Проектирование свайных фундаментов нового типа в Москве, часть 3

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6

7.10. Определение числа свай производится на основе анализа двух факторов:

а) на основе непосредственного учета несущей способности выбранной для фундамента сваи по формуле:

(7.4)

где

- сумма нагрузок, действующих на фундамент;

- допускаемая нагрузка на сваю, которую при проектировании КСП фундаментов рекомендуется принимать равной /2 ( - несущая способность сваи, выбранной для проектирования);

б) на основе выбора технически и экономически оправданного расстояния между сваями в группе, которое на основе имеющегося опыта рекомендуется принимать равным = (57); в этом случае число свай определяется по формуле:

(7.5)

где

и - соответственно ширина и длина фундамента.

7.11. При значениях до 100 и расстоянии между сваями = (57), коэффициент определяют по формуле:

(7.6)

Этой же формулой можно воспользоваться при указанных выше значениях и для определения при = 3 и = 10, вводя в формулу (7.6) дополнительный коэффициент, равный: при = 3 - коэффициент 1,3 в знаменателе, а при = 10 - 1,3 в числителе.

Для значений = 2001000 коэффициент следует определять по таблице 7.4.

Таблица 7.4

7.12. Жесткость плиты определяется по формуле:

(7.7)

где

- площадь плиты;

- коэффициент, зависящий от отношения и определяемый по таблице 7.5.

Таблица 7.5

7.13. Осадка комбинированного свайно-плитного фундамента определяется по формуле:

(7.8)

где

- общая нагрузка на фундамент;

- общая жесткость фундамента, равная .

При этом часть нагрузки, воспринимаемой сваями, составляет:

(7.9)

Часть нагрузки, воспринимаемой плитой, составляет:

(7.10)

7.14. Расчет по несущей способности буронабивных, буросекущихся и буроинъекционных одиночных свай в составе фундаментов при действии на них сжимающих нагрузок по характеристикам грунтов оснований производятся по формулам:

а) в случае заделки нижних концов свай в невыветрелый (без слабых прослоек) скальный грунт

(7.11)

где

- расчетная сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю (продольное сжимающее усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

- коэффициент надежности основания, принимаемый равным 1,4;

- коэффициент надежности скального грунта под пятой сваи, принимаемый равным 1,4;

- нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии;

- площадь опирания сваи на грунт;

- глубина заделки нижнего конца в скальный грунт (при заделке сваи <0,5 м величина принимается равной = 0);

- диаметр заделанной в скальный грунт части сваи;

- коэффициент, принимаемый при >0,5 м = 1,5, а в остальных случаях = 0;

б) в случае опирания нижних концов свай на сжимаемые нескальные грунты

(7.12)

где

и - обозначения те же, что и в формуле (7.11);

- коэффициент условий работы сваи, принимаемый равным = 1;

- коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый для песчаных грунтов и глинистых грунтов = 1;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемый по табл. 7.6 и 7.7;

- периметр поперечного сечения ствола сваи, соприкасающегося с грунтом;

- коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, определяемый по табл.7.8 в зависимости от способа бурения скважин и способа бетонирования;

- расчетное сопротивление -го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, принимаемое в соответствии с указаниями п.7.15;

- толщина -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

Таблица 7.6

Таблица 7.7

Таблица 7.8

7.15. Расчетные сопротивления грунтов на боковой поверхности сваи принимаются по табл.7.9 со знаком плюс по всей длине сваи, за исключением следующих случаев:

а) планировки территории подсыпкой толщиной более 1 м;

б) загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой более 200 кН/м;

в) увеличения эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня грунтовых вод;

г) незавершенной консолидации грунтов современных и техногенных отложений;

д) просадки грунтов при замачивании.

В указанных случаях величина на боковой поверхности сваи принимается со знаком минус до глубины, на которой расчетное значение осадки околосвайного грунта превышает половину предельного значения осадки для здания или сооружения, а ниже этой глубины - со знаком плюс.

Таблица 7.9

7.16. Несущую способность буронабивных и буросекущихся висячих свай диаметром 6001200 мм, погруженных в грунт на глубину не менее 5 м и работающих на сжимающую нагрузку, по результатам статического зондирования следует определять по методике, регламентируемой в разделе "Свайные фундаменты" МГСН 2.07-97 "Основания, фундаменты и подземные сооружения".

Параллельно с таким расчетом следует провести расчет несущей способности в соответствии с пп.7.14 и 7.15 настоящих рекомендаций. При расхождениях в полученных величинах несущей способности свай более 25 % следует провести их испытания статическими нагрузками (не менее 2 испытаний).

7.17. Одиночную сваю в составе фундамента по несущей способности грунта основания на осевую выдергивающую нагрузку следует рассчитывать по условию:

(7.13)

где

- расчетное выдергивающее усилие при наиболее невыгодном сочетании нагрузок, передаваемых на фундамент здания или сооружения;

- коэффициент условий работы, принимаемый равным = 0,6;

- расчетное сопротивление -го слоя грунта на боковой поверхности сваи, определяемое по табл.7.9;

и - то же, что и в формуле 7.12.

7.18. Расчет свай на горизонтальную нагрузку со свободным верхним концом выполняется согласно приложению 1 СНиП 2.02.03-85 в следующей последовательности:

- определяются исходные расчетные характеристики - коэффициенты постели грунта, прорезаемого сваей и под ее нижним концом, коэффициент деформации, приведенная глубина погружения сваи и условная рабочая ширина;

- устанавливаются расчетные нагрузки применительно ко второму предельному состоянию;

- вычисляются горизонтальные перемещения и углы поворота сваи от единичных сил, действующих на уровне поверхности грунта;

- вычисляются горизонтальное перемещение и угол поворота сваи на уровне поверхности грунта или подошвы низкого ростверка от действующих расчетных нагрузок;

- определяются горизонтальные перемещение и угол поворота сваи на уровне ее верха от действующих расчетных нагрузок;

- вычисленные перемещения сопоставляются с допустимыми предельными, чем завершается расчет по второму предельному состоянию;

- устанавливаются расчетные нагрузки применительно к первому предельному состоянию;

- определяются расчетные усилия, действующие в сечении свай на различной глубине, и давление на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи;

- производится расчет устойчивости основания, окружающего сваю;

- по наибольшим расчетным усилиям в сечении проверяется прочность материала сваи в соответствии со СНиП 2.03.01-84, чем завершается расчет по первому предельному состоянию.

7.19. В случае жесткой заделки сваи в ростверке (при отсутствии поворота ее головы) расчет на горизонтальную нагрузку производится в той же последовательности с учетом дополнительного момента, возникающего в голове сваи и направленного в сторону, противоположную направлению горизонтальной силы.

7.20. При наличии проведенных статических испытаниях свай их расчет по несущей способности грунта основания выполняется по формуле:

(7.14)

где

- расчетное осевое усилие в свае, возникающее в результате передачи на нее нагрузок от здания или сооружения при самом неблагоприятном их сочетании;

- коэффициент условий работы, принимаемый в случае вдавливающих и горизонтальных нагрузок = 1, а в случае выдергивающих - = 0,6;

- коэффициент надежности свайного основания, принимаемый равным = 1,4 при фундаментах в виде одиночных свай с нагрузками более 2500 кН и 1,2 во всех остальных случаях;

- значение предельного сопротивления сваи, определяемое в соответствии с указаниями п.7.21.

7.21. В качестве предельного сопротивления буронабивной или буроинъекционной сваи по результатам их статических испытаний следует принимать нагрузку на одну ступень меньшую, чем нагрузка, при которой перемещения сваи непрерывно возрастают, не достигая в течение 24 часов условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, но не более нагрузки, при которой осадка сваи достигает величины 30 мм.

Примечания: 1. Ступени загружения при испытаниях свай следует назначать равными 1/10 величины предполагаемого предельного сопротивления сваи.

2. Для расчетов по формуле (7.14) берется наименьшее значение предельного сопротивления, полученное по результатам испытаний двух или более свай.

7.22. Расчеты буронабивных свай по прочности их материала выполняются в соответствии со СНиП 2.02.03-85, а буроинъекционных свай, кроме того, в соответствии с "Рекомендациями по применению буроинъекционных свай", НИИОСП, М., 1997.

Сопротивление бетона при расчете свай по прочности их материала следует принимать с учетом понижающих коэффициентов условий работы, равных:

а) в глинистых грунтах в случае, если возможно бурение скважин и их бетонирование насухо без крепления стенок в связи с расположением уровня грунтовых вод ниже пяты сваи = 0,85;

б) в глинистых и песчаных грунтах, бурение которых производится под защитой обсадных труб, а бетонирование в них осуществляется насухо при отсутствии появления воды на забое = 0,75;

в) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых проводится с применением извлекаемых обсадных труб при наличии в них воды = 0,7.

7.23. Расчет фундаментных конструкций из буронабивных, буросекущихся и буроинъекционных свай по деформациям рекомендуется выполнять с использованием методик, регламентированных в разделе "Свайные фундаменты" МГСН 2.07-97 "Основания, фундаменты и подземные сооружения".

7.24. Расчет комбинированных фундаментных конструкций из буросекущихся свай как ограждающих конструкций следует выполнять по той же методике, что и для бурозавинчивающихся свай, в соответствии с п.7.5 настоящих рекомендаций.

7.25. Несущая способность забивных свай в составе фундаментных конструкций на осевую вдавливающую нагрузку определяется следующими способами, регламентированными СНиП 2.02.03-85:

- по характеристикам грунтов основания по табл.1, 2, 6, 7 и формулам (5), (8), (11);

- по динамическим формулам (17), (19);

- по данным статического зондирования по формуле (25);

- по результатам статических испытаний эталонных свай по формулам (22), (23);

- по результатам статических испытаний натурных свай по формуле (16).

Способы определения несущей способности свай перечислены в порядке возрастания точности получаемых результатов, увеличения их стоимости и продолжительности выполнения.

7.26. Определение несущей способности свай по характеристикам грунтов основания выполняется, как правило, для ее предварительной оценки, с последующим уточнением другими методами.

7.27. Определение несущей способности свай динамическим способом по указанным выше формулам используется для забивных свай для предварительной оценки их несущей способности, а также для определения степени неоднородности грунтов основания в пределах строящегося объекта. Кроме того, в сочетании с методом статических испытаний грунтов сваей этот метод используется для установления пригодности свайного поля по поправочным коэффициентам, устанавливаемым в сопоставлении с результатами статических испытаний.

7.28. Определение несущей способности свай по данным статического зондирования и испытаний грунтов эталонными сваями являются основными методами расчета для массового строительства на забивных сваях, взаимно дополняющими друг друга. При этом независимо от типа зонда по ГОСТ 20069-81 допускается согласно МГСН 2.07-97 определять несущую способность свай по данным статического зондирования на основании измерения сопротивления грунта лишь под наконечником зонда.

7.29. Расчеты забивных свай по прочности их материала выполняются с использованием графиков внецентренного сжатия, представленных для свай квадратного сечения в серии 1.011.1 вып.10, а для полых круглых свай - в ГОСТ 19804.5-83.

7.30. Расчет забивных свай на горизонтальную нагрузку выполняется в соответствии с методикой, указанной в пп.7.18 и 7.19 настоящих рекомендаций.

7.31. Расчет фундаментных конструкций из забивных свай по деформациям рекомендуется выполнять с использованием методик, рекомендованных в разделе "Свайные фундаменты" МГСН "Нормы проектирования оснований, фундаментов и подземных сооружений".

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СВАЙ

8.1. При проектировании фундаментных конструкций любого типа из бурозавинчивающихся свай расстояние от осей свай до наружных граней строительных конструкций близлежащих зданий и сооружений назначают не менее 0,5+ 20 см, где - диаметр сваи.

8.2. При проектировании фундаментных конструкций с использованием щебеночных свай расстояние между осями параллельных свай должно составлять не менее 0,5 м.

8.3. При проектировании комбинированных свайно-плитных фундаментов необходимую несущую способность свай рекомендуется обеспечивать за счет увеличения длины свай, а не их поперечного сечения, т.е. за счет увеличения гибкости свай.

8.4. При конструктивном расчете плиты ростверка КСП фундамента следует учитывать, что при очень жестком ростверке, обеспечивающем одинаковую осадку всех свай, происходит существенное перераспределение нагрузки на сваи, в результате которого нагрузка на крайние ряды свай, особенно угловые сваи, будет выше средних, что может вызвать значительные изгибающие моменты на краях и в углах ростверка.

8.5. Глубина заложения подошвы ростверка КСП фундамента должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья или подземных гаражей), грунтовых условий и проекта планировки территории, а также высоты ростверка, определяемой расчетом.

8.6. Следует принимать во внимание, что осадка КСП фундамента при вертикальных сваях не зависит от системы связи сваи с ростверками - жесткой или шарнирной, которая принимается в проекте по конструктивным соображениям. Возможно комбинированное сопряжение свай с плитным ростверком: в центральной части - без выпусков арматуры, по периметру - с выпусками.

8.7. Буронабивные, буросекущиеся и буроинъекционные сваи в составе несущих и комбинированных фундаментных конструкций являются фактически опорами, воспринимающими вертикальные и горизонтальные нагрузки, а также моментные воздействия, и поэтому они должны быть законструированы на восприятие действующих в них усилий с учетом всех требований, предъявляемым к железобетонным конструкциям типа колонн, в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции".

8.8. Армирование буронабивных, буросекущихся и буроинъекционных свай следует выполнять объемными каркасами (рис.8.1), для создания жесткости которых их продольные арматурные стержни 1 должны быть соединены не только хомутами 2, но и трубчатыми кольцами 3, установленными на сварке по длине каркаса на расстоянии не реже чем через пять его диаметров. В целях обеспечения защитного слоя бетона между грунтом и арматурными стержнями каркаса последний должен быть оснащен фиксаторами 4, и также крестообразными анкерами, установленными в нижнем конце каркаса для исключения возможности его подъема при извлечении обсадных труб.

8.9. Армирование буросекущихся свай рекомендуется, как правило, выполнять через одну сваю, оставляя рассекаемые сваи бетонными, не имеющими арматуры.

Комбинированные фундаментные конструкции из буросекущихся свай включают верхние направляющие стенки, которые должны армироваться, иметь толщину 300 мм и в зависимости от диаметра сваи иметь высоту от 500 до 750 мм и быть погруженными в достаточно устойчивый грунт.

8.10. Буроиньекционные сваи диаметром 150 мм в случае их использования для усиления оснований существующих зданий при нагрузках до 200 кН допускается армировать одиночными стержнями (рис.8.2) при условии передачи на последние всей величины продольного усилия, возникающего от действующей на сваю нагрузки, то есть без учета сопротивления бетона, используемого в данном случае лишь для целей антикоррозийной защиты арматуры и повышения сопротивления сваи продольному изгибу.

Примечание: Одностержневое армирование буроинъекционных свай, прорезающих грунты с модулем деформации менее 5 МПа , а также при наличии в стволе сваи изгибающего момента, не допускается.

Рис.8.1. Объемный арматурный каркас буронабивных, буросекущих и буроинъекционных свай

1 - арматурный стержень; 2 - хомуты; 3 - трубчатые кольца;

4 - фиксаторы.

Рис.8.2. Возможный вариант армирования буроинъекционных свай,

воспринимающих нагрузку до 200 кН

8.11. При определении размеров буронабивных и буроинъекционных свай (поперечного сечения, длины) следует стремиться к наиболее полному использованию прочности материала свай и грунтов основания.

8.12. Размещение буронабивных и буроинъекционных свай в плане может назначаться как в виде их ленточного расположения, так и в виде кустов (рис.8.3). При этом необходимо стремиться к минимальному числу свай в группах (кустах) или к максимально возможному шагу свай в лентах, добиваясь наибольшего использования принятой в проекте несущей способности свай. Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %, от кратковременных нагрузок - на 20 %.

Рис.8.3. Кустовое размещение буронабивных свай

при 0,5 м

1 м + при > 0,5 м

8.13. Расстояние между буронабивными сваями должно быть не менее 1 м в свету, а расстояние между буроинъекционными сваями в осях - не менее трех диаметров их поперечного сечения.

8.14. Угол наклона оси буроинъекционных свай к вертикали при козловом их расположении (рис.8.4) рекомендуется назначать не более 10 градусов.

Рис.8.4. Козловые фундаменты из буроинъекционных свай

8.15. Нижние концы свай-стоек должны заделываться в скальный невыветрелый грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м и одновременно не менее чем на 30 диаметров их арматуры.

8.16. При проектировании фундаментных конструкций из забивных свай определение размеров свай и их размещение в плане должны осуществляться в соответствии с рекомендациями пп.8.11 и 8.12 настоящего раздела. При этом независимо от конструкции фундамента и расположения свай в плане расстояния между их осями не должны быть менее 3, где - сторона сечения сваи или ее диаметр.

8.17. При зданиях с несущими стенами применяются, как правило, ленточные ростверки. Ширина ростверков зависит от количества свай в поперечном сечении и от ширины несущей стены. Величина свеса ростверка от грани свай должна приниматься с учетом допускаемых отклонений свай в плане (в соответствии с разделом 11 настоящих рекомендаций). Высота ростверка определяется расчетом в соответствии с требованиями СНиП 2.02.05-87. Ростверк рассчитывается как железобетонная многопролетная балка. Армирование ростверка производится пространственными арматурными каркасами, как правило, из арматуры класса АIII. Для ростверка применяют, как правило, бетон класса по прочности В15, В20. Ростверк укладывается по бетонной подготовке класса В7.5.

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6