Несущая способность сваи рассчитывается по прочности материала ствола сваи и прочности грунта. В дальнейшем принимается наименьшая.

Несущая способность сваи по материалу определяется как соответствующего стержня (из железобетона, дерева и др.). Расчет висячих свай по материалу, как правило, не требуется, так как несущая способность по материалу больше, чем по грунту.

Несущая способность свай-стоек

Несущую способность F _d (кН) железобетонной забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой сваи, опирающихся на скальный грунт, следует определять по формуле

,

где  – коэффициент условий работы (  при размере поперечного сечения свай d ≤ 0,2 м,  при d ≥0,2 м);

 – коэффициент, учитывающий гибкость сваи ( для свай, полностью находящихся в грунте, );

R _b – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии, кПа;

R _s– расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа;

A – площадь поперечного сечения сваи, м²;

A _s – площадь поперечного сечения продольных стержней арматуры, м²;

Несущая способность  (кН) деревянных свай

,

где  – коэффициент условий работы, ;

А – минимальная площадь поперечного сечения сваи, м ²;

R _c – расчетное сопротивление древесины сжатию, кПа.

Несущую способность сваи-стойки по грунту, опирающейся на крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, а также глины твердой консистенции следует определять по [5, формула (5)]

,

где –коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, для забивных свай R = 20000 кПа;

А – площадь опирания на грунт сваи, м².

Расчетную нагрузку на сваю N (кН), передаваемую на сваю (допустимую нагрузку на сваю), следует рассчитывать исходя из условия [5, формула (2)]

,

где  – коэффициент надежности, , если несущая способность сваи определена материалом; , если несущая способность определена по грунту.

Несущая способность висячей сваи

Несущую способность F _d (кН) висячей сваи, прорезающую n слоев грунта, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по [5, формула (8)]

.

Несущую способность пирамидальной, трапециидальной и ромбовидной свай, прорезающих песчаные и пылевато-глинистые грунты, F _d (кН), с наклоном боковых граней  следует определять по [5, формула (9)]

.

При этом пласты грунтов расчленяются на слои толщиной не более 2,0 м.

Допустимая нагрузка на сваю (кН) определяется по условию [5, формула (2)]

,

где  – принимается равным 1,4.

Определение требуемого количества свай

И размещение их в ростверке

Требуемое количество свай предварительно определяют из условия восприятия расчетных вертикальных нагрузок, действующих на свайный фундамент в плоскости подошвы плиты ростверка (с учетом его веса) по формуле

где μ – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на сваи в ростверке при действии момента и принимается в зависимости от эксцентриситета «е» равнодействующей относительно оси, проходящей через ростверк, равным от 1,0-1,3;

– коэффициент надежности, принимаемый по [5, п. 3.10.];

– суммарная расчетная нагрузка по обрезу ростверка, кН;

F _d – несущая способность сваи, кН;

– ориентировочный вес ростверка и грунта определяется по минимальной площади подошвы плиты ростверка аналогично тому, как это выполняется при проектировании фундаментов на естественном основании

.

Величина обреза С, как и для случая сооружения фундамента в открытом котловане, принимается м.

,

где – коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1.1;

h _p – высота ростверка, м ;

γ _mtn – средний нормативный удельный вес материала ростверка и грунта на обрезах. Принимается равным 12-14 кН/м³ при условии взвешивающего действия воды и 20 – 24 кН/м³ при отсутствии гидростатического взвешивания.

Полученное количество округляется до целого числа свай в ростверке, удобного для размещения и забивки.

При необходимости изменяют количество свай, принимая их других размеров. В этом случае, соответственно, уменьшается или увеличивается несущая способность сваи.

Конструирование ростверка начинается с разбивки (размещения) свай. Расстояние между осями висячих свай в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d – диаметр круглого или сторона квадратного поперечного сечения ствола сваи), а свай-стоек – не менее 1,5d.

                 а)                                                                                  б)

Для облегчения производства работ желательно сваи размещать в плане ростверка правильными рядами, если ширина плиты ростверка позволяет устраивать расстояние между осями свай а ≥ 3d. При меньшей величине «а» обязательно шахматное расположение (рис. 5). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай а_к зависит от точности погружения свай в грунт или их изготовления. Для забивных свай это расстояние чаще всего принимается равным размеру поперечного сечения сваи. При жестком сопряжении свайного ростверка со сваями расстояние от края ростверка (плиты) до ближайшей сваи (т.е. свес плиты) принимается не менее 0,25 м.