Приложение 13 расчет и проектирование фундаментов из коротких козловых свай

1. Особенностью козловых свай является их наклон к вертикали, в результате чего увеличивается площадь опирания на грунт и изменяются условия работы сваи в грунте. Это несколько повышает несущую способность свай на вертикальные вдавливающие и весьма существенно повышает сопротивление свай горизонтальным нагрузкам.

2. Несущая способность фундамента с козловыми сваями складывается из сопротивления грунта под острием, сил трения по их боковым поверхностям и дополнительных сил сопротивления от отпора грунта по нижней наклонной боковой поверхности сваи на участке, расположенном в ее верхней части.

3. Короткие козловые сваи можно применять для устройства фундаментов под стены и колонны. При ленточных ростверках могут быть применены парные или одиночные сваи. Для устройства фундаментов под колонны могут быть использованы парные козловые сваи и сваи, погружаемые с наклоном от центра фундамента в различных направлениях (рис. 1).

0355S10-07573

Рис. 1. Типы фундаментов из козловых свай

а - ленточные; б, в - отдельно стоящие прямоугольные

4. Короткие козловые сваи, образуемые из свай или забивных блоков с односторонним заострением, могут быть использованы при возведении арочных сооружений, в которых возникают горизонтальные нагрузки (рис. 2).

0355S10-07573

Рис. 2. Конструктивная схема фундаментов на сваях с односторонним заострением

5. Фундаменты из коротких козловых свай рекомендуется применять в глинистых грунтах с показателем консистенции I_L >0,4, а также в пылеватых и мелких песках.

6. Размеры свай и угол их наклона выбираются в зависимости от величины и характера нагрузок и от инженерно-геологических условий строительной площадки. Угол наклона свай к вертикали рекомендуется принимать в пределах 7 - 20.

7. Головы свай должны располагаться на минимальном расстоянии друг от друга, определяемом условиями забивки и конструктивными особенностями сооружения.

8. Несущая способность забивной козловой сваи по грунту определяется по формуле

0355S10-07573

,                                 (1)

где т - коэффициент условий работы, равный 1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

F - площадь поперечного сечения сваи, м²;

и - периметр сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление по боковой поверхности i-го слоя грунта;

l_i - толщина i-го слоя грунта, расположенного в пределах верхнего участка сваи длиной 2 м;

d_н - размер нижней стороны сечения наклонной сваи, м;

- дополнительное сопротивление от отпора грунта на боковой поверхности нижней наклонной грани сваи, расположенной в пределах верхнего ее участка длиной 2 м, тс/м², определяемое по таблице.

9. Для устройства фундаментов на козловых сваях иногда используют призматические сваи с односторонним заострением, погружаемые попарно. При внедрении таких свай в грунт за счет возникновения реактивного сопротивления грунта по скошенной поверхности сваи возникает момент, который поворачивает сваю в грунте относительно шарнирного закрепления головки сваи в наголовнике. Ввиду возникновения больших моментов в самой свае, а также невозможности значительного поворота длинных свай в грунте рекомендуется принимать длину таких свай не более 4 - 5 м, а сечение их может быть увеличено до сечения забивных блоков.

Глубина расположения слоя грунта, м	Величина отпора грунта , тс/м2, при консистенции fL
	0	0,4	0,7	0,8
1	10,5	8,5	3,5	2,4
2	9	7,5	3	2,2
3	7,5	6	2,5	2
4	6,5	5	2	1,8
5	5	4	1,8	1,6
6	3	2,5	1,5	1,4

Примечание. Для промежуточных значений i_l величины  определяются по интерполяции.

Прочность сваи должна проверяться на воздействие момента, который возникает при погружении сваи в грунт.

10. Угол наклона сваи с односторонним заострением к вертикали при полном ее погружении в грунт может быть определен по формуле

0355S10-07573

(2)

где l - длина сваи, м;

 - угол заострения сваи, град;

 - коэффициент угла скольжения, который зависит от отношения v = l/b (где b - размер стороны сечения сваи в плоскости поворота сваи) и определяется по графику (рис. 3);

0355S10-07573

Рис. 3. Зависимость  от  для различных значений v = l/b

е - основание натурального логарифма:

А - полное перемещение головы сваи по вертикали при погружении сваи в грунт. Определяется по формуле

A = l - h_г,                                                            (3)

где h_г - высота головы сваи, выступающей над поверхностью грунта.

Пользуясь формулой (2), можно заранее определить угол наклона сваи  и рассчитать необходимую величину погружения сваи с односторонним заострением.

Отношение v = l/b рекомендуется принимать в пределах 5 - 20.