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

(5.5)

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. П5.1 и П5.2 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

(5.6)

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.П5.2 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.