По условиям передачи нагрузки на грунты оснований сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи трения (висячие сваи).

Сваи-стойки (рис. 9.3,а), прорезая толщу относительно слабых грунтов, передают нагрузку на практически несжимаемые грунты (скальные, полускальные или очень твердые пылевато-глинистые породы). Опираясь на них, такие сваи практически не получают вертикальных перемещений, следовательно, силы трения по боковой поверхности отсутствуют и давление передается только за счет лобового сопротивления грунта под острием (пятой сваи). Следовательно, этот тип свай работает подобно сжатым стойкам, находящимся в упругой среде.

Рис. 9.3. Схема передачи нагрузки на грунты основания

Сваи трения (рис. 9.3,6) погружают в сжимаемые грунты. В результате вертикального перемещения под действием внешней нагрузки по боковой поверхности сваи образуются силы трения F„ а под острием сваи будет действовать лобовое сопротивление грунта F0.

Сопротивление грунта погружению сваи называют несущей способностью грунта основания. Для висячей сваи эта величина будет состоять из двух составляющих:

Для удовлетворения условия расчета по второй группе предельных состояний сваи рекомендуется погружать до относительно плотных грунтов, обеспечивая тем самым более полное использование несущей способности материала свай и предельно допустимое значение осадки.

Рис. 9.4. Типы свай

Железобетонные сваи в настоящее время применяют наиболее часто, так как промышленность строительных материалов выпускает широкий сортамент таких свай,удовлетворяющий всем запросам массового строительства. Железобетонные сваи имеют различные размеры и сечения. Чаще всего применяют сваи с квадратным сплошным (рис. 9.4,6), квадратным с круглой полостью (рис. 9,4,*) И полым круглым поперечным сечением (рис. 9.4,г), постоянным по всей длине сваи.

Квадратные сваи изготовляют с размером поперечного сечения от 20 х 20 до 40 х 40 см и длиной от 3 до 20 м.

При необходимости получения свай большей длины их стыкуют из отдельных секций, имеющих для этой цели закладные детали, позволяющие создавать болтовое или сварное соединение.

Сваи, имеющие полое сечение, выпускают с наконечником и без него, в последнем случае погружение осуществляется без удаления грунта из внутренней полости. В сваях устанавливают продольную и поперечную спиральную арматуру. Продольную арматуру применяют с предварительным напряжением или без него. Шаг спиральной арматуры в голове и у острия делают чаще, чем в середине сваи. Для восцринятия динамической нагрузки при забивке и возникающих при этом значительных поперечных усилий голову сваи дополнительно армируют 3.5 арматурными сетками (рис. 9.4,6).

Для исключения перенапряжения в сечениях свай при транспортировании места строповки фиксируются специальными петлями i, расположенными на расстоянии 0,2L от концов сваи, так чтобы в ней при подъеме возникали приблизительно равные изгибающие моменты. Для подачи сваи на копер в ней предусматривают отверстие на расстоянии 0,3L от головы сваи, в которое устанавливают штырь 2 подъемного троса. Сваи небольшой длины выполняют без поперечного армирования в целях экономии металла.

Круглые пустотелые цилиндрические сваи изготовляют методом центрифугирования диаметром от 40 до 80 см при длине от 4 до 12 м и толщине стенок 8… 10 см. Сваи диаметром от 60 см делают с закрытым нижним концом в виде острия. Такие сваи особенно целесообразны в качестве свай трения, так как имеют большую площадь боковой поверхности на 1 м3 железобетона и, следовательно, являются более экономичными. Конструкция цилиндрических свай позволяет создавать и составные сваи.

Полую круглую сваю, имеющую диаметр от 1 до 3 м, называют сваей-оболочкой. Длина свай-оболочек находится в пределах от 6 до 12 м при толщине стенок 12 см.

Существуют новые конструктивные решения железобетонных свай, имеющих как постоянное сечение по длине в виде треугольника, тавра, двутавра или крестообразное’-(рис. 9.5, з), так и переменное. В частности, применяют пирамидальные (рис. 9.5, а), трапецеидальные (рис. 9.5, б), ромбовидные (рис. 9.5, в), продольно расчленные (рис. 9.5, г), образующие козлообразную конструкцию после погружения в результате несимметричного заострения, сваи с забивным оголовком (рис. 9.5, д) и булавовидные (рис. 9.5, ё). Забивной оголовок уплотняет грунт при погружении и сам передает часть нагрузки на основание. В некоторых случаях применение забивного оголовка позволяет увеличивать несущую способность Фундаментов в 1,5…2 раза. Конструкции свай, показанные на рис. 9.5, обладают повышенной несущей способностью по сравнению со сваями, имеющими постоянное поперечное сечение, однако их применение пока ограничено вследствие небольших объемов производства заводами строительных конструкций. Применяются сваи-колонны и забивные блоки (рис. 9.5, и, к).

Металлические сваи, как правило, имеют трубчатое сечение, так как их изготовляют из труб, реже — тавровое или двутавровое, а также более сложное сечение, создаваемое сваркой прокатных профилей.

Рис. 9.5. Конструктивные решения свай

Комбинированные сваи представляют собой конструктивные элементы, состоящие из различных материалов. Например, ниже уровня подземных вод часть сваи выполняют из дерева, а верхнюю — из железобетона. Иногда используют сваю, состоящую в верхней части из железобетонной оболочки большого диаметра, которая объединяет для совместной работы группу металлических свай, расположенных понизу. Комбинированные сваи применяют также в виде металлической трубчатой оболочки, которую для придания большей жесткости и прочности заполняют бетоном.

Сваи дифференцируют по материалу, методу изготовления, погружения в грунт и по характеру работы в грунте. По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные, стальные и комбинированные. По методу изготовления и погружения в грунт сваи бывают забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготовляемые непосредственно в грунте. В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай: сваи-стойки и висячие. Сваи-стойки своими концами опираються на прочный грунт, например, скальную породу и передают на него нагрузку (рис. 2). ИХ применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины сваи. Свайные фундаменты на сваях-стойках пркатически не дают усадки.
Если прочный грунт находиться на значительной глубине, применяют висячие сваи, несущая способность которых определяеться суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи (рис.3).
Свайные фундаменты, по сравнению с блочными дают меньшую осадку, благодоря чему снижаеться вероятность неравномерных деформаций грунта.