Определение несущей способности одиночных свай по формулам и таблицам СНиП П-Б. 5-67

Несущую способность свай   определяют   по   следующим фор­мулам:
для свай-стоек

(2.2)

для висячих свай

(2.3

Таблица   2.1
Нормативное сопротивление   грунта основания в плоскости   нижних концов забивных  свай R^н по СНиП II-Б.5-67

Примечание: В тех случаях, когда значения R^н указаны дробью, числитель относится к пескам, а знаменатель к глинам.

где: k = 0,7 — коэффициент однородности грунта; т = 1,0 — коэффи­циент условий работы; F — площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца, м2; R^н — нормативное сопротивление грунта основа­ния в плоскости нижнего конца сваи, Т/м², принимаемое для забив­ных свай по табл. 2.1; u — периметр поперечного сечения сваи, м; — нормативное сопротивление 1-го слоя грунта по боковой по­верхности сваи, Т/м², принимаемое по табл. 2.2; /, — длина участка сваи в пределах i — го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
При определении значений пласты грунта по высоте делят на участки не более 2,0 м.
Указанные в табл. 2.1 и 2.2 значения R^н и даны для песчаных грунтов средней плотности, супесей с коэффициентом пористости не более 0,7, суглинков с тем же коэффициентом не более 1,0 и глин — не более 1,1.
Для плотных песчаных грунтов табличные значения R^н и уве­личивают на 30%.
Таблица   2.2
Нормативные сопротивления грунта, основания по боковой поверхности забивных свай    (по СНиП П-Б.5-67)

При определении величин R^н и нужно учитывать указанные ниже правила.

1.  При планировке территорий срезкой, подсыпкой, намывом до 3,0 м глубину расположения острия сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта по боковой поверхности сваи следует прини­мать от уровня природного рельефа.

2.  При планировке срезкой, подсыпкой, намывом более 3,0 м — глубину расположения острия сваи и среднюю глубину расположе­ния слоя грунта по боковой поверхности сваи нужно принимать от условной отметки, расположенной на 3,0 м выше уровня срезки или на 3,0 м выше природного рельефа при планировке подсыпкой.

3.  Если в пределах длины сваи имеется прослойка торфа мощностью>30 см и предполагается планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то сопротивление грунта, расположенного выше подошвы наинизшего (в пределах глубины забивки сваи) слоя торфа, принимают:
— при подсыпке до 2,0 м — для подсыпки и торфа равными нулю, а для минеральных пластов естественного сложения по табл. 2.2;
— при подсыпках от 2,0 до 5,0 м для грунтов, включая подсыпку, равным 0,4 от значений, указанных в табл. 2,2, взятых со знаком ми­нус, а для торфа — равным минус 0,5 Т/м²;
—    то же, при подсыпках более 5,0 м — указанным в табл. 2.2 зна­чениям, но со знаком минус ,(для торфа минус 0,5 Т/м²).

Значения нормативных сопротивлений грунта под острием и по боковой поверхности сваи, со всеми поправками, можно использовать только при условии, что заглубление сваи в неразмываемый и несрезаемый грунт составляет не менее 4,0 м для мостов и гидро­технических сооружений и не менее 3,0 м для зданий и прочих соо­ружений.

Пример 2.1. Строительная площадка имеет значительный уклон. Верх­ний слой грунта составляют супеси консистенции В = 0,4 мощностью 1,5-2,0 м. Ниже залегает слой торфа мощностью 0,5 м; далее идет мощный слой мелких песков средней плотности. По условиям строительства намечена вертикальная планировка подсыпкой из мелкого песка средней плотности. При забивке свай длиной L= 12,0 м, сечением 30х30 см их несущая способность резко меняется в зависимости от мощности слоя подсыпки, что показано ниже.

Рис. 2.3. Расположение сваи в различных условиях напластования грунтов
(к примеру 2.1)
Свая № 1. Расчетная длина сваи L = 12,0 м; мощность подсыпки из мелко­го песка средней плотности l₁ = 1,5 м. Слой пластичной супеси природного сложе­ния при В=0,4 имеет мощность l₂=2,0 м, слой торфа — мощность l₃=0,5 м. Да­лее на неопределенную глубину залегают мелкие пески средней плотности (рис. 2.3).

Расчетную глубину погружения сваи Н принимаем от природного рельефа, т. е. Н = 12,0-1,5= 10,5 м.
Нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по данным табл. 2.1.

Нормативное сопротивление грунта в Т/м² по боковой поверхности сваи определяем послойно (толщина слоев указана в м):

Несущая способность сваи

Свая № 2. Расчетная длина сваи L = 12,0 м. Мощность подсыпки из мелко­го песка средней крупности l₁+l₂ = 3,0 м. Слой пластичной супеси природного сложения при В = 0,4 мощностью l₃ = 2,0 м, слой торфа мощностью l₄ = 0,5 м. Ниже расположены на неопределенной глубине мелкие пески средней плотности.
Расчетную глубину погружения сваи Н принимаем от условий отметки на 3,0 м выше уровня природного рельефа, т. е. в данном случае от уровня подсып­ки. Отсюда Н=12,0 м.
Нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи с использо­ванием данных табл. 2.1 составит

Нормативное сопротивление грунта f по боковой поверхности сваи определя­ем в Т/м² послойно при высоте слоя h и длине расчетного участка l в м:

Несущая способность сваи

Свая № 3. Расчетная длина сваи L =12,0 м. Мощность подсыпки из мел­кого песка средней плотности l₁ + l₂ +l₃ = 6,0 м. Слой пластичной супеси природно­го сложения при В=0,4 мощностью l₄=1,5 м; слой торфа мощностью l₅ = 0,5 м. Ниже на неопределенную глубину залегают мелкие пески средней плотности.
Расчетную глубину погружения сваи Н принимаем от условий отметки на 3,0 м выше уровня природного рельефа:

Нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи принимаем по данным табл. 2.1. Интерполируя, получим

Нормативное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи определяем в Т/м² послойно:

Отсюда несущая способность сваи:

Для сравнения подсчитаем несущую способность такой же сваи при усло­вии, что мелкие пески средней плотности залегают мощным слоем начиная от поверхности природного рельефа.

Свая № 4. Расчетная длина сваи L = 12,0 м. Свая на всю длину погружена в мощные мелкие пески средней плотности.
Нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи по табл. 2.1:

Далее определяем послойно нормативное сопротивление грунта в Т/м² по бо­ковой поверхности сваи

Отсюда несущая способность сваи составит

Сравнив несущие способности свай в заданных грунтовых условиях с несу­щей способностью такой же сваи,  погруженной  на всю  длину   в мелкий песок средней плотности природного сложения, получим потери несущей способности из-за наличия прослойки торфа и подсыпки: для сваи № 1

для сваи № 2

для сваи № 3

Значения нормативных сопротивлений грунтов R^н и , приве­денные в табл. 2.1 и 2.2, используют при расчете несущей способно­сти сплошных и полых с закрытым нижним концом свай, погружае­мых механическими (подвесными), паровоздушными и дизельными молотами, а также при расчете несущей способности набивных частотрамбованных свай.

Таблица   2.3  Поправочные коэффициенты m_п для определения нормативных сопротивлений грунтов оснований висячих свай

Если предусматривают другие способы погружения свай, то зна­чения R^н и умножают на поправочные коэффициенты m_п, приве­денные в табл. 2.3 и вычисляемые независимо один от другого.

При попирании забивных свай-стоек на скальные грунты и на крупнообломочные (щебенистые, галечниковые, дресвяные и гра­вийные грунты с песчаным заполнением)    значение нормативного сопротивления грунта под нижним концом сваи принимают равным R^н = 2000 Т/м².
Для свай-оболочек и набивных свай, заделанных в скальный грунт не менее чем на 0,5 м и заполненных бетоном, величину R^нопределяют из выражения

(2.4)

где: R_сж — среднее арифметическое значение временного сопротив­ления скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии, Т/м²; h₃ — расчетная глубина заделки сваи-оболочки или набивной сваи в скальный грунт, м; d₃— наружный диаметр заде­ланной в скальный грунт части сваи-оболочки или набивной сваи, м.
Высокие значения нормативного сопротивления грунта под ниж­ними концами забивных и частотрамбованных набивных свай явля­ются результатом значительного уплотнения грунта в процессе за­бивки сваи. Устройство свай-оболочек, погружаемых с выемкой грунта, как и устройство набивных свай, не вызывает такого уплот­нения грунта, вследствие чего изменяется и расчетная формула и значения R_н.

Расчет несущей способности свай-оболочек, погружаемых с вы­емкой грунта, ведут так же, как и расчет несущей способности на­бивных свай.

В тех случаях, когда готовые сваи для воздушных линий элект­ропередачи вдавливают в пробуренные скважины (лидеры), рас­четная формула и значения несколько изменяются. Несущую спо­собность сваи, погружаемой вдавливанием в лидеры, определяют из выражения

(2.5)

где: k = 0,85 — коэффициент однородности грунта; m — коэффици­ент условий работы, принимаемый при фундаментах: под прямые промежуточные опоры — 1,0, под прямые анкерные опоры без раз­ности тяжений проводов в смежных пролетах — 0,85, под анкерно-угловые, угловые, концевые и анкерные опоры с разностью тяжений проводов — 0,75, под специальные опоры через большие реки, ущелья и т. п. — 0,6; m_к — коэффициент условий работы сваи в кус­те, принимаемый равным 0,9 при двух сваях и 0,8 — при трех сваях; при условии, что расстояние между осями свай не менее 4 и не более 6 диаметров, а глубина погружения свай не менее 4 м; R^н — норма­тивное сопротивление грунта под нижним концом свай, принимае­мое по табл. 2.1; и — периметр сваи; — нормативное сопротивле­ние i — го слоя грунта по боковой поверхности сваи, принимаемое по табл. 2.4; G — вес сваи и части ростверка, приходящейся на одну сваю.

Остальные обозначения объяснены в выражении (2.3). Несущая способность   винтовых   свай   зависит от размеров диаметра лопасти D и длины сваи L. При размерах диаметра лопасти сваи
Таблица 2.4   Нормативное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи при вдавливании ее в скважины  (лидеры) , Т/м²

и длине несущую способность винтовой сваи, работающей на осевую нагрузку, определяют по формуле

(2.6)

где: k — коэффициент однородности грунта, принимаемый равным 0,6; m — коэффициент условий работы, определяемый по табл. 2.5; А и В — безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 2.6; с^н — нормативное удельное сцепление или параметр линейности грунта в рабочей зоне, т. е. в слое грунта толщиной, равной D при­легающем к лопасти сваи, Т/м²; h — глубина залегания лопасти сваи oт природного рельефа, а при планировке срезкой — от пла­нировочной отметки; — приведенная объемная масса грунта, за­легающего выше отметки лопасти сваи (с учетом взвешивающего действия грунтовых вод), т/м³; F — проекция площади лопасти, считая по наружному диаметру в м² при работе сваи на сжимающую нагрузку или проекция рабочей площади лопасти, т. е. за вычетом площади сечения ствола свай при работе на выдергивающую на­грузку.

В тех случаях, когда размер лопасти D>1,2 м или длина сваи L>10 м, несущую способность винтовых свай определяют проб­ной статической нагрузкой.

При работе винтовых свай на вдавливание принимают характе­ристики грунтов, залегающих под лопастью сваи, а при расчете на выдергивание — характеристи­ки грунтов, залегающих над ло­пастью сваи. Глубина заложения лопасти от планировочной отметки должна быть не менее 5D в гли­нистых грунтах и не менее 6D — в песчаных.
Таблица   2.5 Коэффициенты условий   работы винтовых свай т

Таблица 2.6   Коэффициенты А и В % выражению (2.6)