Таблица 15.3

┌────────┬───────────┬────────────────────────────────────────────────────┐
│ Грунты │Коэффициент│ Расчетные сопротивления под нижним концом набивных │
│        │пористости │  и буровых свай R, кПа, при глубине их погружения  │
│        │     e     │  2 - 3 м и расчетные сопротивления под консолями   │
│        │           │               свай-колонн R   , кПа                │
│        │           │                            con                     │
│        │           ├────────────────────────────────────────────────────┤
│        │           │                       песков                       │
│        │           ├────────────┬────────────┬────────────┬─────────────┤
│        │           │  крупных   │  средней   │   мелких   │  пылеватых  │
│        │           │            │ крупности  │            │             │
│        │           ├────────────┴────────────┴────────────┴─────────────┤
│        │           │   глинистых грунтов при показателе текучести I ,   │
│        │           │                                               L    │
│        │           │                       равном                       │
│        │           ├────────────┬────────────┬────────────┬─────────────┤
│        │           │     0,0    │     0,2    │    0,4     │     0,6     │
├────────┼───────────┼────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┤
│Пески   │0,55 - 0,8 │    2000    │    1500    │    800     │     500     │
├────────┼───────────┼────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┤
│Супеси и│    0,5    │     800    │     650    │    550     │     450     │
│суглинки│    0,7    │     650    │     550    │    450     │     350     │
│        │    1,0    │     550    │     450    │    350     │     250     │
├────────┼───────────┼────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┤
│Глины   │    0,5    │    1400    │    1100    │    900     │     700     │
│        │    0,6    │    1100    │     900    │    750     │     600     │
│        │    0,8    │     700    │     600    │    500     │     400     │
└────────┴───────────┴────────────┴────────────┴────────────┴─────────────┘

15.5. Несущую способность  , кН, сваи-колонны с погружаемыми в грунт железобетонными консолями, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сопротивлений грунта под нижним ее концом, под консолями и на боковой поверхности по формуле

 , (15.1)

где  , R, A, u,  ,   - то же, что и в формуле (7.8);
 - дополнительный коэффициент условий работы;   для песков и   для глинистых грунтов;
 - расчетное сопротивление грунта под консолями, кПа, при погружении их в грунт на глубину 0,5 - 1,0 м, принимаемое по таблице 15.3;
 - площадь проекции консолей на горизонтальную плоскость, м2.
15.6. Несущую способность свай таврового и двутаврового сечений при действии вертикальной составляющей нагрузки следует определять по формуле (7.8), принимая в ней значения на боковой поверхности полки и стенки по таблице 15.2.
Примечание. При расчете несущей способности свай таврового и двутаврового сечений, используемых для зданий с каркасом из трехшарнирных рам, допускается учитывать влияние горизонтальной составляющей распора на расчетные сопротивления на боковой поверхности свай.

15.7. Расчетные характеристики грунтов при определении несущей способности свай по 15.3 - 15.6 следует принимать для наиболее неблагоприятного случая их сезонного изменения в процессе строительства и эксплуатации здания.
15.8. При проектировании свайных фундаментов в пучинистых грунтах следует производить расчет на воздействие сил пучения.





Приложение А
(справочное)

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем СП применены следующие термины с соответствующими определениями:
Комбинированный свайно-плитный фундамент (piled raft foundation): фундамент, состоящий из железобетонной плиты (свайного ростверка) и свай, совместно передающих нагрузку на основание.
Куст свай (pile group): компактно размещаемая группа свай, объединенная ростверком и передающая нагрузку на основание, как правило, от одиночной колонны или опоры.
Несущая способность сваи (bearing resistance of a single pile): предельное сопротивление основания одиночной сваи по условию ограничения развития в нем чрезмерных деформаций сдвига.
Основание сваи (pile ground base): часть массива грунта, воспринимающая нагрузку, передаваемую сваей, и взаимодействующая со сваей.
Отрицательные (негативные) силы трения (negative skin friction): силы, возникающие на боковой поверхности свай при превышении осадкой околосвайного грунта осадки свай и направленные вниз.
Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (design resistance of a single pile): нагрузка, равная продольному усилию, возникающему в свае от проектных воздействий на фундамент при наиболее невыгодных их сочетаниях.
Ростверк (raft): распределительная балка или плита, объединяющая головы свай и перераспределяющие на них нагрузку от вышерасположенных конструкций. Различают высокий ростверк, если его подошва располагается выше поверхности грунта, и низкий ростверк, если его подошва опирается на грунт или заглубляется в нем.
Свайное поле: большая группа свай, объединенная общим ростверком, передающая нагрузку на основание от системы колонн или опор.
Свайный фундамент (pile foundation): комплекс свай, объединенных в единую конструкцию, передающую нагрузку на основание.
Свая (pile): погруженная в грунт или изготовленная в грунте вертикальная или наклонная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки на основание.
Свая буроинъекционная: буровая свая диаметром менее 350 мм, устраиваемая путем инъекции мелкозернистой бетонной смеси в буровую скважину, в том числе через полый шнек.
Свая висячая (friction pile): свая, передающая нагрузку на основание через боковую поверхность и пяту.
Свая одиночная (single pile): свая, передающая нагрузку на грунт в условиях отсутствия влияния на нее других свай.
Свая-стойка (end bearing pile): свая, передающая нагрузку на основание только через пяту из-за практического отсутствия смещений ее ствола по отношению к окружающему грунту.
Эталонная свая: стандартизованная металлическая конструкция (по ГОСТ 5686), используемая для оценки по результатам ее статического испытания несущей способности забивных свай.





Приложение Б
(рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Б.1. Для определения объемов изысканий для свайных фундаментов целесообразно выделить три категории сложности грунтовых условий в зависимости от однородности грунтов по условиям залегания и свойствам.
К первой категории следует относить однослойную или многослойную по составу толщу грунтов с практически горизонтальными или слабо наклоненными слоями (уклон не более 0,05), причем в пределах каждого слоя грунты однородны по свойствам.
Ко второй категории следует относить однослойную или многослойную по составу толщу грунтов с недостаточно выдержанными границами между слоями (уклон не более 0,1), причем в пределах слоев грунты неоднородны по свойствам.
К третьей категории следует относить многослойную по составу и неоднородную по свойствам толщу грунтов с невыдержанными границами между слоями (уклон более 0,1), причем отдельные слои могут выклиниваться.
Б.2. Оценку категории сложности грунтовых условий на площадке строительства выполняют на основе материалов геологических фондов.
Б.3. Определение объемов изысканий для свайных фундаментов в зависимости от уровня ответственности объектов и категорий сложности грунтовых условий (указанных в 1) рекомендуется проводить с использованием таблицы Б.1.

Таблица Б.1

┌─────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────┐
│Вид изыскания│           Категория сложности грунтовых условий           │
│             ├───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│             │      первая       │      вторая       │      третья       │
├─────────────┴───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│      Здания и сооружения III (пониженного) уровня ответственности       │
├─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Бурение      │По сетке 70 x 70 м,│По сетке 50 x 50 м,│По сетке 30 x 30 м,│
│скважин      │но не менее одной  │но не менее двух   │но не менее трех   │
│             │скважины на каждое │скважин на каждое  │скважин на каждое  │
│             │здание             │здание             │здание             │
├─────────────┼───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│Лабораторные │ Не менее шести определений каждого показателя в пределах  │
│исследования │         одного инженерно-геологического элемента          │
│грунтов      │                                                           │
├─────────────┼───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Зондирование │По сетке 35 x 35 м,│По сетке 25 x 25 м,│По сетке 15 x 15 м,│
│грунтов      │но не менее двух   │но не менее трех   │но не менее шести  │
│             │точек на каждое    │точек на каждое    │точек на каждое    │
│             │здание             │здание             │здание             │
├─────────────┴───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│       Здания и сооружения II (нормального) уровня ответственности       │
├─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Бурение      │По сетке 50 x 50 м,│По сетке 40 x 40 м,│По сетке 30 x 30 м,│
│скважин      │но не менее двух   │но не менее трех   │но не менее четырех│
│             │скважин на каждое  │скважин на каждое  │скважин на каждое  │
│             │здание             │здание             │здание             │
├─────────────┼───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│Лабораторные │ Не менее шести определений каждого показателя в пределах  │
│исследования │         одного инженерно-геологического элемента          │
│грунтов      │                                                           │
├─────────────┼───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Зондирование │По сетке 25 x 25 м,│По сетке 20 x 20 м,│По сетке 15 x 15 м,│
│грунтов      │но не менее шести  │но не менее семи   │но не менее десяти │
│             │точек на каждое    │точек на каждое    │точек на каждое    │
│             │здание             │здание             │здание             │
├─────────────┼───────────────────┼───────────────────┴───────────────────┤
│Прессио-     │         -         │  Не менее шести испытаний в пределах  │
│метрические  │                   │    одного инженерно-геологического    │
│испытания    │                   │               элемента                │
├─────────────┼───────────────────┴───────────────────────────────────────┤
│Испытание    │    Не менее шести испытаний на каждой заданной глубине    │
│грунтов      │                                                           │
│эталонной    │                                                           │
│сваей        │                                                           │
├─────────────┼───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Испытание    │         -         │Не менее двух      │Не менее двух      │
│грунтов      │                   │испытаний на каждой│испытаний на каждой│
│натурной     │                   │заданной глубине   │заданной глубине   │
│сваей        │                   │при наличии более  │при наличии более  │
│             │                   │1000 свай          │100 свай           │
├─────────────┴───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│       Здания и сооружения I (повышенного) уровня ответственности        │
├─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Бурение      │По сетке 40 x 40 м,│По сетке 30 x 30 м,│По сетке 20 x 20 м,│
│скважин      │но не менее трех   │но не менее четырех│но не менее пяти   │
│             │скважин на каждое  │скважин на каждое  │скважин на каждое  │
│             │здание             │здание             │здание             │
├─────────────┼───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│Лабораторные │ Не менее шести определений каждого показателя в пределах  │
│исследования │         одного инженерно-геологического элемента          │
│грунтов      │                                                           │
├─────────────┼───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┤
│Зондирование │По сетке 25 x 25 м,│По сетке 15 x 15 м,│По сетке 10 x 10 м,│
│грунтов      │но не менее шести  │но не менее восьми │но не менее десяти │
│             │точек на каждое    │точек на каждое    │точек на каждое    │
│             │здание             │здание             │здание             │
├─────────────┼───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤
│Прессио-     │        Не менее шести испытаний в пределах одного         │
│метрические  │             инженерно-геологического элемента             │
│испытания    │                                                           │
├─────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────┤
│Испытания    │        Не менее двух испытаний в пределах одного          │
│штампами     │     инженерно-геологического элемента при отклонении      │
│             │           результатов от среднего не более 30%            │
├─────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────┤
│Испытание    │    Не менее шести испытаний на каждой заданной глубине    │
│эталонной    │                                                           │
│сваей        │                                                           │
├─────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────┤
│Испытание    │    Не менее двух испытаний на каждой заданной глубине     │
│грунтов      │                при наличии более 100 свай                 │
│натурной     │                                                           │
│сваей        │                                                           │
└─────────────┴───────────────────────────────────────────────────────────┘





Приложение В
(рекомендуемое)

РАСЧЕТ СВАЙ НА СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ
ВЕРТИКАЛЬНОЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СИЛ И МОМЕНТА

В.1. При расчете одиночных свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента допускается проводить расчеты в соответствии со схемой, приведенной на рисунке В.1.

 

Рисунок В.1. Схема нагрузок на сваю

В.2. При проведении расчетов допускается применение компьютерных программ, описывающих механическое взаимодействие балок и упругого основания (балка на упругом основании). При этом грунт, окружающий сваю, допустимо рассматривать как упругую линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели  , кН/м3 (тс/м3), возрастающим с глубиной.
Расчетные значения коэффициента постели   грунта на боковой поверхности сваи допускается определять по формуле

 , (В.1)

где K - коэффициент пропорциональности, кН/м4 (тс/м4), принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю, по таблице В.1;
z - глубина расположения сечения сваи в грунте, м, для которой определяется коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта при высоком ростверке или к подошве ростверка при низком ростверке;
 - коэффициент условий работы (для отдельно стоящей сваи  ).

Таблица В.1

┌─────────────────────────────────────────────────────┬───────────────────┐
│    Грунты, окружающие сваи, и их характеристики     │    Коэффициент    │
│                                                     │пропорциональности │
│                                                     │ K, кН/м4 (тс/м4)  │
├─────────────────────────────────────────────────────┼───────────────────┤
│Пески крупные (0,55 <= e <= 0,7); глины и суглинки   │   18000 - 30000   │
│твердые (I  < 0)                                     │   (1800 - 3000)   │
│          L                                          │                   │
│Пески мелкие (0,6 <= e <= 0,75); пески средней       │   12000 - 18000   │
│крупности (0,55 <= e <= 0,7), супеси твердые         │   (1200 - 1800)   │
│(I  < 0); глины и суглинки тугопластичные            │                   │
│  L                                                  │                   │
│и полутвердые (0 <= I  <= 0,75)                      │                   │
│                     L                               │                   │
│Пески пылеватые (0,6 <= e <= 0,8); супеси пластичные │   7000 - 12000    │
│(0 <= I  <= 0,75); глины и суглинки мягкопластичные  │   (700 - 1200)    │
│       L                                             │                   │
│(0,5 <= I  <= 0,75)                                  │                   │
│         L                                           │                   │
│Глины и суглинки текучепластичные (0,75 <= I  <= 1)  │    4000 - 7000    │
│                                            L        │    (400 - 700)    │
│Пески гравелистые (0,55 <= e <= 0,7);                │  50000 - 100000   │
│крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем      │  (5000 - 10000)   │
└─────────────────────────────────────────────────────┴───────────────────┘

В.3. Расчет свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента должен включать:
а) проверку устойчивости грунта согласно В.7;
б) расчет свай по деформациям, включающий проверку соблюдения условий допустимости расчетных значений горизонтального перемещения головы сваи   и угла

 , (В.2)

 , (В.3)

где  ,   - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад;
 ,   - предельные допустимые значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад.
Величины  ,   должны задаваться в проекте из условия нормальной эксплуатации проектируемых строительных конструкций здания или сооружения;
в) проверку сечений свай по предельным состояниям первой и второй групп (по прочности, образованию и раскрытию трещин) на совместное действие расчетных усилий - вертикальной силы, изгибающего момента и поперечной силы.
В.4. Расчеты по определению прочности свай всех видов следует проводить с учетом формулы 7.1 с использованием коэффициента деформации   (1/м), определяемого по формуле

 , (В.4)

где E - модуль упругости материала сваи, кПа (тс/м2);
I - момент инерции поперечного сечения сваи, м4;
 - условная ширина сваи, м, принимаемая равной: для свай с диаметром стволов 0,8 м и более  , а для остальных размеров сечений свай  , м;
 - коэффициент условий работы;
d - наружный диаметр круглого или сторона квадратного, или сторона прямоугольного сечения свай в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, м.
В.5. При статическом расчете свай в составе куста следует учитывать их взаимодействие. В этом случае допустимо производить расчет как для одиночной сваи, но коэффициент пропорциональности K умножается на понижающий коэффициент  , определяемый по формуле

 , (В.5)

где   - - коэффициент, учитывающий уплотнение грунта при погружении свай и принимаемый:   для забивных свай сплошного сечения и   для остальных видов свай;
d - диаметр или сторона поперечного сечения сваи, м;

 , (В.6)

где  ,   - координаты оси i-й сваи в плане, причем горизонтальная нагрузка приложена в направлении оси x;
 ,   - то же, для j-й сваи.
Произведение   в формуле (В.5) распространяется только на сваи куста, непосредственно примыкающие к i-той свае.
В.6. Для определения реакций в голове свай, объединенных общим ростверком, следует проводить специальные расчеты. При проведении таких расчетов каждая свая моделируется как балка, взаимодействующая с упругим основанием, а головы свай объединяются элементами, моделирующими фундаментные конструкции.
В.7. Расчет устойчивости основания, окружающего сваю, должен производиться по условию ограничения расчетного давления  , оказываемого на грунт боковыми поверхностями свай

 , (В.7)

где   - расчетное давление на грунт, кПа (тс/м2), боковой поверхности сваи на глубине z, м, отсчитываемой при высоком ростверке от поверхности грунта, а при низком ростверке - от его подошвы [при   - на двух глубинах, соответствующих z = l/3 и z = l; при   - на глубине  , где   определяется по формуле (В.5)];
 - расчетный удельный (объемный) вес грунта ненарушенной структуры, кН/м3 (тс/м3), определяемый в водонасыщенных грунтах с учетом взвешивания в воде;
 ,   - расчетные значения соответственно угла внутреннего трения грунта, град, и удельного сцепления грунта, кПа (тс/м2);
 - коэффициент, принимаемый для забивных свай и свай-оболочек  , а для всех остальных видов свай  ;
 - коэффициент, равный единице, кроме случаев расчета фундаментов распорных сооружений, для которых  ;
 - коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке, определяемый по формуле

 , (В.8)

где   - момент от внешних постоянных нагрузок в сечении фундамента на уровне нижних концов свай, кН x м (тс x м);
 - то же, от внешних временных расчетных нагрузок, кН x м (тс x м);
 - коэффициент, принимаемый  , за исключением случаев расчета:
а) особо ответственных сооружений, для которых при   принимается   и при   принимается  ; при промежуточных значениях   значение   определяется интерполяцией;
б) фундаментов с однорядным расположением свай на внецентренно приложенную вертикальную сжимающую нагрузку, для которых следует принимать   независимо от значения  .
Примечание. Если расчетные горизонтальные давления на грунт   не удовлетворяют условию (В.7), но при этом несущая способность свай по материалу недоиспользована и перемещения свай меньше предельно допускаемых значений, то при приведенной глубине свай   расчет следует повторить, приняв уменьшенное значение коэффициента пропорциональности K. При новом значении K необходимо проверить прочность сваи по материалу, ее перемещения, а также соблюдение условия (В.7).





Приложение Г
(рекомендуемое)

РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПИРАМИДАЛЬНЫХ СВАЙ
С НАКЛОНОМ БОКОВЫХ ГРАНЕЙ 

Несущую способность  , кН, пирамидальных свай с наклоном боковых граней   допускается определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунта основания на боковой поверхности сваи и под ее нижним концом по формуле

 , (Г.1)

где   - площадь боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, м2;
 - угол конусности сваи, град;
 ,   - расчетные значения угла внутреннего трения, град, и сцепления, кПа, i-го слоя грунта;
d - сторона сечения нижнего конца сваи, м;
 ,   - коэффициенты, значения которых приведены в таблице Г.1.

Таблица Г.1

┌───────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│Коэффициент│         Угол внутреннего трения грунта фи   , град          │
│           │                                          I,i                │
│           ├─────┬─────┬────┬─────┬─────┬─────┬──────┬─────┬──────┬──────┤
│           │  4  │  8  │ 12 │ 16  │ 20  │ 24  │  28  │ 32  │  36  │  40  │
├───────────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────┼──────┼──────┤
│     n     │0,53 │0,48 │0,41│0,35 │0,30 │0,24 │ 0,20 │0,15 │ 0,10 │ 0,06 │
│      1    │     │     │    │     │     │     │      │     │      │      │
│     n     │0,94 │0,88 │0,83│0,78 │0,73 │0,69 │ 0,65 │0,62 │ 0,58 │ 0,54 │
│      2    │     │     │    │     │     │     │      │     │      │      │
│    кси    │0,06 │0,12 │0,17│0,22 │0,26 │0,29 │ 0,32 │0,35 │ 0,37 │ 0,39 │
├───────────┴─────┴─────┴────┴─────┴─────┴─────┴──────┴─────┴──────┴──────┤
│   Примечание. Для промежуточных значений угла внутреннего трения  фи   ,│
│                                                                     I,i │
│значения коэффициентов n  и n  и кси определяют интерполяцией.           │
│                        1    2                                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Сопротивления грунта под острием сваи   и на ее боковой поверхности  , кПа, определяют по формуле

 , (Г.2)

где   - модуль деформации грунта i-го слоя, кПа, определяемый по результатам пресссиометрических испытаний;
 - коэффициент Пуассона i-го слоя грунта, принимаемый в соответствии с требованиями СП 22.13330;
 - коэффициент, значения которого приведены в таблице Г.1.
Давление грунта  ,  , кПа, определяют по формулам:

 ; (Г.3)

 , (Г.4)

где   - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3;
 - средняя глубина расположения i-го слоя грунта, м.





Приложение Д
(рекомендуемое)

РАСЧЕТ ОСАДКИ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ В БИЛИНЕЙНОЙ ПОСТАНОВКЕ

Осадку буронабивной сваи на первом этапе ее нагружения   следует определять по формуле

 , (Д.1)

где N - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;
 - нагрузка, передаваемая на пяту сваи в момент полного развития по ее боковой поверхности предельного сопротивления  , кН;
 и   - соответственно среднее значение модуля сдвига для грунтов околосвайного пространства и минимальное значение модуля сдвига под нижним концом свай, кПа;
l и d - длина и диаметр сваи, м;
 - коэффициент, зависящий от среднего значения коэффициента Пуассона для грунтов (для расчетов можно принимать  ).
Для буронабивных свай эта формула справедлива лишь на первом этапе нагружения сваи, а именно до возникновения полного предельного сопротивления   на боковой поверхности свай, появление которого обычно всегда значительно опережает возникновение предельного состояния сваи в целом.
С учетом постоянного равенства осадок пяты и ствола сваи значение   можно определить по условию

 . (Д.2)

На втором этапе нагружения сваи при   ее осадка определяется по формуле:

 , (Д.3)

где   - осадка, м, полученная по (Д.1) при  .

 

Рисунок Д.1. Схема этапов расчета нагружения сваи
по формулам: 1 - (Д.1); 2 - (Д.3)





Приложение Е
(рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ
В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ ПО ИХ ПРОЧНОСТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

Е.1. Несущая способность свай зависит от показателей прочности грунта: угла внутреннего трения   и удельного сцепления c. Существенное изменение несущей способности сваи при замачивании просадочного грунта происходит в основном за счет снижения сцепления c.
Е.2. Расчет несущей способности свай в просадочных грунтах рекомендуется производить на основе приближенного решения упругопластической задачи предельного равновесия грунта в основании сваи.
Общая поверхность предельного равновесия основания сваи длиной l состоит из трех участков: верхний участок 1 - вдоль ствола сваи  , нижний участок 2 - по поверхности усеченного конуса вдоль ствола сваи длиной b; участок 3 - под нижним концом сваи по части шаровой поверхности (рисунок Е.1).

 

Рисунок Е.1. Расчетная схема

Несущая способность   определяется по формуле

 , (Е.1)

где   - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1;
 - сопротивление на участке ствола сваи  , кН; где   - участок линейного возрастания сопротивления от 0 до 12d, но не более 6 м, а ниже - участок постоянного значения сопротивления, равного конечному значению по длине  , кН;
 - сопротивление на участке ствола сваи по поверхности усеченного конуса, кН;
 - сопротивление под нижним концом, кН.

 , (Е.2)

где u - периметр сваи, м;
 - коэффициент бокового давления грунта, равный 0,5;
 - расчетное значение угла внутреннего трения, град;
c - расчетное значение удельного сцепления грунта, кН/м2;
 - участок длины сваи, м, равный

 , (Е.3)

где l - длина погруженной части сваи, м;
d - диаметр или сторона поперечного сечения, м;

 , м, (Е.4)

где   - длина от поверхности земли до начала длины  , м;

 , м; (Е.5)

a - самый верхний участок погруженной сваи, где боковое давление грунта равно 0, для забивной сваи a = 2,5 м, для набивной a = 1,0 м;

 , град, (Е.6)

где  , град x м2/кН; к = 1°;
 - минимальное значение сцепления, принимаемое в расчет и равное 5 кН/м2; при этом x = 0,2.
Предел применимости формулы (Е.6) дается соотношением  .
В случае если на большом участке длины сваи   прорезаются грунты с разными характеристиками   и c, то значение   представляется в виде суммы толщин слоев  .
 вычисляется по формуле

 , кН, (Е.7)

где m - число слоев с разными характеристиками.
Если в пределах участка   длиной не более 6 м встретится слой с другими расчетными характеристиками   и c, то принимаются в расчет их значения для нижнего слоя толщиной не менее 3 м.

 , кН, (Е.8)

где

 , м, (Е.9)

где

 , м; (Е.10)

 , кН, (Е.11)

где

 , м2. (Е.12)

Наибольшее главное напряжение определяется по формуле

 , кН/м2. (Е.13)

Наименьшее главное напряжение определяется по формуле

 , кН/м2, (Е.14)

где   - удельный вес грунта, кН/м3.
Характеристики грунта  , c,   определяются в водонасыщенном состоянии. При полном водонасыщении грунта, в случаях возможного его замачивания, показатель текучести определяется по формуле

 , (Е.15)

где e - коэффициент пористости грунта природного сложения;
 - удельный вес воды, равный 10 кН/м3;
 - удельный вес твердых частиц, кН/м3;
 ,   - влажность грунта на границе раскатывания и на границе текучести, доли единицы.
Нижние концы длинных буровых свай в просадочных грунтах, устраиваемые без уплотнения грунта в забое скважин, полностью включаются в работу после достижения критической нагрузки на сваю и дальнейшей ее значительной осадки. Несущую способность длинных буронабивных свай, нижний конец которых полностью не включился в работу, допускается в первом приближении определять по формуле

 , кН, (Е.16)

где   - то же, что и в формуле (Е.1);
 - сопротивление на участке ствола сваи  , определяемое как для забивной сваи по формуле (Е.2), причем

 , м, (Е.17)

где   - то же, что и для забивной сваи;
a - для набивной сваи, принимаемое равным 1 м;
 - сопротивление под нижним концом сваи

 , кН, (Е.18)

где к - экспериментальный коэффициент при диаметре сваи 1 м >= d >= 0,5 м, равный 3;
A - площадь подошвы сваи, м2;
 - определяется по формуле (Е.13).
Значения характеристик грунта определяются в замоченном состоянии.
Несущая способность буронабивной сваи с уширенной пятой определяется по формуле

 , кН, (Е.19)

где   - то же, что и в формуле (Е.16);
 - сопротивление на участке ствола сваи  , определяемое как для забивной сваи по формуле (Е.2), причем

 , м, (Е.20)

где l - длина сваи до начала уширения;
a и   принимаются такими же, как для набивной сваи без уширенной пяты.

 , кН, (Е.21)

где к - экспериментальный коэффициент, равный 2 при   и 1 м >= d >= 0,5 м, при длине сваи не более 20 м;
 - диаметр наибольшего поперечного сечения уширенной пяты, м;
 - определяется по формуле (Е.3);
 - площадь наибольшего поперечного сечения уширенной пяты, м2.
Е.3. Сваи по несущей способности грунтов основания в грунтовых условиях II типа следует рассчитывать с учетом сил отрицательного трения исходя из условия

 , (Е.22)

где N - расчетная нагрузка, кН, на одну сваю;
 - несущая способность сваи, кН, определяемая в соответствии с Е.5;
 - коэффициент надежности;
 - коэффициент условия работы сваи, значение которого принимают в соответствии с 9.10;
 - отрицательная сила трения, определяемая в соответствии с Е.4.
Примечания. 1. Значение   следует определять, как правило, для полностью водонасыщенного грунта (при возможном замачивании грунтов сверху).
2. По прочности материала сваи должны быть рассчитаны на нагрузку  .

Е.4. Отрицательную силу трения   в водонасыщенных грунтах, действующую по боковой поверхности сваи, кН, принимают равной наибольшему предельному сопротивлению сваи на длине  , отсчитываемой от поверхности земли до нейтрального слоя. Выше этого слоя по боковой поверхности сваи действует отрицательное трение, а ниже - положительное сопротивление. Для определения положения нейтрального слоя строится график зависимости просадки   (ось абсцисс) от глубины h (ось ординат) (рисунок Е.2).

 

Рисунок Е.2. График зависимости 

Возможную величину просадки для каждого i-го слоя просадочного грунта под собственным весом вышележащей толщи  , см, определяют по формуле

 , (Е.23)

где   - относительная просадочность, определяемая для каждого i-го слоя грунта, расположенного выше рассматриваемого слоя при природном давлении в середине слоя, по данным лабораторных компрессионных испытаний либо по результатам осадок глубинных марок в полевом испытании;
 - толщина i-го слоя просадочного грунта, см;
n - число слоев, на которые разбита просадочная толща, расположенная выше рассматриваемого слоя.
Глубину залегания нейтрального слоя   определяют из условия

 , см, (Е.24)

где   - предельная деформация основания, назначаемая по СП 22.13330.
Глубину   находят на пересечении ординаты   для проектируемого здания или сооружения с кривой   (рисунок Е.2).
Сила отрицательного трения при нахождении нейтрального слоя на глубине   определяется по формуле

 , кН, (Е.25)

где   - коэффициент, снижающий полную силу сопротивления по длине сваи в расчетный момент, принимаемый по данным полевых исследований с некоторым запасом, равным 0,5;
 - предельное значение сопротивления по боковой поверхности сваи на верхнем участке до нейтрального слоя  , определяемое для однородного грунта по формуле (Е.2), а для слоев с разными характеристиками - по формуле (Е.7). При этом   (рисунок Е.1).
В период активной просадки грунта нейтральный слой смещается вниз до конечного положения, соответствующего началу периода стабилизации осадок грунта -  .
Длину сваи при проектировании назначают на основе выполнения следующего условия

 , (Е.26)

где N - полезная нагрузка, приложенная к свае, кН;
 - сила отрицательного трения, кН;
 - несущая способность сваи, определяемая по формуле (Е.1) или по данным статического испытания в условиях локального замачивания основания сваи, кН.
Если условие (Е.26) в рассматриваемом случае не удовлетворено, то сваю следует либо удлинить, либо изменить ее конструкцию.
Е.5. Несущую способность  , кН, свай в грунтовых условиях II типа по просадочности, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять расчетом в соответствии с Е.2, Е.3 и Е.4 в условиях водонасыщенных грунтов основания сваи.
При этом следует использовать результаты статических испытаний свай с локальным замачиванием грунтов в основании сваи. Проведение их является обязательным при отсутствии фондовых материалов по таким испытаниям.
Е.6. В грунтовых условиях II типа по просадочности сваями следует прорезать все слои просадочных грунтов.
При длительном интенсивном замачивании грунтовой толщи сверху следует учитывать возможность развития деформационного явления со сжатием грунтов не только в просадочной части толщи, но и в подстилающем слое, как правило, водонасыщенного, но недостаточно плотного грунта. Критерием для определения толщины этого слоя служит условие

 , (Е.27)

где   - относительное сжатие образца грунта в лабораторном компрессионном испытании под действием природного давления всей водонасыщенной толщи.
Возможность дополнительной осадки от сжатия подстилающего слоя следует учитывать в расчете свайного фундамента по деформациям.





Приложение Ж
(рекомендуемое)

РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
НА ВОЗДЕЙСТВИЕ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ

Ж.1. При строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в сезонно-промерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной связи, трубопроводов и др. или при консервации сооружений, а также для условий периода строительства, если до передачи на сваи проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного промерзания-оттаивания или выполняется искусственное замораживание грунтов (при строительстве метро или эксплуатации помещений с отрицательной температурой). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания свай в период строительства.
Ж.2. Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию

 , (Ж.1)

где   - расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, принимаемая согласно указаниям Ж.3;
 - площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта или слоя искусственно замороженного грунта, м2;
F - расчетная нагрузка на сваю, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т.п.);
 - расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания, кН, принимаемое по указаниям Ж.4;
 - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
 - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.
Ж.3. Расчетную удельную касательную силу морозного пучения  , кПа, следует определять, как правило, опытным путем. При отсутствии опытных данных допускается принимать значение   по таблице Ж.1 в зависимости от вида и характеристик грунта.

Таблица Ж.1

───────────────────────────────────────────────────────────┬─────────────
                Грунты и их характеристики                 │  Значения
                                                           │ тау  , кПа,
                                                           │    fh
                                                           │ при глубине
                                                           │  сезонного
                                                           │промерзания-
                                                           │ оттаивания
                                                           │   d  , м
                                                           │    th
                                                           ├───┬───┬─────
                                                           │До │2,5│3,0 и
                                                           │1,5│   │более
───────────────────────────────────────────────────────────┼───┼───┼─────
Супеси, суглинки и глины при показателе текучести I  > 0,5,│110│90 │ 70
                                                   L       │   │   │
крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, пески    │   │   │
мелкие и пылеватые при показателе дисперсности  D > 5      │   │   │
и степени влажности S  > 0,95                              │   │   │
                     r                                     │   │   │
───────────────────────────────────────────────────────────┼───┼───┼─────
Супеси, суглинки и глины при 0,25 < I  <= 0,5,             │90 │70 │ 55
                                     L                     │   │   │
крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, пески    │   │   │
мелкие и пылеватые при D > 1 и степени влажности           │   │   │
0,8 < S  <= 0,95                                           │   │   │
       r                                                   │   │   │
───────────────────────────────────────────────────────────┼───┼───┼─────
Супеси, суглинки и глины при I  < 0,25, крупнообломочные   │70 │55 │ 40
                              L                            │   │   │
грунты с глинистым заполнителем, пески мелкие и пылеватые  │   │   │
при D > 1 и степени влажности 0,6 < S  <= 0,8              │   │   │
                                     r                     │   │   │
───────────────────────────────────────────────────────────┴───┴───┴─────
    Примечания. 1. Для  промежуточных  глубин промерзания   принимается
интерполяцией.
    2. Значения      для грунтов,  используемых  при  обратной  засыпке
котлованов, принимаются по первой строке таблицы.
    3. В зависимости от вида поверхности фундамента приведенные  значения
   умножают на коэффициент:  при гладкой бетонной необработанной - 1;
при шероховатой бетонной с выступами и кавернами до 5 мм - 1,1 - 1,2,  до
20 мм  -  1,25  -  1,5;  при  деревянной  антисептированной  -  0,9;  при
металлической без специальной обработки - 0,8.
    4. Для  сооружений  III  уровня ответственности значения   умножают
на коэффициент 0,9.
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Ж.4. Расчетное значение силы  , кН, удерживающей сваи от выпучивания, следует определять по формуле

 , (Ж.2)

где u - периметр сечения поверхности сдвига, м, принимаемый равным периметру сечения сваи;
 - толщина i-го слоя талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя промерзания-оттаивания, м;
 - расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3.
Ж.5. При проектировании свайных фундаментов с ростверками на средне- и сильнопучинистых грунтах следует учитывать действие нормальных сил морозного пучения грунтов на подошву ростверков.
Ж.6. Расчет отрицательной силы трения оттаивающих грунтов на сваи.
При оттаивании сезонно-мерзлых или искусственно замороженных грунтов происходит их оседание, в результате чего на боковую поверхность свай действуют отрицательные (негативные) силы трения, направленные вертикально вниз.
Отрицательную (негативную) силу трения оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи можно определить по формуле

 , (Ж.3)

где   - периметр поперечного сечения сваи, м;
 - отрицательное трение i-го слоя оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи, кПа, определяемое по опытным данным; допускается принимать расчетные значения   по таблице 7.3;
 - толщина i-го слоя оттаивающего грунта.


БИБЛИОГРАФИЯ

[1] СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства
[2] СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства
[3] СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства.

Новости