5. Расчет свайного фундамента под башенный копер

5.1. Определение расчетного сопротивления свай

Расчетное сопротивление свай всех видов, свай-оболочек и свай-столбов (допустимую нагрузку на сваю) следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим условиям:

а) по сопротивлению грунта основания;

б) по сопротивлению материала свай в соответствии с требованиями СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

Расчет сопротивления висячих свай по материалу, как правило, не требуется, так как оно обычно больше, чем по грунту. Сопротивление свай по грунту определяется по таблицам и формулам СНиПа, испытанием сваи статической нагрузкой, испытанием грунта основания скважины зондированием. Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

N≤F_d/γ_k, (6.3)

где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

F_d – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;

γ_k – коэффициент надежности, принимаемый равным:

а) γ_k = 1,2, если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой;

б) γ_k = 1,25, если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний свай, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

в) γ_k – 1,4 если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний, выполненных без учета упругих деформаций.

Расчетная нагрузка на сваю N определяется из условия, что фундамент рассматривается как рамная конструкция, воспринимающая вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле

(5.1)

где N_d, M_х, M_y – соответственно расчетная сжимающая сила (кН), расчетные изгибающие моменты (кН·м), относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n – число свай в фундаменте;

x_i, y_i – расстояние от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка;

х, у – расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

5.1.1. Определение сопротивления сваи по материалу

Железобетонные и бетонные сваи необходимо проектировать из тяжелого бетона. Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой арматурой, на которые отсутствуют государственные стандарты, а также для набивных и буровых свай необходимо предусматривать бетон класса не ниже В15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой – не ниже В22,5.

Несущая способность сваи по материалу определяется как для внецентренно нагруженного элемента по формуле

N ≤ γ_св·φ·(R_b·A + R_sc·As), (5.2)

где γ_св – коэффициент условий работы, предусмотренный СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций для элементов, бетонируемых в вертикальном положении, а также коэффициент условий работы, учитывающий влияние способа производства свайных работ;

а) для глинистых грунтов, показатель текучести которых позволяет бурить скважины и бетонировать их без крепления стенок, при положении горизонта подземных вод в период строительства ниже пяты свай, γ_св = 1,0;

б) для грунтов, где крепление скважин и бетонирование осуществляется с применением извлекаемых обсадочных труб при отсутствии воды в скважинах (т.е. бетонирование сухим способом), γ_св = 0,9;

в) для грунтов, в которых производятся бурение скважин с применением извлекаемых обсадных труб и бетонирование под водой,

γ_св= 0,8;

г) для грунтов, бурение скважин и бетонирование в которых выполняется под глинистым раствором или под избыточным давлением воды (без обсадных труб), γ_св = 0,7.

φ – коэффициент, учитывающий особенности загружения, гибкость и др. (для свай, полностью находящихся в грунте, φ = 1);

R_b – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (призменная прочность), МПа;

R_cs – расчетное сопротивление арматуры, МПа;

А – площадь сечения сваи, м²;

A_s – площадь сечения всех продольных стержней арматуры, м².

Расчетное сопротивление тяжелого бетона:

Класс	B10	B12.5	В15	В20	В25	В30
Расчетное сопротивление, МПа	6,0	7,5	8,5	11,5	14,5	17

Расчетное сопротивление арматуры, МПа:

Класс	A-I	А-II	A-III	A-IV
Расчетное сопротивление, МПа	225	280	355	400