НИИСК Госстроя СССР
Украгрострой
Указания
по расчету и проектированию свай из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами (СВД)
КИЕВ 1989
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР (НИИСК)
УКРАГРОСТРОЙ
УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ СВАЙ ИЗ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ОБЪЕДИНЕННЫХ ДИАФРАГМАМИ (СВД)
Одобрены секцией № 2 Научно-технического совета НИИСК Госстроя СССРПротокол № 7 от 18 мая 1989 г.
КИЕВ 1989
Указания содержат общие положения и основные требования по расчету свай на вертикальную нагрузку, совместное действие вертикальной и горизонтальной нагрузок, примеры расчетов с учетом особенностей проектирования в просадочных грунтах, номенклатуру свай и выбор их типов.
Предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, научных сотрудников и студентов вузов.
Разработаны НИИСК Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Н.С. Метелюк и Г.Ф.Шишко) при участии треста "Киеворгагрострой" Украгростроя (инж. Б.З. Кашка), УкрНИИПграждансельстроя (канд. техн. наук Н.В. Трофимович и инж. О.Н. Метелюк) и Полтавского инженерно-строительного института (канд. техн. наук В.И. Хазин и инженеры А.В. Янин, В.М. Ребрий).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие указания распространяются на строительство в обычных грунтовых условиях и на просадочных грунтах 1 типа при полной и частичной прорезке сваями просадочной толщи.
Примечание. При частичной прорезке просадочной толщи оставляемая под нижними концами часть слоя должна находиться в пределах уплотненного при забивке свай грунтового массива.
1.2. Сваи СВД предназначены для применения в качестве фундаментов сельскохозяйственных, производственных, жилых и общественных зданий.
Примечание. Применение свай в условиях воздействия сильноагрессивных грунтовых вод не допускается. В слабо- и среднеагрессивных грунтовых водах бетон свай должен быть повышенной плотности по СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии".
1.3. Применение свай СВД в набухающих грунтах аргументируется разд. 4 СНиП 2.02.03-85 /2/.
1.4. В районах с сейсмичностью не более 8 баллов допускается применять сваи при условии подбора их длин согласно дополнительным расчетам на особое сочетание нагрузок и с учетом решения узлов крепления по СНиП II-7-81 "Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования".
1.5. В соответствии с грунтовыми условиями сваи СВД независимо от уровня подземных вод рекомендуется применять в грунтах: глинистых с плотностью в сухом состоянии ??d = 1,3 т/м3; лессовых 1 типа по просадочности; пылеватых песках; насыпных с плотностью ??d = 1,4 т/м3 при заглублении свай в коренные породы не менее чем на 0,5 м.
1.6. Несущая способность свай СВД определяется с учетом требований настоящих указаний, "Рекомендаций по применению свай типа СВД в сельском строительстве" (шифр 19-83-21/4), ТУ 10.20 УССР 3-87 "Сваи из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами", СНиП 2.02.03-85 [2].
2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
2.1. Выбор типа свайного фундамента, а также узла опирания на сваю в каждом конкретном случае осуществляется в зависимости от типа здания, грунтовых условий и величины нагрузок (рис. 1, 2).
Рис. 1. Узлы опирания на свайные фундаменты
а - опирание колонн на одну сваю; б - опирание колонны на ростверк по двум сваям; в - опирание стойки рамы на консоль сваи
Рис. 2. Типы свай СВД
а - без консоли; б, в - с консолями
2.2. В средне- и сильнопучинистых грунтах под консолью свай устраивается подсыпка из непучинистого грунта толщиной не менее 300 мм.
2.3. В глинистых грунтах с показателем текучести JL ?? 0,65 несущую способность свай следует определять по результатам статических испытаний или на основании опыта применения данного типа свай в таких грунтах.
2.4. В грунтовых условиях 1 типа по просадочности допускается заглубление нижних концов свай не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной просадочностью ??St ?? 0,02 при условии обеспечения их несущей способности. Суммарная величина возможных просадок и осадок основания при этом не должна превышать предельно допустимой.
2.5. Нижние концы свай в грунтовых условиях 1 типа по просадочности (при толщине слоя до 8 м) допускается заглублять в слой грунта с относительной просадочностью ??St ?? 0,02 под давлением 30 МПа для фундаментов малоэтажных зданий. При этом следует выполнить расчет свай по несущей способности и оснований по деформациям.
2.6. В случае, если по условиям эксплуатации зданий и сооружений и гидрогеологическим данным местное замачивание просадочных грунтов основания свай или подъем уровня грунтовых вод невозможны, расчетное сопротивление грунтов под нижним концом свай R и по их боковой поверхности fi следует определять как для непросадочных грунтов, а коэффициент пропорциональности k - в соответствии с действительной величиной показателя текучести грунта в природном состоянии. При этом влажность должна приниматься равной Wp или W, если W > Wр.
3. НОМЕНКЛАТУРА СВАЙ CВД
3.1. Настоящие указания распространяются на сваи СВД, изготовляемые из бетона проектного класса по прочности на сжатие В20 (табл. 1, рис. 2).
3.2. При маркировке в соответствии с ГОСТ 23009-78 сваи обозначаются марками, состоящими из букв и цифр. Например, СВД 5.75.50 - свая из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами, длиной 5 м, размер верхнего обреза свай 75??50 см.
3.3. Выбор конструкций свай следует производить в зависимости от типа здания, грунтовых условий, величин нагрузок.
3.4. Сваи СВД должны соответствовать требованиям ТУ 10.20 УССР 3-87 и рабочим чертежам (шифр 19-83-21/3; Т-82-1/2; Т-82-1/3), разработанным трестом "Киеворгагрострой".
3.5. Допускаемые отклонения от проектных размеров свай, положения арматуры, толщины защитного слоя бетона не должны превышать следующих величин, мм, по:
Толщине защитного слоя бетона........................................................…......?? 5
Длине .........................................................................................................…..??40
Размерам поперечного сечения (призматической и тавровой части сваи) ?? 5
Смещению диафрагм от проектного положения ...............................…...??15
Непрямолинейности боковых граней свай ..........................................….8
Неперпендикулярности торцовой плоскости сваи и ее продольной оси
от размера поперечного сечения .............................................................…0,01
Расстоянию от центра подъема петель до конца сваи .......................…....??50
Смещению продольной арматуры от проектного положения
в поперечном направлении ......................................................................…?? 5
Смещению сеток в голове сваи от проектного положения ................…..??10
Шагу хомутов ............................................................................................…??10
Номинальной толщине защитного слоя бетона до поверхности
рабочей арматуры .....................................................................................….30
Таблица 1
|
Размеры, м |
Расход |
Справочная |
||||||
Марка сваи |
L |
B |
h |
a |
c |
d |
бетона, м3 |
стали, кг |
масса, т/м3 |
СВД 2,2.75.40-К |
2500 |
750 |
400 |
850 |
250 |
1400 |
0,54 |
47,12 |
1,35 |
СВД 3.5.75.40-К |
3500 |
750 |
400 |
850 |
300 |
2350 |
0,85 |
59,56 |
2,12 |
СВД 4,5.75.45-К |
5000 |
750 |
500 |
1000 |
600 |
3400 |
1,11 |
86,38 |
2,78 |
СВД 4.75.50-К |
4000 |
750 |
500 |
1000 |
600 |
2400 |
0,90 |
72,11 |
2,25 |
СВД 2,5.75.40 |
2500 |
750 |
400 |
750 |
350 |
1400 |
0,39 |
21,24 |
0,98 |
СВД 3.75.50 |
3000 |
750 |
500 |
1000 |
400 |
1600 |
0,57 |
31,34 |
1,43 |
СВД 4.75.50 |
4000 |
750 |
500 |
1000 |
600 |
2400 |
0,78 |
41,43 |
1,95 |
СВД 5.75.40 |
5000 |
750 |
500 |
1000 |
600 |
3400 |
1,00 |
54,92 |
2,50 |
СВД 6.75.50 |
5000 |
750 |
500 |
1000 |
600 |
4400 |
1,18 |
63,62 |
2,95 |
СВД 7.75.50 |
7000 |
750 |
500 |
2000 |
600 |
4400 |
1,34 |
73,17 |
3,35 |
СВД 8.75.50 |
8000 |
750 |
500 |
3000 |
600 |
4400 |
1,50 |
84,07 |
3,75 |
3.6. Марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F150, водонепроницаемости не ниже W. Отпускная прочность бетона не ниже 80 % проектной по прочности на сжатие.
3.7. Материалы, применяемые для приготовления бетона, должны соответствовать требованиям:
Цемент..................................................................................ГОСТ 10178-76
Фракционный щебень из естественного камня .................ГОСТ 8267-82,
ГОСТ 10268-80,
ГОСТ 8286-82,
ГОСТ 10260-82
Песок ....................................................................................ГОСТ 8736-77
Вода ...................................................................................... ГОСТ 23732-79
3.8. На поверхности свай не допускается наличие раковин диаметром и глубиной более 5 мм, наплывов бетона высотой более 5 мм, впадин глубиной более 100 мм и общей длиной более 50 мм на 1 м длины сваи, усадочных и других поверхностных технологических трещин более 0,1 мм, отколов бетона и раковин, наплывов и впадин в торце изделия. Категория поверхности А7.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ
4.1. Методика проведения полевых испытаний должна соответствовать ГОСТ 5886-78* "Сваи. Методы полевых испытаний".
4.2. Статические испытания свай СВД выполняются в наиболее неблагоприятных грунтовых условиях: в пылеватоглинистых грунтах при показателе текучести JL > 0,6; в лессовых грунтах любой консистенции при неполной (частичной) прорезке просадочных слоев грунта. В остальных случаях несущую способность свай СВД допускается определять расчетом по данным инженерно-технических изысканий, подтвержденных результатами статических испытаний при резком изменении инженерно-геологических условий в пределах одной строительной площадки.
4.3. Испытания в просадочных грунтах, проводимые с замачиванием, следует выполнять на площадке за пределами пятна здания в аналогичных грунтовых условиях.
4.4. При испытании свай на действие наклонных нагрузок скважины для замачивания со стороны, обратной консоли, должны находиться на расстоянии 1,5-2 м.
4.5. При частичной прорезке просадочных грунтов статические испытания свай ведутся с замачиванием просадочных слоев.
4.6. Несущая способность сваи по результатам испытаний статической нагрузкой определяется по формуле
, (1)
где ??с - коэффициент условий работы сваи в грунте (для свай, испытанных вертикальной вдавливающей нагрузкой в просадочных грунтах, при возможном местном случайном замачивании оснований принимается равным 1,2; при возможном замачивании оснований в результате поднятия грунтовых вод до уровня менее 1 м ниже концов свай, а также в зданиях с мокрым технологическим процессом и для свай, испытанных наклонными нагрузками, - соответственно 1); Fu,n - нормативное значение предельного сопротивления свай, определяемое по графикам зависимости осадки сваи от нагрузки; ??g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1 или определяемый на основе статистической обработки частных значений по результатам испытаний шести и более свай статической нагрузкой в одинаковых грунтовых условиях.
4.7. За частное значение предельного сопротивления Fu,n свай действию вдавливающей нагрузки принимается такая, при которой приращение осадки за одну ступень загружения в 5 и более раз превышает приращение осадки, полученное за предыдущую ступень загружения (общая осадка сваи превышает 4 см).
4.8. В тех случаях, когда не удается достичь критической нагрузки для испытываемой сваи, за частное значение ее предельного сопротивления следует принимать нагрузку, соответствующую расчетной величине осадки сваи, определяемой по формуле
S = ?? Su, mt + 1,(2)
где Su. mt - предельно-допустимая величина средней осадки фундамента проектируемого здания, принятая в проекте или соответствующая для данных зданий и сооружений по СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", см; ?? - коэффициент перехода от предельно-допустимой величины средней осадки сваи, полученной при статических испытаниях (при проведении испытаний по предлагаемой методике принимается равным 0,2).
4.9. Несущая способность обеспечивается за счет зон уплотнения грунта в нижней части и под пятой сваи (рис. 3).
Рис. 3. Виды зон уплотнения грунта вокруг забитой сваи
а - для сваи без шпонки; б - то же, со шпонкой
5. РАСЧЕТ СВАЙ СВД ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
Расчет свай на действие вертикальной нагрузки