Свайные фундаменты

4.9. Несущую способность F_du, кН (тс), набивной и буровой свай и сваи-оболочки, работающих на выдергивающие нагрузки, следует определять по формуле

F_du =_cu_cff_ih_i , (14)

где _с - тоже, что в формуле (10);

u,  _cf, f_i, h_i - то же, что в формуле (11).

ВИНТОВЫЕ СВАИ

4.10. Несущую способность F_d ,кН (тс), винтовой сваи диаметром лопасти d  1,2 м и длиной l < 10м, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле (15), а при диаметре лопасти d > 1,2 м и длине сваи l > 10 м - только по данным испытаний винтовой сваи статической нагрузкой:

F_d =_c [(₁c₁ + ₂_Ih₁)A + uf_i (h-d)], (15)

где _с - коэффициент условий работы, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по табл.8;

₁, ₂ - безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл.9 в зависимости от расчетного

значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне _I (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d);

c_I - расчетное значение удельного сцепления пылевато-глинистого или параметр линейности песчаного грунта в рабочей зоне, кПа (тс/м²);

_I - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

h₁ - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м;

А - проекция площади лопасти, м², считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой свои на выдергивающую нагрузку;

f_i - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа (тс/м²), принимаемое по табл.2 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);

u - периметр ствола сваи, м;

h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;

d - диаметр лопасти сваи, м.

П р и м е ч а н и я: 1. При определении несущей способности винтовых свай при действии вдавливающих нагрузок характеристики грунтов в табл.9 относятся к грунтам, залегающим под лопастью, а при работе на выдергивающие нагрузки - над лопастью сваи.

2. Глубина заложения лопасти от уровня планировки должна быть не менее 5d при пылевато-глинистых грунтах и не менее 6d - при песчаных грунтах (где d-диаметр лопасти)

3. Расчетные значения угла внутреннего трения _I и сцепления грунта с_I основания при расчетах по формуле (15) должны определяться в соответствии с требованиями п.3.5.

Таблица 8

Грунты

Коэффициент условий работы винтовых свай _с при нагрузках

сжимающих

выдергивающих

знакопеременных

1. Глины и суглинки:

а) твердые, полутвердые и тугопластичные

б) мягкопластичные

в) текучепластичные

2. Пески и супеси

а) пески маловлажные и супеси твердые

б) пески влажные и супеси пластичные

в) пески водонасыщенные и супеси текучие

0,8

0,8

0,7

0,8

0,7

0,6

0,7

0,7

0,6

0,7

0,6

0,5

0,7

0,6

0,4

0,5

0,4

0,3

Таблица 9

Расчетное значение угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне _I, град

Коэффициенты

Расчетное значение угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне _I град

Коэффициенты

₁

₂

₁

₂

13

7,8

2,8

24

18,0

9,2

15

8,4

3,3

26

23,1

12,3

16

9,4

3,8

28

29,5

16,5

18

10,1

4,5

30

38,0

22,5

20

12,1

5,5

32

48,4

31,0

22

15,0

7,0

34

64,9

44,4

УЧЕТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ (НЕГАТИВНЫХ) СИЛ ТРЕНИЯ ГРУНТА

НА БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ СВАЙ

4.11. Отрицательные (негативные) силы трения, возникающие на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз, следует учитывать в случаях:

планировки территории подсыпкой толщиной более 1,0 м;

загрузки пола складов полезной нагрузкой более 20 кН/м² (2 тс/ м ² );

загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой от оборудования более 100 кН/м² (10 тс/м² );

увеличение эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня подземных вод;

незавершенной консолидации грунтов современных и техногенных отложений;

уплотнения несвязных грунтов при динамических воздействиях;

просадки грунтов при замачивании.

П р и м е ч а н и е. Учет отрицательных сил трения, возникающих в просадочных грунтах, следует производить в соответствии с требованиями разд. 8.

4. 12. Отрицательные силы трения учитываются до глубины, на которой значение осадки околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента превышает половину предельного значения осадки фундамента. Расчетные сопротивления грунта принимаются по таблице 2 со знаком “минус”, а для торфа, ила, сапропеля - минус 5 кПа (0,5 тс/м²).

Если в пределах длины, погруженной части сваи залегают на пластование торфа толщиной более 30 см и возможно планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то расчетное сопротивление грунта f_i расположенного выше подошвы наинизшего (в пределах длины погруженной части сваи) слоя торфа, следует принимать:

а) при подсыпках высотой менее 2 м - для грунтовой подсыпки и слоев торфа - равным нулю, для минеральных ненасыпных грунтов природного сложения - положительным значениям по таблице 2;

б) при подсыпках высотой от 2 до 5 м - для грунтов, включая подсыпку, - равным 0, 4 значений, указанных в таблице 2, но со знаком “минус”, а для торфа - минус 5кПа (0,5 тс/м ² ) (отрицательные силы трения);

в) подсыпках высотой более 5 м - для грунтов, включая подсыпку, - равным значениям, указанным в таблице2, но со знаком “минус”, а для торфа - минус 5кПа (0,5 тс/м ² ).

В пределах нижней части свай, где осадка околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента менее половины предельного значения осадки свайного фундамента, расчетные сопротивления грунта f_i следует принимать положительными по табл. 2, а для торфа , ила, сапропеля – равными 5 кПа (0,5 тс/м²).

4.13. В случае, когда консолидация грунта от подсыпки или погрузки территории к моменту начала возведения надземной части зданий или сооружений (включая свайный ростверк) завершилась или возможное значение осадки грунта, окружающего сваи, после указанного момента в результате остаточной консолидации не будет превышать половины предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа. Для прослоек торфа значение f _i следует принимать равным 5 кПа (0,5тс/м²).

Если известны значения коэффициентов консолидации и модуля деформации торфов, залегающих в пределах длины погруженной части сваи, и возможно определение значения осадки основания от воздействия пригрузки территории для каждого слоя грунта, то при определении несущей способности сваи допускается учитывать силы сопротивления грунта с отрицательным знаком (отрицательные силы трения) не от уровня подошвы нижнего слоя торфа, а начиная от верхнего уровня слоя грунта, значение дополнительной осадки которого от пригрузки территории (определенной начиная с момента передачи на сваю расчетной нагрузки) составляет половину предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Испытания свай статической и динамической нагрузками следует производить, соблюдая требования ГОСТ 5686-78, а испытания грунтов статическим зондированием и эталонной сваей – ГОСТ 20069-81 и ГОСТ 24942-81.

П р и м е ч а н и е. Для забивных висячих свай длиной более 12 м вместо испытаний грунтов эталонной сваей допускается производить испытания статической нагрузкой с помощью металлической сваи-зонда диаметром 127 мм, конструкция которой обеспечивает раздельные измерения сопротивления грунта под нижним концом и на участке боковой поверхности (муфте трения) площадью 0,25 м². Испытания грунтов сваей-зондом следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 24942-81 применительно к эталонной свае типа II.

5.2. Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого здания или сооружения должно быть проведено не менее:

статистических испытаний сваи и свай-штампов......................2

динамических испытаний свай...................................................6

испытаний грунтов эталонной сваей…......................................6

испытаний свай-зондов..............................................................6

испытаний статическим зондированием…................................6

5.3. Несущую способность F_d кН (тс), свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

, (16)

где _с - коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок _с = 1; в случае выдергивающих нагрузок _с принимается по указаниям п.4.5.

F_u,n - нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН (тс), определяемое в соответствии с указаниями пп.5.4-5.7;

_{g -} коэффициент надежности по грунту, принимаемый по указаниям п.5.4.

П р и м е ч а н и е. Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте здания или сооружения.

5.4. В случае, если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи в формуле (16) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т.е. F_u,n = F_u,min , а коэффициент надежности по грунту - _g = 1.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет шесть и более, F_u,n и _g следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай F_u,, полученных по данным испытаний, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522-75 применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления. При этом для определения частных значений предельных сопротивлений следует руководствоваться требованиями п.5.5 при вдавливающих, п.5.6 - при выдергивающих и горизонтальных нагрузках и п.5.7- при динамических испытаниях.

5.5. Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание их осадки s без увеличения нагрузки (при s = 20мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления F_u испытываемой сваи.

Во всех остальных случаях для фундаментов зданий и сооружений (кроме мостов и гидротехнических сооружений) за частное значение предельного сопротивления сваи F_u вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную s и определяемую по формуле

s = s_u,mt (17)

где s_u,mt- предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП 2.02.01-83;

- коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения s_u,mt к осадке сваи, полученной при статический испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.

Значение коэффициента  следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или пылевато-глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной , а также за 2 часа, если под их нижними концами залегают пылевато-глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента  допускается уточнять по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.

Если осадка, определенная по формуле (17), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи F_u следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.