Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности(сваи-рит)

из решения уравнения

(14.13)

при невыполнении условия (14.12) из решения уравнения

(14.14)

R_b - расчетное сопротивление бетона для предельных состояний первой группы принимается в зависимости от класса бетона на сжатие.

В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона R_b следует умножать на коэффициенты условий работы бетона в конструкции _bi, условий производства бетонных _bi и свайных работ ^'_sr, с учетом требований СП 52-101-2003 (п. 5.1.10) и СП 50-102-2003 (п. 7.1.9):

_b1 = 0,9 - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки;

_b3 = 0,9 - коэффициент, учитывающий бетонирование сваи в вертикальном положении;

^'_sr - коэффициент, учитывающий влияние способа свайных работ:

^'_sr =1,0 - устройство свай в глинистых грунтах при бурении скважин и бетонировании их насухо без крепления и уровне грунтовых вод ниже пяты сваи;

^'_sr = 0,9 - в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых производится насухо с применением обсадных труб;

^'_sr = 0,8 - в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых осуществляется при наличии воды с применением обсадных труб или полых шнеков, извлекаемых по мере подачи бетонной смеси через шнек;

^'_sr =0,7 - в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых выполняется под буровым раствором или под избыточным давлением воды (без обсадных труб).

R_s - расчетное сопротивление сжатию продольной арматуры для предельных состояний первой группы, принимается по СП 52-101-2003 (табл. 5.8);

А - площадь сжатой зоны бетона, м²; с учетом больших вдавливающих нагрузок для свай под высотными зданиями площадь поперечного сечения сваи принимается по диаметру скважины d_c;

 - коэффициент, учитывающий работу менее сжатой (растянутой) зоны и принимаемый, при выполнения условия (14.12)

 = 1,6(1 - 1,55_cir) _cir 1, (14.15)

при не выполнении условия (14.12) -  = 0;

A_s,tot - площадь сечения всей продольной арматуры, м²;

r_s - радиус окружности, проходящей через центр тяжести стержней продольной арматуры, м.

При гибкости свай, жестко защемленных в ростверке

(14.16)

что характерно для грунтов с коэффициентом пропорциональности К  6000 кН/м⁴, допускается принимать  = 1,0.

Если действующий момент Ne с учетом влияния прогиба сваи Ne_o окажется

(14.17)

то свая на длине от подошвы плиты до поперечного сечения, расположенного на глубине I₁, должна быть дополнительно армирована.

Для этой цели допускается использовать жесткую арматуру, например трубы, диаметр которых позволяет размещать их внутри арматурного каркаса. Тогда

(14.18)

где K_t - коэффициент, учитывающий работу трубы, заполненной бетоном, на действие продольной сжимающей силы N с эксцентриситетом и прогибом.

Труба, используемая в качестве жесткой арматуры, не должна заходить в тело ростверка больше, чем на 50...150 ± 30 мм, и не учитывается в расчётах анкеровки.

14.3.5. Расчет сваи-РИТ по материалу ствола следует выполнять как центрально сжатого железобетонного элемента, начиная с глубины I₁ + I_ап, где I_ап - длина арматурного каркаса, обеспечивающая его анкеровку, которая определяется расчетом согласно разделу 14.8.

14.4. Расчёт на местное сжатие (смятие)

14.4.1. Оголовок сваи-РИТ следует проверить расчётом на местное сжатие (смятие) в соответствии с требованиями СП 52-101-2003 (п.п. 6.2.43-6.2.45).

14.4.2. Рекомендуется оголовок сваи-РИТ обсаживать стальной тонкостенной трубой диаметром, соответствующим диаметру скважины. Длина трубы определяется из конструктивных условий: заглубление в тело плиты на 50...150 ± 30 мм и вдоль сваи на величину, не меньшую её диаметра d_c, а также из условий технологии производства работ. Толщину стенки труб следует назначить не менее 2...3 мм.

Устанавливаемая труба должна выполнять функцию кондуктора, поэтому её длину рекомендуется назначать не менее глубины залегания неустойчивых грунтов в зоне устья скважины и принимать 0,5...1,5 м.

14.4.3 Допускается не выполнять расчёт на местное смятие бетона сваи при соблюдении следующих условий:

- продольная арматура сваи-РИТ заанкеривается в плиту ростверка на длину расчётной анкеровки;

- продольное армирование сваи в зоне стыка с плитой обеспечивает восприятие арматурой всей действующей на сваю вертикальной нагрузки;

- спиральное (косвенное) армирование сваи доведено до низа плиты, в соответствии с требованиями настоящих Рекомендаций к поперечному армированию сваи-РИТ.

14.4.4. Следует проводить поверочный расчёт плиты ростверка на продавливание, местное смятие, а также по деформациям в пролётах между

колоннами и несущими стенами, опирающимися на плиту, на действие реакции свай-РИТ, расположенных в этих пролётах с учётом действия гидростатического давления воды, отпора грунта и без действия этих сил.

Кроме того, плиту (ростверк) следует проверить на откол - от местного действия крайнего ряда свай с учётом прогиба плиты.

14.5. Конструирование свай-РИТ

14.5.1. Для обеспечения несущей способности, пригодности, нормальной эксплуатации и долговечности свай-РИТ помимо требований, определяемых расчётом, должен быть выполнен ряд конструктивных требований:

- по геометрическим размерам;

- по армированию;

- по защите от неблагоприятного воздействия среды;

- по условиям обеспечения качественного изготовления свай-РИТ в сложных грунтовых условиях, включая создание требуемых камуфлетных уширений ствола свай.

14.5.2. Геометрические размеры свай-РИТ.

14.5.2.1. Максимальное поперечное сечение свай-РИТ следует назначать из условия эффективного уплотнения грунта, окружающего формируемую сваю-РИТ.^*

^* С увеличением расстояния от электродной системы до стенок скважины энергия механического воздействия на них снижается по зависимости

E_w = Е_р r^-8

где E_w - энергия механического воздействия на грунт стенок скважины;

Е_р - механическая энергия, преобразованная из электрической в момент разряда;

r - расстояние от электродной системы до стенки скважины, выраженное в межэлектродных промежутках.

14.5.2.2. Минимальные геометрические размеры поперечного сечения свай-РИТ следует назначить из условия обеспечения:

- надлежащего размещения арматурного каркаса (расстояние между стержнями, защитный слой бетона и др.), анкеровки арматуры в плите, соединения отдельных секций арматурного каркаса и обеспечения совместной работы с бетоном;

- достаточной жёсткости сваи;

- обеспечения качественного изготовления сваи.

14.5.2.3. Длина сваи определяется расчётом с учётом общих принципов конструирования свайных фундаментов, а также техническими возможностями оборудования.

14.6. Продольное армирование свай-РИТ

14.6.1. Для сокращения времени монтажа арматурные каркасы должны быть изготовлены в виде пространственных блоков по возможности на всю длину армирования сваи.

14.6.2. Арматурные каркасы должны обладать достаточной жесткостью, позволяющей их складировать, транспортировать, перемещать в вертикальное положение без потери прямолинейности.

Жёсткость пространственных арматурных каркасов следует обеспечивать за счёт использования в качестве монтажных элементов колец, нарезанных из стальных труб соответствующих диаметров и толщины стенок. Ширина кольца должна быть не менее диаметра продольной арматуры.

14.6.3. Арматурный каркас, установленный в сваю (в скважину), должен иметь защитный слой бетона (расстояние от поверхности арматуры до грунта), обеспечивающий:

- совместную работу арматуры с бетоном сваи;

- возможность устройства стыков секций арматурного каркаса;

- сохранность арматуры от воздействия окружающей среды (грунта и грунтовых вод, в т. ч. агрессивных к бетону).

14.6.4. Минимальные значения толщины защитного слоя бетона должны назначаться:

- с учетом требований СНиП 2.03.11-85;

- не менее диаметра стержня арматуры;

- в аэрируемых грунтах при отсутствии агрессивного воздействия грунтовых вод и грунта к бетону в соответствии с «Рекомендациями по применению буроинъекционных свай» М., 1997 не менее 25 мм - для рабочей арматуры и не менее 10 мм - для конструктивной арматуры;

- не менее 40 мм в остальных случаях.

14.6.5. В грунтах, особенно агрессивных к железобетону, помимо повышения плотности, водонепроницаемости бетона и применения добавок, обеспечивающих защиту арматуры от коррозии, рекомендуется увеличивать толщину защитного слоя бетона до 70 мм.

14.6.6. Для обеспечения принятого в проекте защитного слоя бетона в арматурных каркасах следует устанавливать центраторы в количестве не менее трёх в одном поперечном сечении арматурного каркаса и с шагом по длине каркаса не более 3 м.

14.6.7. В зоне аэрированных грунтов, агрессивных к бетону, допускается защищать арматурный каркас гофрированными пластмассовыми трубами, внутренний диаметр которых превышает максимальный диаметр арматурного каркаса на диаметр стержня продольной арматуры, а также использовать коррозионностойкие чугунные трубы.

14.6.8. Для продольного армирования свай-РИТ следует использовать горячекатаную и термомеханически обработанную арматуру периодического профиля диаметром до 32 мм включительно.

14.6.9. Минимальный процент продольного армирования свай-РИТ

(14.18)

где A_s,min - минимальный процент продольной арматуры;

A_s - площадь продольной арматуры в поперечном сечении сваи;

А_b - площадь поперечного сечения свай-РИТ.

14.6.10 Максимальный процент армирования свай-РИТ определяется геометрическими размерами поперечного сечения сваи и условиями, обеспечивающими выполнение конструктивных требований:

- толщину защитного слоя бетона;

- минимального расстояния между стержнями;

- технологических требований, обеспечивающих качественное бетонирование.

14.6.11. Армирование свай-РИТ на длине I_а от основания плиты ростверка до поперечного сечения, в котором свая считается жёстко защемленной в грунте I₁ + I_ап, а также на длине ствола свай-РИТ на 1 м, превышающей длину участка, не подвернутого РИО, принимаемом 2 м, т.е. на участке не менее

(14.19)

следует выполнять по расчету, но с учетом обеспечения восприятия арматурным каркасом не менее 50% сжимающей нагрузки, действующей на сваю.

14.6.12. Армирование, выполненное в соответствии с п. 14.6.11, следует предусматривать также на длине анкеровки сваи в плите ростверка. Длина анкеровки определяется в соответствии с правилами, приведёнными в разделе 14.8 или по СП 52-101-2003 (п.п. 8.3.18...8.3.25).

14.6.13. Напряжения в стволе свай-РИТ с глубиной её заделки в грунт основания уменьшаются за счёт трения на боковой поверхности ствола и передачи нагрузки в грунт.

14.6.14. Армирование свай-РИТ по их длине следует принимать с учётом уменьшения продольной сжимающей силы

(14.20)

где N_z - продольная сжимающая сила, кН, в поперченном сечении сваи на глубине z;

- коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, в данном случае следует принимать

и - периметр поперечного сечения ствола сваи, м, принимаемый по сечению скважины;

f_i - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности, кПа, принимаемое по СП 50-102-2003 (табл. 7.1) или СНиП 2.02.03-85 (табл. 2);

h_i - толщина i-того слоя грунта, м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

14.6.15. С глубины I_sk = 2I₁, составляющей удвоенную длину от подошвы плиты до сечения свай-РИТ, в котором она жестко защемлена в грунте, где влияние действующих моментов снижается до такой величины, что ими можно пренебречь, армирование ствола свай-РИТ следует выполнять конструктивным в соответствии с требованиями СП 52-101-2003 и п. 14.6.14.

14.6.16. При заглублении свай длиной более 20 м в плотные пески, твердые и полутвердые суглинки нижнюю часть сваи на длине до 10 диаметров допускается не армировать.

14.6.17. Минимальные расстояния между рабочими продольными стержнями арматуры в сваях-РИТ:

- должны быть не меньше наибольшего диаметра арматурных стержней;

- не менее 35 мм.

14.6.17.1. В зонах усиленного армирования, на участке I₁, где действуют максимальные нагрузки, и в зоне стыкового соединения отдельных секций арматурного каркаса допускается располагать стержни арматуры попарно без зазора между ними, или с расстояниями между стержнями пары меньшими, чем требуется для отдельных стержней. Такая пара стержней при назначении расстояния между стержнями и при определении длины анкеровки должна рассматриваться как стержень условного диаметра

(14.21)

где d₁ и d₂ - диаметры сближенных стержней;

c₁ - расстояние между парными стержнями в свету, принимаемое не более диаметра меньшего стержня.

14.6.17.2. Для стержней периодического профиля диаметр принимается по номинальному диаметру без учёта выступов и рёбер.

14.7. Поперечное армирование свай-РИТ

14.7.1. Поперечную арматуру следует предусматривать для исключения бокового выпучивания продольной арматуры в сторону грунта от действия сжимающих усилий.

14.7.2. Поперечное армирование следует выполнять в виде спиралей.

Используемые для монтажа арматурных каркасов и обеспечения их жесткости кольца, изготовленные из труб, устанавливаются конструктивно и в расчётах поперечного армирования не учитываются.

14.7.3. Диаметр спиральной арматуры следует назначить не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.

При использовании спиральной арматуры в вязаных каркасах допускается применять арматуру диаметром не менее 6 мм.

В сварных каркасах диаметр спиральной навивки принимается не менее диаметра требуемого из условия сварки с продольной арматурой.

14.7.4. Поперечную спиральную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d и не более 300 мм (d - диаметр продольной арматуры).

14.7.5. В оголовке сваи на длине не менее диаметра сваи спиральная навивка выполняется с шагом не более 50 мм.

14.7.6. На участке верхнего сечения сваи-РИТ, ниже основания плиты на величину, равную диаметру сваи, до сечения, в котором свая считается жестко защемленной в грунте, спиральную арматуру рекомендуется устанавливать с шагом 5d.

14.8. Анкеровка продольной арматуры сваи в плите

14.8.1. При конструировании соединения сваи-РИТ с плитой ростверка, как жесткого защемления, следует обеспечить анкеровку головы сваи или продольной арматуры в плите.

14.8.2. Учитывая, что при проектировании высотных зданий используются плиты (ростверки) значительной толщины, рекомендуется применять прямую анкеровку продольной арматуры сваи в плите, т.е. в виде прямого окончания стрежней.