестких сооружений с предельной осадкой 30 см и более (при числе свай более 100), если несущая способность сваи определена по результатам статических испытаний.

В скобках даны значения в случае, когда несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по результатам статического зондирования грунтов.

При расчете свай всех видов как на вдавливающие, так и на выдергивающие нагрузки продольное усилие, возникающее в свае от расчетной нагрузки N, определяется с учетом собственного веса сваи, принимаемого с коэффициентом надежности по нагрузке, увеличивающим расчетное усилие.

Условие (42) является основным условием расчета свайных фундаментов и их оснований по предельным состояниям первой группы.

Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается повышать на 20% (кроме фундаментов опор линий электропередачи). В случае расчета от постоянных и длительных нагрузок свод правил по проектированию свайных фундаментов допускает перегрузку свай не более чем на 5% [6].

Недогрузка сваи (недоиспользование несущей способности) более чем на 15 % не допускается.

Расчетную нагрузку на сваю N, кН, следует определять, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю свод правил допускает определять по формуле

,

(43)

где N_d – расчетная сжимающая сила, кН;

M_x, M_y – расчетные изгибающие моменты, кНм, относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n – число свай в фундаменте;

x_i, y_i – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

х, у – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

Расчетная сжимающая сила N_d находится как сумма вертикальных нагрузок, действующих на фундамент, при наиболее невыгодном их сочетании. Она состоит из следующих нагрузок с соответствующими коэффициентами надежности по нагрузке:

• вес ростверка и грунта на его уступах;

• собственный вес сваи;

• вертикальная нагрузка на обрез фундамента N_оI, получаемая из статического расчета надфундаментных конструкций;

• при опирании на ростверк фундаментных балок – вертикальные нагрузки от веса фундаментных балок и веса конструкций, опирающихся на фундаментные балки;

• прочие вертикальные нагрузки – от конструктивных элементов здания, опирающихся на фундамент, но не учтенных в статическом расчете, например, нагрузки от фахверковых колонн и т.п.

Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент с вертикальными сваями одинакового поперечного сечения, равномерно распределяют между всеми сваями.