При проектировании свайных фундаментов важно учитывать силы отрицательного трения, которые могут существенно повлиять на их несущую способность и стабильность. Необходимо проводить расчеты с учетом возможного воздействия отрицательного трения, возникающего при осадках грунта, что особенно актуально при строительстве на проблемных грунтах и в условиях колебаний уровня грунтовых вод.
Рекомендуется применять модифицированные методы расчета, учитывающие изменения в трении между сваей и грунтом, а также проводить предварительные испытания для определения истинных значений сопротивления свай на этапе проектирования. Это поможет оптимизировать конструкцию фундаментов и обеспечить их надежность в эксплуатации.
Учет отрицательных (негативных) сил трения грунта на боковой поверхности свай
4.11. Отрицательные (негативные) силы трения, возникающие на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз, следует учитывать в случаях:
планировки территории подсыпкой толщиной более 1,0 м;
загрузки пола складов полезной нагрузкой более 20 кН/м 2 (2 тс/м 2 );
загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой от оборудования более 100 кН/м 2 (10 тс/м 2 ),
увеличения эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня подземных вод;
незавершенной консолидации грунтов современных и техногенных отложений;
уплотнения несвязных грунтов при динамических воздействиях;
просадки грунтов при замачивании.
Примечание. Учет отрицательных сил трения, возникающих в просадочных грунтах, следует производить в соответствии с требованиями разд. 3.
4.12. Отрицательные силы трения учитываются до глубины, на которой значение осадки околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента превышает половину предельного значения осадки фундамента. Расчетные сопротивления грунта fi принимаются по табл. 2 со знаком «минус», а для торфа, ила, сапропеля — минус 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
Если в пределах длины погруженной части сваи залегают напластования торфа толщиной более 30 см и возможно планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то расчетное сопротивление грунта fi, расположенного выше подошвы наинизшего (в пределах длины погруженной части сваи) слоя торфа, следует принимать:
а) при подсыпках высотой менее 2 м — для грунтовой подсыпки и слоев торфа — равным нулю, для минеральных ненасыпных грунтов природного сложения — положительным значениям по табл.2;
б) при подсыпках высотой от 2 до 5 м — для грунтов, включая подсыпку, — равным 0,4 значений, указанных в табл. 2, но со знаком «минус», а для торфа — минус 5 кПа (0,5 тс/м 2 ) (отрицательные силы трения);
в) при подсыпках высотой более 5 м — для грунтов, включая подсыпку, — равным значениям, указанным в табл. 2, но со знаком «минус», а для торфа — минус 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
В пределах нижней части свай, где осадка околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента менее половины предельного значения осадки свайного фундамента, расчетные сопротивления грунта fi следует принимать положительными по. табл. 2, а для торфа, ила, сапропеля — равными 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
4.13. В случае, когда консолидация грунта от подсыпки или пригрузки территории к моменту начала возведения надземной части зданий или сооружений (включая свайный ростверк) завершилась или возможное значение осадки грунта, окружающего сваи, после указанного момента в результате остаточной консолидации не будет превышать половины предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа. Для прослоек торфа значение fi следует принимать равным 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
Если известны значения коэффициентов консолидации и модуля деформации торфов, залегающих в пределах длины погруженной части сваи, и возможно определение значения осадки основания от воздействия пригрузки территории для каждого слоя грунта, то при определении несущей способности сваи допускается учитывать силы сопротивления грунта с отрицательным. знаком (отрицательные силы трения) не от уровня подошвы нижнего слоя торфа, а начиная от верхнего уровня слоя грунта, значение дополнительной осадки которого от пригрузки территории (определенной начиная с момента передачи на сваю расчетной нагрузки) составляет половину предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения.
При проектировании свайных фундаментов крайне важно учитывать силу отрицательного трения, поскольку она может оказывать значительное влияние на несущую способность свай. Отрицательное трение возникает в связи с осадкой несущих грунтов, что приводит к увеличению нагрузки на сваи. В такой ситуации необходимо провести тщательный расчет распределения нагрузок, чтобы учесть как положительное, так и отрицательное трение. Рекомендую использовать методы численного моделирования для определения точной величины и направления действующих сил.
Кроме того, следует учитывать влияние глубины залегания свай и характеристик грунта на величину отрицательного трения. Чем глубже расположены сваи, тем большее значение будет иметь этот фактор. Важно проводить геодезические и геотехнические исследования, чтобы получить точные сведения о механических свойствах грунтов в каждом конкретном случае. Это позволит более корректно провести расчеты и обеспечить надежность конструкции.
Не менее значимым является выбор типа свай и их конструктивных особенностей. Различные типы свай по-разному реагируют на силы отрицательного трения. Например, использование дисковых свай или свай с расширением на конце может помочь снизить негативные последствия действия отрицательного трения. Рекомендуется проводить эксперименты в лабораторных условиях для определения взаимодействия свай с грунтом, что также поспособствует более точному проектированию фундаментов.
СНиП 2.02.03-85 (2003) СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ — Учет отрицательных (негативных) сил трения грунта на боковой поверхности свай
УЧЕТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ (НЕГАТИВНЫХ) СИЛ ТРЕНИЯ ГРУНТА НА БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ СВАЙ
4.11. Отрицательные (негативные) силы трения, возникающие на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз, следует учитывать в случаях:
планировки территории подсыпкой толщиной более 1,0 м;
загрузки пола складов полезной нагрузкой более 20 кН/м 2 (2 тс/м 2 );
загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой от оборудования более 100 кН/м 2 (10 тс/м 2 );
увеличения эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня подземных вод;
незавершенной консолидации грунтов современных и техногенных отложений;
уплотнения несвязных грунтов при динамических воздействиях;
просадки грунтов при замачивании.
Примечание. Учет отрицательных сил трения, возникающих в просадочных грунтах, следует производить в соответствии с требованиями разд. 3.
4.12. Отрицательные силы трения учитываются до глубины, на которой значение осадки околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента превышает половину предельного значения осадки фундамента. Расчетные сопротивления грунта fi принимаются по табл. 2 со знаком «минус», а для торфа, ила, сапропеля — минус 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
Если в пределах длины погруженной части сваи залегают напластования торфа толщиной более 30 см и возможно планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то расчетное сопротивление грунта fi, расположенного выше подошвы наинизшего (в пределах длины погруженной части сваи) слоя торфа, следует принимать:
а) при подсыпках высотой менее 2 м — для грунтовой подсыпки и слоев торфа — равным нулю, для минеральных ненасыпных грунтов природного сложения — положительным значениям по табл.2;
б) при подсыпках высотой от 2 до 5 м — для грунтов, включая подсыпку, — равным 0,4 значений, указанных в табл. 2, но со знаком «минус», а для торфа — минус 5 кПа (0,5 тс/м 2 ) (отрицательные силы трения);
в) при подсыпках высотой более 5 м — для грунтов, включая подсыпку, — равным значениям, указанным в табл. 2, но со знаком «минус», а для торфа — минус 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
В пределах нижней части свай, где осадка околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента менее половины предельного значения осадки свайного фундамента, расчетные сопротивления грунта fi следует принимать положительными по. табл. 2, а для торфа, ила, сапропеля — равными 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
4.13. В случае, когда консолидация грунта от подсыпки или пригрузки территории к моменту начала возведения надземной части зданий или сооружений (включая свайный ростверк) завершилась или возможное значение осадки грунта, окружающего сваи, после указанного момента в результате остаточной консолидации не будет превышать половины предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа. Для прослоек торфа значение fi следует принимать равным 5 кПа (0,5 тс/м 2 ).
Если известны значения коэффициентов консолидации и модуля деформации торфов, залегающих в пределах длины погруженной части сваи, и возможно определение значения осадки основания от воздействия пригрузки территории для каждого слоя грунта, то при определении несущей способности сваи допускается учитывать силы сопротивления грунта с отрицательным знаком (отрицательные силы трения) не от уровня подошвы нижнего слоя торфа, а начиная от верхнего уровня слоя грунта, значение дополнительной осадки которого от пригрузки территории (определенной начиная с момента передачи на сваю расчетной нагрузки) составляет половину предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения.
