7.2 РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ Сваи-стойки
7.2.1 Несущую способность Fd, кН, забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт (6.2), следует определять по формуле
Fd = γcRA, (7.5)
где γc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, кПа;
A - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом равной площади поперечного сечения брутто, для свай полых круглого сечения с открытым нижним концом 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 следует принимать:
а) для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R = 20000 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
(7.6)
где Rc,n - нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа;
γg - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4;
ld - расчетная глубина заделки набивной и буровой свай и сваи-оболочки в скальный грунт, м;
df - наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м; в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого скального грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, - по формуле
, (7.7)
где Rc,n, γg - то же, что и в формуле (7.6).
Примечание - При наличии в основании набивных, буровых свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытаний свай и свай-оболочек статической нагрузкой.
Висячие забивные и вдавливаемые сваи всех видов и сваи-оболочки, погружаемые без выемки грунта
7.2.2 Несущую способность Fd, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле
Fd = γc(γcRRA + uΣγcffihi), (7.8)
где γc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.1;
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 ствола сваи, м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.2;
hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
γcR, γcf - 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 таблице 7.3.
В формуле (7.8) суммировать сопротивления грунта следует 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.
Примечания
1. Несущую способность забивных булавовидных свай следует определять по формуле (7.8), при этом за периметр и на участке ствола следует принимать периметр поперечного сечения ствола сваи, на участке уширения - периметр поперечного сечения уширения. Расчетное сопротивление fi грунта на боковой поверхности таких свай на участке уширения, а в песках и на участке ствола следует принимать таким же, как для свай без уширения; в глинистых грунтах сопротивление fi на участке ствола, расположенного выше уширения, следует принимать равным нулю.
2. Расчетные сопротивления грунтов R и fi в формуле (7.8) для лессовых грунтов при глубине погружения свай более 5 м следует принимать по значениям, указанным в таблицах 7.1 и 7.2 для глубины 5 м. Кроме того, для этих грунтов в случае возможности их замачивания расчетные сопротивления R и fi, указанные в таблицах 7.1 и 7.2, следует принимать при показателе текучести, соответствующем полному водонасыщению грунта.
7.2.3 Для забивных и вдавливаемых свай, опирающихся нижним концом на рыхлые пески или на глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6, несущую способность Fd, кН, следует определять по результатам статических испытаний свай.
7.2.4 Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной свай, прорезающих песчаные и глинистые грунты, Fd, кН, с наклоном боковых граней ip ≤ 0,025 следует определять по формуле
Fd = γc[RA + Σhi(uifi + u0,iipEikiζr)], (7.9)
где yc, R, A, hi, fi - то же, что и в формуле (7.8);
ui - наружный периметр i-го сечения сваи, м;
u0,i - сумма размеров сторон i-го поперечного сечения сваи, м, которые имеют наклон к оси сваи;
ip - наклон боковых граней сваи, доли единицы;
Ei - модуль деформации слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи, кПа, определяемый по результатам компрессионных испытаний;
ki - коэффициент, зависящий от вида грунта и принимаемый по таблице 7.4;
ζr - реологический коэффициент, принимаемый равным 0,8.
Примечания
1 При ромбовидных сваях суммирование сопротивлений грунта на боковой поверхности участков с обратным наклоном в формуле (7.9) не производится.
2 Расчет пирамидальных свай с наклоном боковых граней ip > 0,025 допускается производить в соответствии с требованиями приложения E при наличии результатов прессиометрических испытаний, а при их отсутствии - по формуле (7.9), принимая значение; равным 0,025.
7.2.5 Несущую способность Fdu, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле
Fdu = γcuΣγcffihi, (7.10)
где u, γcf, fi, hi - то же, что и в формуле (7.8);
γc - коэффициент условий работы сваи в грунте (для свай, погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, γc = 0,6, на глубину 4 м и более γc = 0,8 - для всех зданий и сооружений, кроме опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент принимают в соответствии с разделом 13).
Примечание - В фундаментах опор мостов не допускается работа свай на выдергивание при действии одних постоянных нагрузок.
Таблица 7.1 Глубина погружения нижнего конца сваи, м
| Расчетные сопротивления под нижним концом забивных и вдавливаемых свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, R, кПа
| песков средней плотности
| гравелистых
| крупных
| -
| средней крупности
| мелких
| пылеватых
| -
| глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном
| 0
| 0,1
| 0,2
| 0,3
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 3
| 7500
| 6600
4000
| 3000
| 3100
2000
| 2000
1200
| 1100
| 600
| 4
| 8300
| 6800
5100
| 3800
| 3200
2500
| 2100
1600
| 1250
| 700
| 5
| 8800
| 7000
6200
| 4000
| 3400
2800
| 2200
2000
| 1300
| 800
| 7
| 9700
| 7300
6900
| 4300
| 3700
3300
| 2400
2200
| 1400
| 850
| 10
| 10500
| 7700
7300
| 5000
| 4000
3500
| 2600
2400
| 1500
| 900
| 15
| 11700
| 8200
7500
| 5600
| 4400
4000
| 2900
| 1650
| 1000
| 20
| 12600
| 8500
| 6200
| 4800
4500
| 3200
| 1800
| 1100
| 25
| 13400
| 9000
| 6800
| 5200
| 3500
| 1950
| 1200
| 30
| 14200
| 9500
| 7400
| 5600
| 3800
| 2100
| 1300
| 35
| 15000
| 10000
| 8000
| 6000
| 4100
| 2250
| 1400
| Примечания
1 Над чертой даны значения R для песков, под чертой - для глинистых грунтов.
2 В таблицах 7.1 и 7.2 глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке территории срезкой, подсыпкой, намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10 м - от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки.
Глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта в водоеме следует принимать от уровня дна после общего размыва расчетным паводком, на болотах - от уровня дна болота.
При проектировании путепроводов через выемки глубиной до 6 м для свай, забиваемых молотами без подмыва или устройства лидерных скважин, глубину погружения в грунт нижнего конца сваи в таблице 7.1 следует принимать от уровня природного рельефа в месте сооружения фундамента. Для выемок глубиной более 6 м глубину погружения свай следует принимать как для выемок глубиной 6 м.
3 Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести IL глинистых грунтов значения R и fi в таблицах 7.1 и 7.2 определяют интерполяцией.
4 Для плотных песков, плотность которых определена по данным статического зондирования, значения R по таблице 7.1 для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличить на 100 %. При определении плотности грунта по данным других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для плотных песков значения R по таблице 7.1 следует увеличить на 60 %, но не более чем до 20000 кПа.
5 Значения расчетных сопротивлений R по таблице 7.1 допускается использовать при условии, если заглубление свай в неразмываемый и несрезаемый грунт составляет не менее, м:
4,0 - для мостов и гидротехнических сооружений;
3,0 - для зданий и прочих сооружений.
6 Значения расчетного сопротивления R под нижним концом забивных свай сечением 0,15 ´ 0,15 м и менее, используемых в качестве фундаментов под внутренние перегородки одноэтажных производственных зданий, допускается увеличивать на 20 %.
7 Для супесей при числе пластичности lp ≤ 4 и коэффициенте пористости e < 0,8 расчетные сопротивления R и fi следует определять как для пылеватых песков средней плотности.
8 Для глинистых грунтов, имеющих степень влажности в природном состоянии Sr < 0,8, показатель текучести следует вычислять для водонасыщенного грунта по формуле (9.1).
| Таблица 7.2 Средняя глубина расположения слоя грунта, м
| Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных и вдавливаемых свай и свай-оболочек, кПа
| песков средней плотности
| крупных и средней крупности
| мелких
| пылеватых
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном
| 0,2
| 0,3
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 0,7
| 0,8
| 0,9
| 1,0
| 1
| 35
| 23
| 15
| 12
| 8
| 4
| 4
| 3
| 2
| 2
| 42
| 30
| 21
| 17
| 12
| 7
| 5
| 4
| 4
| 3
| 48
| 35
| 25
| 20
| 14
| 8
| 7
| 6
| 5
| 4
| 53
| 38
| 27
| 22
| 16
| 9
| 8
| 7
| 5
| 5
| 56
| 40
| 29
| 24
| 17
| 10
| 8
| 7
| 6
| 6
| 58
| 42
| 31
| 25
| 18
| 10
| 8
| 7
| 6
| 8
| 62
| 44
| 33
| 26
| 19
| 10
| 8
| 7
| 6
| 10
| 65
| 46
| 34
| 27
| 19
| 10
| 8
| 7
| 6
| 15
| 72
| 51
| 38
| 28
| 20
| 11
| 8
| 7
| 6
| 20
| 79
| 56
| 41
| 30
| 20
| 12
| 8
| 7
| 6
| 25
| 86
| 61
| 44
| 32
| 20
| 12
| 8
| 7
| 6
| 30
| 93
| 66
| 47
| 34
| 21
| 12
| 9
| 8
| 7
| 35
| 100
| 70
| 50
| 36
| 22
| 13
| 9
| 8
| 7
| Примечания
1 При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности свай fi следует учитывать требования, изложенные в примечаниях 2, 3 и 8 к таблице 7.1.
2 При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай fi пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.
3 Значения расчетного сопротивления плотных песков на боковой поверхности свай fi следует увеличивать на 30 % по сравнению со значениями, приведенными в таблице.
4 Расчетные сопротивления супесей и суглинков с коэффициентом пористости e < 0,5 и глин с коэффициентом пористости e < 0,6 следует увеличивать на 15 % по сравнению со значениями, приведенными в таблице 7.2, при любых значениях показателя текучести.
| Таблица 7.3 Способы погружения забивных и вдавливаемых свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, и виды грунтов
| Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности свай
| под нижним концом γcR
| на боковой поверхности γcf
| 1 Погружение сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими (подвесными), паровоздушными и дизельными молотами
| 1,0
| 1,0
| 2 Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины при ее диаметре:
|
|
| а) равном стороне квадратной сваи
| 1,0
| 0,5
| б) на 0,05 м менее стороны квадратной сваи
| 1,0
| 0,6
| в) на 0,15 м менее стороны квадратной или диаметра сваи круглого сечения (для опор линий электропередачи)
| 1,0
| 1,0
| 3 Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии добивки свай на последнем этапе погружения без применения подмыва на 1 м и более
| 1,0
| 0,9
| 4 Вибропогружение свай-оболочек, вибропогружение и вибровдавливание свай в грунты:
|
|
| а) пески средней плотности:
|
|
| крупные и средней крупности
| 1,2
| 1,0
| мелкие
| 1,1
| 1,0
| пылеватые
| 1,0
| 1,0
| б) глинистые с показателем текучести IL = 0,5:
|
|
| супеси
| 0,9
| 0,9
| суглинки
| 0,8
| 0,9
| глины
| 0,7
| 0,9
| в) глинистые с показателем текучести IL ≤ 0
| 1,0
| 1,0
| 5 Погружение молотами полых железобетонных свай с открытым нижним концом:
|
|
| а) при диаметре полости сваи менее 0,4 м
| 1,0
| 1,0
| б) то же, от 0,4 до 0,8 м
| 0,7
| 1,0
| 6 Погружение любым способом полых свай круглого сечения с закрытым нижним концом на глубину 10 м и более с последующим устройством в нижнем конце свай камуфлетного уширения в песчаных грунтах средней плотности и в глинистых грунтах с показателем текучести IL ≤ 0,5 при диаметре уширения, равном:
|
|
| а) 1,0 м независимо от указанных видов грунта
| 0,9
| 1,0
| б) 1,5 м в песках и супесях
| 0,8
| 1,0
| в) 1,5 м в суглинках и глинах
| 0,7
|
| 7 Погружение вдавливанием свай:
| 1,1
| 1,0
| а) в пески средней плотности крупные, средней крупности и мелкие
| 1,1
| 0,8
| б) в пески пылеватые
| 1,1
| 1,0
| в) в глинистые грунты с показателем текучести IL < 0,5
| 1,0
| 1,0
| г) то же, IL ≥ 0,5
|
|
| Примечание - Коэффициенты γcR и γcf по поз. 4 для глинистых грунтов с показателем текучести 0,5 > IL > 0 определяют интерполяцией.
| Таблица 7.4 Грунты
| Коэффициент ki
| Пески и супеси
| 0,5
| Суглинки
| 0,6
| Глины:
|
| при Ip = 18
| 0,7
| при Ip = 25
| 0,9
| Примечание - Для глин с числом пластичности 18 < Ip < 25 значения коэффициента ki определяют интерполяцией.
| |