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
Ew = Ер r-8
где Ew - энергия механического воздействия на грунт стенок скважины;
Ер - 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 As,min - минимальный процент продольной арматуры;
As - площадь продольной арматуры в поперечном сечении сваи;
Аb - 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 Iа от основания плиты ростверка до поперечного сечения, в котором свая считается жёстко защемленной в грунте I1 + Iап, 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 Nz - 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;
fi - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности, кПа, принимаемое по СП 50-102-2003 (табл. 7.1) или СНиП 2.02.03-85 (табл. 2);
hi - толщина i-того слоя грунта, м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
14.6.15. С глубины Isk = 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.
Если толщины ростверка для прямой анкеровки оказывается недостаточно, то следует предусматривать применение специальных анкерных устройств на концах стержней.
14.8.3. Длина анкеровки рассчитывается в соответствии с требованиями СП 52-101-2003 (п.п. 8.3.21-8.3.25).
14.8.4. Длина прямой анкеровки горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля диаметром до 32 мм в фундаментной плите может быть определена по формуле
(14.22)
где ?? = 0,75 - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и прямой анкеровки сжатой арматуры периодического профиля;
Rs - расчетное сопротивление сжатию продольной анкеруемой арматуры сваи для предельного состояния первой группы;
As - площадь поперечного сечения одного анкеруемого стержня арматуры по его номинальному диаметру;
??1 = 2,5 - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля;
??2 = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние диаметра анкеруемой арматуры, в сваях-РИТ рекомендуется применять арматуру диаметром не более 32 мм;
Rbt - расчетное сопротивление осевому растяжению бетона фундаментной плиты, в которую анкеруется продольная арматура сваи;
us - периметр анкеруемого стержня по номинальному диаметру арматуры;
As,cal, As,еf - площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная.
14.9. Соединения секций арматурного каркаса сваи
14.9.1. Для соединения секций арматурных каркасов с последующим погружением узла стыка в бетонную смесь не рекомендуется использовать электродуговую сварку. При электродуговой сварке неизбежны большие тепловложения и после ее завершения требуется длительное время для остывания стыка во избежание его повреждения при погружении в холодную бетонную смесь, а также для исключения образования «пробок», из-за ускоренной гидратации цемента в зоне горячего стыка, которые препятствуют погружению арматурного каркаса в проектное положение (более подробно см. п. 10.5).
14.9.2. Рекомендуется предусматривать:
- стыковые соединения внахлёстку без сварки с прямыми концами стержней периодического профиля (конструктивно секции связывают проволокой диаметром 1,5-2,0 мм);
- стыковые соединения с применением специальных устройств (стыки с опрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и муфтами специальной конструкции).
Использованию муфтовых соединений под конкретные нагрузки должно предшествовать их предварительное испытание, а применение согласовано с лабораторией арматуры ГУП «НИИЖБ».
14.9.3. При конструировании стыков сжатой арматуры внахлёстку (без сварки) из арматуры диаметром не более 32 мм следует соблюдать требования СП 52-101-2003 (п. 8.3.27).
Стыки секций арматурного каркаса свай-РИТ в основании высотных зданий всегда находятся в сжатом состоянии и должны иметь длину нахлёста не менее длины Iп
(14.23)
где ?? = 0,9 - коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния сжатой арматуры, конструктивного решения элемента в зоне соединения стержней, количество стыкуемой арматуры в одном сечении по отношению к общему количеству арматуры в этом сечении, расстояние между парами стыкуемых стержней должно быть не более 2ds и не более 30 мм.
Rbt - расчетное сопротивление бетона сваи осевому растяжению;
п - количество стыкуемых стержней;
- остальные обозначения по формуле (14.22).
14.9.4. При соединении арматуры внахлёстку следует соблюдать:
- расстояние между стыкуемыми стержнями не должно превышать 2ds (ds - диаметр продольной стыкуемой арматуры);
- расстояние между соседними парами стыкуемых стержней должно быть не менее условного диаметра dred.
При стыковом соединении секций арматурных каркасов, состоящих из шести рабочих стержней из арматуры класса А500С, Rs = 435 МПа в бетоне класса В30 и Rbt = 1,2 МПа, формула (14.23) примет вид
(14.24)
где ds,cal, ds,ef - соответственно диаметр арматурных стержней по расчету и устанавливаемых фактически.
14.10. Расчёт несущей способности свай-РИТ по грунту
14.10.1. При расчёте несущей способности свай-РИТ по грунту на участке длиной 2 м, начиная от подошвы ростверка, где не производится РИО, допускается не учитывать сопротивление грунта на боковой поверхности свай-РИТ.
14.10.2 С учетом положений СНиП 2.02.03-85, СП 50-102-2003 несущую способность висячих свай-РИТ по грунту Fd кН (тс) следует определять по формуле