ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
имени Н.М. ГЕРСЕВАНОВА
ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ФУНДАМЕНТОВ
ИЗ НАБИВНЫХ СВАЙ
ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ,
ВОЗВОДИМЫХ
В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

МОСКВА - 1980

«Рекомендации по проектированию фундаментов из набивных свай для зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах» разработаны докт. техн. наук В.А. Ильичевым, канд. техн. наук Ю.В. Монголовым и канд. техн. наук В.М. Шаевичем на основе исследований, выполненных в лаборатории динамики грунтов НИИ оснований и подземных сооружений имени Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. При составлении табл. 1 использованы также результаты экспериментальных исследований, выполненных инж. Л.Л. Егоровой (НИИОСП).

Рекомендации одобрены секцией Ученого Совета НИИ оснований.

Консультации по проектировании фундаментов из набивных свай для зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах, можно получить в НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР (109389, г. Москва, Ж-389, ул. 2-я Институтская, д. 6, тел. 171-89-13, 171-88-90) и в Секторе сейсмики НИИ оснований (277029, г. Кишинев-29, Новобачойское шоссе, 19, тел. 52-50-84, 52-50-24).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. «Рекомендации по проектированию фундаментов из набивных свай для зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах», составлены в развитие раздела 12 главы СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования» и распространяются на проектирование в сейсмических районах набивных свай, устраиваемых только в сухих устойчивых грунтах, не требующих закрепления стенок скважин, при диаметре ствола сваи не менее 40 см и отношении длины сваи к диаметру не более 20.

1.2. Производство работ по изготовлению набивных свай и приемка работ осуществляется в соответствии с правилами для несейсмических районов, при этом необходимо обеспечить надлежащий контроль качества изготовления свай, гарантирующий получение их формы и размеров в строгом соответствии с проектом.

1.3. Армирование набивных свай в сейсмических районах является обязательным, при этом минимальный процент армирования должен приниматься равным 0,05.

2. УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ

2.1. Условия опирания нижних концов свай в сейсмических районах должны удовлетворять требованиям п.п. 8.13, 9.5 и 12.10 главы СНиП II-17-77, при этом величина заглубления свай в грунт должна быть не менее 4 м. Для зданий и сооружений, отнесенных к п. 3 табл. 4 СНиП II-А.12-69^X «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования», и в случае опирания свай на скальные грунты допускается применение свай длиной менее 4 м.

2.2. При проектировании фундаментов из набивных свай в сейсмический районах предпочтение следует отдавать набивным сваям, изготавливаемым в скважинах с уплотненным основанием или уширением, устраиваемым за счет втрамбовывания в основание щебня, гравия, жесткого бетона и т.п.

2.3. Расчет свайных фундаментов из набивных свай с учетом сейсмических воздействий на особое сочетание нагрузок по предельным состояниям первой группы выполняется в соответствии с требованиями п. 12.2 главы СНиП II-17-77 с учетом п.п. 2.4 - 2.14 настоящих Рекомендаций.

2.4. Несущая способность набивной висящей сваи, работающей на осевую сжимающую нагрузку, с учетом сейсмических воздействий определяется по формуле

                                       (1)

где m, m_R, R, F, u, m_f, f_i, l_i - значения те же, что и в формуле (10) главы СНиП II-17-77;

m_c,  - коэффициенты условий работы, учитывающие влияние сейсмических колебаний на напряженное состояние грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи в i-ом слое грунта, принимаются по табл. 1;

h_p - глубина, до которой не учитываются сопротивление грунта на боковой поверхности сваи, определяется в соответствии с п. 2.5;

l - длина ствола сваи в грунте (при уширенной пяте - до начала уширения);

m_RC - коэффициент условий работы нижнего конца сваи при сейсмических воздействиях; определяется в соответствии с п. 2.6.

Таблица 1

Значения коэффициентов условий работы

2.5. Глубина, до которой не учитывается сопротивление грунта на боковой поверхности при определении несущей способности набивной сваи на осевую сжимающую нагрузку с учетом сейсмических воздействий, определяется по формуле (2), но принимается не более :

                                             (2)

Н^* = Н + x₄α_ДМ                                                           (3)

где x₁, x₂, x₃, x₄ - безразмерные коэффициенты, значения которых в зависимости от приведенной глубины погружения сваи , определяемой по указаниям п. 2.7, и условий сопряжения сваи с ростверком приведены в табл. 2;

α_Д, b_c - соответственно коэффициент деформации и условная ширина поперечного сечения сваи; определяются в соответствии с указаниями п. 3 Приложения СНиП II-17-77;

φ_I, C_I, g_I - значения те же, что и в формуле (14) Приложения СНиП II-17-77, при этом значения угла внутреннего трения принимаются с учетом требований п. 12.6 главы СНиП II-17-77;

Н, М - расчетные значения соответственно горизонтальной силы и изгибающего момента, приложенных к свае в уровне поверхности грунта, при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмических воздействий.

Таблица 2

Значения безразмерных коэффициентов x₁, x₂, x₃, x₄

2.6. Коэффициент условий работе нижнего конца сваи при сейсмических воздействиях m_Rc принимается равным 1 для свай с приведенной глубиной погружения  и определяется по формуле (4) для свай о меньшей приведенной глубиной погружения

                                                          (4)

где

H^* - значение то же, что и в формуле (3), в тс;

в - коэффициент, принимаемая равным 0,01 м/тс;

d - диаметр ствола сваи; для свай с уширенной пятой - наибольший диаметр поперечного сечения уширения, в м;

 - приведенная глубина погружения сваи; определяется по указаниям п. 2.7.

2.7. Приведенная глубина погружения сваи  определяется по формуле

                                                                (5)

где

α_Д - значение то же, что и в формуле (2);

l - дана ствола сваи в грунте; для свай с уширенной пятой - расстояние от поверхности грунта до начала уширения, если отношение диаметра уширения к диаметру ствола сваи не менее 1,5; в противном случае - расстояние от поверхности грунта до подошвы уширенной пяти.

2.8. Расчет свайных фундаментов с учетом сейсмических воздействий в просадочных грунтах следует выполнять с учетом п. 12.9 главы СНиП II-17-77.

При проектировании свайных фундаментов в проселочных грунтах необходимо выполнить два самостоятельных расчета: 1) на основное сочетание нагрузок в соответствии c разделом 9 главы СНиП II-17-77; 2) на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий в соответствии с настоящими Рекомендациями, при этом определение несущей способности свай с учетом сейсмических воздействий в просадочных грунтах II типа производится без учета возможности развития негативного трения грунта.

2.9. Несущая способность набивных свай на выдергивающие нагрузки с учетом сейсмических воздействий определяется по результатам полевых испытаний свай имитированными сейсмическими воздействиями.

2.10. Несущая способность набивных свай, устраиваемых в грунтовых условиях, отсутствующих в табл. 1, определяется по результатам полевых испытаний свай имитированными сейсмическими воздействиями.

2.11. Несущая способность с учетом сейсмических воздействий набивных свай, для которых отсутствуют данные по расчету их несущей способности при статических нагрузках, определяется по результатам полевых испытаний свай имитированными сейсмическими воздействиями.

2.12. Определение условий в свае, а также давления, передаваемого на грунт боковыми поверхностями сваи при расчете на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий, можно производить в соответствии с Приложением СНиП II-17-77, при этом:

а) приведенная глубина погружения сваи принимается в соответствии с указаниями п. 2.7 настоящих Рекомендаций;

б) для свай с уширенной пятой значения коэффициентов в табл. 2 Приложения СНиП II-17-77 следует принимать, как при заделке сваи в скалу на глубине, соответствующей длине ствола сваи в грунте до начала уширения, если отношение диаметра уширения к диаметру ствола сваи не менее 1,5; в противном случае значения коэффициентов принимаются, как при опирании сваи на наскальный грунт;

в) проверка устойчивости грунта по условию ограничения давления, передаваемого на грунт боковыми поверхностями сваи, должна выполняться в любом случае независимо от размеров сваи и вида грунта, окружающего сваю, при этом значения расчетного угла внутреннего трения грунта φ_I принимаются с учетом требований п. 12.6 главы СНиП II-17-77;

г) при расчете свай в проселочных грунтах II типа в случае неизбежного замачивания основания верхний участок сваи, равный по длине величине S_пр.гр - просадке грунта от собственного веса, рассматривается, как свободный от контакта с грунтом и расположенный между подошвой ростверка и поверхностью грунта.

2.13. Для наиболее распространенной конструкции свайного фундамента в сейсмических районах, когда сваи с приведенной глубиной погружения  защемлены в низкий ростверк, исключающий возможность поворота головы свай, изгибающий момент М_макс и поперечная сила Q_макс достигают максимального значения в уровне подошвы находящегося на грунте ростверка, а давление, передаваемое на грунт боковыми поверхностями сваи, достигает максимального значения σ_макс на глубине . Указанные величины могут определяться по формулам

                                                            (6)

Q_макс = Н,                                                               (7)

                                                          (8)

где

Н - значение то же, что и в формуле (3);

α_Д, b_c - значения те же, что и в формуле (2);

а_M, а_P - коэффициенты, значения которых зависят от приведенной глубины погружения сваи : при

а_M = 1,06; а_P = 0,73; при  а_M = 0,94

а_P = 0,65; для промежуточных значений  коэффициенты принимаются по интерполяции.

2.14. Проверка сечений железобетонных свай по сопротивлению материала на совместное действие расчетных усилий (продольной сваи, изгибающего момента и поперечных сил) должна производиться в соответствии с главой СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования» как для внецентренно-сжатого или растянутого момента с учетом требований п. 5.2 главы СНиП II-17-77, при этом величина N_Z осевой нагрузки в рассматриваемом сечении на глубине Z определяется при сжатии и растяжении соответственно по формулам (9) или (10)

                                                         (9)

где N_Z = N                                                             (10)

N, u, f_i, l_i - значения те же, что и в формулах (1) и (19) главы СНиП II-17-77 соответственно.

3. ИСПЫТАНИЯ СВАЙ ИМИТИРОВАННЫМИ СЕЙСМИЧЕСКИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ

3.1. На основания полевых испытание, выполненных в соответствии с настоящими Рекомендациями, определяется несущая способность сваи по грунту на вертикальную нагрузку с учетом сейсмических воздействий и коэффициент деформации системы «свая-грунт», с использованием которого производится проверка сечений свай по сопротивлению материала на совместное действие расчетных усилий (нормальной силы, изгибающего момента и перерезывающей силы) и проверка устойчивости свай по условию ограничения давления, оказываемого на грунт боковыми поверхностями свая.

3.2. Несущая способность сваи на осевую сжимающую или выдергивающую нагрузку по результатам полевых испытаний имитированными сейсмическими воздействиями определяется по формуле (35) главы СНиП II-17-77, при этом коэффициент К_С, характеризующий снижение несущей способности сваи при сейсмических воздействиях определяется по формуле

K_C = m₁m₂,                                                              (9)

где

m₁, m₂ - коэффициенты, учитывающие снижение несущей способности сваи на вертикальную нагрузку соответственно при изменении напряженного состояния грунта в процессе прохождения сейсмических волн и при горизонтальных динамических воздействиях от раскачивающегося сооружения.

3.3. Коэффициент m₁ определяется по результатам испытания свай, загруженных вертикальной статической нагрузкой, на сейсмовзрывные воздействия. Испытания проводятся в следующей последовательности:

а) с помощью гидравлического домкрата свая загружается безинерционный осевой вдавливающей ступенчато-возрастающей нагрузкой с условной стабилизацией затухания осадки в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-78 до величины Р_о, при которой осадка головы сваи достигает значения D, определяемого по формуле (16) главы СНиП II-17-77; перед началом загружения между домкратом и упорной конструкцией устанавливается виброизолятор (пружины или катки);

б) не позднее, чем через 24 часа после окончания стабилизации осадки при нагрузке Р_о, осуществляется сейсмовзрывное воздействие требуемой интенсивности в результате замедленного взрыва зарядов взрывчатого вещества (ВВ), расположенных в скважинах на определенном расстоянии от испытываемых свай, с соблюдением правил техники безопасности и обеспечением безопасности существующих зданий; продолжительность сейсмовзрывного воздействия при испытаниях должна составлять не менее 7 с. Промежуток времени между взрывами отдельных зарядов ВВ назначается в зависимости от затухания колебаний грунта по записям контрольных взрывов от момента вступления волны с максимальной амплитудой до момента, когда амплитуда колебаний от одного взрыва уменьшится не менее, чем вдвое. Ориентировочно этот промежуток времени t может быть принят в пределах 2Т £ t £ 3Т, где Т - период колебаний грунта возле опытных свай. В процессе испытаний на сейсмовзрывные воздействия вертикальная статическая нагрузка не поддерживается постоянной, а должна иметь возможность уменьшаться по мере снижения сопротивления грунта. При испытаниях на сейсмовзрывные воздействия регистрируются горизонтальные составляющие колебаний грунта на поверхности возле опытных свай в двух взаимно перпендикулярных направлениях, осадка сваи D за время испытаний и уменьшение давления в гидравлической системе домкрата (т.е. вертикальной нагрузки). Векторные значения ускорения колебаний поверхности грунта возле опытных свай должны быть не менее 2 м/с² для расчетной сейсмичности 7 баллов, 4 м/с² для 8 баллов в 7 м/с² для 9 баллов. Глубина скважин для размещения зарядов ВВ в расстояние между скважинами назначается организацией, производящей буровзрывные работ, в зависимости от величины заряда, диаметра скважины, грунтовых условий и длины верхнего участка скважины, забиваемого грунтом для исключения выброса при взрыве (длина указанного участка должна в любом случае приниматься не менее 5 м).

3.4. Ориентировочную массу С заряда ВВ (кг) для обеспечения требуемой интенсивности колебаний грунта возле опытных свай допускается определять по формуле (12) в уточнять по результатам контрольных взрывов одиночных зарядов на площадке

С = l²(lgR)²R³                                                         (12)

 = 2,8 · 10^-5 кг·c⁴·м^-5,

где

α - модуль вектора ускорений горизонтальных колебаний поверхности грунта возле опытной сваи (м/с²);

R - расстояние от скважины с зарядом ВВ до испытываемой сваи (м); назначается из условия R ³ 15 + 1,5 l, где l - глубина погружения сваи в грунт, в м.

3.5. Величина коэффициента m₁ по результатам испытаний свай на сейсмовзрывные воздействия определяется по формуле

                                                        (13)

где

Р_о и P₁ - величина вертикальной статической нагрузки соответственно до начала и после окончания сейсмовзрывных воздействий;

D_о - величина осадки сваи при нагрузке P_о перед началом испытаний на сейсмовзрывные воздействия;

D₁ - величина дополнительной осадки сваи за время испытаний свай на сейсмовзрывные воздействия.

3.6. Коэффициент m₂ определяется по результатам испытаний свай, загруженных вертикальной статической нагрузкой, на горизонтальные динамические воздействия. Испытания проводятся в следующей последовательности:

а) свая загружается вертикальной статической нагрузкой так же, как в при испытаниях на сейсмовзрывные воздействия;

б) с помощью вибратора направленного действия, установленного на катках возле сваи и жестко связанного о ней, создаются горизонтальные динамические воздействия на сваю продолжительностью не менее 10 с при постоянной частоте вращения, не превышающей 10 герц; в качестве вибратора направленного действия могут быть использованы вибропогружатели типа ВП-1, ВП-2 или ВПП, оборудованные двигателями постоянного тока для создания колебаний с необходимой амплитудой за счет изменения частоты вращения. Горизонтальное раскачивание сваи необходимо осуществлять с постоянной амплитудой А_Д, величина которой в уровне поверхности грунта определяется из условия A_g ³ 1,2у_о, но принимается не менее 3 мм (у_о - горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта при статическом приложении расчетной сейсмической нагрузкой к свайному фундаменту сооружения); в процессе испытаний на горизонтальные динамические воздействия вертикальная нагрузка должна не поддерживаться постоянной, а иметь возможность уменьшаться по мере снижения сопротивления грунта; при испытаниях свай на горизонтальные динамические воздействия регистрируется амплитуда колебаний свай в уровне поверхности грунта А_д, осадка сваи D₂ за время испытаний и контрольных запусков вибратора, а также уменьшение давления в гидравлической системе домкрата (т.е. вертикальной нагрузки).

3.6. Величину горизонтального перемещения сваи у_о в уровне поверхности грунта при статическом приложении к свайному фундаменту сооружения расчетной горизонтальной сейсмической нагрузки можно определить по формуле

                                                             (14)

Значения коэффициента r вычисляются:

- для свай, защемленных в низкий или высокий ростверк, исключающий возможность поворота головы сваи, соответственно по формуле (15) ил (16)

                                                          (15)

                                         (16)

где

                                                    (17)

- для свай, шарнирно сопряженных с ростверком или защемленных в ростверк, не исключающий возможность поворота головы свай, а также для свободно стоящих свай по формуле

                                                (18)

В формулах (14) - (18) приняты следующие обозначения:

И, М - значения те же, что и в формуле (3);

α_Д, Е_δ, J - значения те же, что и в формуле (6) Приложения СНиП II-17-77, значения α_Д по результатам испытания определяется в соответствии о п.п. 3.14, 3.15 настоящих Рекомендаций;

A_о, B_о, C_о - коэффициенты, значения которых принимаются по табл. 2 Приложения СНиП II-17-77;

l_o - расстояние от подошвы ростверка до поверхности грунта (для свободно стоящих свай - высота приложения горизонтальной нагрузки над поверхностью грунта).

3.7. Величина коэффициента m₂ по результатам испытаний свай на горизонтальные динамические воздействия определяются по формуле

                                                        (19)

где

Р_о и Р₂ - величина вертикальной статической нагрузки на свае соответственно до начала и после окончания горизонтальных динамических воздействий;

D_o - величина осадки сваи при нагрузке Р_о перед началом испытаний на горизонтальные динамические воздействия;

D₁ - величина дополнительной осадки сваи за время испытаний на горизонтальные динамические воздействия и контрольных запусков вибратора.

3.8. Испытания горизонтальными динамическими и сейсмическими воздействиями рекомендуется производить на различных сваях. Допускается проведение указанных испытаний на одной и той же свае, при этом испытания горизонтальной динамической нагрузкой должны выполняться после испытаний на сейсмовзрывные воздействия. В случае, когда оба вида испытаний проводятся на одной и той же свае, вертикальную статическую нагрузку, уменьшающуюся в процессе опыта в результате сейсмовзрывных воздействий, необходимо довести до первоначального значения, равного Р_о.

3.9. Испытания имитированными сейсмическими воздействиями свай, загруженных осевой выдергивающей статической нагрузкой, для определения коэффициентов m₁ и m₂ проводятся аналогично испытаниям свай, загруженных осевой вдавливающей нагрузкой, при этом перед началом испытаний свая загружается статической осевой ступенчато-возрастающей вздергивающей нагрузкой до величины Ф, равной несущей способности сваи на выдергивающую нагрузку и определяемой по формуле (15) главы СНиП II-17-77. При вычислении коэффициентов m₁ и m₂ величины осадок сваи D_о, D₁, D₂ в этом случае заменяется на соответствующие значения вертикальных перемещений (выхода) сваи.

3.10. Для проведения испытаний имитированными сейсмическими воздействиями не должны использоваться свая, испытанные ранее статической нагрузкой для определения их несущей способности.

3.11. Сваи, испытанные имитированными сейсмическими воздействиями, не должны в дальнейшем использоваться в свайном фундаменте сооружения.

3.12. Количество свай, подлежащих испытаниям имитированными сейсмическими воздействиями, устанавливается проектной организацией и принимается не менее 1/3 от числа свай, испытанных вертикальной статической нагрузкой на данном объекте.

3.13. В случае невозможности проведения испытания свай на сейсмовзрывные воздействия на конкретной площадке строительства, допускается использовать результаты испытаний по наложенной методике таких же свай в аналогичных грунтовых условиях.

3.14. Испытания одиночной свая горизонтальной статической нагрузкой для определения коэффициента деформации α_Д производятся без условий стабилизации перемещений на каждой ступени нагрузки, т.е. форсированным методом при постоянной скорости возрастания нагрузки с интервалом ее действия на каждой ступени в течение 5 минут. Величина ступени нагрузки принимается равной 1/10 - 1/12 предполагаемой величине предельной нагрузки в испытаниях, при достижении которой величина горизонтального перемещения сваи начинает непрерывно возрастать без увеличения нагрузки.

3.15. Коэффициент деформации α_Д, по результатам испытаний горизонтальной статической нагрузкой, приложенной в уровне поверхности грунта к одиночной свае, определяется по формуле:

                                                           (19)

                                                           (20)

l - значение то же, что и в формуле (5);

y_o - горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, соответствующее нагрузке;

Н_о - нагрузка, меньшая на одну ступень; чем предельная при испытаниях;

E_δ, J - значения те же, что и в формуле (6) Приложения СНиП II-17-77;

A, В - коэффициенты, значения которых зависят от условий опирания нижнего конца сваи и коэффициента β: при свободном опирании нижнего конца сваи на наскальный грунт и β < 3 А = 1,14 B = 0,67; при защемлении нижнего конца сваи на глубине l и 1,6 £ β < 3 А = 1,43 B = 0,29; при любых условиях опирания нижнего конца и β > 3 А = 1,34 В = 0.

3.16. Сваи, испытанные горизонтальной статической нагрузкой для определения коэффициента деформации α_Д, не должны использоваться в фундаменте здания или сооружения.

Приложение

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Требуется рассчитать свайный фундамент из одной сваи под колонну промышленного здания при расчетной сейсмичности 8 баллов. Набивные сваи диаметром 0,8 м длиной 16 м изготавливаются по п. 2.6, а главы СНиП II-17-77 (погружается труба, нижний конец которой закрыт оставляемым в грунте башмаком, затем эта труба извлекается по мере заполнения скважины бетонной смесью).

Подошва ростверка находятся на глубине 2 м от планировочной отметки грунта. Сваи прорезают слой лессовидного проселочного суглинка общей толщиной 14 м и заглубляется в тугопластичные непросадочные суглинки на 2 м. Грунтовые условия относятся ко II типу по просадочности. Просадка грунта от собственного веса составляет = 43,8 см.

Требуемые для расчета характеристики грунтов в водонасыщенном состоянии приведены в таблице.

Таблица

Характеристика грунтов

В здании располагается производство с мокрым технологическим процессом, в связи с чем неизбежно замачивание всей толщи просадочных грунтов. Предельно допускаемая осадка для данного типа здания составляет 8 см.

Расчетные нагрузки на сваю:

а) при основном сочетании: вертикальная сжимающая - 110 тс, горизонтальная - 4 тс, момент - 5,3 тм;

б) при особом сочетании с учетом сейсмических воздействий: вертикальная сжимающая нагрузка - 95 тс, горизонтальная - 12 тс, момент - 16 тм.

Решение

1. Определяем несущую способность сваи на сжимающую нагрузку с учетом возможности развития негативного трения грунта по формуле (28) главы СНиП II-17-77 в статических условиях

где

m = 1; m_R = 1; m_f = 0,8; F = 0,5 м²; u = 2,51 м; R = 308 т/м²; значения f_i на глубинах от 3 до 15 м через 2 м, а также на глубине 17 м соответственно составляют: 0,7; 0,7; 0,7; 0,8; 0,7; 0,7; 0,7; 3,9; a - 1,4; просадка грунта от собственного веса, равная 8 см, определяется просадкой двухметрового слоя, залегающего непосредственно выше кровли тугопластичных суглинков (относительная просадочность грунтов этого слоя составляет 0,04), т.е. h_n = 14 - 2 = 12 м.

Ф_II = I [I · 308 · 0,5 + 2,51 · 0,8 · 2 (0,7 · 6 + 0,8 + 3,9) - 1,4 · 1 · 2,51 · 2 (0,7 · 5 + 0,8)] = 159,5 тс.

Нагрузка, допускаемая на сваю, равна

2. Несущую способность сваи на сжимающую нагрузку с учетом сейсмических воздействий определяем по формуле (1) настоящих Рекомендаций без учета возможности развития негативного трения грунта.

Предварительно определим коэффициенты α_Д, m_RC и величину h_p.

Коэффициент пропорциональности Е принимаем по табл. 1 Приложения к СНиП II-17-77 как для суглинков с показателем консистенции J_L = 0,85 К = 140 тс/м⁴. Коэффициент упругой деформации определяем по формуле (6) Приложения СНиП II-17-77

где

bc = 1 + 0,8 = 1,8 м; E_δ = 2,4 × 10⁶ т/м² (бетон марки 200);

Так как приведенная глубина погружения, вычисленная по формуле (5), l = 0,35 × 16 = 5,6 > 4, то коэффициент m_RC = 1.

Длину участка сваи, вдоль которой сопротивление грунта на боковой поверхности не учитывается, определяем по формуле (2) настоящих Рекомендаций, принимая x₁ = 2,5 x₂ = 0,98 x₃ = 0,8 (по табл. 2); с_I = 1,1 т/м²; φ_I = 18° - 4° = 14° (в соответствии с п. 12.6 главы СНиП II-17-77); объемная масса грунта с учетом взвешивания в воде для средней величины коэффициента пористости 0,864, равна

По формуле (3) определяем величину Н^*, принимая x₄ = 0,45:

Н^* = 12 + 0,45 · 0,35 · 16 = 214,5 тс.

Величина h_p по формуле (2)

Поскольку величина , принимаем h_p @ 6 м.

Определяем Ф_с, принимая m_с = 0,8 m_ci = 0,65 (по табл. 1),

Ф_с = I [0,8 · 1 · 1 · 308 · 0,5 + 2,51 · 0,65 · 0,8 · 2 (0,7 · 3 + 0,8) + 2,51 · 0,8 · 0,8 · 3,9] = 133,4 тс.

Нагрузка, допускаемая на сваю, равна

Таким образом, требования расчета сваи по грунту на сжимающую нагрузку по первому предельному состоянию (по несущей способности) как на основное, так и на особое, с учетом сейсмических воздействий, сочетание нагрузок полностью удовлетворяются.

3. Проверяем сечение сваи на совместное действие расчетных усилий при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмических воздействий.

В табл. 3 приведены величины изгибающих моментов, действующих в сечениях сваи по глубине, вычисленные по формуле (10) Приложения СНиП II-17-77 при внешних воздействиях в уровне поверхности грунта Н_о = Н = 12 тс и М_о = М + Н S_пр.гр = 16 + 12 · 0,438 = 21,26 тм.

Таблица 3

Из табл. 3 видно, что изгибающий момент достигает максимального значения на глубине Z = 0,85 м и составляет М_макс = 42,77 тм.

Величину осевой сжимающей нагрузки в рассматриваемом сечении на глубине 2,85 м определяем по формуле (9) настоящих Рекомендаций

Проверку прочности сечения сваи, а также определение необходимого количества продольной арматуры при совместном действии изгибающего момента M = 42,87 тм и осевой сжимающей силы N_Z = 91,1 тс выполняются как для внецентренно сжатого элемента в соответствии с требованиями главы СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования» или п.п. 3.73, 3.74 «Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения» М., 1977) с учетом требований п. 5.2 главы СНиП II-17-77.

3. Давление, передаваемое боковыми поверхностями сваи на грунт при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмических воздействий, определяем для глубины  (так как  > 2,5) по формуле (16) Приложения СНиП II-17-77

Расчетное сопротивление грунта R_δ на глубине 2,43 м определяем по формуле (14) Приложения СНиП II-17-77

что удовлетворяет требованиям расчета.

СОДЕРЖАНИЕ