по предельным состояниям первой группы определяют несущую способность свай по грунту, прочность материала свай и ростверка, а также устойчивость свайного фундамента;
по предельным состояниям второй группы определяют осадку и крен свайного фундамента, его горизонтальные перемещения, образование или раскрытие трещин в сваях и в ростверках.
3.6. Величина расчетной нагрузки на сваю устанавливается в соответствии с разделом 4 СНиП II-17-77, который рекомендует принимать значения коэффициента надежности: Кн = 1,5 - при определении несущей способности по результатам испытаний натурных и эталонных свай статической нагрузкой и Кн = 1,75 - по результатам статического зондирования.
3.7. Расчет осадок свайного фундамента необходимо производить следующими способами:
как условного ленточного или отдельно стоящего столбчатого фундаментов в соответствии с разделом 7 СНиП II-17-77;
как условного плитного фундамента с размерами в плане, соответствующим габаритам контура здания или сооружения;
по методике, основанной на решении смешанной упруго-пластической задачи для ленточного свайного фундамента.
В качестве конечного результата расчета принимают наибольшие значения величин осадок, определенных указанными способами.
3.8. В случаях, когда расчет свайных фундаментов производится как условных заглубленных фундаментов на естественном основании с глубинами заложения, соответствующими отметкам нижних концов свай, для ленточных свайных фундаментов его следует выполнять в соответствии с формулами (39), (40), (41) "Руководства по проектированию свайных фундаментов" (НИИОСП им. Герсеванова, Госстрой СССР - М.: Стройиздат, 1980), а для отдельно стоящих, с кустовым расположением свай - в соответствии с разделом 7 СНиП II-17-77.
3.9. Расчет осадки плитного свайного фундамента производится как условного плитного фундамента на естественном основании, заложенного на отметке нижних концов свай.
Расчет производится на полную нагрузку от всего сооружения, отнесенную к площади условной плиты, соответствующей габаритам здания или сооружения, с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства согласно приложению 2 главы СНиП 2.02.01-83.
3.10. Расчет осадок ленточных свайных фундаментов по методике, основанной на решении смешанной упруго-пластической задачи, производится в соответствии с рекомендуемым приложением к настоящим ВСН.
3.11. Определение кренов свайных фундаментов производится как условных фундаментов на естественном основании в соответствии с приложением 2 к СНиП 2.02.01-83.
3.12. Полную осадку каждого отдельного свайного фундамента проектируемого здания (сооружения) следует определять с учетом взаимного влияния на него других фундаментов того же здания (сооружения) и соседних с ним, фундаменты которых расположены в верхнем несущем слое, подстилаемом слабыми грунтами.
Взаимное влияние фундаментов учитывается в соответствии с приложением 2 к СНиП 2.02.01-83.
3.13. Для зданий и сооружений, развитых в высоту, для которых наряду с вертикальными нагрузками существенное или решающее значение могут иметь горизонтальные нагрузки, расчет свайных фундаментов на их воздействие следует производить в соответствии с разделом 8 СНиП II-17-77.
Расчет на горизонтальные нагрузки свайных фундаментов на полых круглых сваях и сваях-оболочках, имеющих относительную глубину заложения в грунт 15 (t - глубина заложения подошвы сваи, от низа ростверка, D - наружный диаметр сваи), допускается производить в соответствии с приложением к СНиП II-17-77.
3.14. Расчет свайных фундаментов по п. 3.13 должен производиться по первой и второй группам предельного состояния. При этом исходными размерами свай (глубина заложения, поперечные размеры) должны быть те, которые были установлены при расчете фундаментов на вертикальные нагрузки с учетом указаний п. 3.16.
3.15. Расчет свайных ростверков на горизонтальные нагрузки рекомендуется выполнять в следующем порядке:
установить исходные расчетные характеристики грунта основания, окружающего сваи (коэффициенты постели) в горизонтальном и вертикальном направлениях, коэффициент пропорциональности коэффициента постели при расчете по СНиП II-17-77 и жесткостные характеристики свай;
установить расчетные нагрузки применительно к предельным состояниям второй группы;
определить величины горизонтальных перемещений и углов поворота свай в уровне подошвы ростверка под действием расчетных нагрузок и сопоставить их с допускаемыми предельными значениями;
установить расчетные нагрузки применительно к предельным состояниям первой группы;
определить расчетом величину максимальных изгибающих моментов в сваях и контактных давлений грунта и по этим данным проверить прочность свай в соответствии со СНиП II-21-75 "Бетонные и железобетонные конструкции" и устойчивость грунта основания, окружающего сваи.
3.16. В случаях, когда в результате расчета свайных фундаментов на горизонтальные нагрузки выясняется недостаточность размеров свай, установленных исходя из восприятия вертикальных нагрузок, корректировка размеров свай должна производиться в первую очередь за счет увеличения поперечных размеров свай, количества свай в фундаменте или применением наклонных свай, поскольку увеличение глубины заложения свай может оказаться нежелательным из-за приближения их нижних концов к кровле слабых грунтов.
3.17. Расчет на горизонтальные нагрузки свайных фундаментов в виде отдельных свайных опор небольших размеров в плане с жестким ростверком и равномерным кустовым расположением свай, имеющих одинаковую глубину заложения t 15d и расстояние в осях не более 3d (d - поперечный размер свай), допускается производить как заглубленных массивных опор на естественном основании в соответствии со СНиП II-17-77.
3.18. При проектировании схемы расположения свай в плане и глубин их заложения необходимо руководствоваться следующим:
количество и размещение свай в плане определять из условия обеспечения по возможности более равномерной их загрузки во всех фундаментах (неравномерность загружения свай не должна превышать 20%);
глубину заложения свай t от подошвы ростверка рекомендуется предварительно назначать из условия (здесь h1 - расстояние от подошвы ростверка до кровли слабых грунтов) при соблюдении общего требования, чтобы h1 - t = 2 м (см. п. 1.2), и при этом в пределах одного здания или деформационной секции разница в отметках нижних концов свай не превышала 2 м (уточняется по результатам статического зондирования из условия расположения острия свай в зоне слоя c наибольшей несущей способностью).
3.19. При проектировании монолитных железобетонных ростверков, объединяющих головы свай и распределяющих нагрузки на них, надлежит руководствоваться следующим:
ленточные ростверки предусматривать под кирпичные, крупноблочные и крупнопанельные стены линейно протяженных зданий и сооружений;
плитные ростверки устраивать под колонны, дымовые трубы, здания и сооружения точечного (башенного) типа.
3.20. Расчет ростверков надлежит выполнять в соответствии с "Руководством по проектированию свайных фундаментов" (НИИОСП им. Герсеванова, Госстрой СССР - М.: Стройиздат, 1980), а именно:
ленточных ростверков - в соответствии с рекомендациями приложений 9 и 10 указанного Руководства - на поперечную силу, изгибающий момент и раскрытие трещин;
плитных ростверков - согласно приложению 11 Руководства - на продавливание колонной и угловой сваей, поперечную силу в наклонных сечениях, на изгиб, на местное сжатие под торцом сборной колонны, на прочность стаканной части, на раскрытие трещин.
3.21. Железобетонные ростверки надлежит проектировать из бетона классов В12,5-В25 (М150-М300) на сжатие, назначаемых с учетом результатов данных расчетов силовых факторов, конструктивного назначения высоты ростверка и обеспечения его прочности. При этом глубина заложения ростверков назначается независимо от глубины промерзания.
3.22. Сопряжение свай с монолитными железобетонными ростверками обеспечивается посредством заделки в ростверк голов свай в соответствии с разделом 8 "Руководства по проектированию свайных фундаментов".
3.23. В состав рабочей документации на свайные фундаменты следует включать разрезы для характерных мест (со схематичным изображением свай и ростверка), совмещенные с инженерно-геологическими разрезами, а также программу инструментальных наблюдений за осадками зданий или сооружений в строительный и эксплуатационный периоды.
4. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ВЕРХНЕМ НЕСУЩЕМ СЛОЕ, ПОДСТИЛАЕМОМ СЛАБЫМИ ГРУНТАМИ, ВБЛИЗИ ОТ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
4.1. При проектировании свайных фундаментов вблизи существующих зданий и сооружений (см. п. 2.3) в рабочей документации должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие возможность возникновения недопустимых деформаций существующих фундаментов, подземных коммуникаций и других инженерных конструкций, связанных с возможным существенным изменением сложившегося напряженного состояния грунтов основания и вызванных дополнительными статическими нагрузками от фундаментов вновь возводимых зданий и сооружений и снижением прочностных характеристик грунтов от динамических воздействий при погружении свай ударным или вибрационным способами. Рабочая документация должна содержать данные о применяемых механизмах и способах производства работ.
4.2. При устройстве фундаментов около существующих зданий и сооружений необходимо соблюдать следующие условия:
при устройстве котлованов не применять механизмов, вызывающих значительные динамические воздействия на грунт, например, экскаваторов с ковшом драглайн, не рыхлить грунт взрывным способом или снарядами типа клин-баба или шарбаба и т.п.;
не складировать в непосредственной близости от существующих зданий тяжелые штабеля грунта и строительных материалов;
для снижения уровня динамических воздействий на существующие фундаменты при погружении свай или шпунта ударным или вибрационным способами применять лидерные скважины с рыхлением грунта или способ статического вдавливания свай;
во всех случаях применения ударного способа погружения свай или шпунта масса молота должна быть больше массы сваи (шпунта) в 1,5-2 раза при высоте падения молота не более 0,5 м;
фронт свайных работ необходимо продвигать в направлении от существующих зданий и сооружений;
применение подмыва для облегчения погружения свай допускается при расстоянии не менее 20 м от существующих фундаментов.
4.3. Погружение свай ударным способом при расстоянии менее 20 м от существующих фундаментов необходимо выполнять с соблюдением требования "Инструкции по забивке свай вблизи зданий и сооружений" (ВСН 358-76 Минмонтажспецстрой СССР).
4.4. При возведении зданий и сооружений в несколько очередей рекомендуется производить работы по устройству нулевого цикла по всему пятну застройки или, по крайней мере, в пределах участков, расположенных в непосредственной близости от первой очереди строительства. При этом в случае устройства отдельных секций или смежных зданий соответственно на коротких и длинных сваях в первую очередь следует выполнять фундаменты на длинных сваях.
4.5. При устройстве подземных коммуникаций необходимо предусматривать мероприятия, обеспечивающие минимальные деформации грунта основания и свайных фундаментов возводимых зданий и сооружений. С этой целью магистральную трассу подземных коммуникаций следует прокладывать не ближе 6 м от фундаментов зданий или сооружений. В случае невозможности выполнения этого условия устройство подземных коммуникаций следует производить до начала возведения надземной части зданий (сооружений) либо под защитой ограждений из шпунта или "стена в грунте". При этом глубина заложения защитных ограждений должна превышать глубину заложения подземных коммуникаций на величину, определяемую расчетом устойчивости.
Приложение
Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНЫХ ОСАДОК ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Приведенный здесь способ определения конечных осадок ленточных свайных фундаментов (ЛСФ), расположенных в верхнем несущем слое, подстилаемом слабыми грунтами, базируется на решении смешанной упруго-пластической задачи с ее численной реализацией, осуществляемой методом конечных элементов.
Многообразие различных сочетаний исходных данных для расчета конечных осадок ЛСФ (гидрогеологических условий, характера и размеров напластований грунтов основания, их физико-механических характеристик и др.) не позволяет в пределах данного приложения дать исчерпывающий материал для решения задачи в любом возможном случае.
Здесь приведены вспомогательные графики, полученные на основании численного решения по упомянутой программе для характерных грунтовых условий некоторых районов Архангельской области, где нижние (коренные) прочные грунты залегают на глубине около 20 м, а верхний слой песков мощностью 8-14 м, в котором могут быть расположены свайные фундаменты, подстилается промежуточными слабыми слоями (черт. 1).
Ниже даются практические указания по определению осадок ЛСФ с конкретными исходными данными и примером их реализации.
1. Конечные осадки ЛСФ (Sk) следует определять с использованием графиков, представленных на черт. 2 - 14.
Графики построены для трех обобщенных схем напластований, представленных следующими грунтами;
песок мелкозернистый, средней плотности, водонасыщенный, модуль общей деформации Е1 = 9 МПа и Е1 = 27 МПа;
песок мелкозернистый, средней плотности, заиленный, водонасыщенный, модуль общей деформации Е2 = 7 МПа;
ил суглинистый, текучепластичный, модуль общей деформации Е3 = 2 Мпа;
песок пылеватый, плотный, водонасыщенный, с залеганием кровли на глубине 181 м от низа ростверка ЛСФ.
Модуль общей деформации Е4 = 28 МПа.
Нагрузки Q на 1 м ЛСФ в диапазоне, равном 400 - 800 кН/м.
2. В случае, когда величина модуля общей деформации верхних песков находится в пределах указанного выше диапазона, конечную осадку ЛСФ следует определять линейной интерполяцией.
