Для свайных фундаментов основным видом расчета, в отличие от фундаментов мелкого заложения является расчет по первой группе предельных состояний – по прочности и по несущей способности. Расчет по первой группе предельных состояний выполняется на основное и особое сочетание нагрузок. В основное сочетание нагрузок входят все постоянные нагрузки (собственный вес строительных конструкций и грунта), временные длительные нагрузки (от оборудования, перегородок) и кратковременные нагрузки с полным значением (вес людей, снеговая, подъемно-транспортная нагрузка).

Расчет на особое сочетание проводится при возможном действии сейсмических, взрывных нагрузок и т.п.

    К расчету по 1 группе относятся – расчет по прочности материала самой сваи, ростверка, по несущей способности грунта основания и по устойчивости основания, если на сваю передаются горизонтальные нагрузки.

Расчет по прочности конструкций свай и свайных ростверков, по образованию и раскрытию трещин, должен производиться согласно  СП  [21-23,28].

Несущую способность сваи следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям:

а) из условия сопротивления грунта основания свай, свай-оболочек и свай-столбов;

б) из условия сопротивления материала свай, свай-оболочек и свай-столбов.

Для большинства висячих свай несущая способность по материалу больше чем по грунту, поэтому по прочности материала они не рассчитываются. Для длинных свай, свай-оболочек, свай-стоек приходится определять эту несущую способность, и сравнивать с несущей способностью по грунту.

 2.2.1 Расчет материала сваи по прочности

Расчет сопротивления материала ствола сваи должен производиться на усилия от всех действующих эксплуатационных нагрузок (вертикальных и горизонтальных).

   Несущая способность забивной сваи по материалу определяется как для ж/б элемента работающего на центральное или внецентренное сжатие.

            (1)

где  – коэффициент условий работы, =0,85 – для забивных ж/б свай при сечении  до 300х300; =1 – для свай большего сечения;  – коэффициент условия работы бетона (для тяжелого бетона  = 0,9);

 - коэффициент продольного изгиба, учитываемый только в пределах свободной длины ствола - от низа высокого ростверка до поверхности плотного грунта, принимаемый по табл. 14 Приложения. При расположении ствола сваи в слабых грунтах (текучих глинистых грунтах, илах, торфе или воде) за свободную длину ствола следует принимать расстояние от низа ростверка до подошвы слабого слоя;

 – сопротивление бетона на сжатие;  – площадь поперечного сечения сваи;  площадь сечения арматуры;   – расчетное сопротивление арматуры на сжатие.

При необходимости учета продольного изгиба расчет производится по методу, принятому для расчета внецентренно - сжатых элементов. Условия защемления верхнего конца сваи принимаются в соответствии с конструктивным решением узла сопряжения головы сваи с ростверком. Нижнюю часть свай при расчете на продольный изгиб условно считают жестко защемленной в грунте.

Расчетную длину сваи  определяют в зависимости от свободной длины l; при защемлении обоих концов сваи  = 0,5l; при защемлении одного конца и шарнирном опирании другого  = 0,7l; при шарнирно-неподвижном закреплении обоих концов  = l; при защемлении одного конца и свободном другом конце (голова сваи)  = 2l.

 Расчетная нагрузка, допустимая на буронабивную сваю (буровую опору), работающую на осевую вдавливающую нагрузку по сопротивлению материала ствола с учетом продольного изгиба может определяться по формуле [29]

    (2)

где -расчетное сопротивление тяжелого бетона для предельных сопротивлений первой группы на осевое сжатие (призменная прочность), кПа;

 - наименьшая площадь поперечного сечения ствола, м²,

 - расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы, МПа;

 - площадь поперечного сечения арматуры, м².

При расчете набивных, буровых свай  по несущей способности по материалу расчетное сопротивление бетона следует определять с учетом понижающего коэффициента условий работы =0,85 ,как для элементов, бетонируемых в вертикальном положении, а также дополнительного понижающего коэффициента условий работы, учитывающего влияние способа производства свайных работ:

а) в глинистых грунтах, консистенция которых позволяет бурить скважины и бетонировать их без крепления стенок, при положении горизонта грунтовых вод в период строительства ниже пяты свай =1;

б) в грунтах, крепление скважин и бетонирование в которых осуществляется с применением извлекаемых обсадных труб при отсутствии воды в скважинах (т.е. при бетонировании сухим способом), =0,9;

в) в грунтах, бурение скважин в которых производится с применением извлекаемых обсадных труб и бетонирование под водой, =0,8;

г) в грунтах, бурение скважин в которых производится под глинистым раствором (без обсадных труб) и бетонирование под этим же раствором, =0,7.

Понижающий коэффициент условий работы =0,85 и коэффициенты условий работы, предусмотренные подпунктами «а» - «г», должны учитываться независимо друг от друга путем взаимного их перемножения.