Расчет несущей способности свай-стоек при действии вертикальной нагрузки.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на висячие сваи и сваи-стойки.

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые скальные или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твёрдой консистенции).

К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотные, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации E ³ 50 МПа

Свая-стойка практически всю нагрузку на грунт передаёт через нижний конец, так как при малых вертикальных перемещениях сваи не возникают условия для проявления сил трения на её боковой поверхности

Свая-стойка подобна колонне, которая опирается на несжимаемый грунт и поэтому ее несущая способность определяется только размером ее поперечного сечения. Висячая свая под действием нагрузки перемещается относительно окружающего сжимаемого грунта, при этом на ее боковой поверхности возникает трение, которое оказывает сопротивление внедрению сваи в грунт. Поэтому несущая способность висячей сваи зависит как от площади поперечного сечения, так и от площади боковой поверхности сваи.

Сваи-стойки могут потерять несущую способность либо в результате разрушения грунта под ее нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, т.е. такую сваю необходимо рассчитывать: по прочности материала ствола сваи и по условию прочности грунта под ее нижним концом. За несущую способность принимается меньшая величина.

По прочности материала свая-стойка рассчитывается как центрально нагруженный сжатый стержень, без учета поперечного изгиба.

Для железобетонных свай формула расчета несущей способности по материалу выглядит следующим образом:

,

где φ – коэффициент продольного изгиба, обычно φ =1;

γ _с – коэффициент условий работы,

для свай сечением менее 0, 3× 0, 3м γ _с =0, 85;

для свай большего сечения γ _с =1;

γ _m – коэффициент условий работы бетона (0, 7…1 – в зависимости от вида

свай);

R_b – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависит от класса бетона (кПа);

A – площадь поперечного сечения сваи, м²;

γ _a – коэффициент условий работы арматуры, γ _a =1;

R_s – расчетное сопротивление сжатию арматуры (кПа);

A_s – площадь поперечного сечения арматуры, м².

Несущая способность сваи-стойки по грунту определяется по формуле:

,

где γ _с – коэффициент условий работы сваи в грунте, γ _с =1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

А – площадь опирания сваи на грунт, м².

Несущая способность сваи-стойки определяется минимальным значением предельной нагрузки либо по прочности грунта под ее нижним концом, либо разрушением сваи по ее материалу. При низком ростверке сваи рассчитываются без учета их продольного изгиба. Сопротивление под нижним концом сваи, опирающейся на скальные и малосжимаемые грунты, принимается равным 20 МПа. У песчаных грунтов сопротивление под нижним концом зависит от крупности песчаных грунтов, их плотности, а также от глубины их нахождения. В глинистых грунтах это сопротивление зависит также от глубины и от показателя текучести I_L. Величина сопротивления дается на единицу площади поперечного сечения сваи.

7. Одиночные и кустовые свайные фундаменты: проектирование и расчет.

В тех случаях, когда с поверхности залегают слои слабых грунтов, которые не могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения проектируемого сооружения, возникает необходимость передачи нагрузки на более плотные слои, расположенные на глубине. В подобных ситуациях чаще всего прибегают к устройству свайного фундамента.

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания.

Отдельные сваи или группы свай, объединенные поверх распределительной плитой или балкой, образуют свайный фундамент.

Распределительные плиты или балки, объединяющие головы свай, выполняются, как правило, из железобетона и называются ростверками. Ростверк воспринимает, распределяет и передает на сваи нагрузку от расположенного выше сооружения. Если ростверк заглублен в грунт или его подошва расположена непосредственно на поверхности грунта, то его называют низким ростверком, если подошва ростверка расположена выше поверхности грунта – это высокий свайный ростверк (рис. 11.1). Наиболее часто применяют низкий ростверк, высокий ростверк устраивают в опорах мостов, набережных, пирсов и т.п.

Рис.11.1. Типы свайных ростверков:

а, б – низкий; в – высокий

Свая, находящаяся в грунте, может передавать нагрузку от сооружения либо через нижний конец (пята), либо совместно с боковой поверхностью сваи за счет трения последней об грунт.

В зависимости от этого, по характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на а) сваи-стойки б) висячие сваи (сваи трения)