Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Расчёт несущей способности сваи по грунту основания -- ключевой этап проектирования свайного фундамента. Основным нормативным документом, регламентирующим методику расчёта на территории Российской Федерации, является СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты» (актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85, с изменением N 1 от 13.09.2023). В настоящей статье рассмотрены расчётные формулы для свай-стоек и висячих свай, приведены таблицы нормативных сопротивлений грунтов под острием и по боковой поверхности, а также разобран подробный пример расчёта для забивной сваи сечением 300x300 мм.
Согласно п. 7.1.4 СП 24.13330.2021, расчёт свай и свайных фундаментов по несущей способности выполняется на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям -- на основные сочетания. Нагрузки и воздействия определяются по СП 20.13330.
Несущая способность одиночной сваи Fd (предельное сопротивление грунта основания) определяется одним из следующих способов:
а) расчётными методами -- по таблицам нормативных сопротивлений грунтов (п. 7.2);
б) по результатам полевых испытаний грунтов статической нагрузкой по ГОСТ 5686 (п. 7.3);
в) по данным статического зондирования грунтов по ГОСТ 19912;
г) по результатам динамических испытаний свай;
д) с применением численного моделирования.
Расчётный метод по таблицам (пункт 7.2) является наиболее распространённым на стадии предварительного проектирования и даёт достаточную точность для типовых грунтовых условий. Именно этот метод рассмотрен в данной статье.
СП 24.13330.2021 (п. 7.2.1 -- 7.2.2) разделяет все сваи на две группы по характеру передачи нагрузки на грунт:
К сваям-стойкам относятся сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи -- также на малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным при степени влажности Sr ≤ 0,85 и модулем деформации E ≥ 50 МПа). Силы сопротивления грунтов на боковой поверхности свай-стоек в расчётах несущей способности на сжимающую нагрузку не учитываются.
К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом. Несущая способность висячей сваи складывается из двух составляющих: сопротивления грунта под нижним концом (острием) и суммарного бокового сопротивления грунтов по длине ствола.
Согласно п. 7.2.1 СП 24.13330.2021, несущая способность Fd (кН) забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой сваи, опирающейся на скальный грунт, а также забивной сваи на малосжимаемый грунт определяется по формуле:
Для набивных, буровых свай и свай-оболочек, опирающихся на невыветрелые скальные грунты и заглублённых в них менее чем на 0,5 м, расчётное сопротивление R определяется по формуле:
В любом случае значение R для свай-стоек принимается не более 20 000 кПа.
Согласно п. 7.2.2 СП 24.13330.2021, несущая способность Fd (кН) висячей забивной и вдавливаемой свай, сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, определяется как сумма расчётных сопротивлений грунтов под нижним концом и на боковой поверхности:
Площадь поперечного сечения A принимается:
-- для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом -- площадь поперечного сечения брутто;
-- для свай полых круглого сечения с открытым нижним концом и свай-оболочек -- площадь поперечного сечения нетто (при отсутствии заполнения бетоном) или брутто (при заполнении бетоном на высоту не менее трёх диаметров).
Расчётное сопротивление R (кПа) грунта под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, принимается по таблице 7.2 СП 24.13330.2021 в зависимости от глубины погружения нижнего конца сваи и вида грунта.
Расчётное сопротивление fi (кПа) i-го слоя грунта на боковой поверхности забивных свай принимается по таблице 7.3 СП 24.13330.2021.
Коэффициенты условий работы грунта γcR (под нижним концом) и γcf (на боковой поверхности) учитывают способ погружения сваи и принимаются по таблице 7.4 СП 24.13330.2021.
Для наиболее распространённого случая -- забивка молотом без подмыва и лидерных скважин -- оба коэффициента равны 1,0.
Для висячих набивных, буровых свай и свай-оболочек, погружаемых с выемкой грунта и заполняемых бетоном (п. 7.2.7 СП 24.13330.2021), несущая способность определяется по формуле:
Площадь опирания A для набивных и буровых свай принимается: без уширения -- площадь поперечного сечения ствола в уровне подошвы; с уширением -- площадь поперечного сечения уширения в месте наибольшего диаметра.
Расчётное сопротивление R (кПа) грунта под нижним концом набивных и буровых свай в глинистых грунтах принимается по таблице 7.8 СП 24.13330.2021.
Значения R для набивных и буровых свай в песчаных грунтах принимаются с понижающими коэффициентами по отношению к забивным сваям. Для буровых свай, изготавливаемых насухо с заливкой бетонной смесью, R в песках определяется по таблице 7.2 с коэффициентом 0,8.
Согласно п. 7.1.11* СП 24.13330.2021, допускаемая нагрузка на сваю в составе фундамента или одиночную сваю определяется из условия:
Таким образом, допускаемая нагрузка на сваю при табличном расчёте для сооружения КС-2 (γn = 1,0):
Нагрузка на каждую сваю в составе свайного куста при внецентренном загружении определяется по формуле (СП 24.13330.2021, п. 7.1.12):
Необходимое количество свай в кусте при центральном загружении предварительно определяется по формуле:
Минимальное расстояние между осями свай в кусте принимается не менее 3d (где d -- сторона или диаметр сваи). Для забивных свай сечением 300x300 мм минимальный шаг составляет 900 мм (3 × 300). На практике шаг принимается 900--1200 мм.
Свая: железобетонная забивная по ГОСТ 19804-2012, сечение 300x300 мм, длина 12 м.
Способ погружения: забивка дизель-молотом без подмыва и лидерных скважин.
Заглубление от уровня планировки: 11,5 м (с учётом заделки головы сваи в ростверк 0,5 м).
Грунтовые условия (сверху вниз):
Слой 1 (0--3 м): супесь пластичная, IL = 0,6
Слой 2 (3--8 м): суглинок тугопластичный, IL = 0,3
Слой 3 (8--11,5 м): песок средней крупности, средней плотности
Площадь поперечного сечения: A = 0,3 × 0,3 = 0,09 м2
Периметр: u = 4 × 0,3 = 1,2 м
Нижний конец сваи расположен на глубине 11,5 м в песке средней крупности, средней плотности. По таблице 7.2 интерполяцией между глубинами 10 м (R = 8200 кПа) и 15 м (R = 9000 кПа):
R = 8200 + (9000 - 8200) × (11,5 - 10) / (15 - 10) = 8200 + 800 × 0,3 = 8440 кПа
Разбиваем каждый грунтовый слой на элементарные слои толщиной не более 2 м и определяем fi для средней глубины каждого элементарного слоя:
Σ γcf · fi · hi = 1,0·3,3·1,5 + 1,0·4,5·1,0 + 1,0·19,0·2,0 + 1,0·24,0·2,0 + 1,0·25,5·1,0 + 1,0·63,5·2,0 + 1,0·66,8·1,5
= 4,95 + 4,5 + 38,0 + 48,0 + 25,5 + 127,0 + 100,2 = 348,15 кПа·м
Fd = γc · (γcR · R · A + u · Σ γcf · fi · hi)
Fd = 1,0 × (1,0 × 8440 × 0,09 + 1,2 × 348,15)
Fd = 1,0 × (759,6 + 417,78)
Fd = 1177,4 кН
Принимаем сооружение класса КС-2 (γn = 1,0). При расчёте по таблицам γc.g = 1,4.
Nдоп = Fd / (γn · γc.g) = 1177,4 / (1,0 × 1,4) = 841,0 кН ≈ 85,7 тс
Из расчёта видно, что при опирании на песок средней крупности основная доля несущей способности (около 65 %) приходится на лобовое сопротивление грунта под острием сваи. При опирании на глинистые грунты эта пропорция смещается в сторону бокового трения.
При выполнении расчёта несущей способности свай по СП 24.13330 наиболее часто допускаются следующие ошибки:
1. Неправильный отсчёт глубин. Глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя необходимо отсчитывать от уровня планировки (природного рельефа), а не от обреза ростверка. При подсыпке или срезке более 3 м применяется условная отметка.
2. Толщина элементарного слоя более 2 м. Грунтовый массив вдоль ствола сваи должен быть разбит на слои толщиной не более 2 м. Принятие более толстых слоев приводит к завышению или занижению бокового сопротивления.
3. Неучёт способа погружения. Коэффициенты γcR и γcf зависят от способа погружения. Применение подмыва, лидерных скважин или вибропогружения существенно снижает γcf (до 0,5--0,9).
4. Применение таблиц 7.2/7.3 к буровым сваям. Для набивных и буровых свай необходимо использовать таблицу 7.8 (для R) и таблицу 7.6 (для γcf). Табличные значения R для буровых свай значительно ниже, чем для забивных.
5. Принятие IL без учёта прогноза. Согласно примечанию 8 к таблице 7.2, показатель текучести IL следует принимать применительно к прогнозируемому состоянию грунтов в период эксплуатации, а не на момент изысканий.
6. Отсутствие проверки по материалу. Несущая способность сваи определяется как минимум из двух значений -- по грунту и по материалу (прочности бетона и арматуры по СП 63.13330). Определяющим является меньшее значение.
При определении несущей способности расчётным методом (по таблицам СП 24.13330) коэффициент надёжности по грунту γc.g принимается равным 1,4 (п. 7.1.11* СП 24.13330.2021). Помимо него, в формулу входит коэффициент надёжности по ответственности γn, определяемый по ГОСТ 27751-2014 в зависимости от класса сооружения (не менее 1,0). При определении Fd по результатам статических испытаний свай γc.g снижается до 1,2, а по результатам статического зондирования -- до 1,25.
Табличный расчёт по п. 7.2 СП 24.13330 применяется преимущественно на стадии предварительного проектирования. Для объектов класса КС-2 и КС-3 (повышенный и нормальный уровни ответственности) рекомендуется проведение контрольных статических или динамических испытаний свай по ГОСТ 5686-2020 для уточнения несущей способности. Для объектов КС-3 табличные значения должны быть подтверждены полевыми испытаниями.
Принципиальных отличий в структуре формулы нет -- в обоих случаях Fd складывается из сопротивления под острием и бокового трения. Различия заключаются в табличных значениях: для буровых свай расчётное сопротивление R принимается по таблице 7.8 (значения в 3--8 раз ниже, чем для забивных по таблице 7.2), а коэффициент γcf -- по таблице 7.6 (от 0,5 до 0,7 в зависимости от технологии). Это обусловлено тем, что при забивке происходит уплотнение грунта вокруг сваи, а при бурении -- разрыхление.
Для плотных песков значения R из таблицы 7.2 увеличиваются: на 100 %, если плотность определена по данным статического зондирования (по ГОСТ 19912), и на 60 %, если плотность определена по результатам лабораторных испытаний. В обоих случаях результат не должен превышать 20 000 кПа. Если данных зондирования нет и плотность определена косвенно, увеличение применять не допускается.
Да. Отрицательные (негативные) силы трения возникают, когда осадка грунта вокруг сваи превышает осадку самой сваи. Это характерно для участков с подсыпкой, торфяных грунтов, при понижении уровня грунтовых вод. Негативное трение действует как дополнительная нагрузка на сваю и вычитается из несущей способности. Методика учёта приведена в п. 7.2.5 и приложении Б СП 24.13330.2021.
Минимальное расстояние между осями забивных свай принимается не менее 3d, где d -- сторона квадратного сечения или диаметр круглого сечения сваи (п. 8.13 СП 24.13330.2021). Для сваи 300x300 мм минимальный шаг составляет 900 мм. Для буровых свай минимальное расстояние принимается не менее 1,5d, но не менее 1,0 м.
При расстоянии между осями свай 3d и более взаимовлияние свай в типовых грунтовых условиях невелико и обычно не учитывается при расчёте несущей способности одиночной сваи. Однако при расчёте осадки свайного фундамента необходимо учитывать групповой эффект через расчёт условного массивного фундамента (приложение Г СП 24.13330.2021). При расстоянии менее 5d в глинистых грунтах рекомендуется выполнять численное моделирование группы свай.
Действующей редакцией является СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты» (утверждён приказом Минстроя России от 14.12.2021 N 926/пр), с изменением N 1, утверждённым приказом от 13.09.2023 N 665/пр. Данный документ заменил ранее действовавший СП 24.13330.2011 (с изменениями 1--3). Формулы и таблицы основного расчётного метода сохранились с незначительными уточнениями.
Настоящая статья носит исключительно ознакомительный и справочный характер. Автор и редакция не несут ответственности за последствия применения изложенной информации в проектной документации. Все расчёты свайных фундаментов должны выполняться квалифицированными специалистами в соответствии с действующими нормативными документами с учётом конкретных инженерно-геологических условий площадки строительства и результатов инженерных изысканий. Табличные значения сопротивлений грунтов, приведённые в статье, воспроизводят данные СП 24.13330.2021 и не заменяют первоисточник. Перед использованием необходимо обращаться к полному тексту нормативного документа в актуальной редакции.
1. СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85» (с изменением N 1, утв. приказом Минстроя от 13.09.2023 N 659/пр).
2. СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» (с изменениями).
3. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (с изменениями).
4. ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия».
5. ГОСТ 5686-2020 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».
6. ГОСТ 27751-2014 «Надёжность строительных конструкций и оснований. Основные положения».
7. СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» (с изменением N 1).
8. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. -- СПб.: Изд-во СПбГАСУ.
9. Бартоломей А.А., Омельчак И.М., Юшков Б.С. Прогноз осадок свайных фундаментов. -- М.: Стройиздат.
10. Das B.M. Principles of Foundation Engineering. -- Cengage Learning.
11. EN 1997-1:2024. Eurocode 7: Geotechnical design. Part 1: General rules.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.