Основные указания по расчету

4.1. Расчет свайных фундаментов и их оснований должен производиться по предельным состояниям двух групп:

а) по первой группе:

по прочности конструкций свай, свай-оболочек свай-столбов (ниже в настоящем разделе именуемых для краткости, общим названием «сваи»), а также свайных ростверков (п. 4.2 настоящей главы);

по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай (п. 4.3 настоящей главы);

по устойчивости (несущей способности) оснований свайных фундаментов в целом, если на них передаются горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами, либо сложены крутопадающими слоями грунта (п. 8.12 настоящей главы);

б) по второй группе:

по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (пп. 4.4, 7.1 и 7.2 настоящей главы);

по перемещениям свай (вертикальным, горизонтальным D_г и углам поворота головы свай Y) совместно с грунтом оснований от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов (приложение к настоящей главе);

по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов (п. 4.2 настоящей главы).

К п. 4.1. Расчет конструкций свай, свай-оболочек и ростверков по первой группе предельных состояний должен производиться во всех случаях на вертикальные и горизонтальные нагрузки по прочности материала свай и свай-оболочек, а также по несущей способности грунта основания.

Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний (по деформациям) следует производить во всех видах грунтов, за исключениям тех случаев, когда сваи и сваи-оболочки опираются на крупнообломочные грунты, плотные пески и твердые коренные глины, где расчет по осадкам не требуется. Этот расчет требуется также при передаче на сваи горизонтальных нагрузок, которые могут вызвать существенные горизонтальные смещения фундаментов.

Расчет свайных фундаментов опор мостов и водопропускных труб производится по первой группе предельных состояний с проверкой осадок и горизонтальных смещений верха опор. Последнее обусловлено тем, что фундаменты опор мостов воспринимают кроме вертикальных значительные горизонтальные нагрузки (давление грунта на устои, неуравновешенный распор арочных пролетных строений и др.), а фундаменты водопропускных труб на неустойчивых грунтах (где применяются сваи) подвержены воздействию постоянной горизонтальной нагрузки, проявляющейся вследствие расползания насыпи.

По образованию и раскрытию трещин рассчитываются железобетонные элементы свайного фундамента в соответствии с нормами проектирования железобетонных конструкций (глава СНиП II-21-75).

4.2. Расчет по прочности конструкций свай и свайных ростверков должен производиться в зависимости от их материала (железобетон, бетон, древесина) соответственно по главе СНиП по проектированию бетонных и железобетонных или, по главе СНиП по проектированию деревянных конструкций, а в необходимых случаях также по главам СНиП по проектированию мостов и труб и по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с учетом дополнительных требований, изложенных в пп. 4.6, 5.2 и 5.3 и в приложении к настоящей главе.

Расчет элементов железобетонных конструкций свайных фундаментов по образованию и раскрытию трещин должен производиться в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, а в необходимых случаях также и в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений.

4.3. Свайные фундаменты и сваи по несущей способности грунтов основания должны рассчитываться по формуле

, [1(1)]

где N — расчетная нагрузка, тc, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяемая в соответствии с указаниями раздела 8 настоящей главы;

Ф — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, тc, называемая в дальнейшем для краткости «несущей способностью сваи», определяемая в соответствии с указаниями разделов 5 и 6 настоящей главы;

k_н ¾ коэффициент надежности, принимаемый равным:

а) если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта, — k_н = 1, 4;

б) если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчета по результатам статического зондирования грунта, а также по результатам динамических испытаний свай, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, k_н = 1, 25;

в) для фундаментов мостов при высоком ростверке коэффициент надежности принимается в зависимости от общего количества свай фундамента под опору:

при 21 свае и более k_н = 1, 4;

от 11 до 20 свай k_н = 1, 6;

» 6» 10» k_н = 1, 65;

» 1» 5» k_н = 1, 75;

Р — расчетная нагрузка, тс, допускаемая на сваю¹.

^{-------------------}

¹По ранее действовавшим нормам проектирования свайных фундаментов СНиП II-Б.5-67* Р именовалась «несущей способностью сваи».

Примечания: 1. При расчете свай всех видов на выдергивание, а свай-оболочек и свай-столбов также и на вдавливание к расчетной нагрузке или к продольному усилию, возникающему в них от расчетной загрузки, передаваемой на сваю N, тс, следует прибавлять собственный вес сваи, сваи-оболочки или сваи-столба.

2. Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то передаваемую на крайние сваи расчетную нагрузку разрешается повышать на 20 % (кроме фундаментов опор линий электропередачи).

Если сваи фундамента опоры моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один ряд или несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра и льда, навала судов передаваемую на сваю расчетную нагрузку допускается повышать на 10 % при четырех сваях в ряду и на 20 % при восьми и более сваях. При промежуточном количестве свай процент повышения расчетной нагрузки определяется интерполяцией.

К п. 4.3 «в». Для фундаментов опор мостов при низком ростверке принимается k_н = 1, 4 независимо от количества свай фундамента.

Приведенные значения коэффициентов надежности относятся к случаям, когда несущая способность свай фундаментов мостов определена расчетом. Если несущая способность определена по результатам их статических испытаний, следует принимать:

в случае высокого ростверка:

при 21 свае и более k_н = 1, 25;

от 11 до 20 свай k_н = 1, 45;

» 6» 10» k_н = 1, 50;

» 1» 5» k_н = 1, 60;

в случае низкого ростверка k_н = 1, 25.

К п. 4.3, примеч. 2. Перегрузка крайних свай в кусте в размере 20 % их несущей способности возможна с учетом следующих положений:

а) ветровые и крановые нагрузки принимаются в соответствии с указаниями главы СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия». При проектировании высоких сооружений (дымовые трубы, башни и др.) ветровые нагрузки учитываются, в соответствии с действующими нормативными документами на эти сооружения;

б) при учете действия ветра, а также при наличии кранов, нагрузка от которых составляет более 30 % суммарных нагрузок на фундаменты.

При строительстве причальных сооружений крановая нагрузка должна учитываться как постоянная.

Уточнение способов учета крановых нагрузок при проектировании свайных фундаментов должно выполняться на основании результатов наблюдений за осадками свайных фундаментов при многократном действии кранов по режимам, согласованным с технологами.

4.4. Свайные фундаменты в целом и сваи, рассчитываемые по предельным состояниям второй группы (по деформациям), должны удовлетворять условию S £ S_пр [2(2)],

где S — расчётная величина деформации (осадки, перемещения и т.п.) сваи и свайного фундамента в целом, определяемая расчетом по указаниям пп. 4.5 и 4.6 раздела 7 и приложения к настоящей главе;

S_пp — предельно допускаемая величина деформации (осадки, перемещения и т.п.) свайного фундамента, устанавливаемая в задании на проектирование, а при отсутствии ее в задании — принимается по предельно допускаемым деформациям, установленным в главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений.

4.5. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, должны определяться по главам СНиП: нагрузки и воздействия, основные положения проектирования строительных конструкций и оснований. В необходимых случаях нагрузки и воздействия должны определяться также по главам СНиП: строительство в сейсмических районах; проектирование зданий и сооружений на подрабатываемых территориях, проектирование мостов и труб, нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).

При этом расчет свайных фундаментов и их оснований по несущей способности должен производиться на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки, принимаемыми в соответствии с требованиями глав СНиП на нагрузки и воздействия, а расчет оснований свайных фундаментов по деформациям — на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки, равным единице.

Расчет осадок опор мостов производится только на действие постоянных нагрузок, а горизонтальных смещений верха опор в направлениях как вдоль, так и поперек оси моста — на сочетание постоянных и временных нагрузок.

При проектировании свайных фундаментов,. устраиваемых в особых природных условиях, и при действии особых нагрузок (сейсмических, воздействий от деформаций земной поверхности при подработках территории и др.), кроме указанных выше расчетов свайных фундаментов и их оснований должен производиться также расчет по несущей способности на особые сочетания нагрузок, а в необходимых случаях (например, при подработке территории) — и по деформациям.

4.6. Определение несущей способности Ф и деформаций S свай, ростверков, свайных фундаментов в целом и их оснований должно выполняться расчетом согласно требованиям настоящей главы, используя расчетные значения характеристик материалов и грунтов. При наличии результатов полевых испытаний (в соответствии с требованиями, приведенными в пп. 6.1 — 6.9 настоящей главы) несущая способность свай должна определяться с учетом результатов, полученных при статическом зондировании грунтов или по данным динамических испытаний свай, либо приниматься непосредственно по результатам испытаний свай статической нагрузкой. Под термином «характеристики грунтов» следует понимать прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения j, удельное сцепление с, модуль деформации нескальных грунтов Е), а также объемный вес грунта y. Кроме того, к расчетным характеристикам грунтов в настоящей главе отнесены также расчетные сопротивления грунтов R под нижним концом и f на боковой поверхности свай, а также расчетные величины коэффициента постели грунта С на их боковой поверхности.

Расчетные значения характеристик грунтов (j, с, Е и у следует определять в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений и ГОСТ 20522-75, ограничивая при этом коэффициенты безопасности по грунту k_r для определения угла внутреннего трения j₁ и удельного сцепления с₁ значениями соответственно 1, 1 и 1, 5. В расчетах по деформациям допускается принимать для определения всех расчетных характеристик грунтов k_r = 1.

Расчетные сопротивления грунтов R и f, используемые в формулах для определения несущей способности свай, должны приниматься в соответствии с указаниями пп. 5.4 — 5.11 настоящей главы. Расчетные значения коэффициента постели грунта С при расчете свай на горизонтальные нагрузки следует принимать по формуле (3), приведенной в приложении к настоящей главе.

Расчетные характеристики материалов свай и ростверков должны приниматься по главам СНиП на проектирование бетонных и железобетонных или деревянных конструкций, а для мостов — по главе СНиП на проектирование мостов и труб.

4.7. Расчеты конструкций свай всех видов следует производить на усилия, передаваемые на них от здания или сооружения, а забивных свай, кроме того, на усилия, возникающие в них от собственного веса при их изготовлении, складировании и транспортировании, а также при их подъеме на копер за одну точку, удаленную от головы свай на 0, 3 L (где L —длина сваи).

Усилие в свае (как балке) от воздействия собственного веса следует определять с учетом коэффициента динамичности, равного:

при расчете прочности — 1, 5;

то же, по образованию и раскрытию трещин — 1, 25.

В этих случаях коэффициент перегрузки к собственному весу сваи принимается равным единице.

К п. 4.7. Фиксированная точка, удаленная от головы сваи или сваи-оболочки на 0, 3 L (где L —длина сваи или сваи-оболочки), у которой закрепляется трос при перемещении и подъеме на копер, соответствует специально заложенному в свае штырю, а в свае-оболочке — отметке, нанесенной несмываемой краской. Следует обратить внимание, что подъем на копер за петлю во избежание ее вырывания и увеличения напряжений в свае не допускается.

4.8. Сваи-колонны следует рассчитывать как забивные железобетонные сваи с учетом дополнительных требований, содержащихся в разделе 14 настоящей главы, а также по прочности и устойчивости как элементы каркаса здания.