ТКП 45-5.01-256

Ò
ТКП 45-5.01-256-2012 (02250)
Основания и фундаменты
зданий и сооружений
СВАИ ЗАБИВНЫЕ
Правила проектирования и устройства
Асновы і падмуркі
будынкаў і збудаванняў
ПАЛІ ЗАБІЎНЫЯ
Правілы праектавання і ўстройвання
Минск 2013
ТКП 45-5.01-256-2012
УДК 624.155.04(083.74)
МКС 93.020
КП 01
Ключевые слова: сваи забивные, область применения, виды свай, указания по расчету, несущая способность, испытания, деформации, конструирование, особые грунтовые условия, фундаменты опор, фундаменты зданий, совместное действие вертикальной, горизонтальной сил и момента,
осадки свай, осадки свайных фундаментов, свайные кусты, ростверк, устройство, производство работ, забивка, бетонирование, примеры расчета
Предисловие
Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь
«О техническом нормировании и стандартизации».
1 РАЗРАБОТАН научно-проектно-производственным республиканским унитарным предприятием
«Стройтехнорм» (РУП «Стройтехнорм»), техническим комитетом по стандартизации в области архитектуры и строительства «Основания и фундаменты, инженерные изыскания» (ТКС 02).
Авторский коллектив: РУП «Институт БелНИИС» (канд. техн., наук В. Е. Сеськов — научный руководитель темы, инженер В. Н. Лях — концепция, разделы 1–14, приложения А–Н; канд., техн. наук
В. Н. Кравцов — пункты 10.39-10.52); БНТУ (докт. техн. наук М. И. Никитенко — общая техническая
редакция); УП «Геосервис» (инженер Н. И. Марыныч — пункт 7.13). Использованы материалы канд. техн.
наук Б. И. Циунчика (технические материалы по пирамидальным сваям), докт. техн. наук Е. Ф. Винокурова
(раздел 10), канд. техн. наук В. Б. Шахирева (приложение А)
ВНЕСЕН главным управлением научно-технической политики и лицензирования Министерства
архитектуры и строительства Республики Беларусь
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства архитектуры и строительства
Республики Беларусь от 5 января 2012 г. № 4
В Национальном комплексе технических нормативных правовых актов в области архитектуры
и строительства настоящий технический кодекс установившейся практики входит в блок 5.01 «Основания и фундаменты зданий и сооружений»
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ (с отменой П1-2000, П2-2000 (в части проектирования забивных свай),
П4-2000 к СНБ 5.01.01-99)
© Минстройархитектуры, 2013
Настоящий технический кодекс установившейся практики не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Министерства архитектуры
и строительства Республики Беларусь
Издан на русском языке
ii
ТКП 45-5.01-256-2012
Содержание
1 Область применения ............................................................................................................................1
2 Нормативные ссылки ............................................................................................................................1
3 Термины и определения и обозначения.............................................................................................3
3.1 Термины и определения................................................................................................................3
3.2 Обозначения...................................................................................................................................3
4 Общие положения.................................................................................................................................8
4.1 Общая часть...................................................................................................................................8
4.2 Виды свай .....................................................................................................................................11
5 Основные указания по расчету..........................................................................................................17
6 Расчет несущей способности свай....................................................................................................21
6.1 Сваи-стойки ..................................................................................................................................21
6.2 Защемленные в грунте забивные сваи всех видов ..................................................................22
6.3 Учет отрицательных (негативных, нагружающих) сил трения грунта
на боковой поверхности свай .....................................................................................................29
7 Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний...........................32
8 Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям .................................................45
9 Конструирование свайных фундаментов..........................................................................................46
10 Особенности проектирования свайных фундаментов в особых грунтовых условиях................48
11 Особенности проектирования свайных фундаментов опор
воздушных линий электропередачи................................................................................................60
12 Особенности проектирования свайных фундаментов малоэтажных зданий..............................61
13 Производство работ по устройству свайных фундаментов..........................................................63
13.1 Общие требования ..................................................................................................................63
13.2 Свайные фундаменты и шпунтовые ограждения .................................................................64
13.3 Ростверки и безростверковые свайные фундаменты ..........................................................66
13.4 Погружение свай вдавливанием ............................................................................................66
13.5 Пирамидальные сваи ..............................................................................................................67
14 Техника безопасности и охрана окружающей среды ....................................................................71
Приложение А (рекомендуемое) Расчет свай на совместное действие
вертикальных и горизонтальных сил и момента .......................................................72
Приложение Б (рекомендуемое) Определение несущей способности и деформаций оснований
пирамидальных свай с наклоном боковых граней ip более 0,025............................81
Приложение В (рекомендуемое) Расчет несущей способности и деформаций оснований
свайных кустов с учетом работы ростверка на грунтовом основании ....................91
Приложение Г (справочное) Примеры расчета свайных фундаментов ..........................................97
Приложение Д (рекомендуемое) Определение осадки ленточных свайных фундаментов ........111
Приложение Е (рекомендуемое) Определение осадки одиночных призматических свай...........113
iii
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Ж (обязательное) Допуски при возведении фундаментов из забивных свай.........114
Приложение К (обязательное) Выбор типа молота для забивки свай и шпунта ..........................117
Приложение Л (обязательное) Выбор типа вибропогружателя
для погружения свай...................................................................................................121
Приложение М (обязательное) Формы исполнительной технической документации
при устройстве свайных фундаментов ....................................................................124
Приложение Н (рекомендуемое) Значения коэффициента постели грунта..................................136
Библиография .......................................................................................................................................137
iv
ТКП 45-5.01-256-2012 (02250)
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОДЕКС УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ
Основания и фундаменты зданий и сооружений
СВАИ ЗАБИВНЫЕ
Правила проектирования и устройства
Асновы і падмуркі будынкаў i збудаванняў
ПАЛI ЗАБIЎНЫЯ
Правілы праектавання і ўстройвання
The basis and foundations of the buildings and constructions
Driven piles
The rules of the designing and device
Дата введения 2012-07-01
1 Область применения
Настоящий технический кодекс установившейся практики (далее — технический кодекс) устанавливает правила проектирования и устройства свайных фундаментов из забивных свай различных видов (далее — свайные фундаменты) вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений
в различных областях строительства.
При этом следует учитывать, что:
— пирамидальные забивные железобетонные сваи (далее — пирамидальные сваи) с наклоном
боковых граней ip > 0,25 преимущественно применяются для производственных сельскохозяйственных зданий с рамной и балочно-стоечной системами несущего каркаса;
— статическое зондирование грунтов выполняется установками с зондами I, II и III типов, а динамическое зондирование — с зондами диаметром 62 мм — по ГОСТ 19912.
Настоящий технический кодекс не распространяется на проектирование свайных фундаментов
зданий и сооружений, возводимых на лессовых просадочных грунтах II типа, набухающих грунтах (согласно СТБ 943), на оползневых и подрабатываемых территориях, а также свайных фундаментов
машин с динамическими нагрузками.
Требования настоящего технического кодекса в части проектирования свайных фундаментов
опор мостовых сооружений, водопропускных труб и тоннелей, а также свайных опор под трубопроводы тепловых сетей являются рекомендуемыми. Остальные требования настоящего технического
кодекса являются обязательными для всех субъектов хозяйствования, осуществляющих проектирование и устройство свайных фундаментов.
Примечания
1 Требования к проектированию и устройству свайных фундаментов опор мостовых сооружений, водопропускных труб и тоннелей, а также свайных опор под трубопроводы тепловых сетей установлены в ТКП 45-5.01-65,
ТКП 45-3.03-188, ТКП 45-3.03-232.
2 Требования настоящего технического кодекса не ограничивают разработку новых или совершенствование уже существующих конструктивных решений забивных свай, а также уточнение расчетных схем, зависимостей и методов производства работ (вдавливание, завинчивание и т. п.).
2 Нормативные ссылки
В настоящем техническом кодексе использованы ссылки на следующие технические нормативные правовые акты в области технического нормирования и стандартизации (далее — ТНПА):1)
__________________________
1)
СНБ, СНиП, пособие к СНБ имеют статус технического нормативного правового акта на переходный период до их замены техническими нормативными правовыми актами, предусмотренными Законом Республики
Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации».
Издание официальное
1
ТКП 45-5.01-256-2012
ТКП 45-5.01-15-2005 (02250) Прочностные и деформационные характеристики грунтов по данным статического зондирования и пенетрационного каротажа. Правила определения
ТКП 45-5.01-17-2006 (02250) Прочностные и деформационные характеристики грунтов по данным динамического зондирования. Правила определения
ТКП 45-1.03-26-2006 (02250) Геодезические работы в строительстве. Правила проведения
ТКП 45-1.03-40-2006 (02250) Безопасность труда в строительстве. Общие требования
ТКП 45-1.03-44-2006 (02250) Безопасность труда в строительстве. Строительное производство
ТКП 45-5.01-65-2007 (02250) Опоры свайные под трубопроводы тепловых сетей. Правила проектирования
ТКП 45-5.01-67-2007 (02250) Фундаменты плитные. Правила проектирования
ТКП 45-5.01-76-2007 (02250) Основания и фундаменты зданий и сооружений на пойменно-намывных территориях. Правила проектирования и устройства
ТКП 45-3.02-108-2008 (02250) Высотные здания. Строительные нормы проектирования
ТКП 45-2.01-111-2008 (02250) Защита строительных конструкций от коррозии. Строительные
нормы проектирования
ТКП 45-5.05-146-2009 (02250) Деревянные конструкции. Строительные нормы проектирования
ТКП 45-3.04-169-2009 (02250) Гидротехнические сооружения. Строительные нормы проектирования
ТКП 45-3.03-188-2010 (02250) Мосты и трубы. Строительные нормы проектирования фундаментов
ТКП 45-3.03-232-2011 (02250) Мосты и трубы. Строительные нормы проектирования
СТБ 943-2007 Грунты. Классификация
СТБ 1075-97 Сваи железобетонные. Общие технические условия
СТБ 1164.0-99 Основания и фундаменты зданий и сооружений. Контроль качества и приемка работ.
Параметры контроля и состав контролируемых показателей
СТБ 1164.3-2009 Строительство. Устройство свайных фундаментов. Контроль качества работ
СТБ 1241-2000 Зонд забивной. Технические условия
СТБ 1242-2000 Плотномер динамический. Технические условия
СТБ 1489-2004 Оголовки свай сборные железобетонные. Технические условия
СТБ 1648-2006 Строительство. Основания и фундаменты. Термины и определения
СТБ 1701-2006 Сталь арматурная горячекатаная, упрочненная вытяжкой. Технические условия
СТБ 1704-2006 Арматура ненапрягаемая для железобетонных конструкций. Технические условия
СТБ 1706-2006 Арматура напрягаемая для железобетонных конструкций. Технические условия
СТБ 1711-2007 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия
СТБ 2176-2011 Строительство. Земляные сооружения. Контроль степени уплотнения грунтов
ГОСТ 12.1.012-2004 Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования
ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 10922-90 Арматурные и закладные изделия сварные, соединения сварной арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 13015.0-83 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Общие технические требования
ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 25260-82 Породы горные. Метод полевого испытания пенетрационным каротажем
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
СНБ 1.02.01-96 Инженерные изыскания для строительства
СНБ 1.03.02-96 Состав, порядок разработки и согласования проектной документации в строительстве
СНБ 5.01.01-99 Основания и фундаменты зданий и сооружений
СНБ 5.03.01-02 Бетонные и железобетонные конструкции
СНБ 5.03.02-03 Производство сборных бетонных и железобетонных изделий
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия
СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений
СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП II-23-81* Изд. 1990 Стальные конструкции
2
ТКП 45-5.01-256-2012
П5-2000 к СНБ 5.01.01-99 Проектирование и устройство оснований из насыпных, малопрочных
и слабых грунтов, уплотненных вибродинамическим методом.
Примечание — При пользовании настоящим техническим кодексом целесообразно проверить действие
ТНПА по Перечню технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства, действующих на территории Республики Беларусь, и каталогу, составленным по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году.
Если ссылочные ТНПА заменены (изменены), то при пользовании настоящим техническим кодексом следует руководствоваться замененными (измененными) ТНПА. Если ссылочные ТНПА отменены без замены,
то положение, в котором дана ссылка на них, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения и обозначения
3.1 Термины и определения
В настоящем техническом кодексе применяют термины с соответствующими определениями, установленные в СТБ 1648.
3.2 Обозначения
3.2.1 Коэффициенты
— коэффициент надежности метода испытаний;
γk
— коэффициент надежности по грунту;
γg
— коэффициент надежности по нагрузке;
γf
— коэффициенты условий работы;
γs, γo, γsp, γc
— динамический коэффициент условий работы сваи в грунте;
γcu
— коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом
γcr, γcf, γcp
сваи, на боковой поверхности сваи и под подошвой несущего ростверка;
— дополнительный коэффициент условий работы консолей;
γcon
— коэффициент реализации силы отрицательного трения;
γcfj
— коэффициент условий работы при действии силы отрицательного трения;
γcfo
— коэффициент влияния вертикальной нагрузки на сопротивление сваи гориγcv
зонтальной силе;
— коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в общем значении
γcq
нагрузки;
—
коэффициент, учитывающий пространственную работу сваи;
γcs
— коэффициент деформации, 1/м; значение доверительной вероятности; коα
эффициент изменения напряжений в грунте на глубине hi;
—
коэффициент (показатель) гибкости сваи;
αoh
— реологический коэффициент;
ρm
—
коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундаξ
мента здания к осадке сваи по результатам статических испытаний свай;
— коэффициент восстановления удара;
ε
— коэффициент группового эффекта;
Kg
— коэффициенты, учитывающие нелинейность зависимости между нагрузкой
ηI, ηII
и горизонтальными перемещениями сваи соответственно при расчетах по I
и II группам предельных состояний;
— коэффициент пропорциональности между коэффициентом постели и глуK
биной расчетного сечения сваи; коэффициент применимости молота;
— эмпирические коэффициенты;
Ks, Kd, Km
np, nf, β1i, β2i, Kq, Kf — коэффициенты перехода;
— коэффициент уплотнения грунта;
Kcom
— коэффициент условий работы сваи при вдавливании;
m
— коэффициент развития пластических деформаций в грунте;
ν
— коэффициент Пуассона грунта, кПа;
μ
— коэффициент Пуассона i-го слоя грунта, кПа;
μi
3
ТКП 45-5.01-256-2012
fr
χ
e, ey
Kф
Kv, Ky
Ks
λ
r
Wп
F1÷F5, Fα1÷Fα3,
Fν1÷Fν5, M, n, n1,
n2, η, θ, ψ, ν, ϕ, δo,
β, β′, α′, k, k′, k1
— коэффициент влияния инерционных и вязких сопротивлений на несущую
способность сваи;
— относительная жесткость сваи;
— соответственно коэффициент пористости, коэффициент пористости уплотненного грунта;
— коэффициент фильтрации, м/с;
— соответственно коэффициент, учитывающий уплотнение грунта вокруг сваи,
и коэффициент, используемый для определения размера зоны уплотнения;
— коэффициент снижения бокового сопротивления грунта во время вибропогружения;
— расчетный параметр, определяющий увеличение осадки за счет сжатия
ствола сваи;
— коэффициент корреляции;
— коэффициент, зависящий от геометрических параметров пирамидальной
сваи и условий ее пространственной работы, м4;
— эмпирические коэффициенты.
3.2.2 Характеристики грунтов, материалов и механизмов
А0
— необходимая амплитуда колебаний при отсутствии сопротивления грунта, см;
—
фактическая амплитуда колебаний, см;
Аr
— коэффициент сжимаемости грунта, м2/кН;
ас
— коэффициент относительной сжимаемости грунта, м2/кН;
асо
— степень разложения органического вещества, %;
Dpd
—
модуль деформации грунта, МПа;
Е
— максимальная энергия удара молота (вибропогружателя) необходимая для
Еd
погружения сваи, кН⋅м; расчетная энергия удара, кДж;
— модуль упругости прокладки, МПа;
En
— модуль упругости бетона, МПа;
Eσ
— вес ударной части молота, кН;
Qm
— суммарный вес вибросистемы, кН;
Сn
— коэффициент постели грунта, кН/м3;
Сz
— вес сваи, кН;
qc
— показатель текучести для глинистых грунтов;
IL
E, Ei
— соответственно модуль общей деформации грунта, модуль деформации i-го
слоя грунта, МПа;
KmД
— статический момент массы дебалансов, кг⋅м;
— соответственно вес молота или вибропогружателя, вес сваи с наголовниq1, q2, q3, q4
ком, вес подбабка, вес ударной части молота, кН;
— суммарная масса вибропогружателя, сваи и наголовника, кг;
Мс
— степень заторфованности грунтов (относительное содержание органичеIom
ского вещества);
— число пластичности;
Iр
G1
— модуль сдвига грунта, МПа;
— жесткость ствола сваи на сжатие, кН;
EA
— расчетное значение соответственно удельного веса, кН/м3, i-го слоя грунта
γI,i, ρ
по длине сваи и плотности грунта, кг/м3;
— соответственно плотность грунта в сухом состоянии и средняя плотность
ρd, ρd.ср
(средневзвешенное значение плотности) в зоне уплотнения сваи, т/м3;
— плотность частиц грунта, г/см3;
ρs
— соответственно расчетное значение угла внутреннего трения, …°, и удельного
ϕI,i, cI,i
сцепления, кПа, i-го слоя грунта;
4
ТКП 45-5.01-256-2012
Сz, Сzh
ϕII,mt
k
n
nм
nф
hn
Hp
EI
t
Hm
h1
W, Wo
Wm
Sr
ηэ
λср
λi
Whm
W0m
γ
— соответственно коэффициент постели грунта и коэффициент постели грунта в уровне нижнего конца сваи, кН/м3;
— осредненное значение угла внутреннего трения, град;
— количество слоев грунта основания по длине сваи;
— число испытаний, количество свай в фундаменте (в кусте), количество точек зондирования, шт.;
— число ударов молота в единицу времени, удар/мин;
— фактическая частота колебаний вибросистемы, мин–1;
— толщина прокладки на наголовнике, см;
— рабочий ход цилиндра или поршня, м;
— жесткость поперечного сечения сваи, кН⋅м2;
— возраст намывного грунта; время, год; время, затраченное на погружение
сваи, мин;
— фактическая высота подъема или падения ударной части молота, м;
— высота первого отскока ударной части дизель-молота, см;
— соответственно природная и оптимальная влажность грунта, %;
— мощность, расходуемая на движение вибросистемы, кВт;
— степень влажности грунта;
— КПД электродвигателя;
— средневзвешенное значение показателя свойств грунта;
— значение показателя свойств грунта i-го слоя;
— потребляемая из сети активная мощность, кВт;
— мощность холостого хода вибропогружателя, кВт;
— удельный вес грунта, кН/см3.
3.2.3 Нагрузки, напряжения, сопротивления
Н, НNq, НNp
— значение горизонтальной нагрузки; значения горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент из свай соответственно от постоянной и временной нагрузок, кН;
— горизонтальная составляющая нагрузки на фундамент при расчете по II групHNII
пе предельных состояний, кН;
N, Nc
— расчетная внешняя нагрузка, в том числе усилие вдавливания, передаваемая соответственно на свайный фундамент и одиночную сваю, кН;
— нагрузка, воспринимаемая ростверком, кН;
Np
— нагрузка, воспринимаемая группой свай, кН;
Npf
М, Mx, My
— расчетные изгибающие моменты соответственно в сечении, в том числе
в голове сваи, и относительно главных центральных осей x и y плана свай
в плоскости подошвы ростверка, кН⋅м;
Mo
— внешний изгибающий момент, приложенный к голове сваи, кН⋅м;
Mmax
— максимальное значение изгибающего момента, кН⋅м;
— поперечная сила в произвольном сечении сваи, кН;
Q
— удельное сопротивление i-го слоя грунта в пределах участка z под нижним
qdi
концом сваи по данным ударного динамического зондирования, МПа;
q, qs
— соответственно равномерно распределенная нагрузка, кН/м, и удельное
сопротивление грунта погружению конуса при статическом зондировании, МПа;
среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта под наконечниq si
ком зонда, полученное на участке z, МПа;
— условное динамическое сопротивление грунта (показатель динамического
рd
зондирования), МПа;
— расчетное значение силы, кН;
F
FВ/2
— несущая способность боковой поверхности одиночной сваи в пределах от
верхнего конца до глубины В/2, кН;
F0
— значение необходимой вынуждающей силы вибропогружателя, кН;
— несущая способность сваи в пределах i-го слоя грунта, кН;
Fi
Fv, Fh
— соответственно вертикальная и горизонтальная составляющая силы, кН;
— расчетное значение отрицательной силы трения, кН;
Ff
— отрицательная сила трения, действующая на куст свай, кН;
Ffk
5
ТКП 45-5.01-256-2012
Fdi, Fd
Fdv, Fdh
Fdu
Fs
Fu, Fu,n
Fu,sp
fdi
fs
fsi
Pp
R
R, Rsp, Rps
Rcon
Rd
Rp
Rf
Rfd
Rfi
Rfs
Rfsp
Rfps,i
Rfu
Rs
Rz
pi
σzp, σzq
σдоп
— соответственно расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи в составе фундамента, несущая способность сваи по грунту, кН;
— расчетная несущая способность сваи соответственно при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок, кН;
— расчетная несущая способность сваи при действии выдергивающей нагрузки, кН;
— боковое сопротивление грунта при вибропогружении, кН;
— соответственно частное значение силы предельного сопротивления грунта
основания сваи и ее нормативное значение, кН;
— значение силы предельного сопротивления грунта основания для эталонной сваи, кН;
— среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта в пределах
участка h на боковой поверхности сваи по данным ударного динамического
зондирования, МПа;
— удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности зонда при
статическом зондировании, МПа;
— среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда в пределах участка h на боковой поверхности сваи по данным статического зондирования, МПа;
— среднее давление на грунт под подошвой ростверка, кПа;
— удельное сопротивление грунта пенетрации, кПа;
— расчетное сопротивление грунта, в том числе под нижним концом соответственно забивной сваи, эталонной сваи, сваи-зонда, кПа;
— значение расчетного сопротивления грунта под консолями сваи-колонны, кПа;
— среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом
сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой
точке, МПа;
— расчетное сопротивление грунта под подошвой несущего ростверка, кПа;
— среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным статического зондирования, МПа;
— среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке, МПа;
— расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности забивной сваи, кПа;
— среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным статического зондирования в рассматриваемой точке, МПа;
— среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи, кПа;
— среднее значение предельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой
поверхности сваи-зонда, кПа;
— предельное сопротивление грунта под условной опорой боковой поверхности сваи в рассматриваемой точке, МПа;
— среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом
сваи по данным статического зондирования в рассматриваемой точке, МПа;
— расчетное сопротивление грунта слабого слоя ниже подошвы условного
фундамента, МПа;
— расчетное сопротивление грунта основания сжатию боковыми гранями
свай в i-м слое грунта, МПа;
— вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы условного
фундамента, соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от
собственного веса грунта, кН;
— среднее дополнительное напряжение в основании свай, кН, на глубине hi.
3.2.4 Деформации основания
— горизонтальное перемещение, см;
up
— угол поворота фундамента (сваи), …°;
ψр
6
ТКП 45-5.01-256-2012
S
Su
Suh
Su,mt
S∞
St, Sct
Si
So
Sдоп
Sr
S1
Sp
SR
Sa, Sel
εh
uo
ψo
uh, uL
— расчетное значение совместной деформации сваи, свайного фундамента
и сооружения, см;
— предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного
фундамента и сооружения, см;
— предельное значение горизонтального перемещения фундамента, м;
— предельное значение средней осадки фундамента для зданий и сооружений, см;
— стабилизированная (конечная) осадка слоя грунта, см;
— соответственно осадка слоя околосвайного грунта и свай или свайного
фундамента в момент времени t, см;
— осадка i-го слоя грунта, см;
— осадка грунта относительно сваи, см;
— дополнительная осадка свайного фундамента от напряжений под подошвой
ростверка в межсвайном пространстве, см;
— осадка свайного фундамента с несущим ростверком, см;
— осадка одиночной сваи, не находящейся в составе группы свай, см;
— осадка группы свай, см;
— осадка фундамента при давлении под его подошвой, равном R, кПа, см;
— соответственно фактический остаточный и упругий отказ сваи, см;
— относительное сжатие насыпного слоя;
— горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, см;
— угол поворота сечения сваи в уровне поверхности грунта, рад;
— соответственно горизонтальное перемещение нижнего конца сваи и в точке
приложения горизонтальной нагрузки, м.
3.2.5 Геометрические характеристики
— площадь опирания на грунт сваи; площадь поперечного сечения сваи или
A
шпунта, м2;
— площадь боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, м2;
Ai
— площадь поперечного сечения сваи, м2;
Ac
— площадь поперечного сечения i-й сваи, м2;
Aci
— площадь проекции консолей на горизонтальную плоскость, м2;
Acon
— условная площадь участка грунта, создающего отрицательное трение;
Af
площадь боковой поверхности сваи, м2;
— площадь условной опоры ростверка, м2;
Ap
r
— приведенная площадь подошвы ростверка, м2;
Ap
— наибольший размер поперечного сечения сваи; шаг свай в кусте, м;
а
— ширина свайного фундамента или ростверка; наибольший размер попеB
речного сечения пирамидальной сваи, м;
Вуф
— сторона подошвы условного фундамента, м;
— наименьший размер поперечного сечения сваи; ширина ростверка в плане;
b
ширина фундамента, принимаемая по наружным граням крайних рядов свай, м;
bo, bh
— наименьший размер поперечного сечения пирамидальной сваи соответственно в уровне поверхности грунта и в уровне нижнего конца, м;
— приведенная ширина фундамента, м;
b0
bр
c
d
Dу
ip
L
l
— ширина ростверка, м;
— толщина защитного слоя бетона, м;
— диаметр или размер стороны сечения сваи (для свай постоянного сечения); наименьший размер поперечного сечения сваи, м;
— максимальный диаметр зоны уплотнения грунта вокруг пирамидальной
сваи, м;
— наклон боковых граней сваи, в долях единицы;
— высота приложения горизонтальной нагрузки над уровнем поверхности грунта; длина пирамидальной части сваи, находящейся в грунте основания, м;
— длина сваи; длина ростверка в плане; глубина котлована; глубина, м;
7
ТКП 45-5.01-256-2012
lр
lo
li
f
eL
h
h0
hi
hj
hmt
H, Hc
Uk
U, Ui
Uoi
Usp
x, y
x i, y i
z
zi
zm
αс
λL
y0
θ
— длина ростверка, м;
— длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки
грунта, м;
— длина сваи от подошвы низкого ростверка до сечения (плоскости) жесткого
защемления сваи в грунте, м;
— расстояние от обреза фундамента до расчетной поверхности грунта, м;
— эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки, м;
— глубина погружения сваи в грунт от подошвы ростверка, м;
— глубина расположения нулевой точки от поверхности грунта, м;
— толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
— толщина j-го слоя оседающего грунта, вызывающего отрицательное трение, м;
— расстояние от нижнего конца сваи до кровли слабого слоя, м;
— соответственно толщина слоя грунта и глубина сжимаемой толщи, в том
числе под свайным ростверком, м;
— периметр куста свай, м;
— наружный периметр соответственно поперечного сечения ствола сваи
и i-го сечения сваи, м;
— сумма размеров сторон i-го поперечного сечения сваи, которые имеют наклон к оси сваи, м;
— периметр сечения эталонной сваи, м;
— расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется нагрузка, м;
— расстояние от главных осей до оси каждой сваи, м;
— глубина расположения сечения сваи в грунте; участок, расположенный
в пределах одного диаметра d выше и 4d ниже от отметки острия проектируемой сваи, м;
— толщина i-го слоя грунта в пределах участка z, м;
— глубина расположения сечения сваи в грунте, где действует максимальный
изгибающий момент, м;
— угол конусности сваи, …°; относительная глубина расположения нулевой
точки сваи, м;
— относительная высота приложения горизонтальной нагрузки над уровнем
поверхности грунта, м;
— глубина расположения точки поворота оси пирамидальной сваи от расчетной поверхности грунта, м;
— угол наклона к вертикали равнодействующей сил, действующих на сваю,
…°(рад).
4 Общие положения
4.1 Общая часть
4.1.1 Выбор конструкции фундамента (свайного, на естественном или искусственном основании),
а также вида свай и свайного фундамента, например свайных групп (далее — кусты, ленты, поля),
следует производить исходя из:
а) конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных
изысканий;
б) расчетных нагрузок, действующих на фундамент и обеспечивающих наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов основания;
в) физико-механических свойств материалов фундаментов, принятых на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов и проектных решений (например, с оценкой по
приведенным затратам).
Выбранный вариант фундаментов должен удовлетворять требованиям ТКП 45-1.03-40 и ТКП 45-1.03-44
и обеспечивать выполнение положений действующих нормативных правовых актов в области экологии и охраны окружающей среды.
8
ТКП 45-5.01-256-2012
4.1.2 Свайные фундаменты следует проектировать:
— на основе результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрометеорологических изысканий строительной площадки;
— на основе данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности проектируемых зданий и сооружений, условия их эксплуатации;
— с учетом нагрузок, действующих на фундаменты;
— с учетом местных условий строительства.
Проектирование свайных фундаментов без инженерно-геологических изысканий не допускается.
Разработанный проект свайных фундаментов должен обеспечивать выполнение требований
СТБ 1164.0.
4.1.3 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора
типа свайного фундамента, определения вида свай и их габаритов (размеров поперечного сечения
и длины сваи), расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, с учетом прогноза возможных изменений
в процессе строительства и эксплуатации здания или сооружения инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также вида и объема требуемых инженерных
мероприятий.
Материалы изысканий должны содержать данные полевых и лабораторных исследований грунтов, а в необходимых случаях, устанавливаемых проектной организацией, проектирующей свайные
фундаменты, — результаты испытаний натурных и эталонных свай статической и динамической нагрузками с доведением испытательных нагрузок до полного исчерпания несущей способности свай.
Должны быть также приведены геологические разрезы с данными о напластовании грунтов, с расчетными значениями их физико-механических характеристик, используемых в расчетах по двум группам предельных состояний, с указанием положения установленного и прогнозируемого уровней подземных вод, а при наличии результатов зондирования — графики зондирования.
Примечание — Испытания рабочих свай в процессе строительства в соответствии с требованиями
СНБ 5.01.01 являются контрольными и проводятся для установления качества свайных фундаментов
и соответствия их проекту, в том числе для подтверждения фактической несущей способности.
4.1.4 Объем, состав и выполнение изыскательских работ для каждого объекта определяют
в соответствии с требованиями СНБ 1.02.01, ТКП 45-1.03-26.
4.1.5 Изыскательская организация составляет программу работ в соответствии с СНБ 1.03.02 или
на основании технического задания, выдаваемого проектной организацией, с учетом наличия материалов прошлых изысканий, опыта строительства и эксплуатации существующих сооружений.
4.1.6 Инженерно-геологические изыскания выполняются комплексно и предусматривают:
— бурение скважин с отбором монолитов, проб грунта и грунтовых вод. При назначении мест отбора монолитов учитывается, что наибольшее влияние на работу горизонтально нагруженных свайных опор оказывает верхняя (в пределах 3 м от поверхности грунта) часть разреза;
— лабораторные определения свойств грунтов по отобранным пробам нарушенного и ненарушенного сложения;
— испытания грунтов зондированием (статическим или динамическим);
— динамические испытания свай на вертикальную нагрузку с целью установления возможности
погружения свай на проектную отметку;
— статические испытания свай на вертикальные вдавливающие, выдергивающие (при применении свайных кустов) и горизонтальные нагрузки;
— штамповые испытания в скважинах на глубине погружения свай в несущие слои для расчета
свай и свайных кустов по деформациям, а также для расчета пирамидальных свай по несущей способности. При отсутствии штамповых испытаний модуль деформации грунтов определяется по результатам зондирования или компрессионных испытаний с поправочными коэффициентами для перехода к штамповым испытаниям согласно ТКП 45-5.01-15 и ТКП 45-5.01-17.
4.1.7 Глубину буровых скважин и точек зондирования следует назначать в соответствии с требованиями СНБ 1.02.01.
4.1.8 Статическое и динамическое зондирование грунтов в условиях Республики Беларусь
следует выполнять в соответствии с требованиями ТКП 45-5.01-15, ТКП 45-5.01-17, СНБ 1.02.01,
СТБ 943, ГОСТ 25260, ГОСТ 19912.
9
ТКП 45-5.01-256-2012
4.1.9 Объем работ по статическому и динамическому зондированию (количество точек, их расположение в плане и по глубине) должен устанавливаться программой работ по инженерно-геологическим изысканиям в соответствии с требованиями СНБ 1.02.01.
4.1.10 Глубина точек статического и динамического зондирования для свайных фундаментов
должна назначаться не менее предполагаемой глубины погружения свай плюс 10 диаметров сваи
или ее пяты.
4.1.11 Точки статического и динамического зондирования следует размещать в пределах контура
здания по осям проектируемых фундаментов, но не далее 1 м от них или места расположения опытных свай и увязывать с особенностями грунтовых напластований.
4.1.12 Для оконтуривания линз и прослоек слабых пылевато-глинистых, насыпных, заторфованных и малопрочных песчаных грунтов допускается устанавливать расстояния между точками зондирования менее приведенных в СНБ 1.02.01.
4.1.13 Объем работ по статическому и динамическому зондированию на намывных грунтах определяется с учетом требований СНБ 1.02.01 и ТКП 45-5.01-76, а для опор под трубопроводы тепловых
сетей — СНБ 1.02.01 и ТКП 45-5.01-65.
4.1.14 При значениях удельного сопротивления грунта под наконечником зонда qs ≤ 1,0 МПа и на
участке боковой поверхности зонда fs ≤ 0,02 МПа, а также значениях условного динамического сопротивления погружению зонда рd ≤ 1,5 МПа несущую способность свай следует уточнять по результатам их испытаний статической нагрузкой.
4.1.15 Статические испытания свай проводятся, как правило, перед массовым их устройством на
объекте с целью установления фактической несущей способности свай при действии вертикальных
вдавливающих и выдергивающих нагрузок, сопротивляемости свай горизонтальным нагрузкам, а также с целью определения коэффициента постели грунта. Исходя из результатов данных испытаний
проектные решения корректируют (размеры свай, их количество).
4.1.16 Схема проведения статических испытаний свай, в том числе горизонтальной нагрузкой,
должна соответствовать расчетной схеме их работы в сооружении. При невозможности проведения
испытаний в соответствии с расчетной схемой допускается проведение испытаний по упрощенной
схеме. В этих случаях определяют фактическое значение коэффициента постели грунта, которое используется при расчетах отдельных свай или свайных кустов согласно А.1.2 (приложение А), или значения сопротивления грунтов сжатию под нижним концом сваи и сопротивления сдвигу вдоль ее
ствола.
К массовому погружению рабочих свай следует приступать только после получения результатов
испытаний опытных свай и корректировки и, в случае необходимости, проектной документации по согласованию с авторами проекта и заказчиком.
4.1.17 В сложных грунтовых условиях и при применении нетиповых конструктивных решений
свайных фундаментов необходимо проводить статические испытания характерных фрагментов фундаментов с соблюдением требований 5.9 и раздела 7.
4.1.18 В проектной документации свайных фундаментов должно быть предусмотрено проведение натурных измерений деформаций оснований и фундаментов в соответствии с требованиями
ТКП 45-1.03-26 в следующих случаях:
— применение новых или недостаточно изученных конструкций зданий и сооружений или их
фундаментов;
— возведение зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях (с учетом уровня ответственности);
— при наличии в задании на проектирование специальных требований по измерению деформаций.
4.1.19 Свайные фундаменты, предназначенные для эксплуатации в условиях агрессивной среды,
следует проектировать с учетом требований ТКП 45-2.01-111, деревянные конструкции свайных фундаментов — еще и с учетом требований соответствующих ТНПА по защите их от гниения, разрушения и поражения древоточцами.
4.1.20 При расчетах по формулам, приведенным в настоящем техническом кодексе, результаты
вычисления и значения величин, входящих в формулы, должны быть указаны с точностью до первого
десятичного знака или с большей точностью.
10
ТКП 45-5.01-256-2012
4.2 Виды свай
4.2.1 В настоящем техническом кодексе рассматриваются забивные железобетонные сваи, отвечающие требованиям СНБ 5.03.01, СНБ 5.03.02, СНиП 3.03.01, деревянные и стальные сваи, отвечающие требованиям ТКП 45-5.05-146 и СНиП II-23, соответственно, погружаемые вдавливанием,
с помощью молотов или вибропогружателей в грунты без их выемки или с использованием подмыва
или с помощью предварительной проходки лидерных скважин в случае затруднения достижения проектных глубин.
4.2.2 По условиям взаимодействия с грунтом сваи подразделяются на сваи-стойки и защемленные в грунте сваи.
К сваям-стойкам относятся сваи всех видов, опирающиеся на малосжимаемые грунты, т. е. крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней прочности или прочным, а также глины
твердой консистенции с модулем деформации Е ≥ 50 МПа.
Для свай-стоек силы сопротивления грунтов сдвигу вдоль ствола сваи, за исключением отрицательных (негативных), в расчетах несущей способности свай по грунту допускается не учитывать.
К защемленным в грунте относятся сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания нижним концом и боковой поверхностью.
4.2.3 Забивные железобетонные сваи с размерами поперечного сечения до 0,8 м подразделяются согласно СТБ 1075:
— по способу армирования — на сваи с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным
армированием и на предварительно напряженные сваи со стержневой или проволочной продольной
арматурой из высокопрочной проволоки и арматурных канатов с поперечным армированием и без него;
— по форме поперечного сечения — на квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения, тавровые и двутавровые;
— по форме продольного сечения — на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, бипирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные, булавовидные);
— по конструктивным особенностям — на цельные и составные (из отдельных секций);
— по конструкции нижнего конца — на сваи с заостренным или плоским нижним концом.
4.2.4 Забивные железобетонные сваи квадратного сечения без поперечного армирования (учитывая их чувствительность к горизонтальным воздействиям) рекомендуется применять при прорезке
сваями песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков
и глин от тугопластичных до текучих, при условии, что сваи погружены в грунт на всю глубину или выступают над поверхностью грунта на высоту не более 2 м при их расположении внутри закрытого помещения. При необходимости прорезки других видов грунтов допустимость применения свай рассматриваемой конструкции устанавливается пробной забивкой.
Допускается опирание нижних концов свай без поперечного армирования, в том числе с центральным армированием, на все виды грунтов, за исключением торфов, слабых грунтов типа илов,
глинистых текучей консистенции и других сильносжимаемых грунтов, с учетом дополнительных указаний, приведенных в проектной документаци.
Сваи без поперечного армирования рекомендуется применять для фундаментов зданий и сооружений (за исключением мостов и портовых гидротехнических сооружений) при условии соответствия
номенклатуры и параметров свай предусмотренным проектной документацией, с учетом результатов
расчета и грунтовых условий строительной площадки. Не рекомендуется применять указанные сваи в
пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки
на сваю, при наличии выдергивающих сил и при необходимости погружения свай в грунт с помощью
вибрации, а также в районах с сейсмичностью более 4 баллов по шкале MSK-64 для высотных согласно ТКП 45-3.02-108 и уникальных согласно ГОСТ 27751 зданий и сооружений.
Забивные сваи сплошного квадратного сечения, а также полые круглые сваи с поперечным армированием рекомендуется применять при любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, с опиранием нижних концов на грунты, за исключением сильносжимаемых (торфы, илы, глинистые грунты
текучей консистенции). Такие сваи могут быть применены для фундаментов любых зданий и сооружений и воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.
4.2.5 Забивные пирамидальные железобетонные сваи могут быть двух видов — с большими
и с малыми углами конусности.
11
ТКП 45-5.01-256-2012
Пирамидальные сваи с малыми углами конусности от 1° до 4° рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах, а также в случаях, когда сваи прорезают слои слабых грунтов и их нижний
конец заглублен в более прочные грунты. Указанные сваи не рекомендуется применять в насыпных
и лессовидных грунтах без полной их прорезки, а также в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают значение вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю.
Пирамидальные сваи с большими углами конусности (свыше 4° до 14°) рекомендуется применять
в песчаных и глинистых грунтах, в том числе для зданий, не испытывающих воздействия значительных
нагрузок в просадочных грунтах I типа по просадочности. При пучинистых грунтах пирамидальные сваи
с большими углами конусности в фундаментах полностью должны быть расположены ниже уровня
сезонного промерзания грунтов. Эти сваи не рекомендуется применять в набухающих грунтах, просадочных грунтах II типа по просадочности, а также в случаях, когда под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.
Пирамидальные сваи с любыми углами конусности предпочтительно применять в качестве защемленных в грунте при передаче на них вдавливающих нагрузок, при этом за счет наклона граней
исключается возникновение негативного трения и при распоре в работе участвуют в том числе и насыпные грунты.
Если присутствуют горизонтальные силы и моменты, то большая сторона поперечного сечения
свай должна быть расположена в направлении действия наибольших моментов и горизонтальных сил.
4.2.6 Допускается применять пирамидальные сваи в намывных грунтах, а также при наличии
верхнего слоя насыпного грунта, который учитывается в расчетах, если работы по вертикальной планировке строительной площадки осуществляются до забивки свай, а также обеспечены необходимые
мероприятия по уплотнению насыпного грунта до достижения заданного в проектной документации
удельного веса.
4.2.7 Объем и состав изыскательских работ для проектирования фундаментов из пирамидальных
свай должны обеспечивать получение данных о физико-механических характеристиках для каждого
выделенного инженерно-геологического элемента в пределах двукратной глубины забивки свай,
в том числе для насыпных грунтов — в пределах длины свай.
4.2.8 В процессе строительства и при эксплуатации зданий с фундаментами из пирамидальных
свай не допускается нарушение уплотненной зоны грунта вокруг забитых свай. Поэтому при отрывке
траншей, приямков и других грунтовых выработок вблизи ранее забитых свай или готовых фундаментов необходимо соблюдать следующие требования:
а) край выработок, устраиваемых с наружной стороны фундаментов, воспринимающих нагрузки
от распорных конструкций, должен отстоять от оси сваи на расстоянии не менее 4В, где В — наибольший размер поперечного сечения пирамидальной части сваи. При этом глубина выработки, считая от уровня обреза фундамента, не должна превышать 0,5 длины сваи;
б) край выработок, устраиваемых между фундаментами или пересекающих поперечные оси
свайных рядов, должен отстоять от осей свай на расстоянии не менее 3В при указанной в перечислении а) максимальной глубине выработки;
в) для свай, воспринимающих только вертикальные нагрузки, расстояние от края выработки до
оси свай должно составлять не менее 2В при глубине выработки, не превышающей 1/3 длины пирамидальной части свай, считая от обреза фундамента.
4.2.9 Расстояние от края выработок до свай допускается уменьшать, если выработки выполнены
с защитой в виде шпунтового ограждения, свайных или траншейных стен и т. п.
4.2.10 Фундаменты из пирамидальных свай в производственных зданиях и сооружениях следует
применять, как правило, в виде отдельных опор-столбов с низким ростверком или без него, а также
в виде низкого ленточного ростверка с однорядным расположением свай.
Расстояние между осями свай должно быть не менее максимального диаметра зоны уплотнения
грунта Dy вокруг свай.
Схемы основных конструктивных решений фундаментов приведены на рисунке 4.1.
4.2.11 С целью уменьшения моментов от нагрузок, действующих на фундаменты зданий с рамной системой несущих конструкций, оси свай в фундаментах под крайние стойки рам рекомендуется
смещать относительно разбивочных осей в сторону действия распора (рисунок 4.1а, б). Величина
смещения е принимается по расчету в зависимости от размеров и типа используемых свай.
12
ТКП 45-5.01-256-2012
а)
б)
0,000
300
300
0,000
В
Ось сваи
Ось сваи
е
Разбивочная
ось ряда
в)
h
Монолитный
железобетонный
ростверк
0,000
г)
Монолитный
железобетонный
оголовок
0,000
В
L
L
В
Разбивочная
ось ряда
h
е
Бетонная
подготовка — 100
L
L
В
Пирамидальная
свая типа «У»
Пирамидальная
свая типа «У»
Разбивочная ось
поперечного ряда
д)
0,000
L
В
Рисунок 4.1 — Схемы основных конструктивных решений фундаментов:
а), б) — под крайние ряды стоек рам, безростверковые;
в), д) — под спаренные стойки рам, в том числе
у температурного шва, с низким ростверком;
г) — под стойки фахверков и колонны, с низким ростверком
13
ТКП 45-5.01-256-2012
4.2.12 Номенклатура пирамидальных свай представлена в таблице 4.1.
В фундаментах под стойки рам распорных несущих конструкций не допускается применять пирамидальные сваи с глубиной забивки менее 2,0 м.
Таблица 4.1
Марка изделия
СПУ3.70.70
Основные размеры, см
Эскиз изделия
B1
B
Угол
Объем
3
конусности αс изделия, м
Вес,
кН
L
B1×B2
b
300
70×70
10
5° 43’
0,570
14,3
200
70×70
10
8° 32’
0,380
9,5
150
70×70
10
11° 19’
0,285
7,2
300
80×70
10
7° 08’
0,590
14,7
330
70×70
10
5° 43’
0,570
14,3
230
70×70
10
8° 32’
0,527
13,2
180
70×70
10
11° 19’
0,432
10,8
2
L
СПУ2.70.70
СПУ1,5.70.70
b
b
B1
B
2
L
СПР3.80.70
b
B1
B
2
0,3
СПРО3,3.70.70
b
L
СПРО2,3.70.70
СПРО1,8.70.70
b
14
b
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 4.1
Марка изделия
B
B1
L
B1×B2
b
250
90×80
10
2
Угол
Объем
3
конусности αс изделия, м
9° 52’
Вес,
кН
0,670
16,75
0,752
18,80
8° 40’
L
СП2Р2,5.90.80
Основные размеры, см
Эскиз изделия
b
B1
300
B
2
80×70
10
7° 08’
6° 08’
L
СПК3.80.70
b
b
b
Примечания
1 Буквы в марке изделия обозначают тип сваи, например: СПУ — свая универсальная; СПР — свая под
распорные конструкции (рамы, арки); СПРО — свая с призматическими оголовками под распорные конструкции; СП2Р — свая под стойки рам соседних пролетов; СПК — свая пирамидальная с консолями.
2 При обосновании допускается изготавливать сваи других размеров по рабочим чертежам, разработанным
и утвержденным в установленном порядке.
4.2.13 Выбор типа свай и конструктивного решения фундамента осуществляется с учетом места
расположения фундамента (крайние или средние ряды стоек рам, у температурных швов, под стойки
фахверка), значений нагрузок, действующих на фундамент.
4.2.14 Железобетонные сваи следует проектировать из тяжелого бетона.
Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой продольной арматурой, требования к которым не регламентируются соответствующими ТНПА, необходимо предусматривать бетон класса
не ниже С12/15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой — не ниже С20/25.
4.2.15 В случаях, когда в проектной документации предусматривается вынужденная пробивка
сваями больших толщ песков, пропластков плотных песков, прослоек гравия или пластов твердых
и полутвердых глинистых грунтов, из-за необходимости применения молотов с большой энергией
удара марка бетона свай по прочности на сжатие должна приниматься выше проектной, устанавливаемой рабочими чертежами типовых конструкций свай в соответствии с требованиями
СНБ 5.03.01.
15
ТКП 45-5.01-256-2012
Необходимая для успешной забивки свай кубиковая прочность бетона свай на сжатие σk, кПа,
в этом случае может быть определена по формуле
σk =
2
Ed
,
3 ⎛ hп 1 1 ⎞ ⎛
G⎞
+
⎜
⎟ ⋅ ⎜1 + ⎟ Ac
⎝ E n 2 E σ ⎠ ⎝ qс ⎠
(4.1)
где Еd — максимально необходимая для забивки сваи энергия удара молота, кН⋅м;
hп — толщина прокладки в наголовнике сваи, см; принимают, как правило, в пределах
от 2 до 10 см;
Еn — модуль упругости прокладки; в случае прокладок из досок принимают равным 300 МПа;
l — длина сваи, м;
4
Еσ — модуль упругости бетона сваи; принимают равным 3·10 МПа;
Qm — вес ударной части молота, кН;
qс — вес сваи, кН;
2
Aс — площадь поперечного сечения сваи, м .
4.2.16 Железобетонные ростверки свайных фундаментов для зданий и сооружений, за исключением опор мостов, гидротехнических сооружений и больших переходов воздушных линий электропередачи, следует проектировать из тяжелого бетона согласно требованиям СНБ 5.03.01 класса не ниже:
— для сборных ростверков
— С16/20;
— для монолитных ростверков
— С12/15.
Для опор больших переходов воздушных линий электропередачи класс бетона сборных и монолитных ростверков рекомендуется принимать с соблюдением требований СНБ 5.03.01 — соответственно не ниже С20/25 и С16/20.
Для опор мостов класс бетона свай и свайных ростверков рекомендуется принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03, для гидротехнических сооружений — ТКП 45-3.04-169.
4.2.17 Бетон для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков,
а также свай в сборных оголовках у ленточных ростверков следует предусматривать в соответствии
с требованиями СНБ 5.03.01, предъявляемыми к бетону для заделки стыков сборных конструкций,
но не ниже класса С12/15.
При проектировании мостов и гидротехнических сооружений класс бетона для замоноличивания
сборных элементов свайных фундаментов рекомендуется принимать на ступень выше по сравнению
с классом бетона соединяемых сборных элементов.
4.2.18 Марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости свай и свайных ростверков
следует принимать в соответствии с требованиями СНБ 5.03.01 и СТБ 1075; для мостов и гидротехнических сооружений — соответственно СНиП 2.05.03 и ТКП 45-3.04-169.
4.2.19 Деревянные сваи должны быть изготовлены из бревен хвойных пород древесины (сосны,
ели, лиственницы, пихты), диаметром от 22 до 34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, соответствующих требованиям СТБ 1711.
Применение для изготовления деревянных свай бревен длиной более 8,5 м допускается только
по согласованию с предприятием-изготовителем свай.
Бревна для изготовления свай должны быть очищены от коры, наростов и сучьев. Естественная конусность (сбег) бревен при этом сохраняется. Размеры поперечного сечения, длину и конструкцию пакетных свай принимают по результатам расчета и в соответствии с особенностями проектируемого объекта.
4.2.20 Стыки бревен или брусьев в стыкованных по длине деревянных сваях и в пакетных сваях
осуществляются впритык с перекрытием стыка металлическими накладками или патрубками. Стыки
в пакетных сваях должны быть расположены вразбежку на расстоянии друг от друга не менее 1,5 м.
4.2.21 При накоплении достаточного количества экспериментально подтвержденных данных по
новым методам погружения свай (вдавливание, завинчивание и т. п.) соответствующие требования
настоящего технического кодекса могут быть применены с требуемой корректировкой.
16
ТКП 45-5.01-256-2012
5 Основные указания по расчету
5.1 Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям (для высотных зданий — с учетом требований ТКП 45-3.02-108):
а) первой группы:
— по прочности материала свай и свайных ростверков (см. 5.6);
— по несущей способности грунта основания свай (см. 5.10);
— по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций) или если
основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта (см. 5.12);
б) второй группы:
— по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (см. 5.17, раздел 8);
— по перемещениям свай (горизонтальным up, углам поворота головы сваи ψр) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных сил и моментов (см. приложение А), при этом предельное
значение горизонтального перемещения свай не должно превышать 20 мм;
— по образованию и раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов (см. 5.6).
5.2 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать в соответствии
с требованиями СНБ 5.01.01 и СНиП 2.01.07.
При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые могут быть как длительными, так
и кратковременными, при расчетах оснований по несущей способности принимаются как кратковременные, при расчетах по деформациям — как длительные. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считаются кратковременными.
Значения нагрузок необходимо умножать на коэффициенты надежности по назначению, принимаемые в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07.
5.3 Расчет свай, свайных фундаментов и их оснований по несущей способности необходимо выполнять на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям — на основные сочетания.
5.4 Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете
свайных фундаментов мостов и гидротехнических сооружений следует принимать в соответствии
с требованиями ТКП 45-3.04-169, ТКП 45-3.03-188, ТКП 45-3.03-232 и СНиП 2.02.02.
5.5 Расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием
расчетных значений характеристик материалов и грунтов.
Расчетные значения характеристик материалов свай и свайных ростверков следует принимать
в соответствии с требованиями ТКП 45-5.05-146, ТКП 45-3.04-169, ТКП 45-3.03-188, ТКП 45-3.03-232,
СТБ 1489, СТБ 1701, СТБ 1704, СТБ 1706, ГОСТ 10922, ГОСТ 13015.0 СНБ 5.01.01, СНБ 5.03.01, СНиП II-23.
Расчетные значения характеристик грунтов следует определять в соответствии с указаниями
СНБ 5.01.01, а расчетные значения коэффициента постели грунта, окружающего сваю, Сz следует
принимать в соответствии с приложением А.
Расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи R и на боковой поверхности сваи Rfi
следует определять в соответствии с указаниями раздела 6.
При наличии результатов полевых испытаний, проведенных в соответствии с требованиями раздела 7, несущую способность грунта основания свай следует определять с учетом данных статического зондирования грунтов, испытаний грунтов эталонными сваями или по данным динамических испытаний свай. В случае проведения испытаний статической нагрузкой несущую способность грунта
основания сваи следует принимать по результатам этих испытаний.
5.6 Расчет по прочности материала свай и свайных ростверков следует производить в соответствии с требованиями ТКП 45-5.05-146, СНБ 5.03.01, СНиП II-23; для мостов и гидротехнических
сооружений — ТКП 45-3.03-232 и ТКП 45-3.04-169, соответственно, с учетом дополнительных требований, изложенных в 5.5, 5.7 и 5.8, и в соответствии с приложением А.
Расчет элементов железобетонных конструкций свайных фундаментов по образованию и раскрытию трещин следует производить в соответствии с требованиями СНБ 5.03.01, для мостов
и гидротехнических сооружений — также с учетом требований ТКП 45-3.03-232 и ТКП 45-3.04-169
соответственно.
17
ТКП 45-5.01-256-2012
5.7 При расчетах свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как
стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии l1, которое определяется по формуле
l1 = l0 +
2
,
α
(5.1)
где l0 — длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м;
α — коэффициент деформации, 1/м, определяемый в соответствии с приложением А.
5.8 Расчеты конструкций свай всех видов следует производить на воздействие нагрузок, передаваемых на них от здания или сооружения, а также на усилия, возникающие в них от собственного веса (при изготовлении, складировании, транспортировании свай, а также при подъеме их на копер за
одну точку, удаленную от головы сваи на одну треть ее длины).
Усилие в свае (как балке) от воздействия собственного веса следует определять с учетом коэффициента динамичности, равного:
1,5
— при расчете по прочности;
1,25
— при расчете по образованию и раскрытию трещин.
В этих случаях коэффициент надежности по нагрузке к собственному весу сваи принимается
равным единице.
5.9 Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания
следует рассчитывать исходя из условия
F
γ f ∑ N ≤ ∑ di ,
γk
(5.2)
где ∑ N — расчетная допустимая нагрузка на сваю, равная сумме нормативных внешних нагрузок, передаваемых на нее (продольное усилие, возникающее в свае от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), кН; определяют в соответствии с указаниями 5.10;
— коэффициент надежности по нагрузке;
γf
Fdi — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи или отдельной сваи в
кусте и приходящейся на нее части ростверка, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи, кН; определяют в соответствии с указаниями разделов 6 и 7;
— коэффициент надежности метода испытаний; принимается в соответствии с СНБ 5.01.01
γk
(таблица 5.6), но не более:
1,0
— если несущая способность сваи определена по результатам контрольных полевых испытаний статической вдавливающей, выдергивающей и горизонтальными нагрузками, значения которых должны быть указаны в проектной документации и должны составлять не менее 95 % от расчетной
допускаемой нагрузки на сваи, установленной в проекте, а также должен
быть оговорен выход или перемещение свай;
1,2
— если несущая способность сваи определена по результатам полевых
испытаний статической нагрузкой;
1,25
— если несущая способность сваи определена расчетом по результатам
статического зондирования грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей-зондом;
1,3
— если несущая способность сваи определена расчетом по результатам
динамического зондирования грунта, а также по результатам динамических
испытаний свай, выполненных с применением отказомеров, или если упругие деформации составляют более 20 % от остаточных;
1,4
— если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по
результатам динамических испытаний свай, выполненных без применения
отказомеров, или если упругие деформации составляют менее 20 % от остаточных;
1,4 (1,25) — для фундаментов опор мостов с низким и высоким ростверком, работающих только на сжимающую нагрузку (независимо от числа свай в фундаменте);
18
ТКП 45-5.01-256-2012
— для фундаментов опор мостов с высоким и низким ростверком, подошва которых
опирается на сильносжимаемый грунт, и сваях, защемленных в грунте, воспринимающих сжимающую или моментную нагрузку, а также при любом виде ростверка и сваях
длиной l ≥ 4 м, воспринимающих выдергивающие нагрузки, γk принимается в зависимости от числа свай в фундаменте:
— 1,4(1,25) при числе свай в фундаменте 21 и более;
— 1,55(1,4)
то же
от 11 до 20;
— 1,65(1,5)
“
“ 6 “ 10;
— 1,75(1,6)
“
“ 1 “
5;
— для фундаментов из одиночной сваи под колонну, при нагрузке на забивную сваю
квадратного сечения более 600 кН, значение коэффициента γk следует принимать
равным:
1,4
— если несущая способность сваи определена по результатам испытаний статической нагрузкой;
1,6
— если несущая способность сваи определена другими способами;
1,0
— для сплошных свайных полей жестких сооружений с предельной осадкой 30 см
и более (при количестве свай более 100), если несущая способность сваи определена по результатам статических испытаний.
Примечания
1 В скобках приведены значения γk для случаев, когда несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по результатам статического зондирования
грунтов.
2 При расчете свай всех видов как на вдавливающие, так и на выдергивающие нагрузки продольное усилие, возникающее в свае от расчетной нагрузки N, следует определять с учетом собственного веса сваи,
принимаемого с коэффициентом надежности по нагрузке, увеличивающим расчетное усилие.
3 Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается увеличивать на 20 % (кроме фундаментов опор
линий электропередачи).
Если сваи фундамента опоры моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один или несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра, льда и навала
судов, воспринимаемых наиболее нагруженной сваей, расчетную нагрузку допускается увеличивать на 10 %
при четырех сваях в ряду и на 20 % — при восьми сваях и более. При промежуточном количестве свай процент повышения расчетной нагрузки определяется интерполяцией.
5.10 Расчетную нагрузку на сваю N, кН, следует определять, рассматривая фундамент как рамную
конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять
по формуле
y
M yx
N = Nd ± M x 2 ±
,
n ∑ y i ∑ x 2i
(5.3)
где Nd
— расчетная вдавливающая сила, кН;
Mx, My — расчетные изгибающие моменты относительно главных центральных осей x и y
плана свай в плоскости подошвы ростверка, кН⋅м;
n
— количество свай в фундаменте, шт.;
— расстояние от главных осей до оси каждой сваи, м;
x i, y i
x, y
— расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.
5.11 Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент с вертикальными сваями одинакового поперечного сечения, допускается принимать равномерно распределенной между всеми сваями.
5.12 Проверка устойчивости свайного фундамента и его основания должна производиться в соответствии с требованиями СНБ 5.01.01 с учетом действия дополнительных горизонтальных усилий
от свай, приложенных к сдвигаемой части грунта.
5.13 Сваи и свайные фундаменты следует рассчитывать по прочности материала и производить
проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения, если основание сложено
пучинистыми грунтами.
19
ТКП 45-5.01-256-2012
5.14 При расчетах фундаментов из одиночных пирамидальных свай с наклоном боковых граней i > 0,025 все нагрузки, передающиеся на фундамент, включая собственный вес сваи, приводятся
к вертикальной N и горизонтальной Н силам, а также моменту М, приложенным к свае в точке пересечения ее продольной оси с расчетной поверхностью грунта. Схемы приведенных сил, действующих
на фундамент, представлены на рисунке 5.1.
За расчетную поверхность грунта принимается горизонтальная плоскость, проходящая через
точку пересечения оси сваи с поверхностью грунта, являющегося основанием сваи. При заглублении
головы сваи ниже поверхности грунта, являющегося основанием, за расчетную поверхность принимается плоскость головы сваи.
а)
б)
N
M
H
Расчетная
поверхность грунта
N
M
H
Оси свай
Рисунок 5.1 — Схемы приведенных сил, действующих на фундамент:
а — момент и горизонтальная сила
действуют в одном направлении;
б — момент и горизонтальная сила
действуют в противоположных направлениях
5.15 Вертикальная N и горизонтальная H силы определяются как сумма проекций всех сил соответственно на вертикальную и горизонтальную ось. Момент М определяется как сумма моментов
всех сил относительно оси, перпендикулярной к плоскости действия сил и проходящей через центр
тяжести сечения сваи в уровне расчетной поверхности грунта.
Определение вертикальных и горизонтальных сил, момента сил рекомендуется производить
раздельно для нормативных и расчетных нагрузок, а также для постоянных и временных нагрузок.
5.16 При составлении расчетной схемы сил, действующих на фундамент (рисунки 5.1 и 5.2), горизонтальную силу и момент заменяют одной силой Н, действующей в том же направлении, что и горизонтальная сила, и расположенной выше расчетной поверхности грунта, если момент и горизонтальная сила поворачивают сваю в одном направлении (рисунок 5.1а), или ниже расчетной поверхности грунта, если момент и горизонтальная сила поворачивают сваю в противоположных направлениях (рисунок 5.1б). Расстояние от линии действия силы Н (см. рисунок 5.2) до расчетной поверхности
грунта h, м, определяется по формуле
h=
М
,
Н
(5.4)
где М и Н — момент сил и горизонтальная сила, определяемые в соответствии с 5.15.
N
H
б)
Расчетная
поверхность грунта
N
–h
+h
а)
Оси свай
H
Рисунок 5.2 — Расчетные схемы сил, действующих на фундамент:
а — горизонтальная сила выше расчетной поверхности грунта;
б — горизонтальная сила ниже расчетной поверхности грунта
20
ТКП 45-5.01-256-2012
5.17 Расчет свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия
S ≤ Su,
(5.5)
где S
— совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения (осадка, перемещение, относительная разность осадок свай, свайных фундаментов), см;, определяют расчетом в соответствии с указаниями 5.3, 5.4, раздела 8 и приложения А;
Su — предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента
и сооружения, см; устанавливают в соответствии с указаниями СНБ 5.01.01, для опор
мостов — ТКП 45-3.03-232.
5.18 Для зданий с системой несущего каркаса из трехшарнирных рам (арок) предельное значение абсолютной вертикальной осадки принимается равным 0,08 м, предельное значение горизонтального перемещения фундамента в уровне его обреза Suh — 0,02 м.
5.19 Расчет фундамента по осадкам следует выполнять, если в основании фундамента расположены грунты с модулем деформации Е < 10 МПа, а также при проверке давления на кровлю слабого слоя подстилающего грунта.
5.20 Расчет пирамидальных свай по прочности, а также по образованию и раскрытию трещин
производится на действие горизонтальной нагрузки в соответствии с требованиями СНБ 5.03.01.
Усилия от горизонтальной составляющей нагрузки, действующие в поперечных сечениях пирамидальных свай, определяются в соответствии с 9.15.
6 Расчет несущей способности свай
6.1 Сваи-стойки
6.1.1 Несущую способность забивной сваи Fd, кН, опирающейся на скальный или малосжимаемый грунт, следует определять по формуле
Fd = γсRA,
(6.1)
где γс — коэффициент условий работы сваи в грунте; γс = 1;
A — площадь опирания на грунт сваи, м2; для свай сплошного сечения принимают равной
площади поперечного сечения, для полых свай круглого сечения:
— при отсутствии заполнения их полости бетоном — равной площади поперечного сечения нетто
— при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров — равной
площади поперечного сечения брутто;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, кПа; следует принимать для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R = 20 000 кПа.
Примечания
1 Для свай-стоек, работающих на вертикальную нагрузку и опирающихся на скальный или практически несжимаемый грунт, учитывается только сопротивление грунта основания под нижним концом (подошвой)
свай всех типов, так как сопротивление грунта на боковой (наружной) поверхности может проявиться только
в процессе перемещения (осадки) сваи. Таким образом, в настоящем пункте даются рекомендации по расчету свай-стоек, под которыми понимаются не просто сваи, передающие большую часть нагрузки на грунт
своим нижним концом, а сваи, которые практически не могут передать нагрузку через свою боковую поверхность из-за незначительных осадок грунта, залегающего под нижним концом свай.
2 В настоящем пункте расчетное значение сопротивления крупнообломочных грунтов указано для случая,
когда забивная свая заглубляется в несущий слой крупнообломочных грунтов не менее чем на 0,5 м (см 9.10).
Если для забивки свай-стоек применяются молоты более легкие, чем это предусмотрено правилами производства работ, при которых не обеспечивается указанное заглубление свай в слой крупнообломочного грунта, то несущая способность таких свай должна быть проверена динамическими или статическими испытаниями.
3 Несущая способность свай, опирающихся на крупнообломочные грунты с глинистым заполнением, в значительной степени зависит от консистенции глинистого заполнения, поэтому несущая способность таких
свай должна определяться по данным статических испытаний.
21
ТКП 45-5.01-256-2012
6.1.2 Пример 1. Требуется определить несущую способность сваи и расчетную нагрузку, допускаемую на забивную сваю квадратного сечения 300×300 мм, длиной 8 м, опирающуюся на крупнообломочные грунты с песчаным заполнением. Свая изготавливается из бетона класса С20/25 и армируется 4∅12S400.
Решение. Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле (6.1).
Для забивных свай-стоек γс = 1, R = 20 000 кПа, по условию задачи А = 0,3⋅0,3 = 0,09 м2, Fd = γсRA =
= 1⋅20 000⋅0,09 = 1800 кН.
Расчетная нагрузка на сваю допускаемая по грунту определяется согласно формуле (5.2) с учетом коэффициента надежности γk = 1,4:
N=
Fd 1800
=
= 1280 кН.
γk
1,4
Расчетная нагрузка на сваю, допускаемая по условию прочности материала, определяется по
графику для проверки свай по прочности, приведенному в рабочих чертежах типовых конструкций
свай. Применительно к свае, предусмотренной условиями примера, эта нагрузка составляет 1200 кН.
За расчетную допустимую нагрузку на сваю принимаем меньшее из двух значений, т. е. N = 1200 кН.
6.2 Защемленные в грунте забивные сваи всех видов
6.2.1 Несущую способность защемленной в грунте забивной сваи, работающей на вдавливающую нагрузку Fd, кН, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания
под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле
Fd = γc·(γcrRA + ΣUiγcfhiRfi),
(6.2)
— коэффициент условий работы сваи в грунте; γc = 1, для грунтов I типа по просадочности и для биогенных грунтов — γc = 0,8;
γcr, γcf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта; принимают по таблице 6.3;
R
— расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; принимают по таблице 6.1, для моренных и биогенных грунтов — согласно требованиям раздела 10;
A
— площадь опирания на грунт сваи, м2; принимают равной площади поперечного сечения брутто сваи;
— усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-м слое грунта, м;
Ui
— толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
hi
— расчетное сопротивление (прочность) i-го слоя грунта основания на боковой поRfi
верхности сваи, кПа; принимают по таблице 6.2, для моренных и биогенных грунтов —
согласно требованиям раздела 10;
где γc
Таблица 6.1
Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай
и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, R, кПа
песчаных грунтов средней прочности с коэффициентом пористости е = 0,65
Глубина
погружения
средней
пыленижнего конца граве- крупных
—
—
—
—
—
круп- мелких
листых
ватых
сваи, м
ности
—
пылевато-глинистых, кроме моренных, грунтов при показателе текучести IL, равном
22
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
2
7100
6000
6000
3200
2500
3400
1800
1800
1300
1200
1000
900
800
600
—
—
3
7500
6500
6600
4000
3500
3800
2200
2100
1600
1300
1200
1000
900
700
—
—
4
8300
7000
6800
4800
4000
4400
2600
2300
1700
1350
1300
1100
1000
750
—
—
ТКП 45-5.01-256-2012
Продолжение таблицы 6.1
Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай
и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, R, кПа
песчаных грунтов средней прочности с коэффициентом пористости е = 0,65
Глубина
погружения
средней
пыленижнего конца граве- крупных
—
—
—
—
—
круп- мелких
ватых
листых
сваи, м
ности
—
пылевато-глинистых, кроме моренных, грунтов при показателе текучести IL, равном
5
6
7
8
9
10
12
15
20
25
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
8900
7500
9400
8100
9700
8500
9900
8700
10200
8900
10500
9100
11000
9300
11700
9500
12600
10000
13400
10500
7000
6000
7200
6500
7300
6900
7550
7100
7800
7200
7900
7350
8200
7500
8500
7700
8800
7800
9000
7900
4400
4600
2800
4700
3000
4800
3200
4900
3300
5000
3400
5100
3500
5200
3700
5400
4000
5600
4500
5800
4800
2400
2000
2450
2100
2500
2200
2600
2300
2560
2350
2700
2400
2800
2500
3000
2600
3200
2700
3500
2800
1400
1350
1450
1400
1500
1450
1550
1500
1600
1550
1650
1600
1750
1650
1900
1700
1950
1750
2000
1800
1150
1050
800
—
—
1200
1100
850
—
—
1250
1150
900
—
—
1280
1170
920
—
—
1300
1200
940
—
—
1320
1220
960
—
—
1350
1250
980
—
—
1380
1280
1000
—
—
1400
1300
1020
—
—
1450
1320
1040
—
—
4500
4600
4800
4900
5000
5200
5600
6200
6800
Примечания
1 В числителе приведены значения R для песчаных грунтов, в знаменателе — для пылевато-глинистых.
2 Глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта в водоеме следует принимать от уровня дна после общего размыва расчетным паводком, на болотах — от уровня дна
болота.
При проектировании путепроводов через выемки глубиной до 6 м для свай, забиваемых молотами без
подмыва или устройства лидерных скважин, глубину погружения в грунт нижнего конца сваи следует принимать от уровня природного рельефа в месте сооружения фундамента. Для выемок глубиной более 6 м
глубину погружения свай следует принимать как для выемок глубиной 6 м.
3 Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести IL пылевато-глинистых грунтов значения R и Rfi в таблицах 6.1 и 6.2 определяются интерполяцией.
4 Значения расчетных сопротивлений R допускается использовать при условии, если заглубления свай
в неразмываемый и несрезаемый грунт составляют не менее, м:
4,0
— для мостов и гидротехнических сооружений;
2,0
— для зданий и прочих сооружений.
5 Для супесей при числе пластичности Ip < 4 и коэффициенте пористости е < 0,8 расчетные сопротивления грунтов R и Rfi следует определять как для пылеватых песков средней плотности.
6 Для песчаных грунтов по СТБ 943 значения R приведены с учетом средних значений коэффициента пористости е:
е = 0,63
— для гравелистых, крупных и средней крупности песков;
е = 0,68
— для мелких песков;
е = 0,70
— для пылеватых песков.
7 Для песчаных грунтов средней прочности с другими значениями коэффициента пористости е значения R
следует определять интерполяцией.
23
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 6.1
8 Для прочных песчаных грунтов по СТБ 943, прочность которых определена по данным статического
зондирования, значения R для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин,
следует увеличить на 80 %. При определении прочности грунта по данным других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для прочных песков значения R следует увеличить на 50 %, но не более чем до 20 000 кПа.
9 Для забивных свай, опирающихся нижним концом на малопрочные песчаные грунты, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай.
Таблица 6.2
Средняя
глубина
расположения слоя
грунта, м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
15
20
25
Расчетные сопротивления i-го слоя грунтов
на боковой поверхности забивных свай и свай-оболочек Rfi, кПа
песчаных грунтов средней прочности
гравелистых
крупных
средней
крупности
мелких
пылеватых
—
—
—
—
—
—
пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
60
45
70
55
80
60
85
65
90
70
95
72
55
38
60
45
65
52
70
55
45
35
55
42
60
48
63
53
40
25
50
32
55
38
58
40
30
15
35
22
40
28
44
32
12,0
9,0
6,0
5,0
4,0
3,0
17,0
13,0
9,0
7,5
7,0
5,0
21,0
17,0
11,0
9,0
7,5
6,0
24,0
19,0
13,0
10,0
8,0
6,5
75
60
68
56
61
43
47
34
26,0
21,0
15,0
11,0
8,5
7,0
80
65
85
70
90
73
92
74
93
75
95
77
97
80
99
81
100
82
72
60
75
63
77
65
78
66
79
67
80
68
82
70
85
75
90
80
63
45
65
47
66
48
67
49
68
50
69
51
70
52
72
53
74
54
48
35
49
36
50
37
51
38
52
39
54
40
56
41
58
42
60
44
29,0
23,0
16,0
12,0
9,0
7,5
32,0
25,0
17,0
13,0
9,5
8,0
33,0
26,0
17,5
13,5
10,0
8,0
34,0
27,0
18,0
14,0
10,5
8,0
35,0
28,0
18,5
14,5
11,0
8,0
36,0
29,0
19,0
15,0
11,0
8,0
37,0
30,0
20,5
15,0
11,0
8,0
38,0
31,0
21,0
15,0
11,0
8,0
39,0
32,0
22,0
15,0
11,0
8,0
100
75
102
76
104
72
106
78
110
80
114
82
117
85
120
90
Примечания
1 При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи Rfi следует учитывать
требования, изложенные в примечаниях 1, 2 и 3 к таблице 6.1.
2 При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай Rfi пласты грунтов
следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.
3 Значения расчетного сопротивления прочных песчаных грунтов на боковой поверхности свай Rfi следует
увеличивать на 30 % по сравнению со значениями, приведенными в данной таблице.
24
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица 6.3
Способы погружения забивных свай и свай-оболочек,
погружаемых без выемки грунта, виды грунтов
1 Погружение сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими (подвесными), паровоздушными
и дизельными молотами
2 Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно
пробуренные лидерные скважины с заглублением концов
свай не менее чем на 1 м ниже забоя скважины при ее
диаметре:
а) равном стороне квадратной сваи
б) на 0,05 м меньше стороны квадратной сваи
в) на 0,15 м меньше стороны квадратной сваи или диаметра сваи круглого сечения (для опор линий электропередачи)
3 Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии
добивки свай на последнем этапе погружения без применения подмыва на 1 м и более
4 Вибропогружение свай-оболочек, вибропогружение и вибровдавливание свай в грунты:
а) песчаные средней плотности:
крупные и средней крупности
мелкие
пылеватые
б) пылевато-глинистые с показателем текучести IL = 0,5:
супеси
суглинки
глины
в) пылевато-глинистые с показателем текучести IL ≤ 0
5 Погружение молотами любой конструкции полых железобетонных свай с открытым нижним концом:
а) при диаметре полости сваи 0,4 м и менее
б) то же, св. 0,4 до 0,8 м
6 Погружение вдавливанием свай:
а) в пески средней плотности крупные, средней крупности и мелкие
б) в пылеватые пески
в) в пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL ≤ 0,5
г) то же, IL > 0,5
Коэффициенты условий работы грунта
при расчете несущей способности свай
под нижним
концом γcr
на боковой
поверхности γcf
1,0
1,0
1,0
1,0
0,5
0,6
1,0
1,0
1,0
0,9
1,2
1,1
1,0
1,0
1,0
1,0
0,9
0,8
0,7
0,9
0,9
0,9
1,0
1,0
1,0
0,7
1,0
1,0
1,1
1,1
1,0
0,8
1,1
1,0
1,0
1,0
Примечания
1 Коэффициенты γcr и γcf по позиции 4 для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести 0 < IL < 0,5
определяются интерполяцией.
2 Толщину стенок полых круглых свай по позиции 5 определяют в соответствии с действующими ТНПА.
В формуле (6.2) суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным
сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой
или возможен размыв грунта. В этих случаях следует суммировать сопротивления всех слоев грунта,
расположенных соответственно ниже уровня планировки (срезки) и дна водоема после его местного
размыва при расчетном паводке.
25
ТКП 45-5.01-256-2012
Уровень природного рельефа
I
II
1400
2000
Отметка планировки
3100
500
900
Несущую способность забивных булавовидных свай следует определять по формуле (6.2), при
этом за периметр Ui на участке уширения следует принимать периметр поперечного сечения уширения сваи, а на участке ствола выше уширения сопротивление грунта вдоль ствола сваи принимается
отсутствующим.
Расчетное сопротивление Rfi грунта на боковой поверхности таких свай на участке уширения,
а в песчаных грунта — и на участке ствола следует принимать таким же, как для свай без уширения; в
пылевато-глинистых грунтах сопротивление Rfi на участке ствола, расположенного вдоль уширения,
следует принимать равным нулю.
Расчетные сопротивления грунтов R и Rfi в формуле (6.2) для пылевато-глинистых лессовидных
грунтов при глубине погружения свай более 5 м следует принимать по таблицам 6.1 и 6.2 для глубины 5 м.
Кроме того, для данных грунтов, в случае возможности их замачивания расчетные сопротивления R и Rfi, указанные в таблицах 6.1 и 6.2, следует принимать при показателе текучести, соответствующем полному водонасыщению грунта.
6.2.2 Пример 2. Требуется определить несущую способность основания сваи и расчетную допускаемую нагрузку на железобетонную сваю с поперечным сечением 300×300 мм, длиной l = 7 м, забитую в грунт дизель-молотом ниже дна котлована глубиной lk = 1,4 м на глубину lc = 6,5 м.
Грунтовые условия указаны на рисунке 6.1. C отметки дна котлована залегает тугопластичный
суглинок (IL = 0,5), толщина слоя которого 2 м; ниже — тугопластичный суглинок (IL = 0,3) на глубину
3,1 м, подстилаемый слоем полутвердой глины (IL = 0,2), разведанной толщиной слоя 7 м.
III
I — тугопластичный суглинок, IL = 0,5; II — то же, IL = 0,3;
III — полутвердая глина, IL = 0,2
Рисунок 6.1 — Схема геологического разреза
Решение. Площадь поперечного сечения сваи Ас = 0,3⋅0,3 = 0,09 м2; периметр поперечного сечения U = 4⋅0,3 = 1,2 м; расчетная глубина погружения нижнего конца сваи от поверхности грунта lk + lc =
= 1,4 + 6,5 = 7,9 м.
По таблице 6.1 для данной глубины расчетное сопротивление грунта в плоскости нижнего конца
сваи R ≈ 4800 кПа.
Далее определяем среднюю глубину расположения слоев грунта от дневной поверхности и соответствующие значения расчетного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи Rfi
по таблице 6.2.
Для суглинков с консистенцией IL = 0,5 на глубине
l1 = 1,4 + 2/2 = 2,4 м Rf1 = 15 кПа.
26
ТКП 45-5.01-256-2012
Для следующего слоя грунта (тугопластичный суглинок с показателем текучести IL = 0,3) следует учесть примечание 2 к таблице 6.2. Поэтому разбиваем этот слой на два однородных слоя толщиной 2 и 1,1 м:
на глубине l2 = 1,4 + 2 + 2/2 = 4,4 м Rf2 = 41 кПа;
l3 = 1,4 + 2 + 2 + 1,1/2 = 5,95 м Rf3 = 45 кПа.
Для полутвердой глины с показателем текучести IL = 0,2 на глубине
l4 = 1,4 + 2 + 3,1 + 1,1/2 = 7,1 м Rf4 = 61 кПа.
По формуле (6.2) определяем несущую способность сваи:
Fd = γc·(γcrRA + ΣUiγcfhiRfi) = 1·[1⋅0,09⋅4780 + 1,2⋅1·(2⋅15 + 2⋅41 + 1,1⋅45 + 1,4⋅61)] =
= 1·[430,2 + 295,51] = 726 кН.
Расчетная допускаемая нагрузка на сваю
N=
Fd
725
=
= 518 кН.
γk
1,4
Проверка несущей способности свай по условию прочности материала в данном случае не требуется, так как сопротивление сжатию сваи сечением 300×300 мм превышает 518 кН.
6.2.3 Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной свай, прорезающих песчаные и пылевато-глинистые грунты, Fd, кН, с наклоном боковых граней ip ≤ 0,025 следует определять по формуле
Fd = γ с ·[RA +
Σ h i ·(U i R f i
+ U 0 i i p E i k i ζ r )],
(6.3)
где γс, R, A, hi, Rfi — то же, что в формуле (6.2);
Ui
— наружный периметр i-го поперечного сечения сваи, м;
U0i
— сумма размеров сторон i-го поперечного сечения сваи, м, боковых граней,
имеющих наклон к оси сваи;
ip
— наклон боковых граней сваи в долях единицы;
Ei
— модуль деформации i-го слоя грунта, окружающего боковую поверхность
сваи, кПа; определяют по результатам прессиометрических, штамповых испытаний или по данным статического зондирования на соответствующих глубинах;
ki
— коэффициент, зависящий от вида грунта; принимают по таблице 6.4;
— реологический коэффициент; ζr = 0,8.
ζr
Примечания
1 При ромбовидных сваях суммирование сопротивлений грунта на боковой поверхности участков с обратным наклоном по формуле (6.3) не производится.
2 Расчет пирамидальных свай с наклоном боковых граней ip > 0,025 допускается производить в соответствии с требованиями приложения Б при наличии результатов прессиометрических испытаний, испытаний
штампом в скважине или по данным статического зондирования на соответствующих глубинах, а при их отсутствии — по формуле (6.3), принимая ip = 0,025.
Таблица 6.4
Грунты
Пески и супеси
Суглинки
Глины при Ip:
18
25
Коэффициент ki
0,5
0,6
0,7
0,8
Примечание — Для глин с числом пластичности 18 < Ip < 25 значения коэффициента ki определяют
интерполяцией.
27
ТКП 45-5.01-256-2012
800 1000 700 500
3000
4300
1300
6.2.4 Пример 3. Требуется определить несущую способность сваи и расчетную допускаемую нагрузку на пирамидальную сваю; длина сваи 3 м; размеры головы 0,7×0,7 м и острия — 0,1×0,1 м.
Грунтовые условия указаны на рисунке 6.2.
I
II
III
IV
I — насыпной и почвенно-растительный слой; II — супесь твердая, Еk = 6,4 МПа;
III — суглинок тугопластичный, Еk = 3,3 МПа, IL = 0,33; IV — глина мягкопластичная, IL = 0,6
Рисунок 6.2 — Схема геологического разреза
Решение. Несущую способность пирамидальной сваи Fd, кН, определяем по формуле (6.3). Все
вычисления для удобства сведены в таблицу 6.5.
Расчетную допускаемую нагрузку на сваю N определим по формуле (5.2), приняв γk = 1,4:
N = 319,5/1,4 = 228,2 кН.
Слои
грунта
Fd, кН
Σ L i (U i R fi +U 0i i c E i k i ζ r ), кН
L i (U i R fi +U 0i i c E i k i ζ r ), кН
U i R fi +U 0i i c E i k i ζ r , кН/м
U 0i i c E i k i ζ r , кН/м
ζr
ki
Ei, МПа
ic
U0,i, м
Ui Rfi, кН/м
Rfi, кПа
Ui1, м
hi1, м
RA, кН
А, м2
R1, МПа
γс
Таблица 6.5
Супесь
твердая
1 — —
—
1 1,44 36 52 1,44 0,025 330 0,6 0,8 57 109 109 308,3 319,5 Суглинок
тугопластичный
1,12 0,01 11,2 0,8 0,72 18 13 0,72 0,025 180 0,5 0,8 13 26 20,8 —
—
Глина
мягкопластичная
—
—
—
0,7 2,12 56 119 2,12 0,025 640 0,5 0,8 136 255 178,5
—
—
6.2.5 Несущую способность защемленной в грунте забивной сваи, работающей на выдергивающую нагрузку, Fdu, кН, следует определять по формуле
Fdu = γ c Σ U i γ cf R fi h i ,
(6.4)
где Ui, γcf, Rfi, hi — то же, что в формуле (6.2);
γc
— коэффициент условий работы для свай, погружаемых в грунт на глубину:
— менее 4 м — γc = 0,6;
— 4 м и более — γc = 0,8 — для всех зданий и сооружений, кроме опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент γc принимается по указаниям раздела 11.
28
ТКП 45-5.01-256-2012
В фундаментах опор мостов не рекомендуется учитывать работу свай на выдергивание при действии только постоянных нагрузок.
6.2.6 Пример 4. Требуется определить несущую способность и расчетную допускаемую нагрузку
на сваю, работающую на выдергивание, сечением 300×300 мм, длиной 7 м; грунтовые условия указаны на рисунке 6.1.
Решение. Несущую способность сваи определяем по формуле (6.4):
Fdu = γ c Σ U i γ cf R fi h i ,
где γc — коэффициент условий работы для свай, забиваемых в грунт на глубину более 4 м;
γc = 0,8.
Fdu = 1⋅0,8⋅1,2⋅1⋅(2⋅1,5 + 2⋅4,1 + 1,1⋅4,5 + 1,4⋅6,1) = 236 кН.
Расчетная допускаемая нагрузка на сваю
N=
Fdu 236
=
= 168 кН.
γk
1,4
6.2.7 Порядок расчета несущей способности оснований пирамидальных свай с наклоном боковых
граней ip > 0,025 приведен в приложении Б.
6.2.8 Порядок расчета несущей способности оснований свайных кустов с учетом работы ростверка на грунтовом основании приведен в приложении В и в [1].
6.3 Учет отрицательных (негативных, нагружающих) сил трения грунта на боковой поверхности
свай
6.3.1 Отрицательные (негативные) силы трения, возникающие на боковой поверхности свай при
осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз, следует учитывать в случаях:
— планировки территории подсыпкой толщиной более 1,0 м;
— загрузки пола складов полезной нагрузкой более 20 кПа;
— загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой от оборудования более 100 кПа;
— увеличения эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды
при понижении уровня подземных вод;
— незавершенной консолидации грунтов современных и техногенных отложений;
— уплотнения несвязных грунтов при динамических воздействиях;
— просадки грунтов при замачивании.
Учет отрицательных сил трения, возникающих в биогенных насыпных и намывных грунтах, следует производить в соответствии с требованиями раздела 10.
6.3.2 Отрицательные силы трения учитываются до глубины, на которой значение деформации околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента превышает половину предельного
значения осадки фундамента. Расчетные сопротивления грунта Rfi принимаются по таблице 6.2 со знаком «минус».
Если в пределах длины погруженной части сваи залегают напластования сильносжимаемого
слабого грунта толщиной более 30 см и возможна планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то расчетное сопротивление грунта Rfi, расположенного выше подошвы наинизшего (в пределах длины погруженной части сваи) слабого слоя, следует принимать:
— при подсыпках высотой менее 2 м: для грунтовой подсыпки и слабых слоев — равным нулю;
для минеральных ненасыпных грунтов природного сложения — равным положительным значениям
по таблице 6.2;
— при подсыпках высотой от 2 до 5 м для грунтов, включая подсыпку, — равным 0,4 значений,
указанных в таблице 6.2, но со знаком «минус» (отрицательные силы трения);
— при подсыпках высотой более 5 м для грунтов, включая подсыпку, — равным значениям, указанным в таблице 6.2, но со знаком «минус».
В пределах нижней части свай, где осадка околосвайного грунта после возведения и загрузки
свайного фундамента не превышает половины предельного значения осадки свайного фундамента,
расчетные сопротивления грунта Rfi следует принимать положительными по таблице 6.2.
29
ТКП 45-5.01-256-2012
6.3.3 В случае, когда консолидация грунта от подсыпки или пригрузки территории к моменту начала возведения надземной части зданий или сооружений (включая свайный ростверк) завершилась
или возможное значение осадки околосвайного грунта после указанного момента в результате остаточной консолидации не превышает половины предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным, независимо от наличия или отсутствия прослоек слабых слоев.
Если известны значения коэффициентов консолидации и модуля деформации слабых слоев, залегающих в пределах длины погруженной части сваи, и возможно определение значения осадки основания от воздействия пригрузки территории для каждого слоя грунта, то при определении несущей способности сваи допускается учитывать силы сопротивления грунта со знаком «минус» (отрицательные
силы трения) не от уровня подошвы нижнего слабого слоя, а начиная от верхнего уровня слоя грунта,
значение дополнительной осадки которого от пригрузки территории (определенной начиная с момента
передачи на сваю расчетной нагрузки) составляет половину предельного значения осадки для проектируемого здания и сооружения.
6.3.4 Осадку слабого слоя грунта, происходящую под действием сплошной равномерно распределенной нагрузки территории рекомендуется определять по теории фильтрационной консолидации
(раздел 6 [2]).
Примечание — К слабым грунтам согласно СТБ 943 относятся биогенные, пылевато-глинистые слабые,
песчаные малопрочные водонасыщенные грунты.
6.3.5 При определении зоны действия отрицательных сил трения исходят из того, что в расчете их
учитывают только выше плоскости, проходящей через слой грунта, для которого выполняется условие
S∞ – St = Su – Sct,
(6.5)
∞
— стабилизированная осадка слоя грунта, определяемая по указаниям 5.17 за время
t = ∞, см;
St — осадка слоя околосвайного грунта, происшедшая к моменту окончания строительства
за время t, см;
Su — величина предельных деформаций оснований, см; принимают по приложению Б
СНБ 5.01.01;
Sct — осадка свайного фундамента, происшедшая к моменту окончания строительства за
время t, см; допускается принимать от собственного веса конструкций Sct = 0,5Su,.
где S
6.3.6 При действии отрицательных сил трения расчет свай и свайных фундаментов производят
по первому предельному состоянию (по несущей способности) по формуле (5.2). Для одиночных свай
это условие считается выполненным, если
N≤
Fdi
– Ff ,
γk
(6.6)
где N, Fdi, γk — обозначения те же, что и в формуле (5.2);
Ff
— расчетное значение отрицательной силы трения, действующей на боковой поверхности сваи, кН; определяют по формуле (6.7) или по результатам полевых испытаний;
Ff = γ o Σ U i γ cfj R foj h j ,
(6.7)
здесь γo — коэффициент условий работы сваи в оседающем грунте, учитывающий уплотнение околосвайного грунта при забивке свай; принимают для песчаных грунтов
γo = 1,1, для глинистых — γo = 1;
Ui — периметр поперечного сечения сваи, м;
γcfj — коэффициент реализации, учитывающий уменьшение отрицательных сил трения
с уменьшением разности осадок j-го слоя околосвайного грунта и сваи; принимают:
— для защемленных в грунте свай γcfj = 1;
Sj
— при Sj < So,
— для свай-стоек: γcfj = 1 — при Sj ≥ So, γcfj =
So
Sj — осадка j-го слоя грунта после забивки сваи, м;
So — осадка грунта относительно сваи, при которой полностью реализуются отрицательные силы трения; допускается принимать So = 0,05 м;
30
ТКП 45-5.01-256-2012
Rfoj — расчетное сопротивление j-го слоя оседающего грунта на боковой поверхности
сваи, кПа; определяют по таблице 6.2;
hj — толщина j-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи и расположенного в пределах части длины сваи от уровня планировки до уровня нейтральной точки, м (т. е. толщина слоя грунта, в котором возникает отрицательное
трение).
6.3.7 При расчете фундаментов, состоящих из нескольких свай, подвергающихся действию отрицательных сил трения, в число расчетных нагрузок, действующих на условный фундамент, включается величина расчетного значения сил отрицательного трения Ffk, действующих на группу (куст) свай
(т. е. отрицательные силы трения действуют только по периметру этой группы):
Ffk = ΣUiγcfjRfojhj,
(6.8)
где Ui
— периметр куста по наружным граням свай, расположенных в крайних рядах, м;
γcfj, Rfoj, hj — обозначения те же, что и в формуле (6.7).
6.3.8 Пример 5. Сваи длиной 18 м забиты с поверхности намываемого грунта. Величина предельных деформаций сооружения Su = 8 см, причем к окончанию строительства осадка сооружения
ожидается равной 0,4Su = 4 см, а скорость осадки сооружения принята равномерной, т. е. при завершении строительства в течение одного года она составит υ = 4 см/г., а в течение полутора лет —
2,7 см/г. Геологические условия площадки и характеристики грунтовых напластований представлены
в таблице 6.6.
Сваи заглублены на 2 м в слой № 5. Песчаные грунты для определения зоны действия отрицательных сил трения принимаем несжимаемыми.
Определить расчетную нагрузку свайных фундаментов, состоящих из девяти свай (3×3 м) с шагом 1,2 м. Сваи сечением 35×35 см, острие сваи на отметке минус 17,5 м.
Решение. По требованиям 6.3.6–6.3.9 определяем, что зона действия отрицательной силы трения при строительстве в течение одного года распространяется до отметки минус 12,5 м, а при строительстве в течение полутора лет — до отметки минус 10,8 м. Таким образом, расчетные силы сопротивления в соответствии с формулой (6.2) и таблицами 6.1, 6.2 составляют соответственно:
Fdt = 1,0 = 1·[1⋅489⋅0,1225 + 0,35⋅4·(1⋅2,6⋅3 + 1⋅7,9⋅2)]·9 = 929 кН;
Fdt = 1,5 = 1·[1⋅489⋅0,1225 + 0,35⋅4·(1⋅2,6⋅4,7 + 1⋅7,9⋅2)]·9 = 980 кН.
Таблица 6.6
КоэффициКоэфКоэфУдельТолКоэфент относифициент
фициент
щина ный вес фициент
тельной
фильтсжимаслоя Н,
порисγ,
сжимаекров- подошрации Кф,
емости
3
м
тости е
кН/см
мости асо,
2
ли
вы
м/с
ас, м /кН
м2/кН
Относительная
отметка, м
Наименование
грунта по слоям
Песок намывной
средней крупности,
средней плотности
Ил супесчаный
Коэффициент
консолидации cν,
2
м /с
0
–5
5
2,00·10–5
0,62
—
—
—
—
–5
–8
3
1,75·10–5
0,95
3,5
1,7
5·10–7
2,85·10–4
1,5
2,03·10–5
0,54
0,8
0,5
5⋅10−4
—
6
1,57·10–5
1,55
15
6
8·10–10
1,36·10–4
12,5
2,03·10–5
0,54
0,8
0,5
5⋅10–4
—
Песок
средней
–8
–9,5
крупности, средней плотности
Глина мягкоплас- –9,5 –15,5
тичная заторфованная
Песок
средней –15,5 –28
крупности, средней плотности
31
ТКП 45-5.01-256-2012
По формуле (6.5) определим зону учитываемых в расчете отрицательных сил трения.
Стабилизированная осадка слоя № 4:
S∞ = 36 см, St = 1,0 = 31 см, St = 1,5 = 33,1 см;
t = 1 год: S∞ – St = 5 см > Su – Sc = 8 – 4 = 4 см;
t = 1,5 года: S∞ – St = 2,9 см < 4 см.
Таким образом, при строительстве продолжительностью полтора года, отрицательные силы трения
в расчете могут не учитываться, так как условие (6.5) выполняется на кровле сильносжимаемого слоя, т. е.
Nt =1,5 =
Fdt =1,5
γk
=
980
= 700 кН.
1,4
Интерполируя данные расчетов по 6.3.6 – 6.3.9 для осадки при продолжительности строительства в один год, определяем, что зона учитываемых в расчете отрицательных сил трения распространяется выше отметки минус 11,5 м, так как осадка грунта на этой отметке составляет St = 20,2 см,
а S∞ = 24 см,
S∞ – St = 24 – 20,2 = 3,8 см < 4 см;
U = (1,2⋅2 + 0,35)⋅4 = 11 м, γcf = 1.
Из таблицы 6.2 для слоя № 1
Rfо1 = 49 МПа, Rfо2 = 9 МПа, Rfо3 = 62 МПа, Rfо4 = 24 МПа;
Ff = 11⋅1⋅(5⋅49 + 3⋅9 + 1,5⋅62 + 2⋅24) = 454,3 кН;
Nt=1 = 929/1,4 = 209,3 кН.
Таким образом, в рассмотренном примере зона действия отрицательной силы трения при завершении строительства в течение одного года распространяется до отметки минус 12,5 м, а зона учитываемых в расчете отрицательных сил трения — до отметки минус 11,5 м. При завершении строительства в течение полутора лет зона действия отрицательных сил трения распространяется до отметки минус 10,8 м, но в расчете их можно не учитывать, так как они не могут вызвать недопустимую осадку
фундамента.
6.3.9 Проектирование свайных фундаментов с учетом отрицательных сил трения грунта на боковой поверхности свай следует проводить с учетом дополнительных требований раздела 10.
7 Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний
7.1 Испытания забивных свай статической, динамической нагрузками и эталонной сваей следует
производить, соблюдая требования ГОСТ 5686, а испытания грунтов статическим и динамическим
зондированием — ГОСТ 19912, ГОСТ 20522 и настоящего технического кодекса.
Для забивных, защемленных в грунте свай длиной более 12 м вместо испытаний грунтов эталонной сваей допускается проводить испытания статической нагрузкой с помощью металлической сваизонда диаметром 127 мм, конструкция которой обеспечивает раздельные измерения сопротивления
грунта под нижним концом и на участке боковой поверхности (муфте трения) площадью 0,25 м2. Испытания грунтов сваей-зондом следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 5686 применительно к эталонной свае типа II.
7.2 Расчетную допускаемую нагрузку на сваю N, кН, следует определять по несущей способности
на основе сопоставления данных статического зондирования с результатами испытаний свай статическими нагрузками в соответствии с требованиями ГОСТ 5686. Для проектируемых зданий и сооружений II и III уровней ответственности расчетную нагрузку N, кН, допускается определять по данным
статического зондирования в соответствии с требованиями СНБ 1.02.01, СНБ 5.01.01 и 7.15-7.25 настоящего технического кодекса.
Для зданий I уровня ответственности обязательны статические испытания свай вертикальными
вдавливающими нагрузками (2 % от общего количества свай либо по указаниям проекта).
Если различия результатов испытаний свай составляют более 25 %, а число испытаний менее
шести, то проводят дополнительные испытания.
7.3 Расчетную допускаемую нагрузку на сваю N, кН, следует определять по несущей способности
на основе сопоставления данных динамического зондирования с результатами испытаний свай статическими нагрузками в соответствии с требованиями ГОСТ 5686. Для проектируемых зданий
32
ТКП 45-5.01-256-2012
и сооружений II и III уровней ответственности расчетную нагрузку N, кН, допускается определять по
данным динамического зондирования, если основание сложено песчаными грунтами (крупные, средние и мелкие). Если основание сложено моренными глинистыми и пылеватыми неводонасыщенными
песками, то дополнительно определяют расчетную нагрузку N, кН, по данным динамического зондирования только для зданий и сооружений III уровня ответственности.
Для зданий I и II уровней ответственности, если основание сложено моренными глинистыми
и пылеватыми неводонасыщенными грунтами, обязательны статические испытания свай вертикальными вдавливающими нагрузками (2 % от общего количества свай — для зданий I уровня ответственности, 1 % — II уровня ответственности, либо по указаниям проекта).
7.4 Для определения несущей способности свай по результатам полевых испытаний для каждого
здания или сооружения должно быть проведено не менее:
— статических испытаний свай и свай-штампов, в том числе пирамидальных
— 3;
свай с наклоном боковых граней ip > 0,025
— динамических испытаний свай
— 6;
— испытаний грунтов эталонной сваей
— 6;
— испытаний свай-зондов
— 6;
— испытаний статическим зондированием
— 6.
Примечание — После введения в действие ТКП «Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные
положения. Строительные нормы проектирования» следует выполнять требования данного технического
кодекса.
7.5 Расчетное значение допустимой нагрузки на сваи, определенное по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками или по результатам
их динамических испытаний следует определять согласно требованием 5.9. При этом расчетную несущую способность грунта основания одиночной сваи или отдельной сваи в группе (кусте) Fd, кН,
следует определять по формуле
Fd = γc ⋅
где γс
Fu,n
γg
Fu ,n
γg
,
(7.1)
— коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок γс = 1;
выдергивающих нагрузок — согласно указаниям 6.2.5;
— нормативное значение силы предельного сопротивления грунта основания сваи, кН;
определяют в соответствии с указаниями 7.6 – 7.10;
— коэффициент надежности по грунту; принимают в соответствии с 7.6.
Примечание — Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной допускаемой нагрузки на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте здания или сооружения.
7.6 В случае, если количество свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях (значения характеристик грунтов отличаются не более чем на 10 %), составляет менее шести, нормативное значение силы предельного сопротивления грунта основания сваи Fu,n в формуле (7.1) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний,
подтвержденных контрольным статическим зондированием, то есть Fu,n = Fu,min, а γg = 1.
В случае, если количество свай, испытанных в одинаковых условиях (по грунтам и нагрузкам),
составляет шесть и более, Fu,n и γg следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений сил предельного сопротивления грунта основания свай Fu, полученных по
данным испытаний, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522 применительно к методике, приведенной в нем, для определения временного сопротивления. При этом для определения частных значений предельных сопротивлений следует руководствоваться требованиями 7.7 при вдавливающих, 7.9
— при выдергивающих и горизонтальных нагрузках, 7.10 — при динамических испытаниях.
7.7 Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание их осадки S без увеличения нагрузки (при S ≤ 20 мм), то эта
нагрузка принимается за частное значение силы предельного сопротивления грунта основания Fu
испытываемой сваи.
33
ТКП 45-5.01-256-2012
Во всех остальных случаях для фундаментов зданий и сооружений (за исключением мостов
и гидротехнических сооружений) за частное значение силы предельного сопротивления грунта основания сваи Fu вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную S, определяемую по формуле
S = ζSu,mt,
(7.2)
где Su,mt — предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения; устанавливают согласно указаниям СНБ 5.01.01;
ζ
— коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения Su,mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки, согласно требованиям ГОСТ 5686.
Значение коэффициента ζ следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают
песчаные или пылевато-глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за
2 ч, если под их нижними концами залегают пылевато-глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента ζ допускается уточнять по результатам наблюдений за
осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.
Если сопротивление сжатию под пятой испытываемой сваи составляет от 0,2 до 0,5 от общего
сопротивления, то значение коэффициента ζ принимают равным 0,3. Соответственно, при диапазоне
сопротивления сжатию под пятой от 0,5 до 0,8 от общего значение ζ принимают равным 0,4, а при
диапазоне свыше 0,8 — равным 0,5.
Если осадка, определенная по формуле (7.2), превышает 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления грунта основания сваи Fu следует принимать нагрузку, соответствующую
осадке S = 40 мм.
Для мостов и гидротехнических сооружений за предельное сопротивление грунта основания
сваи Fu при вдавливающих нагрузках рекомендуется принимать нагрузку на одну ступень менее нагрузки, при которой вызываются:
— приращение осадки за одну ступень нагружения (при общем значении осадки более 40 мм),
превышающее в 5 раз и более приращение осадки, полученное за предшествующую ступень нагружения;
— осадка, не затухающая в течение суток и более (при общем значении осадки более 40 мм).
Если при максимальной, достигнутой при испытаниях нагрузке, которая окажется более или равной несущей способности сваи Fd, определенной по формулам (6.1) – (6.3) с коэффициентом 1,5, осадка сваи S при испытаниях окажется менее значения, определенного по формуле (7.2), а для мостов и
гидротехнических сооружений — менее 40 мм, то в этом случае за частное значение предельного сопротивления грунта основания сваи Fu допускается принимать максимальную нагрузку, достигнутую
при испытаниях.
В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, допускается принимать максимальную
нагрузку, достигнутую при испытаниях, равной Fd.
Ступени загружения при испытаниях свай статической вдавливающей нагрузкой должны назначаться равными в пределах от 1/10 до 1/15 от предполагаемого значения силы предельного сопротивления грунта основания сваи Fu. При этом при осадках более 10 мм в песках и 20 мм в глинистых
грунтах ступени нагрузок на сваи при испытаниях следует дробить для более точного определения
сил предельного сопротивления грунта основания.
Определение несущей способности забивных свай с учетом возможного развития отрицательного трения по боковой поверхности сваи производится путем двукратного вычитания отрицательных
сил трения от значения несущей способности основания сваи, полученного по результатам испытаний статической вдавливающей нагрузкой.
Примечание — После введения в действие ТКП «Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные
положения. Строительные нормы проектирования» следует выполнять требования данного технического
кодекса.
7.8 Пример 6. Требуется определить несущую способность сваи и расчетную допускаемую нагрузку на сваю по результатам испытаний статической вдавливающей нагрузкой для фундаментов
многоэтажного бескаркасного здания с несущими стенами из кирпичной кладки с армированием.
34
ТКП 45-5.01-256-2012
График зависимости осадки сваи от нагрузки, построенный по результатам статического испытания сваи, получившей наибольшие осадки от нагрузки по сравнению с пятью другими испытанными
сваями, приведены на рисунке 7.1. Испытание доведено до осадки большей, чем осадка, определенная по формуле (7.2).
0
200
400
600
Fu,n 800
N, кН
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
S, мм
Рисунок 7.1 — График испытания свай статической нагрузкой
Решение. Для данного типа зданий предельное значение средней осадки фундамента Su,mt, принимаемое согласно приложению Б СНБ 5.01.01, равно 10 см.
Осадка S = ζSu,mt = 0,2⋅10 = 2,0 см меньше осадки опытной сваи, поэтому за силу предельного сопротивления грунта основания Fu принимаем нагрузку на графике при осадке 2,0 см, т. е. Fu,n = 740 кН.
Несущая способность сваи, определенная по формуле (7.1),
740
Fd = γс F u,n = 1·
= 740 кН.
1
γg
Расчетную допустимую нагрузку на сваю принимают согласно указаниям 5.9.
7.9 При испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузками за частное
значение предельного сопротивления грунта основания Fu (см. 7.6) по графикам зависимости перемещений от нагрузок принимается нагрузка на одну ступень менее нагрузки, при которой (без ее увеличения) перемещения сваи непрерывно возрастают.
Примечание — Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетных параметров системы «свая — грунт», используемых
в расчетах в соответствии с приложением А.
Сваи, подвергнутые испытанию горизонтальной и выдергивающей статической нагрузкой, не допускается использовать в качестве фундаментов стоек несущего каркаса.
7.10 При динамических испытаниях забивных свай частное значение предельного сопротивления
грунта основания Fu, кН, см. 7.6, по данным их погружения при фактических (измеренных) остаточных
отказах Sа ≥ 0,002 м следует определять по формуле
⎡
q + 2 ⋅ (q 2 + q 3 ) ⎤
Fu = γсu ⋅ ηA cM ⋅ ⎢ 1 + 4E d ⋅ 1 ε
− 1⎥ .
2
ηA cS a
q1 + q 2 + q 3
⎢⎣
⎥⎦
(7.3)
35
ТКП 45-5.01-256-2012
Если фактический (измеренный) остаточный отказ Sа < 0,002 м, то в проекте свайного фундамента следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при
которой фактический отказ Sа ≥ 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования, а также при наличии отказомеров частное значение предельного сопротивления грунта основания сваи Fu, кН, следует определять по формуле
2S + Sel
Fu = γсu ⋅ 1 ⋅ a
2θ Sa + Sel
⎡
⎤
8Ed ⋅ ( Sa + Sel )
q4
⎥.
⋅ ⎢ 1+
⋅
⋅
θ
−
1
2
+
q
q
⎢
⎥
+
2
S
S
(
)
4
2
a
el
⎣
⎦
(7.4)
В формулах (7.3) и (7.4):
γcu — динамический коэффициент условий работы сваи в грунте; принимают равным для:
— песчаных грунтов
1;
— пылевато-глинистых грунтов
1,05;
— моренных супесей и суглинков
1,1;
η — коэффициент, принимаемый по таблице 7.1, кПа;
Аc — площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения
ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м2;
М — коэффициент, принимаемый равным единице при забивке свай молотами ударного действия, а при вибропогружении свай — по таблице 7.2;
Еd — расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по таблице 7.3, или расчетная энергия вибропогружателя — по таблице 7.4;
Sa — фактический остаточный отказ сваи, м; равен значению погружения сваи от одного удара
молота, а при применении вибропогружателей — от их работы в течение 1 мин;
Sel — упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), м; определяют с помощью отказомера;
q1 — вес молота или вибропогружателя, кг;
q2 — вес сваи и наголовника, кг;
q3 — вес подбабка, кг; при вибропогружении свай m3 = 0;
q4 — вес ударной части молота, кг;
ε — коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ε2 = 0,2, а при применении
вибропогружателей ε2 = 0;
θ — коэффициент, 1/кН; определяют по формуле
θ = 1 ⋅ ⎛⎜ n p + n f ⎞⎟ ⋅ q 4
2g ⋅ ( H m + h1),
4 ⎝ Ac Af ⎠ q 4 + q 2
(7.5)
где np, nf — коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление
грунта) к статическому сопротивлению грунта, с⋅м/кН, принимаемые соответственно для:
— грунта под нижним концом сваи — np = 0,00025;
— грунта на боковой поверхности сваи — nf = 0,025;
Af
— площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м2;
g
— ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с2;
— фактическая высота падения ударной части молота, м;
Hm
— высота первого отскока ударной части дизель-молота, м; принимается h1 = 0,5; для
h1
других видов молотов h1 = 0.
Таблица 7.1
Случай расчета
Коэффициент η, кПа
Испытания забивкой и добивкой (а также в случае определения отказов) свай:
железобетонных с наголовником
деревянных без подбабка
деревянных с подбабком
1500
1000
800
36
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 7.1
Случай расчета
Коэффициент η, кПа
Контроль несущей способности свай по результатам производственной
забивки при значении Ed/Sа, кН:
1000 и менее
2000
4000
8000 и более
2500
1500
950
700
При забивке свай в грунт, подлежащий удалению при разработке котлована, или в грунт дна водотока значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения — с их учетом.
В случае различия более чем в 1,4 раза значений несущей способности грунта основания свай,
определенных по формулам (7.3) – (7.5), и значений несущей способности, определенных расчетом
в соответствии с требованиями раздела 6 (по результатам лабораторных испытаний определений
физико-механических свойств грунтов), необходимо дополнительно проверить несущую способность
свай по результатам статического зондирования или статических испытаний свай.
Таблица 7.2
Вид грунта под нижним концом сваи
Коэффициент М
Гравийные с песчаным заполнителем
Пески средней крупности и крупные средней плотности, супеси
твердые
Пески мелкие средней плотности
Пески пылеватые средней плотности
Супеси пластичные, суглинки и глины твердые
Суглинки и глины полутвердые
Суглинки и глины тугопластичные
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
Примечание — Для прочных песков согласно СТБ 943 значение коэффициента М в поз. 2–4 следует повышать
на 60 %, а при наличии результатов статического зондирования — на 100 %.
Таблица 7.3
Вид молота
Расчетная энергия удара молота Ed, кДж
Подвесной или одиночного действия
Трубчатый дизель-молот
Штанговый дизель-молот
Дизельный при контрольной добивке одиночными ударами без подачи топлива
QmHm
0,9QmHm
0,4QmHm
Qm·(Hm – h1)
Примечания
1 Qm — вес ударной части молота, кН; Hm — фактическая высота падения ударной части молота, м.
2 Для поз. 4: h1 — высота первого отскока ударной части дизель-молота от воздушной подушки, м, определяемая по мерной рейке. При предварительных расчетах допускается принимать для штанговых дизель-молотов h1 = 0,6, для трубчатых дизель-молотов h1 = 0,4 м.
37
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица 7.4
Возмущающая сила
вибропогружателя, кН
100
200
300
400
500
600
700
800
Эквивалентная расчетная энергия
удара вибропогружателя Еd, кН⋅м
45
90
130
175
220
265
310
350
В формулах (7.3) и (7.5), при сплошных квадратных и прямоугольных сваях, а также при полых
сваях с закрытым нижним концом, площадь поперечного сечения сваи Ас принимается равной полной
площади поперечного сечения брутто, ограниченной наружным периметром ствола сваи.
Динамические испытания следует производить в соответствии с ГОСТ 5686.
Для определения несущей способности сваи при добивке необходимо принимать действительную энергию удара, причем испытания свай дизель-молотом нужно вести одиночными ударами без
подачи топлива.
Действительную энергию удара дизель-молота при подаче топлива следует определять по формуле
⎛
s + sa ⎞
Э = (Qm H m + p a А цН р ) ⋅ ⎜ 1 + ψ ⋅ el
⎟ − p a А ц Н рν,
Hp ⎠
⎝
где Qm
Нm
pa
Aц
Нр
Sel
Sa
ψиν
(7.6)
— вес ударной части молота, кН;
— фактическая высота падения ударной части молота, м;
— атмосферное давление, кПа;
— площадь поперечного сечения цилиндра молота, м2;
— рабочий ход цилиндра или поршня молота, м;
— упругий отказ сваи, м, измеряемый отказомером;
— фактический остаточный отказ сваи, м;
— эмпирические коэффициенты; принимают для:
— трубчатых дизель-молотов ψ = 8, ν = 4,5;
— штанговых дизель-молотов ψ = 10, ν = 5,8.
Расчетные технические характеристики дизель-молотов приведены в таблице 7.5.
Таблица 7.5
Диаметр
Тип
Вес ударной
дизель-молота части молота Qm, кН цилиндра, см
38
Рабочий ход
Площадь
цилиндра Ац, м2 цилиндра Нр, м
Фактическая высота
падения ударной
части молота Нm, м
С-254
С-222
С-268
С-330
6
12
18
25
20
25
29
32
0,0314
0,0491
0,066
0,08
0,38
0,48
0,515
0,5
1,77
1,79
2,1
2,6
С-994
С-857
6
23,5
0,0434
0,28
3
С-995
С-858
12
30
0,0705
0,32
3
С-996
С-859
18
34,5
0,093
0,37
3
С-1047
С-949
25
40
0,126
0,37
3
С-1048
С-954
35
47
0,174
0,375
3
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 7.5
Тип
Вес ударной
Диаметр
дизель-молота части молота Qm, кН цилиндра, см
Рабочий ход
Площадь
цилиндра Ац, м2 цилиндра Нр, м
Фактическая высота
падения ударной
части молота Нm, м
С-54
С-947
50
55
0,237
0,42
3
Ур-500
Ур-1250
5
12,5
21
30
0,9346
0,0705
0,27
0,3
2,27
3,31
7.11 Пример 7. Требуется определить несущую способность забивной сваи сечением 300×300 мм
с круглой полостью диаметром 160 мм и длиной 6 м; грунтовые условия — слабые глинистые грунты
мягкопластичной консистенции, глубина погружения сваи — 5 м.
Динамические испытания через 10 дн. «отдыха» Qm = 12 кН. Общий вес дизель-молота с учетом
стационарной части — 22 кН. Испытания производились путем сбрасывания ударной части дизельмолота без подачи топлива с высоты 1,65 м, при этом величина первого отскока ударной части от
воздушной подушки h1 составила по измерению мерной рейкой в среднем 0,5 м.
При испытаниях измерялся остаточный отказ Sa и упругий отказ Sel сваи с помощью отказомера.
Средние значения отказов в результате второго, третьего и четвертого ударов (первый удар произведен для обмятия прокладки наголовника и в расчете не учитывается) составляют: Sa = 0,15 см,
Sel = 0,5 см.
Поскольку при испытаниях получен остаточный отказ менее 2 мм, а также учитывая проведение
испытаний в слабых глинистых грунтах после «отдыха» сваи, определение предельного сопротивления грунта основания сваи Fu производим по формуле (7.4), учитывающей упругий отказ.
В соответствии с условием задачи имеем следующие расчетные данные:
Sa = 0,15 см; Sel = 0,5 см; Qm = 12 кН;
Hm – h1 = 165−50 = 115 см;
Ас = 0,3⋅0,3 = 0,09 м2;
Af = 4⋅0,3⋅5 = 6 м2.
Вес сваи, наголовника и стационарной части молота
q2 = 10 + ( 22 − 12 ) = 20 кН.
Определяем коэффициент θ по формуле (7.5);
12
⎛ 0,00025 0,025 ⎞
θ = 1 ⋅ ⎛⎜ n p + n f ⎞⎟ ⋅ q 4 ⋅ 2g ( H m + h1) = 0,25 ⋅ ⎜
+
⋅
2 ⋅ 9,8 ⋅ 1,15 = 0,25⋅6,94×
⎟
6 ⎠ 12 + 20
⎝ 0,09
4 ⎝ Ac Af ⎠ q 4 + q 2
×10–2⋅0,375 22,5 = 0,0311 кН.
Предельное сопротивление сваи Fu определяем по формуле (7.4):
⎡
⎤
1,05 ⋅ 1 2 ⋅ 0,0015 + 0,005
8E d ⋅ ( S a + S el )
q4
⋅
×
⋅ ⎢ 1+
⋅
θ − 1⎥ =
2
2
⋅ 0,03 0,0015 + 0,005
q4 + q2
⎢
⎥
2
+
(
)
S
S
a
el
⎣
⎦
⎤
8 ⋅ 12 ⋅ 1,15 ⋅ 0,0065
12
1+
⋅
⋅ 0,031 − 1⎥ = 17,5 ⋅ 1,23 ⋅ ⎡⎣ 1 + 11⋅ 0,81⋅ 0,375 ⋅ 0,031 − 1⎤⎦ ≈ 550 кН.
2
⎥
( 2 ⋅ 0,0015 + 0,005 ) 12 + 20
⎦
Fu = γсu ⋅ 1 ⋅ 2S a + S el
2θ S a + S el
⎡
×⎢
⎢
⎣
7.12 Несущую способность Fd, кН, забивной защемленной в грунте сваи, работающей на вдавливающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда, статического или динамического зондирования следует определять по формуле
n
Fd =
γc ∑ F u
i =1
nγg
,
(7.7)
где γс — коэффициент условий работы; принимают γс = 1;
n — число испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или точек зондирования;
39
ТКП 45-5.01-256-2012
Fu — частное значение предельного сопротивления грунта основания сваи в месте испытаний грунтов эталонной сваей, испытания сваи-зонда или в точке зондирования, кН; определяют в соответствии с требованиями 7.13, 7.14 или 7.15-7.25;
γg — коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый в зависимости от изменчивости
полученных частных значений предельного сопротивления сваи Fu в местах испытаний
грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или в точках зондирования и числа этих
испытаний или точек при значении доверительной вероятности α = 0,95 в соответствии
с требованиями ГОСТ 20522.
7.13 Частное значение предельного сопротивления грунта основания забивной сваи в месте испытания грунтов эталонной сваей Fu, кН, следует определять:
а) при испытании грунтов эталонной сваей I типа (ГОСТ 5686) — по формуле
U
(7.8)
⋅ F u ,sp,
F u = γ sp ⋅
U sp
где γsр
— коэффициент, принимаемый:
1,25 — при заглублении сваи в прочные пески, независимо от их крупности, или
крупнообломочные грунты;
1
— для остальных грунтов;
U, Usp — периметры поперечного сечения соответственно натурной сваи и эталонной сваи, м;
Fu,sp — частное значение предельного сопротивления грунта в основании эталонной сваи, кН;
определяют по результатам испытания статической нагрузкой согласно 7.7;
б) при испытании грунтов эталонной сваей II или III типа (ГОСТ 5686) — по формуле
Fu = γcrRspAс + γcfRfspUh,
где γcr
Rsp
Aс
γcf
Rfsp
U
h
(7.9)
— коэффициент условий работы под нижним концом натурной сваи; принимают по таблице 7.6 в зависимости от предельного сопротивления грунта под нижним концом эталонной сваи Rsp;
— предельное сопротивление грунта под нижним концом эталонной сваи, кПа;
— площадь поперечного сечения натурной сваи, м2;
— коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности натурной сваи; принимают по таблице 7.6 в зависимости от среднего значения предельного сопротивления
грунта на боковой поверхности эталонной сваи Rfsp;
— среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи, кПа;
— периметр поперечного сечения натурной сваи, м;
— глубина погружения натурной сваи, м.
При применении эталонной сваи II типа следует проверить соответствие суммы предельных сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности эталонной сваи предельному сопротивлению грунта. Если разница превышает ±20 %, то расчет предельного сопротивления грунта
основания натурной сваи должен выполняться как для эталонной сваи I типа.
При наличии результатов испытаний эталонной сваи I типа на выдергивание значение Fu, кН, допускается определять по формуле
⎡ А
⎤
U
⋅ ( F u ,sp − R fsp ) +
⋅ R fsp ⎥ ,
F u = γ sp ⋅ ⎢
U sp
⎣ A sp
⎦
где А — площадь сечения забивной сваи, м2;
Asp — площадь сечения эталонной сваи I типа, м2.
Все остальные обозначения те же, что и в формулах (7.8) и (7.9).
7.14 Частное значение предельного сопротивления грунта основания забивной сваи в месте испытаний сваи-зонда Fu, кН, следует определять по формуле
Fu = γcrRpsAс + ΣUiγcfRfps,ihi,
где γcr
Rps
40
(7.10)
— коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; принимают равным 0,8;
— предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи-зонда, кПа;
ТКП 45-5.01-256-2012
γcf
— коэффициент условий работы грунта i-го слоя на боковой поверхности сваи; принимают по таблице 7.6 в зависимости от среднего значения предельного удельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи-зонда Rfps;
— среднее значение предельного сопротивления грунта i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи-зонда, кПа;
— толщина i-го слоя грунта, м;
— то же, что в формуле (7.9);
— периметр поперечного сечения натурной сваи на уровне i-го слоя грунта.
Rfps,I
hi
Aс
Ui
Таблица 7.6
Коэффициент γсr
в зависимости от Rsp
Rsp, кПа
Rfsp, Rfps,i,
кПа
для эталонных для эталонных
свай II типа
свай III типа
≤2000
3000
4000
5000
6000
7000
10 000
≥13 000
1,15
1,05
1,40
1,20
1,00
0,90
0,80
0,75
0,65
0,60
0,90
0,80
0,75
0,70
0,60
0,55
Коэффициент γсf в зависимости
от Rfsp для эталонных свай
II и III типов
Коэффициент γсf
в зависимости
от Rfps,i
для сваи-зонда
при песчаных
грунтах
при пылеватоглинистых грунтах
2,00
1,65
1,20
0,95
0,90
0,85
1,40
1,20
1,05
0,80
0,50
—
0,80
0,70
0,65
0,55
0,40
—
0,80
0,75
0,70
—
—
—
≤20
30
40
50
60
80
≥120
—
Примечания
1 Для промежуточных значений Rsp и Rfsp значения γсr и γсf определяются интерполяцией.
2 В случае, если по боковой поверхности сваи залегают песчаные и пылевато-глинистые грунты, отличающиеся по своим характеристикам не более чем на 10 %, то коэффициент γсf определяют по формуле
γ cf =
где
γ′cf ∑ hi′ + γ′′cf ∑ hi′′
h
,
∑ h′, ∑ h′′
— суммарная толщина слоев соответственно песчаных и пылевато-глинистых грунтов;
γ′cf , γ′′cf
— коэффициент условий работы эталонных свай и свай-зондов соответственно в песча-
i
i
ных и пылевато-глинистых грунтах.
7.15 Среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом забивной сваи по
данным статического зондирования в рассматриваемой точке ⎯Rs, МПа, следует определять по формуле
n
Rs =
где β1i
∑ β1i q si z i
i =1
,
(7.11)
z
— коэффициент перехода от qs к ⎯Rs для i-го слоя грунта в пределах участка z; принимают по таблице 7.7;
q si — среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта под наконечником зонда,
zi
z
n
МПа, полученное при испытаниях, на участке z;
— толщина i-го слоя грунта в пределах участка z, м;
— участок, расположенный в пределах одного диаметра или меньшей стороны сечения
сваи (d) выше и четырех диаметров или четырех меньших сторон сечений сваи (4d) ниже отметки острия проектируемой сваи, м;
— число слоев грунта на участке z.
41
ТКП 45-5.01-256-2012
7.16 Для установок с диаметром зонда 62 мм, применяемых на станциях пенетрационного каротажа (далее — СПК), значение ⎯qsi следует определять делением полученных значений на коэффициент Kq, приведенный в таблице 7.8.
Таблица 7.7
Коэффициент
Значение коэффициента
перехода β1i в зависимости от q si
R fs ,
q si ,
МПа
при пылеватопри
при моренных глинистых
песчаных глинистых
грунтах,
кроме
грунтах
грунтах
моренных
1
2
3
5
8
10
12
20
30
—
1,27
1,13
0,98
0,82
0,66
0,59
0,53
0,38
0,27
—
1,17
1,01
0,87
0,66
0,47
0,39
0,37
0,30
—
—
1,01
0,80
0,68
0,52
0,38
0,33
0,28
0,22
—
—
перехода β2i от R fs
Значение коэффициента
перехода β2i в зависимости
к R s для зонда I типа
от f si для зондов II и III типов
при пылепри пылеватоватопри
при
при
глинистых
МПа
моренных глинистых
песчаных
песчаных
грунтах,
глинистых грунтах,
грунтах кроме морен- грунтах
кроме
грунтах
ных
моренных
f si ,
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,08
0,10
0,12
0,20
—
2,40
2,25
1,65
1,53
1,20
1,00
0,85
0,75
—
—
1,50
1,37
1,00
0,94
0,75
0,60
0,50
0,40
—
0,90
0,76
0,68
0,60
0,57
0,55
0,48
0,44
0,40
0,30
1,57
1,33
1,14
0,98
0,90
0,82
0,68
0,58
0,55
0,50
1,31
1,03
0,86
0,75
0,66
0,60
0,47
0,40
0,32
0,28
Примечания
1 При значениях qsi и fsi, превышающих указанные в таблице, эти величины принимаются равными их
максимальным значениям, указанным в таблице.
2 Для грунтов с промежуточными значениями qsi и fsi значения коэффициентов β1i и β2i следует определять интерполяцией.
Таблица 7.8
Глубина
погружения зонда h, м
До
От 6
“
6
12 включ.
Св. 12
Значения коэффициента перехода Kq при qs, МПа (диаметр зонда 62 мм)
менее 2
от 2 до 6
от 6 до 10
более 10
1,11
1,06
1,16
1,25
1,20
1,37
1,04
0,93
1,11
1,07
1,17
1,21
0,97
0,75
1,05
0,93
1,12
1,07
0,88
0,75
0,97
0,87
1,07
1,01
Примечания
1 В числителе приведены значения Kq для песчаных грунтов, в знаменателе — для пылевато-глинистых
грунтов.
2 Для грунтов с промежуточными значениями qs значения коэффициентов следует определять интерполяцией.
3 Коэффициент Kq допускается принимать равным 1 при значениях qs:
до 10 МПа и глубине зондирования до 12 м — в пылевато-глинистых грунтах;
до 10 МПа — в песчаных грунтах;
св. 10 МПа и глубине зондирования св. 12 м — в пылевато-глинистых грунтах.
42
ТКП 45-5.01-256-2012
7.17 Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной
сваи ⎯Rfs, МПа, по данным статического зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять по формуле
n
R fs =
∑ β 2i f si h i
i =1
h
(7.12)
,
где β2i — коэффициент перехода, принимаемый по таблице 7.7;
f si — среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда, полученное в пределах глубины погружения на боковой поверхности сваи h, МПа;
— толщина i-го слоя грунта в пределах глубины погружения на боковой поверхности
сваи h, м;
— глубина погружения сваи, м.
hi
h
7.18 Для установок с диаметром зонда 62 мм на СПК величину f si следует определять делением
полученных величин на коэффициент перехода Кf, приведенный в таблице 7.9.
Таблица 7.9
Глубина
погружения зонда h, м
До 6
От 6 до 12 включ.
Св. 12
Значения коэффициента перехода Кf при fs, МПа (диаметр зонда 62 мм)
до 2
от 2 до 6
от 6 до 10 включ.
св. 10
2,40
1,31
1,72
1,44
1,20
1,57
1,60
1,02
1,42
1,20
1,19
1,42
1,22
0,80
1,21
0,99
1,10
1,28
1,10
0,62
1,07
0,76
1,00
1,08
Примечания
1 В числителе приведены значения Кf для песчаных грунтов, в знаменателе — для пылевато-глинистых
грунтов.
2 Для грунтов с промежуточными значениями fs величину коэффициента перехода Кf следует определять
интерполяцией.
7.19 Определение несущей способности забивных свай с учетом возможного развития отрицательного трения по боковой поверхности сваи производится в соответствии с требованиями СНБ 5.01.01 и настоящего технического кодекса. Значение дополнительного давления на сваю допускается определять по формуле (7.12) с учетом таблицы 7.7.
7.20 Несущую способность забивных свай при действии выдергивающих нагрузок следует определять в соответствии с требованиями СНБ 5.01.01 и настоящего технического кодекса с учетом
формулы (7.12) и таблицы 7.7 (для корректировки значения f si ).
7.21 Пример определения несущей способности оснований свай по результатам статического
зондирования грунтов приведен в приложении Г.
7.22 Частное значение силы предельного сопротивления грунта основания забивной защемленной в грунте сваи Fu, кН, со стороной квадратного сечения сваи d от 0,15 до 0,40 м в точке ударного
динамического зондирования следует определять по формуле
Fu = R d A + R fd hU ,
где R d
А
R fd
h
U
(7.13)
— среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи по
данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке, МПа; определяют в соответствии с 7.23;
— площадь поперечного сечения забивной сваи, м2;
— среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи
по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке, МПа; определяют в соответствии с 7.24;
— глубина погружения сваи в грунт, м;
— периметр поперечного сечения ствола сваи, м.
43
ТКП 45-5.01-256-2012
7.23 Среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи по данным
ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке R d , МПа, следует определять по
формуле
n
Rd =
∑ q di z i
i =1
z
(7.14)
,
где qdi — удельное сопротивление i-го слоя грунта в пределах участка z под нижним концом забивной сваи, МПа; определяют по таблице 7.10 в зависимости от условного динамического сопротивления грунта pd;
zi — толщина i-го слоя грунта в пределах участка z, м;
z — участок, расположенный в пределах одного диаметра или меньшей стороны сечения сваи
(d) выше и четырех диаметров или четырех меньших сторон сваи (4d) ниже отметки нижнего
конца проектируемой сваи, м.
7.24 Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке R fd , МПа, следует определять
по формуле
n
R fd =
∑ f dih i
i =1
h
(7.15)
,
где fdi
— среднее значение удельного сопротивления грунта i-го слоя в пределах участка h на
боковой поверхности сваи, МПа; определяют по таблице 7.10 в зависимости от
условного динамического сопротивления грунта Pd;
h, hi — то же, что и в формуле (7.12).
Таблица 7.10
Удельное сопротивление грунта i-го слоя
под нижним концом забивной сваи qdi, МПа
для песчаных
грунтов
Рd,
для пылеватоМПа естественного
для моренных
сложения
глинистых грунтов
глинистых
и намывных
(кроме моренных)
грунтов
с давностью
неводонасыщенных
намыва
более 0,5 года
≤1
2
3
5
8
10
12
15
≥17,5
0,95
1,70
2,40
3,55
4,80
5,42
6,10
6,25
6,40
0,65
1,15
1,60
2,25
2,95
3,20
3,40
3,50
4,00
0,59
1,04
1,44
2,02
2,65
2,90
3,06
3,15
3,60
Среднее значение удельного сопротивления
грунта i-го слоя на боковой поверхности
забивной сваи ⎯fdi, 10–2 МПа
для песчаных
грунтов
естественного
для пылеватодля моренных
сложения
глинистых грунтов
глинистых
и намывных
(кроме моренных)
грунтов
с давностью
неводонасыщенных
намыва
более 0,5 года
0,58
1,11
1,60
2,46
3,54
4,13
4,64
5,27
5,63
2,82
4,75
5,00
5,50
5,75
6,00
6,20
6,30
6,50
2,34
3,80
3,95
4,20
4,30
4,40
4,50
4,55
4,60
Примечания
1 Значения qdi и ⎯fdi по таблице 7.10 следует определять для однородных слоев грунта с разницей значений Рd не более 20 %.
2 Для пылеватых водонасыщенных песков показатели удельного сопротивления по результатам динамического зондирования грунтов не нормируются.
7.25 Пример определения несущей способности оснований свай по результатам динамического
зондирования грунтов приведен в приложении Г.
44
ТКП 45-5.01-256-2012
8 Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям
8.1 Расчет фундамента из защемленных в грунте свай и его основания по деформациям следует
производить, как правило, в виде условного плитного фундамента в соответствии с требованиями
ТКП 45-5.01-67. Границы условного фундамента в соответствии с рисунком 8.1 определяются следующими плоскостями:
а) снизу — плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай;
б) с боковых сторон — вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней
крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h⋅tg
ϕII , mt
4
, но не более двух диаметров или двух
меньших сторон поперечного сечения сваи (2d), в случаях, когда под нижними концами свай залегают
пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6, а при наличии наклонных свай — вертикальными плоскостями, проходящими через нижние концы этих свай;
в) сверху — поверхностью планировки грунта ВГ.
Здесь ϕII,mt — осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по
формуле
k
ϕII ,mt =
где ϕII,I
hi
h
k
∑ ϕII ,i h i
i =0
∑ hi
(8.1)
,
— расчетные значения углов внутреннего трения для i-го слоя грунта;
— толщина i-го слоя грунта в пределах глубины погружения сваи;
— глубина погружения свай в грунт, м.
— количество слоев грунта основания по длине сваи.
а)
В
Г
б)
В
Г
h
jII,mt
4
А
Б
А
Б
Рисунок 8.1 — Определение границ условного фундамента
при расчете осадок свайных фундаментов:
а — при вертикальном расположении свай;
б — при наклонном расположении свай
В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включаются вес свай
и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента.
Полученные по расчету значения деформаций (осадок) свайного фундамента и его основания
не должны превышать предельных значений в соответствии с условием (5.5).
8.2 Если при строительстве предусматриваются планировка территории подсыпкой (намывом)
высотой более 2 м и другая постоянная (долговременная) загрузка территории, эквивалентная подсыпке, а в пределах глубины погружения свай залегают слои торфа или ила толщиной более 30 см,
то значение осадки свайного фундамента из защемленных в грунте свай следует определять с учетом уменьшения габаритов условного фундамента, который в этом случае как при вертикальных, так
и при наклонных сваях принимается ограниченным с боковых сторон вертикальными плоскостями,
ϕ
отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии hmt⋅tg II , mt .
4
Здесь hmt, м, — расстояние от нижнего конца сваи до подошвы слоя торфа или ила толщиной более 30 см.
45
ТКП 45-5.01-256-2012
8.3 Свайные фундаменты из свай, работающих как сваи-стойки и защемленные в грунте одиночные сваи, воспринимающие выдергивающие нагрузки, а также свайные группы (кусты), работающие
на действие выдергивающих нагрузок, рассчитывать по деформациям не требуется.
8.4 Расчет осадок пирамидальных свай с наклоном боковых граней ip > 0,025 следует выполнять
в соответствии с приложением Б.
8.5 Расчет свай по деформациям на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил
и момента следует выполнять в соответствии с приложением А, а расчет осадок малонагруженных
ленточных свайных фундаментов и одиночных свай допускается выполнять согласно указаниям приложений Д и Е соответственно.
8.6 При учете сопротивления грунта под подошвой несущего ростверка следует учитывать положения [1].
9 Конструирование свайных фундаментов
9.1 Свайные фундаменты, в зависимости от размещения свай в плане, проектируются в виде:
а) односвайных фундаментов из одной безростверковой сваи, как правило, с уширенным оголовком — под отдельно стоящие опоры;
б) фундаментов из свайных лент с расположением свай в один и более рядов — под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок;
в) свайных кустов (групп) с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной,
трапецеидальной и других форм со сторонами b ≤ 10 м — под сосредоточенные нагрузки;
г) свайного поля со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением или его частью
и объединенных по верху сплошным ростверком с размерами b > 10 м — под значительные нагрузки
или в слабых грунтах.
9.2 При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать следующие данные:
— конструктивную схему проектируемого здания или сооружения;
— размеры несущих конструкций и материалы, из которых они проектируются;
— наличие заглубленных помещений и габариты их приближения к фундаментам и строительным осям здания или сооружения;
— конструкции полов и технологические нагрузки на них;
— нагрузки на фундамент от строительных конструкций;
— наличие и размещение технологического оборудования, нагрузки, передаваемые от него на
строительные конструкции, а также требования к предельным осадкам и кренам строительных конструкций и фундаментов под оборудование.
9.3 Количество свай в фундаменте следует назначать из условия максимального использования
прочностных свойств их материала при расчетной допустимой нагрузке на сваю, с учетом допустимых
перегрузок крайних свай в фундаменте, в соответствии с 5.9.
Выбор конструкции и размеров свай должен осуществляться с учетом значений и направления
действия на фундаменты нагрузок (в том числе технологических нагрузок), а также технологии строительства здания или сооружения.
9.4 Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся (шарнирным), так и жестким.
Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах условно как шарнирное
сопряжение и при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину от 5 до 10 см.
Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в следующих случаях:
— стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, пылевато-глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах);
— в месте сопряжения сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю, приложена к ней с эксцентриситетом, выходящим за пределы ядра ее сечения;
— на сваю действуют горизонтальные нагрузки, значения перемещений от которых при свободном опирании (определенные расчетом в соответствии с приложением Б) превышают предельно допустимые перемещения для проектируемого здания или сооружения;
— в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи;
— сваи работают на выдергивающие нагрузки.
46
ТКП 45-5.01-256-2012
9.5 Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, или с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки в соответствии
с требованиями СНБ 5.03.01. В последнем случае в голове предварительно напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве
анкерной арматуры.
Допускается также предусматривать жесткое сопряжение железобетонных свай с помощью сварки закладных стальных элементов при условии обеспечения требуемой прочности сопряжения.
Примечание — Анкеровка в ростверк свай, работающих на выдергивающие нагрузки (см. 9.4), предусматривается с заделкой арматуры свай в ростверк на глубину, определяемую расчетом на выдергивание согласно СНБ 5.03.01.
9.6 Применение сборных ростверков допускается при соответствующем технико-экономическом
обосновании.
9.7 Сваи в кусте внецентренно нагруженного фундамента следует размещать таким образом,
чтобы равнодействующая постоянных нагрузок, действующих на фундамент, проходила как можно
ближе к центру тяжести (в плане) свай.
9.8 Для восприятия значительных вертикальных нагрузок и моментов, а также горизонтальных
нагрузок (в зависимости от их значения и направления) рекомендуется применять наклонные, козловые и вертикальные сваи с уширениями по длине и в уровне торца (анкерные). При этом наклон свай
со стороной или диаметром поперечного сечения менее 1 м не должен превышать 1:1.
9.9 Расстояние между осями защемленных в грунте свай, как правило, должно быть не менее
трех диаметров круглого, трех сторон квадратного (3d) или большей стороны прямоугольного (d) поперечного сечения ствола сваи, а между осями свай-стоек — не менее 1,5d. Допускается, при необходимости, назначать расстояние между осями защемленных в грунте свай менее 3d, но при этом
обязательно применение лидерных скважин или использование подмыва при погружении свай с корректировкой несущей способности основания согласно таблице В.3 (приложение В).
Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне подошвы ростверка следует принимать исходя из конструктивных особенностей фундаментов и обеспечения надежности их заглубления в грунт, армирования и бетонирования ростверка.
9.10 Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной
площадки, уровня расположения подошвы ростверка с учетом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Нижний конец свай, как правило, следует заглублять
в прочные грунты, прорезая более слабые напластования грунтов. При этом заглубление нижнего
конца забивных свай в прочные грунты основания должно быть не менее, м:
0,5
— в крупнообломочных, гравелистых, крупных и средней крупности песчаных, пылеватоглинистых грунтах с показателем текучести IL ≤ 0,1;
1,0
— в прочих нескальных грунтах.
Для фундаментов зданий и сооружений III уровня ответственности (временных, подсобного
и вспомогательного назначения) нижние концы свай допускается заглублять в песчаные и пылеватоглинистые грунты с относительным содержанием органического вещества Iоm ≤ 0,25. В этом случае
несущую способность свай следует определять по результатам их испытаний статической нагрузкой.
При наличии слоя погребенного торфа нижний конец свай должен быть заглублен не менее чем на 2
м ниже подошвы данного слоя. При этом следует учитывать глубину и мощность слоя погребенного
торфа. В случае большой глубины залегания кровли торфа следует избегать пронизывания слоя торфа во избежание доступа к нему воздуха и последующего разложения. Этому может способствовать
применение коротких пирамидальных свай с распорным эффектом и уменьшением мощности сжимаемой зоны под ними.
9.11 Глубину заложения подошвы свайного ростверка следует назначать в зависимости от конструктивных решений заглубленной части здания или сооружения (наличия подвала, технического
подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом. Для фундаментов мостов подошву ростверка рекомендуется располагать выше или ниже поверхности акватории, ее дна или поверхности грунта при условии обеспечения расчетной несущей способности и долговечности фундаментов, исходя из местных климатических условий, особенности конструкции фундаментов, обеспечения требований судоходства и лесосплава, надежности подлежащих осуществлению мер по эффективной защите свай от неблагоприятного воздействия знакопеременных температур среды, ледохода, истирающего воздействия перемещающихся донных отложений и других факторов.
47
ТКП 45-5.01-256-2012
При строительстве на пучинистых грунтах необходимо предусматривать меры, предотвращающие или уменьшающие влияние сил морозного пучения грунта на свайный ростверк.
9.12 В зоне воздействия температур не ниже минус 25 °С для фундаментов мостов в зоне воздействия знакопеременных температур допускается вне акватории использовать сваи сплошного сечения, полые сваи и сваи-оболочки с защитным слоем бетона не менее 3 см при условии осуществления мер по предотвращению образования в них трещин.
В зоне воздействия положительных температур (не менее чем на 0,5 м ниже уровня сезонного
промерзания грунта или подошвы ледяного покрова) рекомендуется применять сваи любых видов без
ограничений по условию морозостойкости бетона.
9.13 При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать возможность подъема (выпора) поверхности грунта при забивке свай, который, как правило, может происходить в следующих случаях:
— площадка строительства сложена пылевато-глинистыми грунтами мягкопластичной и текучепластичной консистенции или водонасыщенными пылеватыми и мелкими песками;
— погружение свай производится со дна котлована;
— конструкция свайного фундамента принята в виде свайного поля или свайных кустов при расстоянии между их крайними сваями менее 9 м.
Среднее значение подъема поверхности грунта h, м, следует определять по формуле
h=k⋅
Vp
,
Ae
(9.1)
где k
— коэффициент, принимаемый в пределах от 0,5 до 0,7 при степени влажности грунта
соответственно от 0,9 до 1,0;
Vp — объем всех свай, погружаемых в грунт, м3;
Ae — площадь поверхности участка грунта, занимаемая погруженными сваями, м2.
9.14 Примеры конструирования свай и сопряжений свай с ростверком приведены в [3] и [4].
9.15 При расчетах пирамидальных свай в соответствии с приложением Б (Б.1.9 – Б.1.12 и Б.2.1)
грунт рассматривается как упругодеформируемая среда с коэффициентом постели Су, кН/м3, изменяющимся по закону степенной функции и определяемым по формуле
Су = Kyn,
где K — коэффициент пропорциональности, кН/м4; принимают по таблице Б.4 (приложение Б);
у — глубина расположения сечения сваи относительно расчетной поверхности грунта, м;
n — показатель степенной функции; принимают n = 0,1.
Значения изгибающего момента Му и поперечной силы Qy в сечениях сваи на глубине у, м, ниже
поверхности грунта определяют в соответствии с приложением Б.
10 Особенности проектирования свайных фундаментов в особых грунтовых
условиях
Биогенные грунты
10.1 Свайные фундаменты на основаниях с биогенными грунтами целесообразно применять в случае, когда расчетное значение осадки плитных фундаментов превышает предельно допустимое значение осадки зданий.
10.2 К биогенным грунтам согласно СТБ 943 относятся: сапропели, торф, заторфованный грунт, ил.
10.3 Сваи должны прорезать толщу биогенных грунтов, находящихся в пределах сжимаемой
толщи основания. При этом заглубление нижнего конца сваи в подстилающие грунты должно составлять не менее, м:
— 0,5
— для крупнообломочных, гравелистых, крупных и средней крупности песчаных, глинистых (с показателем текучести IL ≤ 0,1) грунтов;
— 2,0
— для прочих видов нескальных грунтов, в том числе имеющих степень заторфованности Iom ≤ 0,1.
10.4 При прорезке сваями мощных пластов биогенных грунтов необходимо проверять устойчивость ствола сваи в случае опирания свай на малосжимаемые грунты.
48
ТКП 45-5.01-256-2012
10.5 В условиях слабых водонасыщенных грунтов не допускается применение свай с центральным армированием одним стержнем, пучком струн или прядей, а также без поперечного армирования.
10.6 При однорядном, многорядном или групповом расположении свай, включая сплошное
свайное поле, головы свай должны быть заделаны в монолитный ростверк с обнажением рабочей
арматуры на высоту, достаточную для восприятия действующих нагрузок, согласно требованиям
СНБ 5.03.01.
10.7 Призматические сваи с периферийной стержневой рабочей арматурой могут применяться
как с предварительным натяжением арматуры, так и без него.
10.8 При проектировании свайных фундаментов следует рассматривать на следующие разновидности сложения оснований с биогенными грунтами:
— почти однородные напластования илов, а также глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции озерно-старичного и болотного происхождения;
— толщи перемежающихся по глубине слоев биогенного грунта и песка, как правило, залегающих
крайне неоднородно;
— напластования, включающие на некоторой глубине выраженную прослойку плотного песка,
ниже которой залегает биогенный грунт.
10.9 При обнаружении биогенных грунтов предъявляются следующие дополнительные требования к инженерно-геологическим изысканиям:
а) бурение дополнительных скважин за пределами здания необходимо выполнять на глубину
не менее ширины здания, при этом обязательным является бурение скважин по углам здания, а расстояние между скважинами и точками зондирования не должно превышать 5 м для получения достоверной информации о мощности слабых слоев в пролетах между скважинами с оконтуриванием
в плане и по глубине;
б) для биогенных грунтов необходимо определить:
— степень заторфованности;
— степень разложения растительных остатков;
— плотность грунта в естественном состоянии и плотность сухого грунта;
— влажность при полном водонасыщении;
— условное сопротивление сдвигу в приборах вращательного среза в условиях природного напряженного состояния или в лабораторных условиях на сдвиговых приборах;
— коэффициент консолидации; модуль деформации при давлениях от 0,02 до 0,2 МПа с интервалом 0,02–0,05 МПа, определенный в полевых (в скважине или в шурфе) и в лабораторных условиях
(в компрессионном приборе);
— агрессивность грунтовых вод и их водородный показатель pH.
10.10 Расчет отдельных свай и свайных кустов производится по предельным состояниям:
а) первой группы:
— по прочности материала свай и их устойчивости на восприятие воздействий от свайных ростверков;
— по несущей способности грунта основания;
б) второй группы:
— по осадкам основания свай и свайных кустов;
— по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свай
и ростверков.
10.11 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, следует принимать в соответствии с требованиями СНБ 5.01.01 и СНиП 2.01.07.
10.12 Расчет свайных фундаментов и их оснований по несущей способности следует выполнять
на основные и особые сочетания нагрузок; по деформациям — на основные сочетания.
10.13 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, коэффициенты
надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать в соответствии
с требованиями СНиП 2.01.07. Значение нагрузок необходимо умножать на коэффициенты надежности по ответственности, принимаемые согласно ГОСТ 27751.
10.14 Расчет по прочности материала железобетонных свай и ростверков должен производиться
в соответствии с требованиями СНБ 5.03.01.
10.15 Выбор и технико-экономическую оценку конструкции фундаментов следует производить,
исходя из целесообразности их применения в конкретных грунтовых условиях с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости, стоимости строительства и производственных возможностей строительных организаций.
49
ТКП 45-5.01-256-2012
10.16 Состав проекта фундаментов, кроме данных, регламентируемых СНБ 5.01.01, дополнительно должен содержать, дополнительно, сведения, определяемые ТКП 45-5.01-65, а также развертки свайных фундаментов по продольным сечениям, совмещенные с геологическими разрезами,
чтобы иметь представление о глубинах погружения свай в несущие слои и наличии толщ и линз
слабых грунтов вдоль стволов.
10.17 Для возведенных зданий и сооружений I уровня ответственности наблюдения за их осадками и горизонтальными деформациями, выполняют руководствуясь [5], при необходимости и по усмотрению проектной организации.
10.18 При анализе грунтов, слагающих строительную площадку, следует исходить из уровня залегания слоев слабых биогенных грунтов, разделяя их толщу на зоны:
— действия отрицательных сил трения;
— действия сил, которые могут не учитываться в расчетах;
— действия сил сопротивления.
10.19 При залегании биогенных грунтов с поверхности и их прорезке сваями с погружением в несущий слой силы сопротивления грунта по боковой поверхности должны учитываться по всей длине
сваи, (рисунок 10.1а).
10.20 В случае погружения свай по 10.19 и при наличии на поверхности распределенной нагрузки q,
приложенной к поверхности по всему свайному полю (q ≤ 0,05 МПа), сопротивление грунта по боковой поверхности сваи в пределах толщи слабых грунтов следует принимать равным нулю (рисунок 10.1б).
10.21 В случае залегания биогенных грунтов с поверхности и их прорезки сваями с заглублением
нижних концов свай в несущий слой при наличии распределенной нагрузки q, приложенной по всему
свайному полю (q > 0,05 МПа), следует учитывать отрицательные силы трения в пределах толщи
слабых грунтов (рисунок 10.1в).
10.22 Во всех случаях, описанных в 10.18 – 10.20, положительные силы сопротивления грунта
следует учитывать в пределах длины части сваи, расположенной под нижней границей слабого грунта и под ее нижним концом.
10.23 При погребенных слоях биогенных грунтов мощностью не более 1 м, независимо от глубины его расположения, необходимо руководствоваться следующими требованиями:
— для консолидированного грунта, при отсутствии распределенной нагрузки на его поверхности,
силы положительного сопротивления грунта учитываются по всей длине сваи и под нижним ее концом (рисунок 10.1г);
— при наличии приложенной к поверхности грунта распределенной нагрузки q ≤ 0,05 МПа допускается учитывать положительное сопротивление грунта по всей длине сваи, за исключением участка
в пределах слабого грунта, где сопротивление грунта следует принимать равным нулю (рисунок 10.1д);
— при наличии приложенной к поверхности грунта распределенной нагрузки q > 0,05 МПа по длине сваи до нижней границы слабого погребенного слоя, сопротивление грунта по боковой поверхности сваи следует принимать равным нулю (рисунок 10.1е).
10.24 При погребенных слоях биогенных грунтов мощностью более 1 м, независимо от глубины
их расположения, необходимо руководствоваться следующими требованиями:
— для консолидированного грунта, при отсутствии на его поверхности распределенной нагрузки,
положительные силы трения грунта по боковой поверхности сваи учитываются по всей ее длине, за
исключением участка, находящегося в пределах слабого слоя, где эти силы принимаются равными
нулю (рисунок 10.1ж);
— при наличии приложенной к поверхности грунта распределенной нагрузки q ≤ 0,05 МПа необходимо учитывать отрицательные силы трения грунта по боковой поверхности сваи на участке от дна
котлована или планировочной отметки грунта до верхней границы погребенного слабого слоя (рисунок 10.1к);
— при наличии приложенной к поверхности грунта распределенной нагрузки q > 0,05 МПа необходимо учитывать отрицательные силы трения грунта по боковой поверхности сваи на всей ее длине
до нижней границы слабого грунта (рисунок 10.1л).
10.25 Во всех случаях, описанных в 10.23, 10.24, учитываются положительные сопротивления
грунта по боковой поверхности сваи на участке ее длины под нижней границей погребенного слабого
слоя и под пятой сваи.
50
ТКП 45-5.01-256-2012
а)
q = 0 МПа
б)
Б. Г
г)
ж)
д)
1м
q = 0 МПа
Б. Г
0,05 МПа
в)
>1 м
q
0,05 МПа
q
е)
1м
Б. Г
к)
q > 0,05 МПа
Б. Г
Б. Г
q = 0 МПа
Б. Г
q
0,05 МПа
Б. Г
>1 м
q > 0,05 МПа
Б. Г
л)
1м
q > 0,05 МПа
Б. Г
>1 м
— зона положительного сопротивления грунта;
— зона нулевого сопротивления грунта;
— зона отрицательного сопротивления грунта;
Б. Г — биогенный грунт
Рисунок 10.1 — Расчетные схемы свай при различных уровнях залегания
биогенных грунтов
51
ТКП 45-5.01-256-2012
10.26 Расчет свай на вертикальную нагрузку производится согласно условию (6.6) по формуле
Fd = γ с ·(γ сr RA +
ΣUiγ cfR fih i – ΣU jγ cfoRfj h j),
(10.1)
где Fd
γс
— то же, что и в формуле (6.6), кН;
— коэффициент условий работы сваи в грунте; принимают:
— рисунок 10.1а;
γс = 1
— рисунок 10.1б;
γс = 0,95
— рисунки 10.1в и 10.1г;
γс = 0,9
— рисунки 10.1д и 10.1ж;
γс = 0,85
— рисунки 10.1е и 10.1к;
γс = 0,8
— рисунок 10.1л;
γс = 0,75
— коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; принимают γсr = 1;
γсr
— коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи; принимают:
γсf
— рисунки 10.1а и 10.1г;
γсf = 1
— в остальных случаях;
γсf = 0,9
— коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи при действии отγсfo
рицательных сил трения; принимают:
— рисунок 10.1в;
γсfo = 1,0
— рисунки 10.1к и 10.1л;
γсfo = 1,1
R
— расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; принимают по
таблице 6.1;
A
— площадь опирания сваи на грунт, м2; принимают по площади поперечного сечения сваи;
— наружный периметр i-го поперечного сечения сваи, м;
Ui
Rfi, Rfj — расчетное сопротивление грунта основания на боковой поверхности сваи соответственно i-го и j-го слоев, кПа; принимают по таблице 10.1;
hi, hj — толщина соответственно i-го и j-го слоев грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
Таблица 10.1
Грунты
Генетическая
группа
Озерно-старичные
Тип
Сапропели
Илы
Физико-механические свойства
Коэффициент
пористости е
Расчетное
сопротивление
грунта на боковой
поверхности Rf, кПа
Органические Iот > 0,5
22–16
8–5
1–6
8–12
Органо-минеральные
0,3 < Iот ≤ 0,5
16–8
5–3
6–8
12–15
Минеральные
0,1 < Iот ≤ 0,3
8–3
3–1,5
8–12
15–18
Текучий IL ≥ 1
1,5–1
4–9
10–20
≤1
10
30
Вид и разновидность
Пластичный IL < 1
52
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 10.1
Грунты
Генетическая
группа
Болотные
Тип
Торфы
Заторфованные
Физико-механические свойства
Коэффициент
пористости е
Расчетное
сопротивление
грунта на боковой
поверхности Rf, кПа
Слаборазложившиеся
Dpd < 25
22–16
12–9
5–8
8–10
Среднеразложившиеся
25 < Dpd ≤ 40
16–12
9–5
8–10
10–15
Сильноразложившиеся
Dpd > 40
12–8
5–3
10–12
15–25
Сильнозаторфованные
0,40 < Iот ≤ 0,50
8–5
6–3
8–12
10–15
Среднезаторфованные
0,25 < Iот ≤ 0,40
6–4
5–2
12–15
15–20
Слабозаторфованные
0,10 < Iот ≤ 0,25
4–1,5
2–1,2
15–20
20–30
Вид и разновидность
Примечание — В числителе приведены значения для отложений биогенных грунтов, залегающих с поверхности;
в знаменателе — для погребенных отложений.
10.27 Несущую способность Fdu, кН, защемленной в грунте забивной призматической сваи, работающей на выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле
Fdu = γсΣUiγcfRfihi,
(10.2)
где Ui, Rfi, hi — то же, что и в формуле (10.1);
— коэффициент условий работы; принимают для свай, погружаемых на глубину l:
γс
γс = 0,4 при l ≤ 2 м;
γс = 0,6 при 2 < l ≤ 4 м;
γс = 0,8 при 4 < l ≤ 6 м;
γс = 1,0 при l > 6 м;
γсf
— коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи; принимают
γсf = 1,0 во всех случаях, изображенных на рисунках 10.1а – 10.1л.
10.28 Расчет несущей способности свайных кустов с ростверком производится с учетом требований 5.10, 10.7 – 10.10.
10.29 Расчет фундамента из защемленных в грунте свай и его основания по деформациям следует производить в соответствии с требованиями раздела 8.
Насыпные грунты
10.30 Свайные фундаменты на насыпных грунтах, состоящих из отвалов грунтов и отходов производства, допускается применять при условии прорезки насыпных грунтов сваями.
10.31 Свайные фундаменты на насыпных грунтах, состоящих из планомерно возведенных насыпей, допускается применять при использовании их в качестве оснований свай.
10.32 Характер взаимодействия свай с насыпным грунтом и развитие этого взаимодействия во
времени определяется следующими факторами:
— возможностью самоуплотнения насыпных грунтов от собственного веса;
— физико-механическими характеристиками насыпных грунтов;
— наличием и величиной дополнительной осадки;
— величиной вертикальной пригрузки насыпного грунта;
— толщиной слоя насыпного грунта.
53
ТКП 45-5.01-256-2012
10.33 При проектировании свайных фундаментов на насыпных грунтах необходимо учитывать
основные факторы — способ образования насыпи и плотность насыпного грунта.
Свайные фундаменты на планомерно возведенных насыпях (если коэффициент уплотнения насыпного грунта Kcom > 0,92) следует проектировать в соответствии с требованиями разделов 5 и 6
(таблицы 6.1, 6.2).
Свайные фундаменты на непланомерно возведенных насыпях или если коэффициент уплотнения насыпного грунта Kcom ≤ 0,92 следует проектировать в соответствии с требованиями разделов 5, 6 и
8, таблиц 10.2, 10.3 и с учетом требований 10.34 – 10.36.
Таблица 10.2
Глубина
погружения
нижнего конца
сваи, м
2
3
4
5
7
8
10
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом забивных свай
и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта R, кПа, для насыпных грунтов
песчаных с коэффициентом уплотнения Кcom
пылевато-глинистых с показателем текучести IL
0,92
0,94
0,96
0,98
1,00
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1000
1050
1100
1120
1200
1250
1300
1200
1300
1350
1400
1500
1550
1600
1400
1600
1650
1700
1800
1850
1900
1550
1650
1700
1800
1900
2000
2200
1850
1900
1950
2000
2100
2200
2500
1500
1700
1800
1900
2000
2200
2500
1100
1300
1400
1500
1600
1700
1900
900
1100
1200
1250
1300
1350
1400
700
800
900
920
950
1000
1100
500
550
600
650
700
750
800
Примечания
1 Значения R приведены для насыпных песчаных и пылевато-глинистых грунтов (непланомерно возведенные насыпи, отвалы грунтов с уплотнением и без уплотнения).
2 Для промежуточных значений глубины погружения показателя текучести и коэффициента уплотнения
слоев грунта значение R определяется интерполяцией.
3 В случае прогнозируемого поднятия грунтовых вод с затоплением свай (фундаментов) в процессе их
эксплуатации, значение R следует принимать на 20 % меньше.
4 Для прочных (по СТБ 943) насыпных песчаных грунтов, прочность которых определена по данным статического и динамического зондирования, значения R для свай, погруженных без использования подмыва
или лидерных скважин, следует увеличить на 100 %.
5 Для пылевато-глинистых грунтов значения R приведены при значении удельного сопротивления грунта
под наконечником зонда по данным статического зондирования 1,5 МПа ≤ qs ≤ 5 МПа.
10.34 В непланомерно возведенных насыпях или если Kcom ≤ 0,92 на сваю действует дополнительная нагрузка Ff, кН, значение которой следует определять исходя из следующих условий:
— по значению трения и сцепления между сваей и окружающим ее насыпным грунтом
Hf '
F f 1 = γ s γ c ∑ γ cf R fi h i,
(10.3)
i =0
где γs
γc, γcf
54
— коэффициент условий работы, учитывающий величину дополнительной осадки насыпного грунта; принимают:
γs = 0 при S ≥ 0,4Su,
здесь S — осадка слоя насыпного грунта, м;
Su — предельно допустимая осадка сооружения согласно СНБ 5.01.01, м;
γs = 1 при S ≥ εh⋅H,
здесь εh — относительное сжатие насыпного грунта, при котором полностью реализуются отрицательные силы трения; εh = 0,01;
H — толщина слоя насыпного грунта, м;
0 < γs < 1 (определяется по интерполяции) при εhH ≤ S ≤ 0,4Su;
— обозначения те же, что и в формуле (6.2);
ТКП 45-5.01-256-2012
— расчетное значение отрицательной силы нагружающего трения, МПа; определяют
по таблице 10.3 с учетом фактической плотности и влажности насыпного грунта, определяемых по результатам полевых испытаний;
— толщина i-го слоя насыпного грунта, в пределах которого учитывается дополнительная осадка, м;
— толщина слоя насыпного и подстилающего слабого грунта, в пределах которого
учитывается дополнительная осадка, м; Нf′ определяется по формуле
Rfi
hi
Нf′
Нf′ = Hf – 40Su,
здесь Hf — общая толщина слоя насыпного и подстилающего слабого грунта, м;
Таблица 10.3
Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности забивных свай
и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, Rfi, кПа, для насыпных грунтов
Средняя
глубина
расположения
слоя грунта, м
1,0
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
10,0
песчаных с коэффициентом
уплотнения Kcom
пылевато-глинистых с показателем текучести IL
0,92
0,95
0,98
1,00
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
24
30
32
33
35
38
39
40
41
42
32
38
40
42
43
46
49
52
53
54
44
55
58
61
63
65
66
67
68
70
46
57
59
62
64
66
68
70
72
75
40
46
50
55
58
60
63
65
67
70
28
34
36
38
41
45
48
50
52
54
12
17
20
22
25
28
30
32
34
36
7
10
12
14
15
17
19
20
21
22
4
7
9
11
12
13
15
16
17
18
Примечания
1 Значения Rfi приведены для насыпных песчаных и пылевато-глинистых грунтов (непланомерно возведенные насыпи, отвалы грунтов с уплотнением и без уплотнения).
2 Для промежуточных значений глубины расположения слоев, показателя текучести и коэффициента
уплотнения грунтов значение Rfi определяется интерполяцией.
3 Расстояние до середины рассматриваемого слоя грунта во всех случаях принимается от верха сваи
(фундамента) в уровне планировочной отметки.
4 В случае прогнозируемого поднятия грунтовых вод с затоплением свай (фундаментов) в процессе их
эксплуатации, значение Rfi следует принимать на 20 % меньше.
5 Значение расчетного сопротивления прочных насыпных песчаных грунтов на боковой поверхности свай
Rfi следует увеличить на 30 % по сравнению со значениями, приведенными в настоящей таблице.
6 Для пылевато-глинистых грунтов значения Rfi приведены при значении удельного сопротивления грунта
под наконечником зонда по данным статического зондирования 15 МПа ≤ qs ≤ 60 кПа.
— по весу создающего отрицательное трение насыпного и подстилающего слабого грунта
Ff2 = γAf,
где γ
Аf
(10.4)
— средневзвешенное значение удельного веса грунта при природной влажности или
в водонасыщенном состоянии, кН/м3;
— условная площадь участка грунта, создающего отрицательное трение, м2; принимают
для:
— одиночной сваи
— Af = π·(0,15Нf′)2;
— средней сваи в кусте
— Af = l2;
— крайней сваи в кусте
— Af = l·(0,5l + 0,15Нf′);
— угловой сваи в кусте
— Af = 0,25π·(0,5l + 0,15Нf′);
— сваи в ленточном фундаменте
— Af = 0,3lHf,
здесь l — расстояние в осях между сваями в кусте.
55
ТКП 45-5.01-256-2012
10.35 За расчетную дополнительную нагрузку на сваю в непланомерно возведенных насыпах
принимается меньшее из значений Ff1 и Ff2, определенных согласно 10.34.
10.36 Если коэффициент уплотнения насыпного грунта Kcom ≤ 0,95, расчет основания по деформациям является обязательным.
10.37 При разработке проектов свайных фундаментов на песчаных грунтах необходимо предусматривать испытания свай, а для непланомерно возведенных насыпей (или если Kcom ≤ 0,92) —
наблюдения за деформациями основания и фундаментов в процессе строительства и эксплуатации зданий.
Намывные грунты
10.38 При проектировании свайных фундаментов на намывных грунтах следует предусматривать
два варианта их устройства:
— с использованием в качестве основания намывного слоя грунта (без прорезки его сваями);
— с прорезкой намывного грунта и заглублением концов свай в подстилающие прочные слои грунта.
10.39 При наличии в намывной толще прослоек слабого грунта с относительным содержанием
растительных остатков Jom ≥ 0,1, а также в случае, когда плотность намывного грунта в стабилизированном состоянии по коэффициенту уплотнения Kcom = 0,90, необходимо применять прорезку намывного грунта и заглубление концов свай в прочный (несущий) слой грунта на глубину:
— для песчаных грунтов плотных, средней плотности (гравелистых, крупных, средней крупности)
и пылевато-глинистых с показателем текучести IL ≤ 0,10 — не менее чем 0,5 м, а с показателем текучести 0,1 ≤ IL ≤ 0,25 — не менее чем 1,0 м;
— для остальных видов грунтов — не менее чем 2,0 м.
При этом степень заторфованности подстилающих грунтов Icm не должна превышать Jom ≤ 0,1.
Для зданий III уровня ответственности концы свай допускается оставлять в слое грунта со степенью
заторфованности Jom ≤ 0,25.
10.40 Расчет фундаментов из забивных свай и их оснований производится по двум группам предельных состояний согласно требованиям СНБ 5.01.01 и настоящего технического кодекса.
10.41 Расчетная несущая способность намывного основания свай в стабилизированном состоянии (возраст намывного грунта более 4,5 лет) определяется:
— по расчету, согласно указаниям раздела 6;
— по результатам испытаний статической нагрузкой согласно указаниям раздела 7;
— по результатам статического и динамического зондирования грунтов.
Окончательная оценка несущей способности свай для зданий I и II уровней ответственности производится по результатам их испытаний статической нагрузкой.
10.42 Если в составе намывного основания имеются прослойки слабого грунта или коэффициент
уплотнения намытого грунта Kcom ≤ 0,95, расчет основания по деформациям является обязательным.
10.43 Расчет свай по несущей способности и деформациям от действия горизонтальных нагрузок
для зданий II и III уровней ответственности производится в соответствии с приложением А, для зданий I уровня ответственности — в соответствии с требованиями СНБ 5.01.01 и ТКП 45-3.02-108.
10.44 Расчет несущей способности по грунту (в стабилизированном состоянии) Fd, кН, призматической защемленной в грунте забивной сваи (сплошного квадратного или прямоугольного поперечного сечения) и забивных пирамидальных свай должен производиться согласно указаниям раздела 6.
При этом расчетное сопротивление грунта R, кПа, под нижними концами свай для намывных
грунтов в стабилизированном состоянии определяется по таблице 10.4.
Таблица 10.4
Глубина
погружения
нижнего
конца
сваи, м
2
3
4
5
56
Значение R, кПа, для намывного грунта (песка)
средней крупности
мелкого
пылеватого
при степени влажности
Sr < 0,4 0,4 ≤ Sr ≤ 0,6 Sr > 0,6 Sr ≤ 0,4 0,4 < Sr ≤ 0,6
3400
3800
4000
4200
3000
3300
3500
3650
2550
2450
2600
2750
2000
2800
2900
2000
1600
2250
2350
2400
Sr > 0,6
1250
1700
1800
1850
Sr ≤ 0,5 0,5 < Sr ≤ 0,7 Sr > 0,7
1200
1250
1300
1400
2950
1000
1050
1100
750
850
900
950
ТКП 45-5.01-256-2012
10.45 Расчетные значения сопротивления слоев грунта на боковой поверхности забивных призматических и пирамидальных свай Rfi, кПа, при расчете их несущей способности для намывных грунтов следует определять по таблице 10.5, для подстилающих грунтов — согласно разделу 6.
Таблица 10.5
Средняя
глубина
расположения слоя
грунта, м
0,5
1
2
3
4
5
Значение Rf, кПа, для намывного грунта (песка)
средней крупности
мелкого
пылеватого
при степени влажности
Sr < 0,4
0,4 ≤ Sr ≤ 0,6
Sr > 0,6
31
35
42
48
53
56
27
30
37
42
46
49
21
24
29
32
36
38
Sr ≤ 0,4 0,4 < Sr ≤ 0,6 Sr > 0,6 Sr ≤ 0,5 0,5 < Sr ≤ 0,7 Sr > 0,7
19
31
40
45
51
54
15
25
32
36
41
44
12
19
25
28
32
34
12
24
31
38
41
43
9
18
25
29
31
33
7
14
18
22
24
26
10.46 При определении расчетных значений сопротивления грунта Rfi, кПа, с использованием их
табличных значений, пласты грунта вдоль боковой поверхности сваи расчленяют на однородные
слои толщиной 2000 мм.
10.47 Глубину погружения нижнего конца сваи или среднюю глубину расположения слоев грунта
вдоль боковой поверхности сваи для намывной толщи следует принимать от уровня планировочной
отметки, а для подстилающих грунтов — согласно указаниям раздела 9.
В случае, если намывная толща подстилается слоем слабого (биогенного) грунта мощностью более 0,5 м, учет отрицательного трения грунта на боковой поверхности сваи следует выполнять в соответствии с требованиями раздела 6.
10.48 Изменение несущей способности намывного песчаного основания сваи во времени Fdt, кН,
в возрасте t от 0,5 до 4,5 лет следует оценивать по формуле
n
Fdt = Fd – ,
(10.5)
t
где Fd — расчетная несущая способность грунта основания забивной сваи квадратного сечения, кН;
определяют согласно указаниям раздела 6;
n — параметр, характеризующий затухание процесса упрочнения намывного песчаного грунта во времени, кН⋅г.; принимают для намывных песков мелких и средней крупности:
от 2000 до 2500 — при 0,5 ≤ t ≤ 2;
“ 1000 “ 1500 — при 2 < t ≤ 4,5;
t — возраст намывного грунта, лет.
10.49 При разработке проектов свайных фундаментов для намывных оснований необходимо предусматривать опытное устройство и испытание свай. Затраты по этим видам работ должны быть предусмотрены в сводных сметах на строительство.
В рабочих чертежах указывают места, тип, количество и параметры свай, подлежащих испытаниям.
10.50 При наличии в пределах сжимаемой толщи оснований биогенных грунтов для объектов
I и II уровней ответственности, проектной документацией должны быть предусмотрены наблюдения
за деформациями основания и фундаментов в процессе строительства и эксплуатации здания. Проведение наблюдений должно осуществляться в соответствии с [5].
10.51 В случае затруднения забивки свай в намывные грунты, их погружение следует производить с применением подмыва или лидерных скважин.
Моренные грунты
10.52 К моренным грунтам, согласно СТБ 943, относятся пылевато-глинистые грунты ледникового комплекса четвертичных отложений, представленные в основном супесями и суглинками.
57
ТКП 45-5.01-256-2012
10.53 Отличительными особенностями моренных грунтов являются:
— повышенная прочность;
— пониженный коэффициент пористости (высокая плотность);
— наличие обломочных включений и плотных песчаных прослоек.
10.54 Расчет несущей способности Fd, кН, оснований фундаментов из забивных свай на моренных грунтах производится по формулам (6.2) – (6.4) с учетом значений расчетных сопротивлений
грунта, приведенных в таблицах 10.6 и 10.7.
10.55 Рациональная глубина погружения нижнего конца забивных свай в моренные грунты, в зависимости от значения коэффициента пористости е, принимается при:
— е < 0,35
— не менее 0,5 м;
— 0,35 ≤ е ≤ 0,45
— не менее 1,0 м;
— 0,45 ≤ е ≤ 0,55
— не менее пятикратного большего размера поперечного сечения сваи.
Таблица 10.6
Глубина
погружения
нижнего конца
сваи, м
58
Коэффициент
пористости е
Расчетные сопротивления моренных грунтов R, кПа,
под нижним концом забивных свай и свай-оболочек,
погружаемых без выемки грунта, при показателе текучести IL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
2
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
12 000
7800
6600
6400
4160
3520
5000
3250
2750
3600
2340
1980
2600
1690
1430
2000
1300
1100
1800
1170
990
3
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
13 000
8450
7150
8000
5200
4400
7000
4550
3850
4400
2860
2420
3200
2080
1760
2400
1560
1320
2000
1300
1100
4
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
14 000
9100
7700
9600
6240
5280
8000
5200
4400
5200
3380
2860
3400
2210
1870
2600
1690
1430
2200
1430
1210
5
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
15 000
9750
8250
12 000
7800
6600
8800
5720
4840
5600
3640
3080
4000
2600
2200
2700
1760
1490
2300
1490
1260
6
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
16 200
10 530
8910
13 000
8450
7150
9000
5850
4950
6000
3900
3300
4200
2730
2310
2800
1820
1540
2400
1560
1320
7
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
17 000
11050
9350
13 800
8970
7590
9200
5980
5060
6400
4160
3520
4400
2860
2420
2900
1880
1590
2500
1620
1370
8
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
17 400
11310
9570
14 200
9230
7810
9600
6240
5280
6600
4290
3630
4600
2990
2530
3000
1950
1650
2560
1660
1410
9
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
17 800
11570
9790
14 400
9360
7920
9800
6370
5390
6800
4420
3740
4700
3050
2580
3100
2010
1700
2600
1690
1430
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 10.6
Глубина
погружения
нижнего конца
сваи, м
Коэффициент
пористости е
Расчетные сопротивления моренных грунтов R, кПа,
под нижним концом забивных свай и свай-оболочек,
погружаемых без выемки грунта, при показателе текучести IL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
10
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
18 200
11 830
10 010
14 700
9550
8080
10 000
6500
5500
7000
4550
3850
4800
3120
2640
3200
2080
1760
2640
1720
1450
12
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
18 600
12 090
10 230
15 000
9750
8250
10400
6760
5720
7400
4810
4070
5000
3250
2750
3300
2140
1810
2700
1760
1490
Примечание — Таблицу следует применять с учетом примечаний 2, 3 и 5 к таблице 6.1.
Таблица 10.7
Средняя
глубина
расположения
слоя, м
Коэффициент
пористости е
Расчетные сопротивления моренных грунтов Rfi, кПа, на боковой
поверхности забивных свай при показателе текучести IL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
72
59
50
61
69
42
56
45
38
40
32
27
24
19
16
19
16
13
14
12
10
2
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
88
72
61
72
59
50
67
55
46
51
42
35
35
29
24
27
22
19
21
17
14
3
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
96
78
66
83
68
57
77
62
53
61
49
42
45
36
31
34
27
23
27
22
19
4
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
104
85
72
88
72
61
85
69
58
64
52
44
51
42
35
38
31
26
30
25
21
5
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
112
91
77
96
78
66
90
73
62
69
56
47
54
44
37
42
34
29
34
27
23
6
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
115
94
79
104
85
72
96
78
66
72
59
50
56
45
38
46
38
32
37
30
25
7
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
120
98
83
112
91
77
101
82
69
75
61
52
58
47
40
51
42
35
40
32
27
8
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
122
99
84
117
95
80
104
85
72
77
62
53
59
48
41
53
43
36
42
34
29
9
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
123
100
85
118
96
81
106
86
73
78
64
54
61
49
42
54
44
37
43
35
30
59
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы 10.7
Средняя
глубина
расположения
слоя, м
Коэффициент
пористости е
Расчетные сопротивления моренных грунтов Rfi, кПа, на боковой
поверхности забивных свай при показателе текучести IL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
10
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
125
101
86
120
98
83
107
87
74
80
65
55
62
51
43
56
45
38
45
36
31
12
До 0,35
от 0,35 “ 0,45 включ.
св. 0,45
128
104
88
123
100
85
109
88
75
82
66
56
64
52
44
58
47
40
46
38
32
Примечание — Таблицу следует применять с учетом примечаний 1 и 2 к таблице 6.2.
11 Особенности проектирования свайных фундаментов опор воздушных линий
электропередачи
11.1 Свайные фундаменты опор воздушных линий электропередачи и открытых распределительных устройств подстанций допускается применять во всех видах грунтов, в которых возможно погружение свай и обеспечивается экономическая целесообразность.
11.2 Для свайных фундаментов опор воздушных линий электропередачи не допускается применение пирамидальных свай.
11.3 Глубина погружения в грунт свай, воспринимающих выдергивающие или горизонтальные нагрузки, должна быть не менее 4,0 м, а для фундаментов деревянных опор — не менее 3,0 м.
11.4 Деревянные сваи для фундаментов деревянных опор воздушных линий электропередачи
допускается применять независимо от наличия и положения уровня подземных вод. При этом в зоне
переменной влажности необходимо предусматривать усиленную защиту древесины от гниения.
11.5 Несущую способность забивных, защемленных в грунте свай, работающих на сжимающую
нагрузку, следует определять по формуле (6.2) с учетом указаний 11.7 и 11.8, при этом коэффициент
условий работы сваи в грунте γc в формуле (6.2) следует принимать:
— для нормальных промежуточных опор
— 1,2;
— в остальных случаях
— 1,0.
11.6 Несущую способность забивных свай, работающих на выдергивание, следует определять по
формуле (6.4) с учетом дополнительных указаний, приведенных в 11.7 – 11.9, при этом коэффициент
условий работы γс в формуле (6.4) следует принимать для опор:
— нормальных и промежуточных
— 1,2;
— анкерных и угловых
— 1,0;
— больших переходов:
— если удерживающая сила веса свай и ростверка равна расчетной выдергивающей нагрузке — 1,0;
— если удерживающая сила составляет 65 % и менее расчетной выдергивающей нагрузки
— 0,6;
— в остальных случаях — методом интерполяции.
11.7 Расчетные сопротивления грунта под нижним концом забивных свай R и на боковой поверхности забивных свай Rfi для фундаментов опор воздушных линий электропередачи принимаются по
таблицам 6.1 и 6.2 с учетом требований раздела 10, причем в фундаментах нормальных опор расчетные значения Rfi для пылевато-глинистых грунтов при их показателе текучести IL ≥ 0,3 следует повышать на 25 %.
11.8 Расчетные сопротивления грунта на боковой поверхности забивных свай Rfi, вычисленные
в соответствии с требованиями 11.7, должны быть умножены на дополнительные коэффициенты условий работы γc, приведенные в таблице 11.1.
60
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица 11.1
Дополнительные коэффициенты
условий работы γс при длине свай l
Вид фундамента,
характеристики грунта и нагрузки
1 Фундамент под нормальную промежуточную опору при расчете:
а) одиночных свай на выдергивающие нагрузки:
в песчаных грунтах и супесях
в глинах и суглинках при IL ≤ 0,6
то же, при IL > 0,6
б) одиночных свай на сжимающие нагрузки и свай в составе куста на выдергивающие нагрузки:
в песчаных грунтах и супесях
в глинах и суглинках при IL ≤ 0,6
то же, при IL > 0,6
2 Фундамент под анкерную угловую концевую опору, под опоры больших переходов при
расчете:
а) одиночных свай на выдергивающие нагрузки:
в песчаных грунтах и супесях
в глинах и суглинках
б) свай в составе куста на выдергивающие нагрузки:
в песчаных грунтах и супесях
в глинах и суглинках
в) сваи на сжимающие нагрузки во всех
грунтах
l < 25d и отношении
l ≥ 25d
HN
≤ 0,1
NN
HN
= 0,4
NN
HN
= 0,6
NN
0,9
1,15
0,9
1,15
0,8
1,05
0,55
0,7
1,5
1,5
1,35
0,0
0,9
1,15
0,9
1,15
0,9
1,15
0,9
1,15
1,5
1,5
1,5
1,5
0,8
1,0
0,8
1,0
0,7
0,9
0,6
0,6
0,8
1,0
1,0
0,8
1,0
1,0
0,8
1,0
1,0
0,8
1,0
1,0
Примечания
1 Здесь d — диаметр круглого, сторона квадратного или большая сторона прямоугольного поперечного
сечения сваи, м; HN — горизонтальная составляющая расчетной внешней нагрузки на сваю, кН; NN — вертикальная составляющая расчетной внешней нагрузки на сваю, кН.
2 При погружении одиночной сваи с наклоном в сторону действия горизонтальной составляющей нагрузки,
при угле наклона к вертикали более 10°, дополнительный коэффициент условий работы следует принимать как для вертикальной сваи, работающей в составе куста (по поз. 1б или 2б).
11.9 При расчете на выдергивающие нагрузки сваи, работающей в свайном кусте из четырех
свай и менее, расчетную несущую способность сваи следует уменьшить на 20 %.
11.10 Выдергиваемые сваи допускается погружать в лидерные скважины, при этом разница между большим размером поперечного сечения сваи и диаметром лидерной скважины должна быть
не менее 0,15 м.
12 Особенности проектирования свайных фундаментов малоэтажных зданий
12.1 Особенности проектирования свайных фундаментов распространяются на следующие виды
малоэтажных зданий: дома усадебного типа, животноводческие и птицеводческие здания, склады
сельскохозяйственной продукции и сельскохозяйственной техники, навесы различного назначения
с расчетной нагрузкой в уровне цоколя стены зданий до 150 кН/м, а на колонну — до 400 кН.
61
ТКП 45-5.01-256-2012
12.2 При проектировании свайных фундаментов малоэтажных зданий следует применять преимущественно сваи-колонны и короткие пирамидальные сваи с предварительно напряженной арматурой без поперечного армирования согласно СТБ 1075.
Для малоэтажных зданий, возводимых в районах с максимальной расчетной сейсмической интенсивностью 5 баллов и более (ТКП 45-3.02-108, приложение В), допускается применение свайколонн при глубине их погружения в грунт не менее 2 м.
В фундаментах малоэтажных зданий распорной конструкции допускается применять сваи таврового и двутаврового сечений с консолями.
12.3 При расчете несущей способности свай по формуле (6.2) расчетные сопротивления грунтов
под нижним концом забивных свай R, кПа, при глубине погружения от 2 до 3 м следует принимать по
таблице 12.1, а расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай Rfi, кПа, — по таблице 12.2.
12.4 Несущую способность сваи-колонны с погружаемыми в грунт железобетонными консолями,
работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сопротивлений грунта под нижним ее концом, под консолями и на боковой поверхности по формуле
Fd = γ с ·(RA + γ сon R con A con +
Σ U i R fi h i ),
(12.1)
где γc, R, A, Rfi, hi — то же, что в формуле (6.2), с учетом требований раздела 10;
— дополнительный коэффициент условий работы консолей; принимают:
γсon
0,4 — для песчаных грунтов;
0,8 — для пылевато-глинистых грунтов;
— расчетное сопротивление грунта под консолями, кПа, при погружении их
Rcon
в грунт на глубину от 0,5 до 1,0 м; принимают по таблице 12.1 методом экстрополяции;
— площадь проекции консолей на горизонтальную плоскость, м2.
Acon
Таблица 12.1
Расчетное сопротивление грунтов
под нижним концом забивных свай R, кПа, для грунтов
Глубина
Коэффициент
погружения
пористости е
сваи, м
пылевато-глинистых
при показателе текучести IL
песчаных
крупных
средней
крупности
мелких
пылеватых
0,0
0,2
0,4
0,6
1,0
2
≤0,55
0,70
1,00
8300
6400
—
3900
3000
—
2500
1900
—
1500
1200
—
6500 3900 2000 1000
5400 3200 1700 900
3200 1900 1000 600
600
500
300
300
250
150
3
≤0,55
0,70
1,00
8500
6600
—
4100
3200
—
2700
2100
—
1600
1300
—
6600 4000 2100 1100
5500 3300 1800 1000
3300 2000 1100 700
650
550
350
350
250
200
Примечание — Для промежуточных значений IL и е значения R определяются интерполяцией.
62
0,8
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица 12.2
Средняя
глубина
расположения
слоя грунта
hi, м
Расчетное сопротивление грунтов на боковой поверхности забивных свай,
в том числе таврового и двутаврового сечений Rfi, кПа, для грунтов
Коэффициент
пористости е
пылевато-глинистых
при показателе текучести IL
песчаных
крупного
и средней
крупности
мелкого
пылеватого
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1
≤0,55
0,70
1,00
80
60
—
55
40
—
45
30
—
46
45
—
39
37
32
32
30
23
25
23
15
18
16
10
11
9
6
От 2 до 3
≤0,55
0,70
1,00
85
65
—
60
45
—
50
35
—
68
65
60
53
50
45
40
37
32
29
26
21
20
18
13
13
11
7
Примечание — Для промежуточных значений hi, е и IL значения Rfi определяются интерполяцией.
12.5 Несущую способность свай таврового и двутаврового сечений при действии вертикальной
составляющей нагрузки следует определять по формуле (6.2), принимая в ней значения Rfi на боковой поверхности полки и стенки по таблице 12.2.
При расчете несущей способности свай таврового и двутаврового сечений, используемых для
зданий с каркасом из трехшарнирных рам, допускается учитывать влияние горизонтальной составляющей распора на расчетные сопротивления на боковой поверхности свай.
12.6 Для свайных фундаментов и свай-колонн одноэтажных зданий необходимо производить
проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов.
12.7 Расчетные характеристики грунтов при определении несущей способности свай по 12.3, 12.4
и 12.5 следует принимать для наиболее неблагоприятного случая их сезонного изменения в процессе
строительства и эксплуатации здания.
13 Производство работ по устройству свайных фундаментов
13.1 Общие требования
13.1.1 Устройство фундаментов из забивных свай производится в следующей последовательности:
— планировка строительной площадки;
— геодезическая разбивка осей здания и осей свайных фундаментов;
— пробная забивка свай, устройство опытных фундаментов и их испытания статическими нагрузками в случае, если это предусмотрено проектом;
— погружение свай;
— срубка голов свай, если требуется;
— устройство щебеночно-гравийной подготовки толщиной 100–200 мм (для низкого несущего
ростверка);
— устройство оголовков свай или ростверков;
— приемка фундаментов.
13.1.2 Перед планировкой строительной площадки должна быть произведена срезка плодородного слоя для последующего его использования в целях восстановления нарушенных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т. п.
13.1.3 При планировке строительной площадки с устройством подсыпки не допускается применять пылеватые пески, переувлажненные грунты, грунты с примесями торфа, ила и органических веществ, а также строительного мусора.
13.1.4 В процессе планировки строительной площадки должны быть осуществлены меры по
уплотнению насыпного грунта до плотности, предусмотренной проектной документацией. Установка
и работа копров на свежеотсыпанном неуплотненном грунте запрещается.
13.1.5 При планировке строительной площадки должны быть осуществлены меры, исключающие
затопление площадки ливневыми и талыми водами.
63
ТКП 45-5.01-256-2012
13.1.6 В местах прохождения подземных коммуникаций должны быть установлены хорошо видимые знаки с соответствующими надписями.
13.1.7 При погружении свай в ночное время должно предусматриваться равномерное освещение,
обеспечивающее освещенность рабочих мест не менее 50 лк.
13.1.8 До погружения свай должна быть выполнена разбивка их осей. Места забивки свай должны быть надежно закреплены на местности деревянными кольями.
13.1.9 Значения предельных отклонений при возведении фундаментов из забивных свай не должны превышать установленных в приложении Ж.
В случае недопогружения свай на проектные отметки, представители проектной организации
и организации, производившей инженерные изыскания, должны установить причины этого и принять
меры по их устранению.
13.2 Свайные фундаменты и шпунтовые ограждения
13.2.1 Выбор оборудования для погружения свай и шпунтов длиной до 25 м следует производить
в соответствии с приложениями К и Л, исходя из необходимости обеспечения предусмотренных проектом фундамента несущей способности и заглубления в грунт на заданные проектные отметки свай
и свай-оболочек, а шпунта — заглубления в грунт. Выбор оборудования для забивки свай длиной более 25 м следует выполнять с использованием программ, основанных на волновой теории удара.
13.2.2 При отказе забиваемых элементов менее 0,2 см или скорости вибропогружения менее 5 см/мин следует применять, по согласованию с проектной организацией, дополнительные меры,
облегчающие погружение свай и шпунта в грунт (подмыв, лидерные скважины и др.).
13.2.3 Применение подмыва для облегчения погружения свай допускается на участках, удаленных от существующих зданий и сооружений на расстояние не менее 20 м и не менее удвоенной глубины погружения свай.
В конце погружения подмыв следует прекратить, после чего сваю необходимо допогрузить молотом или вибропогружателем до получения расчетного отказа без применения подмыва.
13.2.4 Погружение свай сечением до 40×40 см следует производить на расстоянии не менее 5 м,
шпунта — не менее 1 м, полых круглых свай диаметром до 0,6 м — не мене 10 м от подземных стальных трубопроводов с внутренним давлением не более 2 МПа. Погружение свай и шпунта на меньших
расстояниях или вблизи подземных трубопроводов с внутренним давлением свыше 2 МПа допускается
производить только с учетом данных обследования и при соответствующем обосновании в проекте.
При применении для погружения свай и шпунта молотов или вибропогружателей вблизи существующих зданий и сооружений необходимо оценить опасность для них динамических воздействий исходя из влияния колебаний на деформации грунтов оснований, технологические приборы и оборудование, а также допустимости уровня колебаний по санитарным нормам.
Оценку влияния динамических воздействий на деформации оснований, сложенных горизонтальными (допускается уклон не более 0,2), выдержанными по толщине слоями песка, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых, можно не производить при забивке свай молотами массой до 7 т на
расстоянии более 15 м, при вибропогружении свай — более 25 м и шпунта — более 10 м от зданий
и сооружений. В случае необходимости погружения свай и шпунта на меньших расстояниях от зданий
и сооружений, должны быть приняты меры по уменьшению уровня и непрерывной продолжительности динамических воздействий (погружение свай в лидерные скважины, снижение высоты подъема
молота, чередующаяся забивка ближайших и более удаленных от зданий свай и др.) и проводиться
геодезические наблюдения за осадками зданий и сооружений.
13.2.5 Сваи длиной до 10 м, недопогруженные более чем на 15 % проектной глубины, и сваи
большей длины, недопогруженные более чем на 10 % проектной глубины, а для мостов и транспортных гидротехнических сооружений — также сваи, недопогруженные более чем на 25 см до проектного
уровня — при их длине до 10 м, недопогруженные более чем на 50 см — при длине свай более 10 м,
но давшие отказ равный или менее расчетного, должны быть подвергнуты обследованию для выяснения причин, затрудняющих погружение, и принятия решения о возможности использования имеющихся свай или необходимости погружения дополнительных.
13.2.6 При производстве работ по устройству свайных фундаментов, шпунтовых ограждений
и анкеров состав контролируемых показателей, объем и методы контроля должны соответствовать
требованиям СТБ 1164.3. Формы технической исполнительной документации при устройстве свайных
фундаментов принимаются в соответствии с приложением М.
13.2.7 Работы по погружению свайных элементов в пределах акватории допускается производить
при волнении не более 1 балла, если применяют плавучие краны и копры водоизмещением до 500 т,
и не более 2 баллов — при большем водоизмещении, а самоподъемные платформы — при волнении
не более 4 баллов.
64
ТКП 45-5.01-256-2012
13.2.8 Секции свайных элементов, используемые для наращивания погружаемых свай или свайоболочек, подлежат контрольному стыкованию на строительной площадке для проверки их соосности
и соответствия проекту закладных деталей стыков (в пределах установленных допусков) и должны
быть замаркированы и размечены несмываемой краской для правильного их присоединения (стыкования) на месте погружения.
13.2.9 В начале производства работ по забивке свай следует забивать от 5 до 20 пробных свай
(количество устанавливается проектом), расположенных в разных точках строительной площадки,
с регистрацией числа ударов на каждый метр погружения. Подсчет общего числа ударов при погружении остальных свай не производится. Для свай длиной более 25 м дополнительно должна производиться регистрация числа ударов на каждый метр на последних трех метрах погружения. Результаты измерений должны фиксироваться в журнале работ.
13.2.10 В конце погружения, когда фактическое значение отказа близко к расчетному, производят
его измерение. Отказ свай в конце забивки или при добивке следует измерять с точностью до 0,1 см.
При забивке свай паровоздушными одиночного действия или дизельными молотами последний
залог следует принимать равным 30 ударам, а отказ определять как среднее значение из 10 последних ударов в залоге. При забивке свай молотами двойного действия продолжительность последнего
залога должна приниматься равной 3 мин, а отказ следует определять как среднее значение глубины
погружения сваи от одного удара в течение последней минуты в залоге.
13.2.11 Сваи с отказом больше расчетного должны подвергаться контрольной добивке после
«отдыха» их в грунте в соответствии с ГОСТ 5686. В том случае, если отказ при контрольной добивке
превышает расчетный, проектная организация должна установить необходимость контрольных испытаний свай статической нагрузкой и корректировки проекта свайного фундамента или его части.
13.2.12 При вибропогружении свай или свай-оболочек продолжительность последнего залога
принимается равной 3 мин. В течение последней минуты в залоге необходимо замерить потребляемую мощность вибропогружателя, скорость погружения с точностью до 1 см/мин, а также амплитуду
колебаний сваи или сваи-оболочки с точностью до 0,1 см для возможности определения ее несущей
способности.
13.2.13 При вибропогружении железобетонных свай-оболочек и открытых снизу полых круглых
свай следует принимать меры по защите их железобетонных стенок от образования продольных
трещин в результате гидродинамического воздействия, возникающего в полости свайных элементов
при вибропогружении в воду или слабый разжиженный грунт. Указанные меры по предотвращению
появления трещин должны быть разработаны в ППР и проверены в период погружения первых свайоболочек.
13.2.14 На последнем этапе погружения сваи-оболочки в водонасыщенные грунты, в целях предотвращения разуплотнения грунта основания, в полости свай-оболочек необходимо оставлять грунтовое ядро высотой по проекту, но не менее 2 м от низа ножа оболочки в случае применения гидромеханизации и не менее 1,0 м при применении механического способа удаления грунта в зависимости от напора воды.
13.2.15 Перед погружением стальной шпунт следует проверить на прямолинейность и чистоту
полостей замков протаскиванием на стенде через двухметровый шаблон.
Замки и гребни элементов шпунта при подъеме их тросом необходимо защищать деревянными
прокладками.
13.2.16 В процессе погружения шпунта разность отметок нижних концов соседних забиваемых
элементов шпунта должна быть: не более 2 м — для плоского шпунта, не более 5 м — для шпунта
другого профиля.
13.2.17 При устройстве замкнутых в плане конструкций или ограждений погружение шпунта следует производить, как правило, после предварительной его сборки и полного замыкания.
13.2.18 Извлечение шпунта следует производить механическими устройствами, способными развивать выдергивающие усилия, в 1,5 раза превышающие усилия, определенные при пробном извлечении шпунта в данных или аналогичных условиях.
Скорость подъема шпунта при его извлечении в песках не должна превышать 3 м/мин и 1м/мин —
в глинистых грунтах.
13.2.19 Предельная отрицательная температура воздуха, при которой допускается погружение
стального шпунта, устанавливается в проектной документации в зависимости от марки стали и способа погружения шпунта.
65
ТКП 45-5.01-256-2012
13.3 Ростверки и безростверковые свайные фундаменты
13.3.1 Работы по устройству ростверка должна выполняться после приемки заглубленных в грунт
и срезанных на проектном уровне свай, свай-оболочек или буровых свай и возведенных ограждений
котлованов (при их наличии).
13.3.2 Сваи с поперечными и наклонными трещинами шириной раскрытия более 0,3 мм должны
быть усилены железобетонной обоймой с толщиной стенок не менее 100 мм или заменены.
13.3.3 В случае недопогружения свай или повреждения их голов при забивке, головы свай необходимо срезать методами, исключающими нарушение защитного слоя бетона сваи ниже ее среза или
появление продольных трещин в стволе сваи. При этом должна производиться зачистка оголовка после срезки свай и обеспечиваться горизонтальность поверхности оголовка.
13.3.4 При опирании ростверков на сваи через промежуточные элементы — оголовки стаканного
типа, следует выполнять сопряжения посредством заделки их в оголовок на глубину, указанную
в проекте, но не менее 100 мм.
13.3.5 Раствор маяков при монтаже сборных элементов ростверков и безростверковых фундаментов должен быть на один класс ниже предусмотренного проектом для устройства подготовки.
13.3.6 Не заполненный раствором промежуток между ростверком и оголовком (сваей) не допускается.
13.3.7 Возможность нагружения выполненных сборных и монолитных конструкций свайных ростверков и безростверковых фундаментов следует определять в соответствии с требованиями СНБ 5.03.01.
13.3.8 При поломке свай и в случае вынужденного погружения ниже проектной отметки следует,
по согласованию с проектной организацией, нарастить их монолитным железобетоном с заделкой
оголовка в наращиваемый элемент на глубину не менее размера поперечного сечения сваи.
13.3.9 Ограждаемые котлованы для устройства ростверков следует выполнять с соблюдением
следующих правил:
— при невозможности осушить котлован (для производства работ по устройству ростверков) разработку грунта до проектных отметок следует производить подводным способом (эрлифтами, гидроэлеваторами, грейферами). Для предотвращения поступления воды снизу на дно котлована следует
уложить способом вертикально перемещаемой трубы бетонный тампонажный слой. Толщина слоя
бетона, определенная расчетом на давление воды снизу, должна быть не менее 1 м в случае, если
предусмотрена укладка его на железобетонную плиту ограждения котлована, и не менее 1,5 м —
при неровностях грунтового дна котлована до 0,5 м при подводной разработке;
— верх ограждений котлованов необходимо располагать не менее чем на 0,7 м над рабочим уровнем воды с учетом высоты волны и нагона или на 0,3 м — над уровнем ледостава. За рабочий уровень
воды (ледостава) в ППР следует принимать наивысший возможный в период выполнения данного вида
работ сезонный уровень воды (ледостава), соответствующий расчетному с вероятностью превышения 10 %. При этом должны учитываться также возможные превышения уровня воды от воздействия
нагонных ветров или заторов льда. На реках с регулируемым стоком рабочий уровень назначают на
основе сведений организаций, регулирующих сток;
— откачку воды из ограждения котлована и работы по возведению ростверка допускается производить после приобретения бетоном тампонажного слоя прочности, указанной в проекте, но не менее 2,5 МПа.
13.4 Погружение свай вдавливанием
13.4.1 Вдавливание свай может осуществляться в тех же грунтовых условиях, в которых выполняется их погружение другими способами (ударными, вибрационными и т. д.).
При вдавливании свай в плотные грунты или при прохождении прослоек таких грунтов рекомендуется применять различные способы снижения сопротивления грунта погружению (например, устройство лидерных скважин). При выборе способов необходимо учитывать такие факторы как возможное
снижение несущей способности погружаемых свай, а также негативное влияние указанных мероприятий на состояние и несущую способность существующих фундаментов соседних зданий и сооружений
(в том числе подземных).
13.4.2 Для вдавливания свай могут быть использованы различные типы самоходных (на базе
тракторов, экскаваторов и кранов) или несамоходных установок. Выбор установки следует производить, исходя из:
— стесненности условий строительства (габариты);
— допускаемого удельного давления на грунт;
— оснащенности строительной организации, выполняющей свайные работы.
66
ТКП 45-5.01-256-2012
13.5 Пирамидальные сваи
13.5.1 Погружение пирамидальных свай следует производить до проектных отметок в указанной
ниже последовательности.
13.5.1.1 В общем случае при погружении свай выполняются:
— выштамповывание лидерных скважин;
— выставление в лидерные скважины свай;
— установка над сваей сваебойного агрегата;
— выверка вертикальности стрелы агрегата и соосности сваи и молота;
— забивка сваи до отметки, указанной в проектной документации;
— переезд агрегата на следующую точку забивки.
Технологическая схема работ по погружению свай приведена на рисунке 13.1.
а)
б)
в)
г)
д)
Рисунок 13.1 — Технологическая схема работ по погружению свай:
а — выштамповывание лидерной скважины;
б — выставление сваи в скважину;
в — установка сваебойного агрегата;
г — забивка сваи;
д — бетонирование оголовка (для фундаментов
с монолитными оголовками)
13.5.1.2 В случае погружения свай в малопрочные глинистые, недоуплотненные естественные
и насыпные грунты выполняются:
— выштамповывание свайного ложа;
— засыпка свайного ложа песчано-гравийной смесью, увлажненным песком, супесями или суглинками с оптимальной влажностью, без растительных остатков и строительного мусора;
— уплотнение грунта засыпки;
— далее — все операции по 13.5.1.1.
13.5.2 Лидерные скважины и свайные ложа выштамповываются в месте забивки свай с помощью
пробойника-лидера и штампа, навешиваемых под молот сваебойного агрегата вместо наголовника.
Глубина лидерных скважин должна составлять от 0,25 до 0,35, а выштампованного ложа — от 0,75
до 0,90 длины применяемых пирамидальных свай.
13.5.3 Принципиальные конструктивные схемы пробойника-лидера и штампа для выштамповывания скважин и свайного ложа приведены на рисунке 13.2.
67
ТКП 45-5.01-256-2012
а)
По размеру шабота
aс
0,25l–0,35l
»200
Наголовник
aс
Зависит от длины
пирамидальной части
Пирамидальная часть
б)
По размеру шабота
Наголовник
Неподвижная
плита
Подвижная плита
основания
наголовника
aс
aс
В
0,75l–0,90l
Рессорная
пружина
По наибольшему размеру
сечения сваи
Конусная часть штампа
l — длина сваи; αс — угол конусности сваи
Рисунок 13.2 — Принципиальные конструктивные схемы пробойника-лидера и штампа
для выштамповывания лидерных скважин и свайного ложа:
а — пробойник-лидер для лидерных скважин;
б — штамп для выштамповывания свайного ложа
13.5.4 Лидерные скважины следует устраивать сразу под все сваи, забиваемые за одну рабочую смену.
13.5.5 Для подъема свай при установке их в лидерные скважины рекомендуется использовать
специальную траверсу-захват конструкции, аналогичной приведенной на рисунке 13.3, обеспечивающую вертикальное положение сваи «на весу». При установке сваи в лидерную скважину запрещается
ее строповка непосредственно за верхнюю петлю.
68
ТКП 45-5.01-256-2012
А
100 50
50 100
По размеру сваи
По размеру сваи
По размеру сваи
По размеру сваи
Соответственно размеру сечения сваи
А
100
Соответственно размеру сечения сваи
Рисунок 13.3 — Общий вид траверсы-захвата
13.5.6 На строительной площадке сваи следует размещать непосредственно у мест их погружения на деревянных прокладках толщиной не менее 50 мм, укладываемых под монтажными петлями.
Голова сваи должна быть обращена к точке забивки. Перетаскивание свай «волоком» запрещается.
При спланированной поверхности строительной площадки допускается передвижение свай к копру на
расстояние не более 6 м.
13.5.7 Все операции, связанные с погрузкой и выгрузкой свай, с подъемом свай на копер,
должны производиться плавно, без рывков и ударов, способами, исключающими возможность повреждения свай.
13.5.8 Для забивки свай могут использоваться любые копры, позволяющие обеспечить требуемую точность забивки. Как правило, следует применять мобильные сваебойные агрегаты, в которых
предусматривается возможность регулировки наклона стрелы и ее положения в плане в процессе
забивки свай.
13.5.9 При организации работ по устройству лидерных скважин и забивке свай следует избегать
сложных маневров механизмов при их наезде на точку забивки. С этой целью необходимо осуществлять движение механизмов вдоль продольных осей здания.
13.5.10 Используемый для забивки свай агрегат должен быть оснащен молотом, соответствующим предусмотренной проектной документацией несущей способности сваи и обеспечивающим оптимальную скорость ее погружения. Вес применяемых дизель-молотов, как правило, должен
превышать суммарный вес сваи и наголовника не менее чем в 2 раза для трубчатых и не менее
чем в 3 раза — для штанговых молотов.
13.5.11 Забивка свай молотами, как правило, производится при помощи наголовников с прокладками из древесины твердых пород. Зазоры между боковой гранью сваи и стенкой наголовника
не должны превышать 1 см с каждой стороны.
13.5.12 Для погружения свай, поверх которых предусматривается устройство монолитных оголовков, следует применять наголовники пирамидальной формы конструкции, аналогичной приведенной на рисунке 13.4, позволяющие одновременно с забивкой свай выштамповывать в грунте гнезда
для устройства оголовков.
69
ТКП 45-5.01-256-2012
В + 40
510
В + 20
е наклона
— не мене
ей сваи
н
а
боковых гр
hor
150
25
300
25
200
В — наибольший размер поперечного сечения пирамидальной части сваи;
hог — высота оголовка фундамента
Рисунок 13.4 — Общий вид наголовника для забивки свай
с выштамповкой гнезд под монолитные оголовки
13.5.13 При забивке свай с одновременным выштамповыванием гнезд под оголовки в песчаных
и слабосвязанных грунтах необходимо предусматривать меры по предохранению кромок выштампованных гнезд от обрушения. С этой целью на поверхности грунта у мест забивки свай должны укладываться инвентарные щиты или рамки с отверстиями, соответствующие габаритам оголовка по
верхней его кромке.
13.5.14 После установки над сваей сваебойного агрегата молот с закрепленным на нем наголовником опускается на голову сваи, производится выверка вертикальности стрелы агрегата и соосности
сваи и молота и наносятся от двух до пяти ударов молотом при малой высоте подъема (от 30 до 50 см)
ударной части молота.
13.5.15 Забивку свай при отметках, близких к проектным, следует производить отдельными ударами или сериями по 10–20 ударов с контролем положения свай по высоте после каждого удара или
серии. Контроль положения свай по высоте осуществляется с помощью нивелира или отказомера.
13.5.16 Переезд сваебойного агрегата на новую точку забивки осуществляется только после выверки высотного положения сваи при снятом наголовнике.
13.5.17 Расстояние между сваями, забиваемыми с выштамповыванием гнезд для устройства монолитных оголовков, если эти оголовки бетонируются не сразу после забивки свай, должно быть
не менее 6 м.
13.5.18 При производстве работ в зимнее время следует предусматривать меры по защите грунтов от промерзания или применять предварительное оттаивание промерзшего слоя грунта на всю
толщину в радиусе не менее 1,5 наибольшего размера поперечного сечения головы сваи. Запрещается забивать сваи в слой мерзлого грунта.
13.5.19 При устройстве монолитных железобетонных оголовков в выштампованных гнездах разрыв
по времени между окончанием забивки свай и укладкой бетона оголовка должен быть не более одной
смены. Устройство оголовков, как правило, следует производить сразу после окончания забивки свай.
13.5.20 Перед укладкой бетона в оголовок или низкий ростверк к выпускам продольной арматуры
сваи прикрепляют предусмотренные проектной документацией стержни поперечной арматуры и закладные детали, а поверхность головы сваи очищают от обвалившегося грунта и мусора, затем смачивают водой или цементным молоком.
13.5.21 Для укладки бетона в оголовок или ростверк рекомендуется использовать бадьи-воронки
с легко открывающимся затвором.
13.5.22 Свежеуложенный бетон должен быть тщательно провибрирован. Уход за свежеуложенным бетоном следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01.
13.5.23 При устройстве фундаментов из свай полной заводской готовности монтаж надфундаментных конструкций следует производить по окончании забивки свай и выверки их положения по
высоте и в плане, а при устройстве фундаментов с монолитными оголовками и ростверками —
при достижении бетоном оголовков (ростверков) не менее 70 % прочности, соответствующей проектному значению.
70
ТКП 45-5.01-256-2012
14 Техника безопасности и охрана окружающей среды
14.1 При производстве работ по устройству фундаментов из свай для зданий и сооружений следует соблюдать требования по безопасности труда в соответствии с положениями ТКП 45-1.03-40,
ТКП 45-1.03-44 и СНБ 5.01.01.
14.2 В проекте фундаментов из свай и производства работ по их устройству необходимо предусмотреть меры, предотвращающие ухудшение экологической обстановки за пределами строительной
площадки. В пределах строительной площадки после завершения процесса строительства следует
предусматривать меры по восстановлению окружающей среды.
14.3 Для выполнения требований по охране окружающей среды в процессе строительства и после его окончания следует производить геоэкологические исследования в соответствии с положениями СНБ 1.02.01.
14.4 В процессе возведения фундаментов из свай следует выполнять требования ГОСТ 12.1.012,
других действующих ТНПА в данной области и государственных служб по охране и контролю экологического состояния окружающей среды.
14.5 При строительстве в условиях жилой застройки следует дополнительно соблюдать требования [6] и [7].
14.6 Необходимость снятия и мощность снимаемого плодородного слоя устанавливается в проекте организации строительства с учетом уровня плодородия в соответствии с требованиями действующих ТНПА.
71
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение А
(рекомендуемое)
Расчет свай на совместное действие вертикальных
и горизонтальных сил и момента
А.1 Расчет длинных гибких одиночных свай и кустов свай совместно с ростверком
А.1.1 К длинным гибким сваям относятся призматические сваи стандартной номенклатуры длиной более 3 м.
А.1.2 Расчет указанных видов свай рекомендуется производить в соответствии с [3].
Фактическое значение коэффициента постели грунта Сz допускается определять в соответствии
с приложением Н.
А.2 Расчет одиночных пирамидальных свай с большим углом конусности
А.2.1 К пирамидальным сваям с большим (повышенным) углом конусности относятся сваи
квадратного и прямоугольного поперечного сечения, с наклоном боковых граней ip > 0,025, длиной
не более 3,5 м.
А.2.2 Расчет указанных видов свай рекомендуется производить согласно приложению Б.
А.3 Расчет одиночных свай постоянного и переменного поперечного сечения
А.3.1 Расчет свай переменного сечения (пирамидальных) производится по расчетной модели
абсолютно жесткой сваи (рисунок А.1) при выполнении условия
α 0h =
где α0h
Сz
EI
h
b
bC zh
≤ 1,0,
360EI
(А.1)
— коэффициент (показатель) гибкости сваи;
— коэффициент постели грунта, кН/м3; определяют по таблицам А.1 и А.2;
— жесткость поперечного сечения сваи, кН⋅м2; определяют по таблицам А.3 и А.4;
— глубина погружения сваи в грунт, м;
— наименьший размер или диаметр поперечного сечения сваи постоянного сечения, м;
для расчета пирамидальной сваи b = bср,
b ср =
b0 + bh
,
2
(А.2)
здесь b0 — наименьший размер поперечного сечения пирамидальной сваи в уровне поверхности грунта, м;
bh — наименьший размер поперечного сечения пирамидальной сваи в уровне нижнего конца, м.
72
ТКП 45-5.01-256-2012
–eL
N
eL
M0
H
L
uL
h
h0
u0
uh
eL — эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки, м;
H — горизонтальная нагрузка, кН; h — глубина погружения сваи в грунт, м;
h0 — глубина расположения нулевой точки от поверхности грунта, м;
L — высота приложения горизонтальной нагрузки над уровнем поверхности грунта, м;
M0 — внешний изгибающий момент, приложенный к голове сваи, кН⋅м;
N — вертикальная нагрузка, кН; uh — горизонтальное перемещение нижнего конца сваи, м;
uL — горизонтальное перемещение в точке приложения горизонтальной нагрузки, м;
u0 — горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м
Рисунок А.1 — Расчетная схема абсолютно жесткой сваи
Таблица А.1
Вид грунта,
прорезаемого сваей,
и его плотность
Коэффициент постели грунта Сz, кН/м3,
при степени влажности грунта Sr
маловлажные
0 < Sr < 0,5
влажные
0,5 ≤ Sr < 0,8
водонасыщенные
0,8 ≤ Sr < 1
Пески гравелистые, крупные:
плотные
средней плотности
рыхлые
86 000
57 000
34 000
78 000
52 000
31 000
65 000
43 000
26 000
Пески средней крупности:
плотные
средней плотности
рыхлые
82 000
55 000
33 000
75 000
50 000
30 000
62 000
42 000
25 000
Пески мелкие:
плотные
средней плотности
рыхлые
76 000
50 000
30 000
69 000
46 000
27 000
57 000
38 000
22 000
73
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы А.1
3
Коэффициент постели грунта Сz, кН/м ,
при степени влажности грунта Sr
Вид грунта,
прорезаемого сваей,
и его плотность
Пески пылеватые:
плотные
средней плотности
рыхлые
маловлажные
0 < Sr < 0,5
влажные
0,5 ≤ Sr < 0,8
водонасыщенные
0,8 ≤ Sr < 1
66 000
44 000
26 000
60 000
40 000
24 000
50 000
33 000
20 000
Таблица А.2
Вид грунта,
прорезаемого
сваей
Супеси
Супеси моренные
Суглинки
Суглинки моренные
Глины
Коэффициент постели грунта Сz, кН/м3,
для пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
36 000 30 000 25 000 22 000 20 000 18 000 16 000 15 000 14 500 14 000 14 000
42 000 36 000 31 000 27 000 25 000 23 000 21 000 20 000 19 000 18 000 18 000
32 000 26 000 22 000 18 000 16 000 14000 13 000 12 000 11 000 11 000 11 000
38 000 32 000 27 000 24 000 21 000 19 000 17 000 16 000 15 000 14 000 14 000
30 000 24 000 20 000 17 000 15 000 13 000 12 000 11 000 10 000 10 000 10 000
Глины моренные 38 000 32 000 27 000 24 000 21 000 19 000 17 000 16 000 15 000 14 000 14 000
Таблица А.3
Жесткость поперечного сечения сваи ЕI, кН⋅м2
Диаметр
продольной арматуры
класса S500, мм
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
74
для свай из бетона класса С20/25, прямоугольного сечения, размерами a×b, м
0,25×0,25
0,3×0,3
0,35×0,35
0,4×0,4
с защитным слоем бетона толщиной c, см
4,0
4,0
4,5
5,0
1500
1900
2300
2800
3200
3700
4100
4500
—
—
—
—
2300
3100
3900
4700
5500
6300
7100
7900
8700
—
—
—
—
4500
5600
6900
8100
9400
10 700
11 900
13 200
14 500
15 900
—
—
—
7500
9300
11 200
13 000
14 900
16 800
18 800
20 700
22 700
24 700
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица А.4
2
Жесткость поперечного сечения сваи ЕI, кН⋅м
20
для свай из бетона класса С /25, круглого сечения, диаметром d, см
Диаметр
продольной арматуры
класса S500, мм
40
60
80
100
с количеством стержней продольной арматуры, шт.
8
10
12
16
с защитным слоем бетона толщиной c, см
12
14
16
18
20
22
24
26
28
4,0
5,0
5,0
5,0
5500
6700
8100
9500
10 900
12 300
—
—
—
15 000
20 000
26 000
32 500
3900
4700
5500
—
—
41 000
51 000
64 000
78 000
93 000
107 000
122 000
138 000
—
84 000
108 000
126 000
155 000
188 000
220 000
256 000
280 000
326 000
А.3.2 Расчет свай постоянного сечения (забивных призматических) производят по универсальной
расчетной модели, справедливой для свай любой длины и любой жесткости.
А.3.3 Расчет пирамидальной сваи на действие внешних нагрузок производят по формуле
⎧⎪
⎡ 1
⎤
⎡ 1
⎤ ⎫⎪
1
1
−
−
F dh = γ cC zhu 0 ⋅ ⎨b 0 ⋅ ⎢
⎥ − ( b0 − bh ) ⋅ ⎢
⎥ ⎬,
⎣⎢ ν + 1 ( ν + 2 ) α ⎦⎥
⎣⎢ ν + 2 ( ν + 3 ) α ⎦⎥ ⎭⎪
⎩⎪
(А.3)
— расчетная несущая способность сваи на восприятие горизонтальной нагрузки, кН;
— коэффициент условий работы; принимают равным:
0,8 — для знакопеременной горизонтальной нагрузки;
1,0 — в остальных случаях;
Сz
— коэффициент постели грунта, кН/м3; принимают по таблицам А.1 и А.2;
b0, bh, h — то же, что в формулах (А.1) и (А.2);
— горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м;
u0
ν
— коэффициент развития пластических деформаций в околосвайном грунте; принимают по таблице А.5 при заданном горизонтальном перемещении u0;
где Fdh
γc
Таблица А.5
α0h
0,01
0,05
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Значение показателя развития пластических деформаций грунта ν
при горизонтальном перемещении u0, м
αk
1,000
0,990
0,986
0,983
0,980
0,976
0,972
0,968
0,962
0,935
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,009
0,010
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,080
0,080
0,080
0,080
0,079
0,078
0,077
0,076
0,074
0,073
0,120
0,120
0,120
0,120
0,120
0,120
0,115
0,115
0,110
0,110
0,160
0,160
0,160
0,160
0,160
0,156
0,152
0,150
0,146
0,144
0,200
0,200
0,200
0,200
0,200
0,195
0,190
0,185
0,180
0,175
0,234
0,234
0,234
0,234
0,234
0,230
0,225
0,222
0,216
0,213
0,270
0,270
0,270
0,270
0,270
0,260
0,260
0,255
0,250
0,245
0,310
0,310
0,310
0,310
0,309
0,302
0,296
0,291
0,280
0,279
75
ТКП 45-5.01-256-2012
Продолжение таблицы А.5
α0h
0,90
1,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
120,00
130,00
140,00
150,00
Значение показателя развития пластических деформаций грунта ν
при горизонтальном перемещении u0, м
αk
0,946
0,940
0,870
0,790
0,740
0,700
0,670
0,642
0,622
0,600
0,585
0,575
0,530
0,500
0,485
0,470
0,455
0,440
0,425
0,410
0,395
0,380
0,365
0,350
0,335
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,009
0,010
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,040
0,035
0,035
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,030
0,071
0,069
0,060
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,055
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,050
0,110
0,100
0,100
0,090
0,085
0,085
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,080
0,140
0,138
0,125
0,116
0,113
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,170
0,165
0,160
0,150
0,140
0,140
0,140
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,135
0,210
0,207
0,191
0,178
0,174
0,171
0,169
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
0,240
0,235
0,220
0,200
0,195
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,190
0,275
0,270
0,248
0,229
0,225
0,220
0,219
0,218
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
0,217
Продолжение таблицы А.5
α0h
0,01
0,05
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
2,00
76
Значения показателя развития пластических деформаций грунта ν
при горизонтальном перемещении u0, м
αk
1,000
0,990
0,986
0,983
0,980
0,976
0,972
0,968
0,962
0,935
0,946
0,940
0,870
0,012
0,015
0,016
0,018
0,020
0,022
0,025
0,030
0,375
0,375
0,375
0,375
0,375
0,365
0,365
0,360
0,355
0,340
0,335
0,330
0,300
0,472
0,472
0,472
0,472
0,4715
0,466
0,460
0,450
0,440
0,432
0,432
0,418
0,347
0,500
0,500
0,500
0,500
0,500
0,495
0,490
0,480
0,475
0,455
0,450
0,445
0,400
0,560
0,560
0,560
0,560
0,560
0,500
0,555
0,545
0,530
0,510
0,505
0,495
0,450
0,622
0,622
0,622
0,622
0,622
0,617
0,610
0,598
0,580
0,565
0,550
0,540
0,490
0,675
0,675
0,675
0,675
0,675
0,665
0,665
0,650
0,630
0,610
0,600
0,590
0,530
0,752
0,752
0,752
0,752
0,752
0,744
0,734
0,720
0,694
0,680
0,667
0,665
0,589
0,875
0,875
0,975
0,875
0,875
0,860
0,846
0,830
0,810
0,790
0,770
0,752
0,676
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы А.5
α0h
Значения показателя развития пластических деформаций грунта ν
при горизонтальном перемещении u0, м
αk
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
120,00
130,00
140,00
150,00
0,790
0,740
0,700
0,670
0,642
0,622
0,600
0,585
0,575
0,530
0,500
0,485
0,470
0,455
0,440
0,425
0,410
0,395
0,380
0,365
0,350
0,335
0,012
0,015
0,016
0,018
0,020
0,022
0,025
0,030
0,280
0,270
0,270
0,265
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,260
0,350
0,341
0,336
0,335
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,334
0,375
0,360
0,360
0,355
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,350
0,415
0,405
0,400
0,395
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,390
0,455
0,442
0,435
0,432
0,431
0,430
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,429
0,490
0,475
0,470
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,460
0,543
0,528
0,520
0,517
0,514
0,513
0,512
0,512
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,510
0,618
0,600
0,590
0,586
0,583
0,581
0,580
0,579
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
0,578
αс — относительная глубина расположения нулевой точки сваи, м; определяют по формуле
αс =
2
⎣⎡F ν1C z h − N ⋅ ( λ L + 1) ⎦⎤ ⋅ u 0 ,
⎛
bh ⎞
2
F ν 2C z h u 0 + N ⋅ ⎜ e L − ⎟ ± M 0
2⎠
⎝
(А.4)
здесь F ν1 =
b 0 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 3 ) − 1⎤⎦ ( b 0 − b h ) ⋅ ⎣⎡( λ L + 1) ⋅ ( ν + 4 ) − 1⎦⎤
,
−
( ν + 2) ⋅ ( ν + 3 )
( ν + 3) ⋅ ( ν + 4)
(А.5)
F ν2 =
b 0 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 2 ) − 1⎤⎦ ( b 0 − b h ) ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 3 ) − 1⎤⎦
−
,
( ν + 2) ⋅ (ν + 3 )
( ν + 1) ⋅ ( ν + 2 )
(А.6)
λL — относительная высота приложения горизонтальной нагрузки над уровнем поверхности грунта, определяемая из соотношения λL = L/h;
L — высота приложения горизонтальной нагрузки над уровнем поверхности грунта, м;
N — вертикальная нагрузка, кН;
еL — эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки N, м; принимают со знаком
плюс, если еL направлен в сторону действия горизонтальной нагрузки относительно
геометрической оси сваи, и со знаком минус, если направлен в противоположную
сторону;
М0 — внешний изгибающий момент, приложенный к голове сваи, кН⋅м; принимают со
знаком плюс, если направление его действия совпадает с направлением горизонтальной нагрузки, и со знаком минус, если момент направлен в противоположную
сторону.
77
ТКП 45-5.01-256-2012
А.3.4 Поперечную силу в произвольном сечении сваи Q, кН, определяют по формуле
ν+ 2
ν +3
⎧⎪
⎡ 1 ⎛ z ⎞ ν+1
⎡ 1 ⎛ z ⎞ ν+ 2 ⎤
1
1
⎛z⎞ ⎤
⎛ z ⎞ ⎫⎪
Q = F dh − C zhu0 ⎨b 0 ⋅ ⎢
⋅⎜ ⎟ −
⋅ ⎜ ⎟ ⎥ − (b0 − bh ) ⋅ ⎢
⋅⎜ ⎟ ⎥ −
⋅ ⎜ ⎟ ⎬ , (А.7)
( ν + 2 ) ⋅α с ⎝ h ⎠ ⎥⎦
⎢⎣ ν + 1 ⎝ h ⎠
⎢⎣ ν + 2 ⎝ h ⎠ ⎥⎦ ( ν + 3 ) ⋅ α с ⎝ h ⎠ ⎪⎭
⎪⎩
где z
— глубина расположения сечения сваи в грунте, м;
Fdh, Cz, h, u0, b0, ν, αc, bh — то же, что в формуле (А.3).
А.3.5 Изгибающий момент М, кН⋅м, возникающий в произвольном сечении сваи от действия внешних нагрузок, определяют по формуле
ν+ 2
⎡
⎛ λ +1
1
1
⎪⎧
⎛z⎞
b ⎞
⋅⎜ ⎟ −
M = N ⋅ ⎜ L u 0 + e L − h ⎟ + H ⋅ ( L + z ) − C z h 2u 0 ⎨b 0 ⋅ ⎢
α
ν
+
⋅
ν
+
ν
+
⋅
ν + 3) α c
2
1
2
2
h
(
)
(
)
(
)
(
⎝
⎠
⎝ с
⎠
⎣⎢
⎩⎪
ν+ 3
⎡
1
1
⎛z⎞
− (b0 − bh ) ⋅ ⎢
⋅⎜ ⎟ −
ν
+
2
⋅
ν
+
3
ν
+
3
⋅
h
) (
)⎝ ⎠
(
) ( ν + 4) αc
⎣⎢ (
⎛z⎞
⋅⎜ ⎟
⎝h⎠
ν+ 4
⎤ ⎫⎪
⎥ ⎬ + M 0.
⎦⎥ ⎪⎭
⎛z⎞
⋅⎜ ⎟
⎝h⎠
ν +3
⎤
⎥−
⎦⎥
(А.8)
При работе пирамидальной сваи на восприятие горизонтальной нагрузки опасное сечение не
совпадает с местом действия максимального изгибающего момента, а находится в нижней трети заглубленной в грунт части сваи.
Проверку сечений свай и подбор продольной арматуры следует осуществлять путем построения
эпюры изгибающих моментов по длине свай с шагом не менее чем 0,1h.
А.3.6 Для расчета коротких жестких свай постоянного сечения при α0h ≤ 1,0 следует пользоваться формулами (А.3) – (А.8). В этих случаях следует принимать b0 = bh = b. Формулы упрощаются и принимают вид
⎡ 1
⎤
1
−
F dh = γ cC zhu 0b ⋅ ⎢
⎥,
⎣⎢ ν + 1 ( ν + 2 ) ⋅ α c ⎦⎥
где α c =
F ν1 =
F ν2 =
2
⎣⎡F ν1C zh − N ⋅ ( λ L + 1) ⎦⎤ ⋅u 0 ,
b⎞
⎛
2
F ν 2C z h u 0 + N ⋅ ⎜ e L − ⎟ ± M 0
2⎠
⎝
(А.9)
(А.10)
b ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 3 ) − 1⎤⎦
,
(А.11)
b ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 2 ) − 1⎤⎦
,
(А.12)
( ν + 2) ⋅ ( ν + 3)
( ν + 1) ⋅ ( ν + 2 )
ν+ 2
⎡ 1 ⎛ z ⎞ ν+1
1
⎛z⎞ ⎤
Q = H − C zhu 0b ⋅ ⎢
⋅⎜ ⎟ −
⋅⎜ ⎟ ⎥ ,
( ν + 2 ) ⋅ α c ⎝ h ⎠ ⎦⎥
⎣⎢ ν + 1 ⎝ h ⎠
(А.13)
ν+2
⎡
⎛ λ +1
b⎞
1
⎛z⎞
M = N ⋅⎜ L
⋅ u 0 + e L − ⎟ + H ⋅ ( L + z ) − C z h 2u 0b ⋅ ⎢
⋅⎜ ⎟ −
2⎠
⎝ αc
⎣⎢ ( ν + 1) ⋅ ( ν + 2 ) ⎝ h ⎠
−
1
⎛z⎞
⋅
( ν + 2 ) ⋅ ( ν + 3 ) ⋅ α c ⎜⎝ h ⎟⎠
ν +3
⎤
⎥.
⎥⎦
(А.14)
Максимальное значение изгибающего момента Mmax, кН⋅м, возникающего в сечении сваи постоянного сечения, определяют по формуле
ν+ 2
⎡
⎛ λL + 1
1
b⎞
⎛z ⎞
⋅ u 0 + e L − ⎟ + H ⋅ ( L + z m ) − C z h 2u 0b ⋅ ⎢
⋅⎜ m ⎟ −
M max = N ⋅ ⎜
2⎠
⎝ αc
⎣⎢ ( ν + 1) ⋅ ( ν + 2 ) ⎝ h ⎠
−
78
1
⎛ ⎞
⋅ zm
( ν + 2 ) ⋅ ( ν + 3 ) ⋅ α c ⎜⎝ h ⎟⎠
ν+ 3
⎤
⎥,
⎥⎦
(А.15)
ТКП 45-5.01-256-2012
где zm — глубина расположения в грунте сечения сваи, в котором действует максимальный изгибающий момент Mmax, определяют по формуле
zm = 0,35αсh.
(А.16)
В формулах (А.9) – (А.16) все остальные обозначения те же, что в формулах (А.3) – (А.8).
А.3.7 Расчет несущей способности свай постоянного сечения при α0h > 1,0 производится по формуле
⎡ 1
α 0 hF α 2 ⋅ (1 − α c ) ⎤
1
−
−
⎥,
F dh = bС zhu 0h ⋅ ⎢
⎢⎣ ν + 1 ( ν + 2 ) ⋅ α c α c ⋅ (1 − α c + α 0 hF α1) ⎥⎦
(А.17)
где Fdh, b, u0, ν, h — то же, что в формуле (А.3);
3
Сzh
— коэффициент постели грунта в уровне нижнего конца сваи, кН/м ; определяют по формуле
Czh = αkCz,
(A.18)
здесь Cz — то же, что в формуле (А.3);
αk — коэффициент, учитывающий изменение коэффициента постели C zh; определяют по таблице А.5 в зависимости от показателя гибкости сваи α0h, определяют по
формуле (А.1);
F α1 = 26 − 33α с − F α 3;
F α 2 = F 1 + F 2 − F 3 + F 4 − F 5;
⎫
⎪
⎪
⎪
2
3
5
⎬
F α 3 = 45α с − 80α с + 30α с − 2α с;
⎪
60α с − 45
30α с − 20
3α с
1 ⎪
F α3
=
=
=
=
=
;
;
;
;
,
F
F1
F2
F3
F5
4
ν+2
ν+3
ν+4
ν+6
ν + 7 ⎪⎭
(А.19)
здесь Fα1, Fα2, Fα3, F1, F2, F3, F4, F5 — эмпирические коэффициенты;
αc
— относительная глубина расположения нулевой точки
сваи; определяют из уравнения
( λ L + 1) ⋅ ( λ L + 2 ) − 1 − ( λ L + 1) ⋅ ( λ L + 3 ) − 1 −
( ν + 1) ⋅ ( ν + 2)
( ν + 2) ⋅ ( ν + 3 ) α c
α 0 h ⋅ (1 − αc )
M0
= 0;
Fν +
bC z h 2u 0
⋅
α c (1 − α c + α 0 hF α1)
(А.20)
F ν = F ν1 + F ν 2 + F ν 3 + F ν 4 + F ν 5;
⎫
⎪
F 1 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 3 ) − 1⎤⎦
F 2 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 4 ) − 1⎤⎦ ⎪
;
;
=
=
F ν1
F ν2
⎪
ν+3
ν+4
⎪⎪
F 3 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 5 ) − 1⎤⎦
F 4 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 7 ) − 1⎤⎦ ⎬
; F ν4 =
;⎪
F ν3 =
ν +5
ν +7
⎪
⎪
F 5 ⋅ ⎡⎣( λ L + 1) ⋅ ( ν + 8 ) − 1⎤⎦
⎪
=
;
F ν5
ν +8
⎭⎪
(А.21)
где λ L , M0 — то же, что в формуле (А.4).
В формулах (А.17) – (А.21) остальные обозначения те же, что в формулах (А.9) – (А.16).
Уравнение (А.20) рекомендуется решать итерационным методом, задавая последовательность
значения αс и определяя графическим путем точки перехода полученной кривой через нуль, что соответствует значению αс.
Рекомендуется производить вычисления при помощи программного обеспечения для расчета
одиночных отдельно стоящих свай постоянного сечения, в том числе разработанного РУП «Институт БелНИИС».
А.3.8 Горизонтальное перемещение сваи в точке приложения горизонтальной нагрузки Н на высоте L от поверхности грунта u L, см, определяют по формуле
u L = u 0 + ψ 0L +
HL3 ML2
,
+
3EI 2EI
(А.22)
79
ТКП 45-5.01-256-2012
где ψ0 — угол поворота сечения сваи в уровне поверхности грунта, рад; определяют по формуле
⎤
u 0 ⋅ ⎡ + α 0 h ⋅ (1 − α c ) ⋅
ψ0 =
⎢1
F α3 ⎥ .
α ch ⎣⎢ 1 − α c + α 0 hF α1
⎦⎥
(А.23)
Остальные обозначения те же, что и в предыдущих формулах.
А.3.9 Поперечную силу Q, кН, возникающую в произвольном сечении сваи на глубине z от поверхности грунта, определяют по формуле
⎧⎪ 1 ⎛ z ⎞
Q = H − bC hhu 0 ⋅ ⎨
⋅⎜ ⎟
⎪⎩ ν + 1 ⎝ h ⎠
ν +1
−
1
⎛z⎞
⋅⎜ ⎟
( ν + 2) ⋅ α с ⎝ h ⎠
ν+2
−
α 0 h ⋅ (1 − α с )
×
α с ⋅ (1 − α с + α 0 hF α1)
ν+ 2
ν +3
ν+4
ν+ 6
ν +7
⎡
⎛z⎞
⎛z⎞
⎛z⎞
⎛z⎞
⎛ z ⎞ ⎤ ⎫⎪
× ⎢F 1 ⋅ ⎜ ⎟ + F 2 ⋅ ⎜ ⎟ − F 3 ⋅ ⎜ ⎟ + F 4⋅ ⎜ ⎟ − F 5⋅ ⎜ ⎟ ⎥ ⎬ ,
⎝h⎠
⎝h⎠
⎝h⎠
⎝h⎠
⎝ h ⎠ ⎦⎥ ⎭⎪
⎣⎢
(A.24)
где H, b, Сh, u0, h, ν, α0h, Fα1, F1, F2, F3, F4, F5 — то же, что в формулах (А.17) – (А.21).
А.3.10 Изгибающий момент M, кН⋅м, возникающий в произвольном сечении сваи на глубине z
от поверхности грунта, определяют по формуле
⎧⎪
b⎞
1
⎛
⎛z⎞
⋅⎜ ⎟
M = M + H ⋅ ( L + z ) + N ⋅ ⎜ u L + u h + e L − ⎟ + bC hh 2u 0 ⋅ ⎨
2⎠
⎝
⎪⎩ ( ν + 1) ⋅ ( ν + 2 ) ⎝ h ⎠
−
ν+ 2
−
1
⎛z⎞
⋅⎜ ⎟
(ν + 2) ⋅ (ν + 3) ⋅ αc ⎝ h ⎠
ν+ 3
−
ν+ 3
ν+ 4
⎡
α 0 h ⋅ (1 − α c )
⎛z⎞
⎛z⎞
⋅ ⎢ F1 ⋅⎜ ⎟ + F 2 ⋅⎜ ⎟ −
ν+4 ⎝h⎠
α c ⋅ (1 − α c + α 0 hF α1) ⎢⎣ ν + 3 ⎝ h ⎠
⎛z⎞
− F3 ⋅⎜ ⎟
ν+5 ⎝h⎠
ν +5
⎛z⎞
− F 4 ⋅⎜ ⎟
ν+7 ⎝h⎠
ν+ 7
⎛z⎞
+ F 5 ⋅⎜ ⎟
ν+8 ⎝h⎠
ν+ 8
⎤ ⎫⎪
⎥⎬ ,
⎦⎥ ⎭⎪
(А.25)
где uh — горизонтальное перемещение нижнего конца сваи, м; определяют по формуле
u 0 ⋅ (1 − α c )
.
α c ⋅ (1 − α c + α 0 hF α1)
2
uh =
(А.26)
Остальные обозначения те же, что в предыдущих формулах.
А.3.11 Максимальный изгибающий момент, возникающий в сечении сваи, определяют по формуле (А.25) при подстановке вместо z значения zm, определяемого по формуле
zm = 0,35αch.
(А.27)
Остальные обозначения те же, что в предыдущих формулах.
А.3.12 Формулы (А.17) – (А.27) могут быть применены для любой глубины погружения сваи и любой расчетной модели — от бесконечно жесткой до бесконечно длинной сваи. При этом в таблице А.5
имеет место ограничение по показателю гибкости α0h, поскольку дальнейшее увеличение глубины заложения сваи h, а следовательно, и показателя гибкости α0h не приводит к увеличению несущей способности сваи на восприятие горизонтальной нагрузки.
80
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Б
(рекомендуемое)
Определение несущей способности и деформации оснований
пирамидальных свай с наклоном боковых граней ip > 0,025
Б.1 Расчеты оснований пирамидальных свай по несущей способности
Б.1.1 Несущая способность забивной пирамидальной сваи при действии вертикальной составляющей нагрузки Fdv, кН, определяется по формуле
k
Fdv =
∑ A cosα
i =1
где Аi
αс
Рi
ϕ1.i, c1.i
k
i
c
⋅ ⎡⎣Pi ⋅ ( tgαc + tgj1.i ) + c1.i ⎤⎦ ,
(Б.1)
2
— площадь боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, м ;
— угол конусности пирамидальной части сваи, …°;
— расчетное сопротивление грунта основания сжатию наклонными боковыми гранями сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа;
— соответственно расчетное значение угла внутреннего трения, …°, и удельного сцепления, кПа, i-го слоя грунта в зоне уплотнения на контакте с поверхностью сваи;
— количество слоев грунта основания по длине сваи.
Б.1.2 Угол конусности пирамидальной части сваи квадратного поперечного сечения αс, …°, следует определять по формуле
αс = arctg
B−b
,
2L
(Б.2)
где L — длина пирамидальной части сваи, м;
В — наибольший размер стороны поперечного сечения пирамидальной части сваи в пределах длины L, м;
b — размер стороны поперечного сечения нижнего конца сваи, м.
Б.1.3 Для пирамидальных свай прямоугольного поперечного сечения, с наибольшими размерами
сторон сечения С и D в пределах длины L пирамидальной части и наименьшими размерами с и d — у
нижнего конца сваи, следует определять усредненное значение угла конусности пирамидальной части сваи αс, используя для этого формулу (Б.2), принимая при этом
В=
CD и b =
cd .
Б.1.4 Площадь боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта Аi, м2, следует определять по формуле
Аi =
4 ⋅ ( B i .k − h itgαc ) ⋅ h i
cos α c
,
(Б.3)
где hi — толщина i-го слоя грунта, м;
Вi.k — размер стороны квадратного поперечного сечения или значение корня квадратного из
площади прямоугольного поперечного сечения пирамидальной части сваи в уровне верха i-го слоя грунта, м.
Б.1.5 Расчетное сопротивление грунта основания сжатию наклонными боковыми гранями сваи
в пределах i-го слоя грунта Pi, кПа, допускается определять по графикам (рисунок Б.1) в зависимости
от вида грунтов (пески, пылевато-глинистые грунты), плотности сухого грунта, ρdi, естественного сложения и угла конусности αс при осредненном его значении для пирамидальной части свай.
81
ТКП 45-5.01-256-2012
а)
Углы конусности свай, град
rd, кг/м3
7°
8°
10°
9°
11°
12°
1750
1650
1550
1450
1350
150
200
250
300
350
400
Р, кПа
б)
Углы конусности свай, град
rd, г/см3
7° 8°
1600
1500
9°
10°
11°
12°
1400
1300
100
150
200
250
300
350
Р, кПа
Рисунок Б.1 — Графики для определения сопротивления грунта основания Р
сжатию наклонными боковыми гранями пирамидальной сваи:
а — для песчаных грунтов;
б — для пылевато-глинистых грунтов
Б.1.6 Расчетные значения удельного сцепления с1.i, кПа, и угла внутреннего трения ϕ1.i, …°, в зависимости от вида грунта и среднего значения его коэффициента пористости в зоне уплотнения еу,
определяют по таблицам Б.1 и Б.2.
Таблица Б.1 — Расчетные значения удельного сцепления c1, кПа, и угла внутреннего трения ϕ1, …°,
песчаных грунтов
Виды
песчаных грунтов
Пески гравелистые и крупные
Пески средней крупности
82
Обозначения
характеристик
грунтов
Характеристики грунтов
при коэффициенте пористости в зоне уплотнения еу
0,45
0,55
0,65
0,75
c1
1,3
0,7
—
—
ϕ1
39°
36°
34°
—
c1
2,0
1,3
0,7
—
ϕ1
36°
34°
32°
—
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы Б.1
Характеристики грунтов
при коэффициенте пористости в зоне уплотнения еу
Обозначения
характеристик
грунтов
Виды
песчаных грунтов
Пески мелкие
Пески пылеватые
0,45
0,55
0,65
0,75
c1
4,0
3,0
1,3
—
ϕ1
34°
33°
29°
25°
c1
5,0
4,0
3,0
1,3
ϕ1
33°
31°
27°
24°
Таблица Б.2 — Расчетные значения удельного сцепления с1, кПа, и угла внутреннего трения ϕ1, …°,
глинистых грунтов
Виды
глинистых грунтов
и их консистенции JL
Супеси
0 < JL ≤ 0,25
0,25 < JL ≤ 0,75
Суглинки
0 < JL ≤ 0,25
0,25 < JL ≤ 0,50
0,50 < JL ≤ 0,75
Глины
0 < JL ≤ 0,25
0,25 < JL ≤ 0,50
0,50 < JL ≤ 0,75
Обозначения
характеристик
грунтов
Характеристики грунтов
при коэффициенте пористости в зоне уплотнения еу
0,45
0,55
0,65
0,75
0,85
0,95
1,05
с1
14,0
11,0
10,0
9,0
—
—
—
ϕ1
26°
25°
23°
21°
—
—
—
с1
13,0
10,0
9,0
7,0
6,0
—
—
ϕ1
24°
23°
21°
18°
16°
—
—
с1
31,0
25,0
21,0
17,0
15,0
13,0
—
ϕ1
23°
22°
23°
20°
19°
17°
—
с1
26,0
23,0
19,0
15,0
12,0
10,0
—
ϕ1
21°
20°
19°
18°
16°
15°
—
с1
—
—
17,0
13,0
11,0
9,0
8,0
ϕ1
—
—
16°
15°
14°
12°
10°
с1
—
50,0
45,0
36,0
31,0
27,0
24,0
ϕ1
—
18°
17°
16°
15°
14°
12°
с1
—
—
38,0
33,0
30,0
25,0
21,0
ϕ1
—
—
16°
15°
14°
12°
10°
с1
—
—
30,0
27,0
24,0
22,0
20,0
ϕ1
—
—
13°
12°
10°
9°
6°
Б.1.7 Среднее значение коэффициента пористости грунта в зоне уплотнения еу определяют
по формуле
еу =
ρs
1 ⎞
⎛
ρd ⋅ ⎜1 +
⎟
⎝ Kv ⎠
– 1,
(Б.4)
где ρs и ρd — соответственно плотность частиц и плотность сухого грунта естественного сложения, кг/м3;
— коэффициент, определяемый по графику (рисунок Б.2) в зависимости от угла коKv
нусности свай αс, …°, и средневзвешенного значения плотности сухого грунта ρd.ср, кг/м3,
в пределах длины пирамидальной части сваи, находящейся в грунте.
83
ТКП 45-5.01-256-2012
Углы конусности свай, град
rd, кг/м3
12°11°
10° 9°
8°
7°
1750
1650
1550
1450
1350
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14 Kv
Рисунок Б.2 — График для определения коэффициента Kv
Б.1.8 Средневзвешенное значение показателей свойств грунтов, прорезаемых сваей, χср следует
определять по формуле
χср =
∑ χi Ai
,
∑ Ai
(Б.5)
где χi — значение искомого показателя для i-го слоя грунта;
2
Ai — площадь боковой поверхности участка сваи в пределах i-го слоя грунта, м .
Б.1.9 Несущая способность основания пирамидальной сваи при действии горизонтальной составляющей нагрузки Fdh, кН, определяется по формуле
Fdh =
γ c γ cv 0,015K W п
⋅
,
γ cq
ηI
(Б.6)
где γс
γсv
— коэффициент условий работы; принимают γс = 1,1;
— коэффициент влияния вертикальной нагрузки на сопротивление сваи горизонтальной силе; принимают по таблице Б.3;
γсq
— коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в общем значении нагрузки;
0,015 — предельно допустимое значение угла поворота сваи, рад;
K
— коэффициент пропорциональности; принимают по таблице Б.4;
Wп
— коэффициент, зависящий от геометрических параметров сваи и условий ее пространственной работы;
— коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости между нагрузкой и горизонηI
тальными перемещениями сваи при расчете по I группе предельных состояний; принимают ηI = 2,08.
Таблица Б.3 — Значения коэффициента влияния вертикальной нагрузки на сопротивление сваи
горизонтальной силе γ сv в зависимости от угла наклона равнодействующей сил,
действующих на сваю, к вертикали θ, …°
84
θ
90°
60°
45°
40°
35°
30°
26°
23°
20°
15°
11°
7,5°
γсv
1,00
1,18
1,32
1,42
1,50
1,59
1,65
1,69
1,68
1,53
1,26
0,92
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица Б.4 — Значения коэффициента пропорциональности К и коэффициента, учитывающего
пространственную работу сваи γcs
Вид грунта
K, кН/м
4
γcs
1 Пески крупные средней плотности, глины и суглинки твердые
40 000
2,5
2 Пески средние и мелкие средней плотности, супеси твердые, глины и суглинки
полутвердые и тугопластичные
30 000
2,0
3 Намывные пески и насыпные глинистые грунты, уплотненные не менее чем
до ρd = 1,6 т/м3 — для песков, и ρd = 1,65 т/м3 — для глинистых грунтов
25 000
1,8
4 Пески пылеватые средней плотности, супеси пластичные, глины и суглинки
мягкопластичные
20 000
1,5
5 Глины и суглинки текучепластичные
10 000
1,0
Б.1.10 Коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в общем значении нагрузки, определяется по формуле
γсq = 0,5 +
Hq
,
Hq + Hp
(Б.7)
где Hq и Hp — значения горизонтальной составляющей соответственно постоянных и временных
нагрузок на фундамент, кН.
Б.1.11 Коэффициент, зависящий от геометрических параметров сваи и условий ее пространственной работы, Wп, м4, следует определять по формуле
⎡
⎛ D p + 1,1d ⎞
⎛ D p + 2,1d ⎞ ⎤
Wп = L1,1
р ⋅ ⎢y 0 ⋅ ⎜
⎟ − Lp ⋅ ⎜
⎟ ⎥ ⋅ γ cs,
⎝ 2,31 ⎠
⎝ 6,5 ⎠ ⎦
⎣
(Б.8)
где Lp — расчетная длина пирамидальной части сваи от уровня расчетной поверхности грунта
до острия сваи, м (рисунок Б.3);
Dp — расчетная ширина наклонной грани сваи, перпендикулярной к плоскости действия
горизонтальной нагрузки и изгибающего момента, м; принимается в уровне расчетной
поверхности грунта в зависимости от конструктивного решения фундамента (см. рисунок Б.3);
d — ширина той же грани в уровне острия сваи, м;
y0 — глубина расположения точки поворота оси фундамента (сваи) от уровня расчетной
поверхности грунта, м (рисунок Б.4);
γсs — коэффициент, учитывающий пространственную работу сваи; принимают по таблице Б.4.
85
ТКП 45-5.01-256-2012
Уровень
расчетной
поверхности
грунта
б)
в)
Dp
D
Dp
D
Lог
D
Lрс
а)
bp
Lпч
Lпч
bp
Lp
Lp
Lp
Dp
bp
d
d
d
Примечание — Пунктиром показан контур фундамента, сплошной линией — контур наклонной грани сваи
с расчетными размерами.
Рисунок Б.3 — Схемы приведения фундаментов из пирамидальных свай
к расчетным размерам:
а — пирамидальная свая;
б — пирамидальная свая с призматическим оголовком;
в — пирамидальная свая с монолитным ростверком
Sh
Dp
C
Уровень
расчетной
поверхности
грунта
gy = cyx
x
cy = kyn
y
h
H
y0
y
L
a
c
Рисунок Б.4 — Расчетная схема фундамента из пирамидальной сваи
при определении несущей способности основания свай
на действие горизонтальной нагрузки
86
ТКП 45-5.01-256-2012
Б.1.12 Глубину расположения точки поворота оси фундамента (сваи) от уровня расчетной поверхности грунта у0, м, следует определять по формуле
⎛ D p + 3,1d ⎞
⎛ D + 2,1d ⎞
± h⋅⎜ p
Lp ⋅ ⎜
⎟
⎟
⎝ 12,7 ⎠
⎝ 6,5 ⎠ ,
у0 = Lp ⋅
⎛ D p + 2,1d ⎞
⎛ D + 1,1d ⎞
± h⎜ p
Lp ⋅ ⎜
⎟
⎟
⎝ 6,5 ⎠
⎝ 2,31 ⎠
(Б.9)
где h — расстояние от линии действия горизонтальной нагрузки до расчетной поверхности грунта, м; принимается со знаком минус, если нагрузка действует ниже расчетной поверхности
(рисунок 5.2).
Б.1.13 Полученное по формуле (Б.6) значение несущей способности основания сваи на действие
горизонтальной составляющей нагрузки Fdh, кН, должно удовлетворять условию
Fdh ≤ Fdvtgθ,
(Б.10)
где Fdv — то же, что в формуле (Б.1);
θ — угол наклона к вертикали равнодействующей сил, действующих на сваю.
При невыполнении условия (Б.10) за несущую способность сваи принимается значение
Fdh = Fdv tgθ.
Б.1.14 Определение несущей способности основания фундамента из пирамидальных свай на
действие горизонтальной составляющей нагрузки Fdh, кН, по Б.1.9 и Б.1.13, производится с использованием значений коэффициента пропорциональности К и коэффициента, учитывающего пространственную работу сваи, γcs, предполагающих однородное строение грунтовой толщи в пределах глубины
погружения свай.
При неоднородных грунтах принимаются средневзвешенные значения K и γcs, определяемые
в соответствии с Б.1.8.
Б.2 Расчет оснований пирамидальных свай по деформациям
Б.2.1 Расчетное значение горизонтального перемещения фундамента в уровне его обреза Sh, м,
следует определять по формуле
Sh =
γ cq
γ cv
⋅ ηII ⋅
HNII
KW п
⋅ (y0 + f),
(Б.11)
где γcq, γcv, K и Wп — то же, что в формуле (Б.6);
— расчетное значение горизонтальной составляющей нагрузки, действующей
HNII
ηII
у0
f
на фундамент, определяемое с коэффициентами перегрузки, равными единице, кН;
— коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости между нагрузкой
и горизонтальными перемещениями сваи при расчете по II группе предельных
состояний;
— глубина расположения точки поворота оси фундамента от расчетной поверхности грунта;
— расстояние от обреза фундамента до расчетной поверхности грунта, м,
учитываемое для конструктивных решений, в которых обрез фундамента расположен выше расчетной поверхности. В остальных случаях f = 0.
Б.2.2 Коэффициент, учитывающий нелинейность, для расчетов по деформациям определяют по
формуле
2
⎛ 200 γ cqHII ⎞
ηII = ⎜
⎟,
⎝ KW п ⎠
(Б.12)
где обозначения — те же, что в формуле (Б.11).
При ηII < 1 значение ηII принимается равным единице.
87
ТКП 45-5.01-256-2012
Б.2.3 Осадку фундаментов из одиночных пирамидальных свай S, м, следует определять методами послойного суммирования или эквивалентного слоя грунта, как для условного фундамента (рисунок Б.5), глубина заложения подошвы которого располагается на уровне острия сваи, а размер стороны bуф, м, определяется по формуле
bуф = 0,886Dy,
(Б.13)
где Dy — максимальный диаметр зоны уплотнения грунта вокруг сваи, м; определяют по формуле (Б.14).
Отметка
планировки
Границы условного
фундамента
Граница зоны
уплотненного грунта
Dy/2
2a
L
В
Dy/2
Отметка подошвы
условного фундамента
byф = 0,886Dy
Рисунок Б.5 — Границы условного фундамента для определения осадки
Б.2.4 Максимальный диаметр зоны уплотнения грунта Dу, м, определяют по формуле
Dу = Kу2В,
(Б.14)
где Ky — коэффициент, определяемый по графику (рисунок Б.6) в зависимости от угла внутреннего трения грунта;
B — наибольший (рисунок Б.5) размер поперечного сечения пирамидальной части сваи, м.
Б.2.5 Среднее давление, передаваемое условным фундаментом на грунт основания Рср, кПа,
следует определять с учетом нагрузки от здания, сооружения, веса сваи и грунта в границах условного фундамента.
Ку = Dy/2B
2,25
2,00
1,75
1,50
1,25
1,00
0,75
0,50
14° 18° 22° 26° 30° 34° 38° 42° 46° 50° j...°
Рисунок Б.6 — График для определения коэффициента Кy
88
ТКП 45-5.01-256-2012
Б.2.6 При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z, м, от подошвы условного фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, должна производиться проверка выполнения условия
σzp + σzq ≤ Rz,
(Б.15)
где σzp и σzq — вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента: соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа;
Rz
— расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа; вычисляют по формуле
Rz = KL·(MγbzγII + Mqdzγ′II + MccII),
(Б.16)
здесь KL
— коэффициент, учитывающий грунтовые условия и жесткость конструктивной схемы; принимают равным единице;
Мγ, Мq, Мc — коэффициенты, принимаемые по таблице Б.5;
— осредненное значение удельного веса грунта, залегающего ниже уровγII
ня, соответствующего глубине z (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;
— то же, залегающего выше указанного уровня, кН/м3;
γ′II
— глубина расположения кровли слабого слоя грунта от отметки планиdz
ровки, м;
bz
— ширина условного фундамента, м, на глубине z; определяют по формуле
bz =
Аz =
N
lуф и bуф
2
A z + a − a,
(Б.17)
lуф – bуф
N
, а=
,
2
σzp
— вертикальная нагрузка на основание, включающая вес условного фундамента, кН;
— соответственно длина и ширина условного фундамента на
глубине z, м.
Таблица Б.5 — Коэффициенты Мγ, Мq, Мc
Коэффициенты
Угол внутреннего трения ϕII*, …°
Мγ
Мq
Мc
12°
14°
16°
18°
20°
0,23
0,29
0,36
0,43
0,51
1,94
2,17
2,43
2,73
3,06
4,42
4,69
4,99
5,31
5,66
22°
24°
26°
28°
30°
32°
34°
36°
38°
0,61
0,72
0,84
0,98
1,15
1,34
1,55
1,81
2,11
3,44
3,87
4,37
4,93
5,59
6,34
7,22
8,24
9,44
6,04
6,45
6,90
7,40
7,95
8,55
9,22
9,97
10,80
* Для промежуточных значений ϕII коэффициенты определяются интерполяцией.
89
ТКП 45-5.01-256-2012
Б.3 Пример расчета оснований и фундаментов из пирамидальных свай приведен в приложении Г.
Б.4 Расчет конструкций пирамидальных свай.
Б.4.1 Значения изгибающего момента My и поперечной силы Qy в сечении сваи на глубине y, м,
ниже поверхности грунта определяют по формулам:
⎧
⎡
⎡ y ⎛ D p 2ytgβ p ⎞ y ⎛ D p 2ytgβ p ⎞ ⎤ ⎤ ⎫
1,1
⎪
−
⋅⎜
−
⎢ y ⋅⎢ 0 ⋅⎜
⎟−
⎟⎥ ⎥ ⎪
3,1 ⎠ 3,1 ⎝ 2,1
4,1 ⎠ ⎥⎦ ⎥ ⎪
⎪
⎢⎣ 2,1 ⎝ 1,1
⎢
M y = H ⋅ ⎨h + y ⋅ ⎢1 −
⎥ ⎬,
⎡
⎛ D p 2Ltgβ p ⎞
⎛ D p 2Ltgβ p ⎞ ⎤ ⎥ ⎪
⎪
1,1
⎢
−
−
L ⋅ ⎢y 0 ⋅ ⎜
⎟ −L ⋅⎜
⎟⎥
⎪
⎢
2,1 ⎠
3,1 ⎠ ⎦⎥ ⎥⎦ ⎪
⎝ 1,1
⎝ 2,1
⎣⎢
⎣
⎩
⎭
(Б.18)
⎧
⎡
⎛ D p 2ytgβ p ⎞
⎛ D p 2ytgβ p ⎞ ⎤ ⎫
1,1
−
−
⎪ y ⋅ ⎢y 0 ⋅ ⎜
⎟ − y ⋅⎜
⎟⎥ ⎪
2,1 ⎠
3,1 ⎠ ⎦⎥ ⎪
⎢
⎪
⎝ 1,1
⎝ 2,1
⎣
Q y = H ⋅ ⎨1 −
⎬.
⎡
⎛ D p 2Ltgβ p ⎞
⎛ D p 2Ltgβ p ⎞ ⎤ ⎪
⎪
1,1
⎪ L ⋅ ⎢ y 0 ⋅ ⎜ 1,1 − 2,1 ⎟ − L ⋅ ⎜ 2,1 − 3,1 ⎟ ⎥ ⎪
⎝
⎠
⎝
⎠ ⎦⎥ ⎭
⎣⎢
⎩
(Б.19)
Б.4.2 Учитывая, что tgβp =
Dp − d
, формулам (Б.18) и (Б.19) можно придать более удобный для
2L
расчета вид:
⎧
⎡
⎡ y ⎛
y ⋅ (D p − d ) ⎞
y ⋅ ( D p − d ) ⎞⎤ ⎤ ⎫
y ⎛
1,1
⎪
⋅ ⎜⎜ D p −
⎢ y ⋅ ⎢ 0 ⋅ ⎜⎜ D p −
⎟⎟ −
⎟⎥ ⎥ ⎪
2,82L ⎠ 6,49 ⎝
1,95L ⎠⎟ ⎦⎥ ⎥ ⎪⎪
⎢
⎢⎣ 2,31 ⎝
⎪⎪
M y = H ⋅ ⎨h + y ⋅ ⎢1 −
⎥⎬ ,
L
⎤
1,1 ⎡ y 0
⎪
⎢
⎥⎪
1,1
2,1
d
d
⋅
⋅
−
−
⋅
−
(D p
) 6,49 ( D p
)⎥
L ⎢
⎪
⎢
⎥⎪
2,31
⎣
⎦
⎣
⎦ ⎭⎪
⎩⎪
(Б.20)
⎧
⎡y ⎛
y ⋅ (D p − d ) ⎞ y ⎛
y ⋅ ( D p − d ) ⎞⎤ ⎫
1,1
⋅ ⎜⎜ D p −
⎪ y ⋅ ⎢ 0 ⋅ ⎜⎜ D p −
⎟⎟ −
⎟⎥ ⎪
1,91L ⎠ 2,1 ⎝
1,48L ⎟⎠ ⎦⎥ ⎪
⎪
⎢ 1,1 ⎝
⎣
Q y = H ⋅ ⎨1 −
⎬.
L
⎤
1,1 ⎡ y 0
⎪
⎪
⋅ ( D p − 1,1d ) −
⋅ ( D p − 2,1d ) ⎥
L ⋅⎢
⎪
⎪
6,49
⎣ 2,31
⎦
⎩
⎭
(Б.21)
Б.4.3 Глубину укр расположения поперечного сечения, в котором действует максимальный изгибающий момент, можно определить из выражения (Б.21), принимая Qy = 0. Максимальное значение
поперечной силы в сечении свай определяется при у = у0.
Б.4.4 Величины, используемые в формулах, соответствуют указанным в настоящем приложении.
90
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение В
(рекомендуемое)
Расчет несущей способности и деформаций оснований свайных кустов
с учетом работы ростверка на грунтовом основании
В.1 Расчет осадок и несущей способности грунтовых оснований плитно-свайных фундаментов
в условиях лессовидных и озерно-ледниковых отложений.
Расчетная допустимая вертикальная нагрузка на свайный фундамент с несущим ростверком
(с обязательным уплотнением грунта под ростверком) Nс, кН, определяется по формуле:
Nс = Nр + Npf,
(В.1)
γcрррAрr,
(В.2)
Nр =
Npf =γck
n ⋅ (F d − F B/2)
γk
,
(В.3)
где Nр — нагрузка, воспринимаемая ростверком, кН;
Npf — нагрузка, воспринимаемая группой свай, кН;
γcр — коэффициент условий работы грунта под подошвой ростверка; принимают равным:
1,0
— при уплотненной щебеночной подготовке;
0,9
— при уплотненной песчаной подготовке;
0,8
— при уплотненных супесях, суглинках и глинах;
Рр — среднее давление на грунт под подошвой ростверка, кПа; определяют как для фундамента на естественном основании с площадью подошвы Aрr, м2, и соотношением сторон lр/bр (lр — длина ростверка, м; bр — ширина ростверка, м), при осадке, равной осадке
группы свай Sp, м, определенной в соответствии с В.3.
Если Sр ≥ SR (SR — осадка фундамента при давлении под его подошвой, равном расчетному сопротивлению грунта основания R, кПа, полученному по таблице В.1), принимается Рр = R. Если Sр < SR, —
принимается Pр = R ⋅
Sр
.
SR
Таблица В.1
Тип грунта
Влажность грунта,
W
W, %, и
Wо
Расчетное сопротивление грунта основания под ростверком Rp, МПа,
при ⎯РД, МПа, после забивки призматических свай
1,0
1,5
2,0
3,0
5,0
7,0
10,0
15,0
—
—
—
0,32
0,40
0,45
0,50
0,60
Песок средней крупности
—
—
—
0,30
0,35
0,40
0,48
0,58
Песок мелкий
—
—
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Песок крупный
Независимо
от влажности
Песок пылеватый
Маловлажный
и влажный
—
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,38
Супесь моренная
0,8
1,0
1,2
0,18
0,15
0,10
0,22
0,20
0,15
0,28
0,25
0,20
0,32
0,30
0,25
0,38
0,35
0,30
0,43
0,40
0,35
0,50
0,48
0,45
0,60
0,55
0,50
Суглинок моренный
0,8
1,0
1,2
0,22
0,20
0,18
0,25
0,23
0,20
0,32
0,30
0,25
0,37
0,35
0,30
0,42
0,40
0,35
0,45
0,43
0,40
0,50
0,48
0,45
0,60
0,58
0,55
91
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы В.1
Тип грунта
Влажность грунта,
W
W, %, и
Wо
Расчетное сопротивление грунта основания под ростверком Rp, МПа,
при ⎯РД, МПа, после забивки призматических свай
1,0
1,5
2,0
3,0
5,0
7,0
10,0
15,0
Супесь пылеватая
(лессовидная)
0,8
1,0
1,2
0,12
0,10
0,08
0,14
0,12
0,10
0,18
0,15
0,12
0,22
0,20
0,16
0,25
0,23
0,20
0,30
0,28
0,25
0,38
0,35
0,30
0,42
0,40
0,35
Суглинок пылеватый (лессовидный)
0,8
1,0
1,2
0,13
0,10
0,09
0,16
0,14
0,12
0,20
0,18
0,15
0,24
0,22
0,18
0,28
0,25
0,22
0,32
0,30
0,26
0,40
0,38
0,35
0,45
0,42
0,38
Глина
0,8
1,0
1,2
0,20
0,18
0,16
0,22
0,20
0,18
0,28
0,25
0,22
0,30
0,28
0,25
0,32
0,30
0,28
0,64
0,32
0,30
0,42
0,40
0,38
0,48
0,45
0,42
Примечания
1 Здесь Wо — оптимальная влажность по ГОСТ 22733, %; ⎯РД — условное динамическое сопротивление
грунта погружению зонда (конуса), МПа.
2 Значение ⎯РД определяют методом динамического зондирования легкими забивными зондами по СТБ 1241
и СТБ 1242, согласно положениям ТКП 45-5.01-15, ТКП 45-5.01-17, П5 к СНБ 5.01.01 и СТБ 2176.
Aрr
Aр
Ac
n
γсk
Fd
FB/2
γk
— приведенная площадь подошвы ростверка, м2; Aрr = (Aр – nAc);
— площадь подошвы ростверка, м2;
— площадь поперечного сечения сваи, м2;
— количество свай в фундаменте;
— коэффициент условий работы основания фундамента; принимают по таблице В.2;
— несущая способность одиночной сваи, кН; определяют по результатам статических испытаний в соответствии с ГОСТ 5686, по результатам зондирования в соответствии с разделом
7 в зависимости от вида сваи;
— несущая способность боковой поверхности одиночной сваи в пределах от верхнего конца
до глубины В/2 (В — ширина ростверка, м), кН; определяют расчетом по результатам зондирования в соответствии с разделом 7 в зависимости от вида сваи, с учетом коэффициентов
условий работы грунта γсr и γcf;
здесь γсr и γcf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и
на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай
и расстояние между ними на расчетное сопротивление грунта; принимают по
таблице В.3;
— коэффициент надежности метода испытания; принимают:
γk = 1,2
— если несущая способность свай определена по результатам полевых испытаний свай статической нагрузкой;
γk = 1,25
— если несущая способность свай определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, динамических испытаний свай с учетом упругих деформаций грунта, а также полевых испытаний грунтов эталонной сваей-зондом;
— если несущая способность свай определена расчетом в соответствии с дейγk = 1,4
ствующими нормативными документами.
Пример расчета свайного фундамента с несущим ростверком приведен в приложении Г.
92
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица В.2 — Значения коэффициента γсk
Значение коэффициента γсk для оснований из грунтов
Количество
свай в кусте
2
4
6
песчаных
глинистых с показателем текучести IL
рыхлых
средней плотности
плотных
IL ≤ 0,25
0,25 < IL < 0,75
IL ≥ 0,75
1
1
1
0,95
0,85
0,80
0,85
0,80
0,75
1,00
0,95
0,85
0,95
0,75
0,65
0,85
0,65
0,55
Примечания
1 Значения коэффициентов γck приведены для расстояния между сваями а < 3d. При a ≥ 3d принимается
γck = 1.
2 Если количество свай в кусте более шести при а < 3d, значения γck принимаются как для шести свай.
Таблица В.3
Коэффициенты условий работы грунта
при расчете несущей способности оснований свай
Способы погружения забивных свай без выемки
грунта при расстоянии между сваями (по осям)
под нижним концом γcr
на боковой поверхности γcf
1 Погружение сплошных и полых с закрытым
нижним концом свай механическими (подвесными) паровоздушными и дизельными молотами при расстоянии между сваями:
от 1,5d до 3d
3d
св. 3d
0,95
1,00
1,05
1,1
1,0
1,0
2 Погружение забивной сваи в предварительно пробуренные лидерные скважины, с заглублением их концов не менее 1 м ниже забоя
скважины, при расстоянии между скважинами:
а) равном стороне квадратного сечения сваи:
от 1,5d до 3d
3d
св. 3d
0,95
1,00
1,05
0,8
0,5
0,5
б) на 0,05 м менее стороны квадратного
сечения сваи:
от 1,5d до 3d
0,95
0,9
1,00
1,05
0,6
0,6
3d
св. 3d
Примечание — Здесь d — диаметр круглого или сторона квадратного поперечного сечения, м, (для сваи
постоянного сечения).
В.2 В случае действия на свайный фундамент горизонтальных сил и изгибающих моментов, расчетную нагрузку на сваю Nc, кН, определяют по формуле
N c (max,min) =
N − N P M xy M y x 1,2F d
,
±
±
≤
2
2
n
γk
∑ y i ∑ xi
(В.4)
где N
— расчетная сжимающая нагрузка на свайный фундамент, кН;
NР
— нагрузка, воспринимаемая ростверком, кН;
Мх, Му — расчетные изгибающие моменты относительно главных центральных осей х и у
плана свай в плоскости подошвы ростверка, кНм;
93
ТКП 45-5.01-256-2012
γk, n
хi, yi
х, у
Fd
— то же, что в формуле (В.3);
— расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;
— расстояния от главных осей до оси сваи, для которой определяют расчетную нагрузку, м;
— несущая способность грунта основания свайного фундамента, кН.
В.3 Осадка группы свай Sp определяется одним из следующих методов расчета с учетом вида
фундамента и грунтовых условий.
В.3.1 Осадка группы свай Sp определяется как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с указаниям ТКП 45-3.03-188 и настоящего технического кодекса.
В.3.2 При однородных или улучшающихся по физико-механическим характеристикам с глубиной
грунтах основания расчет осадки группы свай рекомендуется выполнять по методике, учитывающей
взаимное влияние свай в группе согласно В.4.
В.3.3 Расчет осадки ленточных свайных фундаментов с одно- и двухрядным расположением
свай при их шаге 3d ≤ a ≤ 4d (d — диаметр круглой или меньшая сторона поперечного сечения прямоугольной сваи) рекомендуется выполнять по методике, приведенной в приложении Д.
В.3.4 Расчет осадки одиночной призматической сваи допускается определять по методике, приведенной в приложении Е, или по результатам статических испытаний.
В.3.5 При включении в работу ростверка для группы свай осадка свайного фундамента определяется с учетом дополнительных напряжений в основании согласно (В.5).
В.4 Осадка группы свай Sp, см, при расстоянии между ними от 3d до 7d (d — диаметр круглой или
меньшая сторона поперечного сечения прямоугольной сваи) определяется с учетом взаимного влияния свай в группе на основе численного решения, учитывающего увеличение осадки свай в группе
в сравнении с осадкой одиночной сваи при той же нагрузке по формуле
Sp = KgS1,
(В.5)
где Kg — коэффициент группового эффекта; определяют по таблице В.4 в зависимости от шага
свай а, их количества в группе n и гибкости сваи l/d (l — длина сваи, м; d — диаметр или
меньшая сторона прямоугольного сечения сваи, м);
S1 — осадка одиночной сваи, не находящейся в составе группы свай, м; определяют расчетом (см. приложение Е) либо по данным статических испытаний при расчетной вертиF
кальной нагрузке на сваю N = d .
gk
В.5 Осадку свайного фундамента с несущим ростверком Sr, см, определяют по формуле
Sr = Sp + Sдoп,
(В.6)
где Sp
— осадка группы свай, см;
Sдoп — дополнительная осадка свайного фундамента от напряжений под подошвой ростверка в межсвайном пространстве, м; определяют по формуле
Sдoп = 0,8 ⋅
здесь h
σдоп
hσ доп
,
Е
(В.7)
— расчетная толщина сжимаемого слоя грунта; h = Hc – l (см. рисунок В.1),
Hc — глубина сжимаемой толщи грунта под ростверком, м; определяют согласно
таблице В.5 в зависимости от соотношения размеров ростверка;
l — длина сваи, м;
— среднее дополнительное напряжение в основании свай, кН; определяют на
глубине h1 = l + h/2 (рисунок В.1):
σдоп = αРр,
Е
94
Pр — давление под подошвой ростверка, кН;
α — коэффициент изменения напряжений в грунте на глубине h1; определяют
по таблице В.6;
— осредненное значение модуля деформации грунта, кПа, в пределах расчетной
толщины сжимаемого слоя грунта h; определяют по формуле
ТКП 45-5.01-256-2012
Е=
∑E h ,
∑h
i
i
(В.8)
i
hi — толщина i-го слоя грунта в пределах расчетной толщины h, м;
Ei — модуль деформации грунта в пределах i-го слоя грунта, кПа.
При условии Нс < l дополнительных напряжений в уровне нижних концов свай от давления под
ростверком не возникает, Sдоп = 0.
Таблица В.4 — Коэффициент группового эффекта Kg
Значения коэффициента Kg
Число
свай n
l
= 10
d
l
= 25
d
l
= 50
d
а
d
а
d
а
d
3
5
7
3
5
7
3
5
7
4
5
1,40
1,64
1,30
1,46
1,20
1,40
2,45
2,87
2,00
2,38
1,84
2,13
2,75
3,21
2,26
2,62
2,02
2,34
6
7
8
9
12
16
25
36
49
64
1,83
1,98
2,12
2,24
2,54
2,83
3,29
3,66
3,97
4,24
1,63
1,77
1,90
2,00
2,27
2,53
2,94
3,27
3,55
3,79
1,56
1,69
1,81
1,91
2,16
2,41
2,80
3,11
3,38
3,61
3,19
3,46
3,70
3,91
4,43
4,94
5,74
6,38
6,93
7,40
2,65
2,87
3,07
3,24
3,67
4,09
4,76
5,29
5,75
6,14
2,37
2,58
2,75
2,91
3,29
3,67
4,27
4,75
5,15
5,51
3,58
3,88
4,15
4,39
4,97
5,54
6,44
7,16
7,77
8,31
2,92
3,17
3,39
3,58
4,05
4,52
5,25
5,84
6,34
6,77
2,61
2,83
3,03
3,20
3,62
4,03
4,69
5,21
5,66
6,05
Примечание — Промежуточные значения Kg определяются интерполяцией.
Таблица В.5 — Глубина сжимаемой толщи Нс
η=
lр
bр
Нс
1
1,4
1,8
2,4
3,2
5,0
10,0
2,1bр
2,4bр
2,8bр
3,2bр
3,6bр
4,4bр
6,0bр
Примечание — Промежуточные значения Нс определяются интерполяцией.
95
ТКП 45-5.01-256-2012
P
p
h
Hc
hl
L
B
Sдоп = ap
Рисунок В.1 — Расчетная схема для определения дополнительной осадки
свайного фундамента Sдоп
Таблица В.6 — Значения коэффициента α
η=
Hc
bр
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,5
6,0
lр
bр
1,0
1,4
1,8
2,4
3,2
5,0
10,0
0,386
0,257
0,201
0,160
0,131
0,108
0,091
0,077
0,066
0,058
0,051
0,045
0,040
0,036
0,032
0,029
0,026
0,024
0,022
0,020
0,019
0,015
0,013
0,414
0,325
0,260
0,210
0,173
0,145
0,122
0,105
0,091
0,079
0,070
0,062
0,055
0,049
0,044
0,040
0,037
0,034
0,031
0,028
0,026
0,022
0,018
0,463
0,374
0,304
0,251
0,209
0,176
0,150
0,130
0,112
0,099
0,087
0,077
0,069
0,062
0,056
0,051
0,046
0,042
0,039
0,036
0,033
0,028
0,023
0,505
0,419
0,349
0,294
0,250
0,214
0,185
0,161
0,141
0,124
0,110
0,099
0,088
0,080
0,072
0,066
0,060
0,055
0,051
0,047
0,043
0,036
0,031
0,530
0,449
0,383
0,329
0,285
0,248
0,218
0,192
0,170
0,152
0,136
0,122
0,110
0,100
0,091
0,084
0,077
0,071
0,065
0,060
0,056
0,047
0,040
0,545
0,470
0,410
0,360
0,319
0,285
0,255
0,230
0,208
0,189
0,173
0,158
0,145
0,133
0,123
0,113
0,105
0,098
0,091
0,085
0,079
0,067
0,058
0,550
0,477
0,420
0,374
0,337
0,306
0,280
0,258
0,239
0,223
0,208
0,196
0,185
0,175
0,166
0,158
0,150
0,143
0,137
0,132
0,126
0,115
0,106
Примечания
1 Промежуточные значения α определяются интерполяцией.
2 При расчете ленточного фундамента значения α определяют при η = 10.
96
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Г
(справочное)
Примеры расчета свайных фундаментов
Г.1 Пример определения несущей способности оснований свай по результатам статического
зондирования грунтов
127,000
3,0
Песок
мелкий
средней
плотности
Глубина
зондирования,м
3,0
Суглинок
пылеватый тугопластичный
Разрез
скважины
Вид грунта
2
130,000
Мощность
(толщина
слоя) ,м
1
Абсолютные
отметки устья
скважины, м
Номер слоя
Г.1.1 Исходные данные
График статического зондирования, совмещенный с инженерно-геологической колонкой (рисунок Г.1).
0
4
8
12
16
qs, МПа
0
4
8
12
16
fs, МПа . 10-2
1
2
3
4
5
6
qs — удельное сопротивление грунта конусу зонда, МПа;
fs — удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности зонда, МПа;
Тип установки: С-832
Абсолютная отметка устья скважины: 130,000
Точка зондирования: №5
Режим: без стабилизации
Дата зондирования: 20.05.2000
Рисунок Г.1 — График статического зондирования, совмещенный
с инженерно-геологической колонкой
Проектируемые сваи:
а) h = 4,0 м, d = 0,3 м, А = 0,09 м2, U = 1,2 м;
б) h = 4,0 м, d = 0,15 м, А = 0,0225 м2, U = 0,6 м.
Г.1.2 Задание: произвести расчет частного значения предельного сопротивления основания сваи
в точке зондирования и определить расчетную допустимую нагрузку на сваю.
Г.1.3 Расчет
Определяем величину q si на участке, ограниченном уровнями 1d выше острия проектируемой
сваи и 4d — ниже, как среднее арифметическое q si в отдельных точках:
n
а) q si =
∑q
i =1
si
zi
si
zi
z
=
7,8 ⋅ 0,5 + 8 ⋅ 0,5 + 8,2 ⋅ 0,5
= 8,00 МПа;
1,5
=
8,0 ⋅ 0,75
= 8,00 МПа.
0,75
n
б) q si =
∑q
i =1
z
97
ТКП 45-5.01-256-2012
Среднее предельное значение сопротивления грунта под нижним концом сваи по данным статического зондирования в рассматриваемой точке:
а) R s = β1i q si = 0,66 ⋅ 8 = 5,28 МПа;
б) R s = β ij q si = 0,66 ⋅ 8 = 5,28 МПа.
Определяем f si на боковой поверхности зонда на двух участках (глинистые и песчаные):
f
s1
=
∑f
f
s2
=
∑f
si
hi
h
si
hi
h
=
0,038 ⋅ 1 + 0,040 ⋅ 1 + 0,042 ⋅ 1
= 0,040 МПа;
3,0
=
0,042 ⋅ 0,2 + 0,050 ⋅ 0,6 + 0,058 ⋅ 0,2
= 0,050 МПа.
1,0
Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной
сваи R fs, МПа, по данным статического зондирования грунта в рассматриваемой точке:
а) R fs1 = f s1β 2i = 0,04 ⋅ 0,75 = 0,03 МПа;
б) R fs 2 = f s 2β 2i = 0,05 ⋅ 0,57 = 0,0285 МПа;
R fs =
0,03 ⋅ 3 + 0,0285 ⋅ 1
= 0,0296 МПа.
4
Частные значения предельного сопротивления оснований свай определяем по формуле
F u = R sA + R fshU :
а) F u = 5,28 ⋅ 0,09 + 0,0296 ⋅ 4 ⋅ 1,2 = 0,4752 + 0,142 ≈ 0,62 МН = 620 кН;
б) F u = 5,28 ⋅ 0,0225 + 0,0296 ⋅ 4 ⋅ 0,6 = 0,1188 + 0,07 ≈ 0,19 МН = 190 кН.
Несущая способность по грунту Fd, кН, забивной, защемленной в грунте сваи, работающей на
сжимающую нагрузку, по результатам статического зондирования составляет
Fd =
∑F
nγg
u
.
Для одного испытания Fd = Fu.
Расчетная допустимая нагрузка на сваю:
620
а) N = F d =
= 496 кН;
γ k 1,25
190
б) N = F d =
= 152 кН.
γ k 1,25
Примечание — Методика статического зондирования, в том числе разбиение графиков зондирования на
участки, выполняется согласно ГОСТ 19912 и СНБ 1.02.01.
Г.2 Пример определения несущей способности оснований свай по результатам динамического
зондирования грунтов
Г.2.1 Исходные данные
График динамического зондирования, совмещенный с инженерно-геологической колонкой (рисунок Г.2).
98
129,000
2
2,0
Песок мелкий
средней
плотности
М
3,0
Песок средней
крупности
плотный
Суглинок
моренный
3
Глубина
зондирования,м
Разрез
скважины
131,000
Вид грунта
1
Мощность
(толщина
слоя) ,м
Номер слоя
Абсолютные
отметки устья
скважины, м
ТКП 45-5.01-256-2012
0
4
8
12
16
pд, МПа
1
2
С
3
4
5
6
7
Точка зондирования: №5
Абсолютная отметка устья скважины: 131,000
Дата зондирования: 20.05.2000
Рисунок Г.2 — График динамического зондирования, совмещенный
с инженерно-геологической колонкой
Проектируемые сваи:
h = 5,0 м, d = 0,3 м.
Г.2.2 Задание: произвести расчет частного значения предельного сопротивления сваи в точке
динамического зондирования и определить расчетную допустимую нагрузку на сваю.
Г.2.3 Расчет
Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи
Rd, МПа, по данным динамического зондирования в рассматриваемой точке
n
Rd =
∑q
i =1
di
zi
z
=
2,80 ⋅ 0,3 + 2,4 ⋅ 0,5 + 3,5 ⋅ 0,7
= 2,99 МПа.
1,5
Определяем среднее значение предельного сопротивления основания грунта на боковой поверхности сваи R fd
n
R fd =
∑f
di
i =1
h
hi
=
2,03 ⋅ 10 −2 ⋅ 2 + 5,25 ⋅ 10 −2 ⋅ 3
= 4,07 ⋅ 10 −2 МПа.
5
Определяем частное значение предельного сопротивления основания забивной висячей сваи
в точке зондирования
Fu = Rd A + Rfd hU = 2,99 ⋅ 0,09 + 4,07 ⋅ 10 −2 ⋅ 5 ⋅ 1,2 = 293 кН,
так как проведено одно испытание, то Fd = Fu = 293 кН.
Определяем расчетную допустимую нагрузку на сваю по несущей способности грунта основания:
293
N = Fd =
= 225 кН.
1,3
γk
Примечание — Методика динамического зондирования, в том числе разбивка графиков зондирования на
участки, выполняется согласно ГОСТ 19912, СНБ 1.02.01, с учетом таблицы 7.10 настоящего технического
кодекса.
Г.3 Пример расчета пирамидальной сваи с наклоном боковых граней ip > 0,025
Г.3.1 Рассчитать фундамент под наружную стену производственного здания с несущим каркасом
из трехшарнирных рам пролетом 18 м.
Конструктивное решение фундамента с литологической схемой основания приведено на рисунке Г.3.
99
ТКП 45-5.01-256-2012
0,09
0,155
P1
H
0,6
0,3
0,2
P2
НГ
Насыпной грунт
r = 1,5 т/м3
1,7
Песок мелкий, влажный
ПМ
0,7
r4 = 2,65 т/м3, r = 1,74 т/м3,
w = 0,15; jII = 28°,
3,0
cII = 0, E = 15,93 МПа
2a
1,2
Песок пылеватый, насыщенный водой
ПП
r5 = 2,65 т/м3, r = 1,93 т/м3,
w = 0,2; jII = 30°,
0,6
cII = 4 кПа, Е = 15,93 МПа
0,1
Суглинок мягкопластичный
r6 = 2,71 т/м3, r = 1,92 т/м3,
w = 0,31; wp = 0,22, wL = 0,37,
jII = 16°,
cII = 16 кПа, Е = 7,84 МПа
Рисунок Г.3 — Конструктивное решение фундамента с литологической схемой основания
Значения нагрузок, действующих на фундамент, приведены в таблице Г.1.
Таблица Г.1
Значения нагрузок, кН
Наименование нагрузок
Обозначение
Вертикальная — от стойки рамы
Вертикальная — от веса стеновой панели
Горизонтальная — от стойки рамы,
в том числе временная — от снега
Р1
Р2
Н
Нв
для расчетов
для расчетов
по I группе предельных по II группе предельных
состояний
состояний
121,0
56,1
101,0
42,6
101,0
51,0
81,2
30,4
Г.3.2 Составление расчетной схемы
Согласно 5.14 приводим действующую на фундамент систему сил к вертикальной N, горизонтальной Н силам и моменту М, приложенным к свае в точке пересечения ее продольной оси с расчетной поверхностью грунта.
За расчетную поверхность принимаем поверхность грунта (мелкого и влажного песка) естественного сложения, так как насыпной слой грунта не является надежным основанием.
Схемы сил, действующих на фундамент, приведены на рисунке Г.4.
100
ТКП 45-5.01-256-2012
б)
а)
N
H
N
H
h = 0,26
M
Расчетная
поверхность грунта
Рисунок Г.4 — Схемы сил, действующих на фундамент:
а — система сил, действующих на сваю (общий случай);
б — расчетная схема сил, действующих на сваю
Значения нагрузок для расчетов по I и II группам предельных состояний составляют:
NI =
∑Р
= 177,0 кН;
I
НI = 101,0 кН;
МI = 121,0 · 0,155 – 56,1 · 0,09 – 101,0 · 0,4 = – 26,7 кН⋅м;
NII =
∑Р
II
= 152,0 кН;
НII = 81,2 кН;
МII = 101,0 · 0,155 – 51,0 · 0,09 – 81,2 · 0,4 = –21,5 кН⋅м.
Расстояние от линии действия горизонтальной силы Н до расчетной поверхности грунта h по 5.16
составляет:
hI =
MI
26,7
=
= 0,26 м;
HI 101,0
hII =
MII
21,5
=
= 0,26 м.
81,2
HII
Г.3.3 Расчет фундамента по несущей способности на действие вертикальной составляющей
нагрузки
Пирамидальная свая прямоугольного сечения с оголовком h = 0,3 м и с размерами пирамидальной части: D = 0,8 м, С = 0,7 м, d = с = 0,1 м, L = 3,0 м.
1) Определяем угол конусности пирамидальной части сваи по формуле (Б.2) с учетом Б.1.3 (приложение Б):
αс = arctg
В=
B−b
.
2L
DC = 0,8 ⋅ 0,7 = 0,748 м; b = d = 0,1 м; L = 3,0 м.
αс = arctg
0,748 − 0,1
= 6,16°.
2⋅3
tgαс = 0,108, сosαс = 0,994, sinαс = 0,107.
2) Длина пирамидальной части сваи, находящейся в грунте естественного сложения (рисунок Г.3):
Lр = (3,0 + 0,3 + 0,2) – 0,6 = 2,9 м .
3) Размер приведенного квадратного сечения пирамидальной части сваи в уровне верха i-го
слоя грунта:
а) для мелкого песка
В1 = 2Lрtgαс + b = 2 · 2,9 · 0,108 + 0,1 = 0,73 м;
б) для пылеватого песка
В2 = 2·(Lр – hi)tgαс + b = 2 · (2,9 – 1,7) · 0,108 + 0,1 = 0,36 м.
101
ТКП 45-5.01-256-2012
4) Определяем площадь боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта по формуле (Б.3)
(приложение Б):
а) для мелкого песка
A1 =
4 ⋅ ( B 1 − h1tgα с ) ⋅ h1
cosα с
=
4 ⋅ ( 0,73 − 1,7 ⋅ 0,108 ) ⋅ 1,7
0,994
2
= 3,74 м ;
б) для пылеватого песка
A2 =
4 ⋅ ( 0,36 − 1,2 ⋅ 0,108 ) ⋅ 1,2
0,994
= 1,11 м2.
5) Расчетное сопротивление грунта сжатию боковой поверхностью сваи в пределах i-го слоя
грунта находим по графику (рисунок Б.1а) в зависимости от рdi и угла αс = 6,16°:
ρ1
1,74
а) для мелкого песка при рd1 =
=
= 1,51 т/м3
1 + ω1 1 + 0,15
Р1 = 205,0 кПа;
б) для пылеватого песка при рd2 =
1,93
3
= 1,61 т/м
1 + 0,2
Р2 = 225,0 кПа.
6) Определяем среднее значение коэффициента пористости грунта в зоне уплотнения по формуле (Б.4) и расчетные значения ϕI.i и сI.i по таблице Б.1 (приложение Б):
а) для мелкого песка при Kv = 9,7 по графику (рисунок Б.2)
е у1 =
2,65
– 1 = 0,59,
1 ⎞
⎛
1,51⋅ ⎜ 1 +
⎟
⎝ 9,7 ⎠
по таблице Б.1 (приложение Б) сI.i = 2,1 кПа; ϕI.i = 31°;
б) для пылеватого песка при Кv = 12,4
еу2 =
2,65
– 1 = 0,52,
1 ⎞
⎛
1,61⋅ ⎜ 1 +
⎟
⎝ 12,4 ⎠
по таблице Б.1 (приложение Б) сI.2 = 4,3 кПа; ϕI.2 = 31,6°.
7) Определяем несущую способность сваи при действии вертикальной составляющей нагрузки по
формуле (Б.1) (приложение Б):
Fdv = 3,738 · 0,994 · [205 · (0,108 + tg 31°) + 2,1] + 1,113 · 0,994 · [225 · (0,108 + tg31,6°) + 4,3] = 731,0 кН.
Отношение
F dv = 731,0 = 522,5 кН, что значительно больше N = 177,0 кН.
I
1,4
γk
Таким образом, требование расчета по I группе предельных состояний удовлетворяется с запасом.
Г.3.4 Расчет фундамента по несущей способности на действие горизонтальной составляющей
нагрузки
1) Определяем расчетную ширину наклонной грани сваи, перпендикулярной к плоскости действия горизонтальной и моментной нагрузок, в уровне расчетной поверхности грунта (рисунок Б.3а)
Dр = 2Lptgβр + d.
При Lp = 2,9 м; d = 0,1 м; βр = arctg
0,8 − 0,1
D−d
= arctg
= 6,65°
2⋅3
2L
Dр = 2 · 2,9 · tg6,65° + 0,1 = 0,78 м (tgβр = 0,117).
2) Глубину точки поворота у0 находим по формуле (Б.9) (приложение Б) при hi = 0,26 м
⎛ 0,78 + 3,1⋅ 0,1 ⎞
⎛ 0,78 + 2,1⋅ 0,1 ⎞
2,9 ⋅ ⎜
+ 0,26 ⋅ ⎜
⎟
⎟
12,7
6,5
⎝
⎠
⎝
⎠ = 1,55 м.
у0 = 2,9 ⋅
⎛ 0,78 + 2,1⋅ 0,1 ⎞
⎛ 0,78 + 1,1⋅ 0,1 ⎞
2,9 ⋅ ⎜
⎟ + 0,26 ⋅ ⎜
⎟
6,5
2,31
⎝
⎠
⎝
⎠
102
ТКП 45-5.01-256-2012
3) По формуле (Б.5) при γcs.1 = 2 и γcs.2 = 1,5 (таблица Б.4) определяем
γcs.ср =
γ cs.1A1 + γ cs.2 A 2
2 ⋅ 3,74 + 1,5 ⋅ 1,11
=
= 1,89.
3,74 + 1,11
A1 + A 2
По формуле (Б.8) при γcs = γcs.cp = 1,89 определяем
⎡
⎛ 0,78 + 1,1⋅ 0,1 ⎞
⎛ 0,78 + 2,1⋅ 0,1 ⎞ ⎤
3
W = 2,91,1 ⋅ ⎢1,65 ⋅ ⎜
− 2,9 ⋅ ⎜
⎟
⎟ ⎥ ⋅ 1,89 = 0,948 м .
2,31
6,5
⎝
⎠
⎝
⎠
⎣
⎦
4) По формуле (Б.7) (приложение Б) при Нiq = 101,0 – 42,6 = 58,4 кН (см. таблицу Г.1) определяем
γcq = 0,5 +
58,4
Hq
= 0,5 +
= 1,08.
101,0
Hq + Hp
101,0
5) По таблице Б.3 при θ = arctg Н 1 = arctg
= 29,71° ≈ 30° находим
177,0
N1
γсv = 1,59.
6) Определяем несущую способность пирамидальной сваи при действии горизонтальной составляющей нагрузки Fdh – по формуле (Б.6) при
+
30000 ⋅ 3,74 + 20000 ⋅ 1,11
K = Kср = K 1А1 K 2 А 2 =
= 27700 кН/м4
3,74 + 1,11
А1 + А 2
Fdh =
1,1⋅ 1,59 0,015 ⋅ 27700 ⋅ 0,948
= 306,6 кН.
⋅
1,08
2,08
Так как Fdh = 306,6 кН < Fdvtgθ = 731,0 · tg30° = 424,0 кН, то условие Б.1.13 выполняется.
306,6
= 219,0 кН > 101,0 кН.
7) Отношение F dv =
1,4
γk
Требование расчета по I группе предельных состояний удовлетворяется.
Г.3.5 Расчет фундамента по перемещениям на действие горизонтальной составляющей нагрузки
1) По формуле (Б.7) при НII.q = 81,2 – 30,4 = 50,8 кН определяем
γсq = 0,5 + 50,8/81,2 = 1,12.
81,2
= 28° находим
2) По таблице Б.3 при θ = arctg Н II = arctg
N II
152,0
γсv = 1,62.
3) По формуле (Б.12) при НII = 81,2 кН определяем
W = 0,948 м3 и K = Kcp = 27700 кН/м3
2
⎛ 200 ⋅ 1,12 ⋅ 81,2 ⎞
ηII = ⎜
⎟ = 0,48 < 1,0. Принимаем ηII = 1,0.
⎝ 27700 ⋅ 0,948 ⎠
4) Находим значение у0 при h = 0,26 по формуле (Б.9) y0 = 1,55 м.
5) Расстояние от обреза фундамента до расчетной поверхности
f = 0,6 – 0,2 = 0,4 м (рисунок Г.3).
6) Определяем расчетную величину горизонтального перемещения по формуле (Б.11)
1,12
81,2
⋅ 1,0 ⋅
Sh =
⋅(1,55 + 0,4) = 0,0042 м = 0,42 см.
1,62
27700 ⋅ 0,948
Это значительно меньше, чем предельно допустимое перемещение фундамента Suh = 2 см, т. е. требование по II группе предельных состояний удовлетворяется с запасом.
Г.3.6 Расчет фундамента по осадкам на действие вертикальной составляющей нагрузки
Так как модуль деформации грунтов ниже острия сваи Е0 = 7,84 МПа (суглинок мягкопластичный),
то в соответствии с 5.19 следует выполнить расчеты по определению осадки фундамента и по проверке давления на кровлю слабого слоя.
103
ТКП 45-5.01-256-2012
1) Максимальный диаметр зоны уплотнения грунта вокруг сваи определяем по Б.2.4.
28o ⋅ 3,74 + 30o ⋅ 1,11
При ϕср =
= 28,5° по графику (рисунок Б.6) Kу = 1,4; В = В1 = 0,73 м (см. расчет
3,74 + 1,11
фундамента по несущей способности на действие вертикальной составляющей нагрузки).
Dу = Kу2В = 1,4 · 2 · 0,73 = 2,04 м.
2) Размер подошвы условного фундамента определяем по Б.2.3 и рисунку Б.5
bуф = 0,886Dу = 0,886 · 2,04 = 1,81 м.
3) Вес сваи в объеме условного фундамента
⎛ 0,8 ⋅ 0,7 + 0,1⋅ 0,1
⎞
⋅ 3 + 0,8 ⋅ 0,7 ⋅ 0,3 ⎟ = 2,5⋅9,81⋅1,02 = 25,1 кН.
Qсв = ρбgVсв = 2,5 · 9,81 · ⎜
2
⎝
⎠
4) Вес грунта в объеме условного фундамента при
γср = ρсрg =
1,5 ⋅ 0,6 + 1,74 ⋅ 1,7 + 1,92 ⋅ 1,2
⋅9,81 = 17,3 кН/м3
0,6 + 1,7 + 1,2
Qгр = (Н3bуф2 – Vсв)·γср = [(0,2 + 0,3 + 3,0) · 1,812 – 1,02] · 17,3 = 180,7 кН.
5) Вес условного фундамента
Qуф = Qсв + Qгр = 25,1 + 180,7 = 205,8 кН.
6) Среднее давление на грунт под подошвой условного фундамента
Рср =
N II + Q уф
b
2
уф
=
152 + 205,8
2
1,81
= 109,2 кПа.
7) Расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы условного фундамента определяем по
формуле (Б.16) для пылеватого песка при
γII = 1,93 · 9,81 = 19,0 кН/м3; ϕII = 30°;
γ′II =
1,5 ⋅ 0,6 + 1,74 ⋅ 1,7 + 1,93 ⋅ 1,2
⋅9,81 = 17,7 кН/м3;
0,6 + 1,7 + 1,2
cII = 3,9 кПа;
Мγ = 1,15; Мq = 5,59; Мc = 7,95 (по таблице Б.5)
R = KL · (Мγb2γII + Мqd2γ′II + МccII) = 1,0 · (1,15 · 1,81 · 19,0 + 5,59 · 3,5 · 17,7 + 7,95 · 3,9) = 408,2 кПа,
т. е. Рср = 109,2 кПа < R = 408,2 кПа.
8) Бытовое давление в грунте в уровне подошвы условного фундамента (от отметки природного
рельефа)
σzq.0 = (1,74 · 1,7 + 1,93 · 1,2) · 9,81 = 51,7 кПа.
9) Дополнительное давление на грунт под подошвой условного фундамента
Р0 = Рср – σzq.0 = 109,2 – 51,7 = 57,5 кПа.
10) Для определения осадки условного фундамента методом послойного суммирования разбиваем толщу грунта ниже подошвы условного фундамента на элементарные слои толщиной не более 0,4bуф = 0,724 м, вычисляем бытовые и дополнительные давления на границах слоев.
Все вычисления сводим в таблицу Г.2.
Таблица Г.2
Глубина z, м,
от подошвы
2z
bуф
σzq, кПа
0
0
51,7
1
0,724
0,8
65,4
1,448
1,6
2,172
2,4
104
α
σzq = αР0, кПа
по [8] табл. 5.4
0,2σzq, кПа
Е0, кПа
57,5
—
15,93 · 103
0,8
46,0
—
79,1
0,449
25,81
15,82
92,8
0,257
14,8
18,56
7,84 · 103
ТКП 45-5.01-256-2012
11) Вычисляем осадку:
0,724
0,724 ⎤
⎡
+ ( 0,5 · 46,0 + 25,8 + 0,5·14,8 ) ⋅
= 0,006 м = 0,6 см,
S = 0,8 ⋅ ⎢0,5 ⋅ ( 57,5 + 46,0 ) ⋅
3
15,93 ⋅ 10
7,84 ⋅ 10 3 ⎥⎦
⎣
т. е. расчетная осадка значительно меньше предельно допустимой осадки Su = 8 см.
Г.3.7 Проверка давления на кровлю слабого слоя
1) Определяем вертикальное бытовое давление в грунте на уровне кровли слабого слоя
σzq = 9,81 · (1,74 · 1,7 + 1,93 · 1,8 ) = 63,1 кПа.
2) Определяем дополнительное давление от условного фундамента (см. выше) на кровлю сла2z 2 ⋅ 0,6
=
бого слоя при z = 0,6 м, ξ =
= 0,66, α = 0,856 (по [8] — см. таблицу В.2)
1,81
b уф
σzр = 0,856 · (109,2 – 51,7) = 49,2 кПа.
3) Площадь и ширина подошвы условного фундамента на кровле слабого слоя (по Б.2.6)
Аz =
2
N II = 152,0 + 205,8
= 7,27 м ;
49,2
σ zp
bz =
A z = 7,27 = 2,7 м.
4) Расчетное сопротивление грунта в уровне кровли слабого слоя (мягкопластичный суглинок —
3
ρ = 1,92 т/м , ϕII = 16°, сII = 15,7 кПа) при KL = 1, Мγ = 0,36, Мq = 2,43, Мc = 4,99 составляет:
1,5 ⋅ 0,6 + 1,47 ⋅ 1,7 + 1,93 ⋅ 1,8 ⎤
⎡
Rz = 9,81⋅ ⎢0,36 ⋅ 2,7 ⋅ 1,92 + 2,43 ⋅ ( 0,6 + 1,7 + 1,2 + 0,6 ) ⋅
⎥ + 4,99 ⋅ 15,7 = 271,4 кПа,
0,6 + 1,7 + 1,2 + 0,6
⎣
⎦
что значительно больше, чем давление, действующее на кровлю слабого слоя, равное
σzp + σzq = 49,2 + 63,1 = 112,3 кПа.
Г.3.8 Расчет свай по прочности и трещиностойкости
а) Определение усилий в поперечных сечениях сваи
Расчетная схема сваи приведена на рисунке Г.5.
H = 101 кН
Уровень
Эпюра М, кН
расчетной
поверхности 26,3 (21,2)
1,5
2,0
I
II
II
57,9 (46,6)
56,2 (45,2)
37,5 (30,2)
33,4 (26,9)
III
III
15,0 (12,1)
7,1 (5,7)
0,58
57,4 (46,2)
52,0 (41,8)
11,4 (9,1)
–17,2 (–13,8)
2,32
I
0,87
1,45
1,74
2,03
y0 = 1,5
Lp = 2,9
0,5
1,0
48,5 (39,0)
c = 0,68
101 (81,2)
0,29
0
Эпюра Q, кН
–41,2 (–33,1)
–41,5 (–33,5)
–40,1 (–32,2)
–33,1 (–26,6)
–22,5 (–18,1)
2,5
3,0
d = c = 0,1
0
0
Примечание — В скобках указаны значения усилий от нормативных значений нагрузки.
Рисунок Г.5 — Расчетная схема сваи и эпюры М и Q в ее сечениях
Необходимые для расчетов данные, вычисленные ранее:
h = 0,26 м, у0 = 1,55 м, Dр = 0,78 м, d = 0,1 м, L = 2,9 м.
105
ТКП 45-5.01-256-2012
1) Определяем значения изгибающих моментов в поперечных сечениях сваи, расположенных на
глубине у, соответственно составляющей 0,0L; 0,1L; 0,2L; 0,3L; 0,5L; 0,7L; 0,8L и 1,0L от расчетной поверхности, согласно Б.4, при расчетном значении горизонтальной составляющей нагрузки НI = 101,0 кН:
М0,0 = 101,0 · 0,26 = 26,3 кН⋅м,
⎧
⎡
⎡ 1,55 ⎛
0,29 ⋅ ( 0,78 − 0,1) ⎞ 0,29 ⎛
0,29 ⋅ ( 0,78 − 0,1) ⎞ ⎤ ⎤ ⎫
1,1
⎪
⋅ ⎜⎜ 0,78 −
⋅ ⎜⎜ 0,78 −
⎢ 0,29 ⋅ ⎢
⎟⎟ −
⎟⎟ ⎥ ⎥ ⎪
2,82 ⋅ 2,9
1,95 ⋅ 2,9
⎪
⎢
⎢⎣ 2,31 ⎝
⎠ 6,49 ⎝
⎠ ⎥⎦ ⎥ ⎪ =
М 0,1 = 101,0 ⋅ ⎨0,26 + 0,29 ⋅ ⎢1 −
⎥⎬
2,9
⎤
1,1 ⎡ 1,55
⎪
⎢
⎥⎪
⋅ ( 0,78 + 1,1⋅ 0,1) −
⋅ ( 0,78 + 2,1⋅ 0,1) ⎥
2,9 ⋅ ⎢
⎪
6,49
⎢
⎥⎪
⎣ 2,31
⎦
⎣
⎦⎭
⎩
= 48,5 кН⋅м.
Аналогичным образом получим:
М0,2 = 57,4 кН⋅м, М0,3 = 56,2 кН⋅м, М0,5 = 37,5 кН⋅м,
М0,7 = 15,0 кН⋅м, М0,8 = 7,1 кН⋅м, М1,0 = 0,0 кН⋅м.
При расчетном значении нагрузки НII = 81,2 кН:
М0,0 = 21,2 кН⋅м, М0,1 = 39,0 кН⋅м, М0,2 = 46,2 кН⋅м,
М0,3 = 45,2 кН⋅м, М0,5 = 30,2 кН·м, М0,7 = 12,1 кН⋅м,
М0,8 = 5,7 кН⋅м, М1,0 = 0,0 кН⋅м.
2) Определяем значения поперечных сил в сечениях сваи, расположенных на глубине у, соответственно составляющей 0,0L; 0,1L; 0,2L; 0,3L; 0,5L; 0,7L; 0,8L и 1,0L от расчетной поверхности, определяем
по Б.4 (приложение Б) при расчетном значении горизонтальной составляющей нагрузки НI = 101,0 кН:
Q0,0 = 101,0 кН,
⎧
⎡1,55 ⎛
0,29 ⋅ ( 0,78 − 0,1) ⎞ 0,29 ⎛
0,29 ⋅ ( 0,78 − 0,1) ⎞ ⎤ ⎫
1,1
⋅ ⎜⎜ 0,78 −
⋅ ⎜⎜ 0,78 −
⎪ 0,29 ⋅ ⎢
⎟⎟ −
⎟⎟ ⎥ ⎪
1,91⋅ 2,9
1,48 ⋅ 2,9
⎪
⎢ 1,1 ⎝
⎠ 2,1 ⎝
⎠⎦⎥ ⎪ = 52,0 кН.
⎣
Q 0,1 = 101,0 ⋅ ⎨1 −
⎬
2,9
⎤
1,1 ⎡ 1,55
⎪
⎪
⋅
⋅
+
⋅
−
⋅
+
⋅
0,78
1,1
0,1
0,78
2,1
0,1
2,9 ⎢
(
)
(
)⎥
⎪
⎪
6,49
⎣ 2,31
⎦
⎩
⎭
Аналогичным образом получим:
Q0,2 = 11,4 кН, Q0,3 = –17,2 кН, Q0,5 = –41,2 кН, Q0,6 = –40,1 кН, Q0,7 = –33,1 кН, Q0,8 = –22,5 кН,
Q1,0 = 0,0 кН.
При расчетном значении горизонтальной нагрузки НII = 81,2 кН:
Q0,0 = 81,2 кН, Q0,1 = 41,8 кН, Q0,2 = 9,1 кН, Q0,3 = –13,8 кН, Q0,5 = –33,1 кН, Q0,6 = –32,2 кН, Q0,7 = –26,6 кН,
Q0,8 = –18,1 кН, Q1,0 = 0,0 кН.
Эпюры М и Q приведены на рисунке Г.5.
б) Расчет сваи по прочности
Расчет производим в соответствии с [9].
Сваи рассматриваемого типа имеют рабочую продольную арматуру из четырех стержней класса
S500, диаметром 16 мм и поперечную арматуру из стержней диаметром 6 мм, класса S240, с шагом 300 мм.
12
Класс бетона по прочности на сжатие С /15.
Проверку прочности, а затем и ширины раскрытия трещин производим для трех критических сечений, показанных на рисунке Г.5.
Сечение I-I расположено в уровне максимального момента, сечение II-II — в уровне точки поворота сваи, сечение III-III — примерно на расстоянии 1/3L от нижнего конца сваи (0,87 м).
МI = Мmax = 57,9 кН·м (при у = 0,7 м),
МII = 33,4 кН·м (при у = у0 = 1,55 м),
МIII = M0,7 = 15 кН·м.
Размеры сторон сваи в указанных сечениях составляют:
hI = 2 · 0,1 · (2,9 – 0,7) + 0,1 = 0,54 м,
hII = 2 · 0,1 · (2,9 – 1,55) + 0,1 = 0,37 м,
hIII = 2 · 0,1 · (2,9 – 2,03) + 0,1 = 0,27 м,
bI = 2 · 0,117 · (2,9 – 07) + 0,1 = 0,61 м,
106
ТКП 45-5.01-256-2012
bII = 2 · 0,117 · (2,9 – 1,55) + 0,1 = 0,42 м,
bIII = 2 · 0,117 · (2,9 – 2,03) + 0,1 = 0,30 м.
I
Так как свая имеет симметричное армирование (Аs = А s), то согласно [9] (формула (16)) х = 0.
Соответственно, проверку прочности производим в соответствии с [9] (формула (19)):
I
М ≤ Rs Аs·(h0 – а ),
–4
2
I
где Rs = 280,0 МПа, Аs = 4,02 · 10 м (2 ∅16 S500), а = 0,03 м.
Для сечения I-I: hI = 0,54 – 0,03 = 0,51 м имеем:
3
–4
3
–4
57,9 кН⋅м > 280,0 · 10 · 4,02 · 10 · (0,51 – 0,03) = 54 кН⋅м.
Для сечения II-II: hII = 0,37 – 0,03 = 0,34 м;
33,4 кН⋅м < 280,0 · 10 · 4,02 · 10 · (0,34 – 0,03 ) = 34,9 кН⋅м.
Для сечения III-III: hIII = 0,27 – 0,03 = 0,24 м;
3
–4
15 кН⋅м < 280,0 · 10 · 4,02 · 10 · (0,34 – 0,03) = 23,6 кН⋅м.
Следовательно, для сечения I-I условие прочности не удовлетворяется.
Определяем требуемое количество арматуры из условия прочности.
Вычисляем:
αm =
М
3
при Rb = 7,7⋅10 кПа (γb2 = 0,9);
2
R bbh 0
αmI =
57,9
= 0,047 ;
7700 ⋅ 0,61⋅ 0,512
αmII =
33,4
= 0,089 ;
7700 ⋅ 0,42 ⋅ 0,34 2
αmIII =
15,0
= 0,113 .
7700 ⋅ 0,30 ⋅ 0,24 2
12
Согласно [9] (таблица 18) для элемента из бетона класса С /15 с арматурой класса S500 при γb2 = 0,9
находим:
αR = 0,449.
Во всех случаях αm < αR, следовательно, сжатая арматура по расчету не требуется.
В зависимости от αm согласно [9] (таблица 20) находим:
ζI = 0,976, ζII = 0,953, ζIII = 0,940.
Требуемая площадь сечения продольной арматуры:
АsI =
57,9
–4 2
2
М1 =
= 4,15⋅10 м = 4,15 см ,
3
⋅
⋅
⋅
280,0
0,976
0,51
10
R sζ I hI
АsII =
33,4
= 3,68⋅10–4 м2 = 3,68 см2,
280,0 ⋅ 10 3 ⋅ 0,953 ⋅ 0,34
АsIII =
15,0
= 2,37⋅10–4 м2 = 2,37 см2.
280,0 ⋅ 10 3 ⋅ 0,940 ⋅ 0,24
Очевидно, для сечения I-I следует поставить один дополнительный стержень диаметром 12 мм
класса S500, т. е. 2 ∅16 S500 + 1 ∅12 S500. Аs = 5,15 см2 > 4,15 см2 = Аsi.
Г.3.9 Расчет сечений, наклонных к продольной оси сваи, на действие поперечной силы
по наклонной сжатой полосе между трещинами
Согласно [9] (формула (47)) проверяем условие:
Q < 0,3ϕwIϕbIRbbh0.
Так как наклонная трещина может образоваться только в месте приложения усилия от распора Н,
проверку прочности проводим для сечения сваи в уровне расчетной поверхности грунта.
Qmax = 101,0 кН, b = 0,78 м, h0 = 0,68 – 0,03 = 0,65 м.
ϕwI = 1 + 5αμw = 1 + 5 · 10,24 · 2,4 · 10–4 = 1,012 < 1,3.
107
ТКП 45-5.01-256-2012
α=
μw =
3
E s = 2,1⋅ 10
= 10,24,
3
Е б 20,5 ⋅ 10
А sw = 0,57 = 2,4·10–4
,
bS 78 ⋅ 30
ϕb1 = 1 – βRb = 1 – 0,01 · 7,7 = 0,923.
Тогда 0,3ϕwIϕbIRbbh0 = 0,3·1,012 · 0,923 · 7700 · 0,78·0,65 = 1093 кН > Qmax = 101,0 кН, т. е. прочность наклонной полосы обеспечена.
Г.3.10 Расчет сечений, наклонных к продольной оси сваи, на действие поперечной силы
по наклонной трещине
Согласно [9] (формула (50)) проверяем условие
Q < Qb + Qsw.
Принимаем: Q = Qmax = 101,0 кН,
Qb = Qb.min = ϕb3Rbtbh0 = 0,6 · 670 · 0,78 · 0,65 = 203,8 кН.
Так как Qb.min > Qmax, то поперечная арматура по расчету не требуется и принимается конструктивно.
Расчет наклонных сечений на действие изгибающего момента для обеспечения прочности по наклонным трещинам в данном случае можно не производить, так как наклонные термины не образуются.
в) Расчет сваи по образованию нормальных трещин
Определяем изгибающий момент трещинообразования Мcrc.
В соответствии с [9] (формула (4.2)) при
5,15 ⋅ 10 −2
μI = А sI =
= 0,0017 < 0,01,
b I h I 0,61⋅ 0,51
4,02 ⋅ 10 −2
А
= 0,0028 < 0,01,
μII = sII =
b II h II 0,42 ⋅ 0,34
4,02 ⋅ 10 −2
АsIII
= 0,0056 < 0,01,
=
b III h III 0,30 ⋅ 0,24
Мcrc согласно [9] (формула (234)) как для бетонного сечения (Мshr = 0):
μIII =
Мcrc = Rbt.serWpL = Rbt.seγWred.
При γ = 1,75 ([9], таблица 29)
Мcrc = Rbt.ser1,75 ⋅
bh 2
= 0,292bh2 Rbt.ser.
6
Сечение I-I:
МcrcI = 0,292 · 0,61 · 0,54 · 1150 = 110,6 кН⋅м > Мr.I = 46,6 кН⋅м.
Сечение II-II:
МcrcII = 0,292 · 0,42 · 0,37 · 1150 = 52,2 кН⋅м > Мr.II = 26,9 кН⋅м.
Сечение III-III:
МcrcIII = 0,292 · 0,30 × 0,27 · 1150 = 27,2 кН⋅м > Мr.III = 12,1 кН⋅м.
Здесь Мr.I, Мr.II, Мr.II — нормативные значения изгибающих моментов в расчетных сечениях
(см. рисунок Г.5).
Так как во всех расчетных сечениях выполняется условие Мr < Мcrc , согласно [9] (формула (233)),
то нормальные трещины не образуются.
Г.4 Пример расчета столбчатого свайного фундамента из забивных свай по результатам
их статических испытаний
Г.4.1 Исходные данные
Расчетная схема свайного фундамента приведена на рисунке Г.6.
График зависимости осадки одиночной сваи от нагрузки s1 = f(N) приведен на рисунке Г.7.
108
ТКП 45-5.01-256-2012
A–A
1000
2000
100
900
2
5000
900 900
1
3
200
300
900 900
200
A
3000
A
200
2200
200
Nc
2200
Рисунок Г.6 — Расчетная схема свайного фундамента
0
100
200 300 400 500 600 700 N, кН
Np F
d
2
4
6
8
10
12
S1
14
16
18
20
22
24
S, мм
Рисунок Г.7 — График зависимости осадки одиночной сваи от нагрузки s1 = f(N)
Г.4.2 Грунтовые условия:
1) обратная засыпка песчаным грунтом — γ = 18 кН/м3, h = 1 м;
2) суглинки средней прочности — γ = 19,8 кН/м3, ϕ = 23°, с = 0,025 МПа, IL = 0,3, Е = 12 МПа, h = 2 м;
3) пески крупные средней прочности — γ = 19,0 кН/м3, ϕ = 38°, Е = 22 МПа.
Под ростверком выполнена уплотненная подготовка из щебня.
Грунтовые воды на площадке отсутствуют.
109
ТКП 45-5.01-256-2012
Г.4.3 Расчет
1. Определяем несущую способность грунта основания одиночной сваи по графику S1 = f(N)
(рисунок Г.7) при осадке S = 0,2Su (Su — предельная осадка фундамента). В данном случае Su = 80 мм
и S = 0,2 · 80 = 16 мм. Расчетная несущая способность сваи Fd = 670 кН.
2. Допустимую нагрузку на группу свай Npf определяем по формуле (В.3) (приложение В) при:
γck = 1,
γk = 1,2,
В 2,2
= 1,1 м,
=
2
2
FВ/2 = 38,3 кН.
9 ⋅ (670 − 38,3)
= 4738 кН.
1,2
3. Допустимую нагрузку на ростверк Np определяем по формуле (В.2) при:
Npf = 1⋅
γcр = 1,0,
АРr = 2,22 – 9⋅0,32 = 4 м2.
Расчетное сопротивление грунта Rр под ростверком определяем как для фундамента на естественном основании площадью АРr и соотношением сторон lР/bР = 1, с глубиной заложения подошвы d =
1 м. R = 322 кПа. Осадку фундамента при давлении под его подошвой Рр = R определяем в соответствии с СНБ 5.01.01 методом послойного суммирования. SR = 4,26 см.
F
Осадку группы свай Sр определяем по формуле (В.5). При нагрузке на сваю Np = d = 670/1,2 =
γk
= 558 кН ее осадка составляет S1 = 10,2 мм (см. рисунок Г.7).
Коэффициент группового эффекта Kg определяем по таблице В.4 (приложение В) при n = 9, а =
3d, L/d = 5/0,3 = = 16,7, Kg = 2,99.
Sр = KgS1 = 2,99⋅10,2 = 3,05 см.
Рр = 322 ⋅
30,5
= 230 кПа.
42,6
NР = 1⋅230⋅4 = 920 кН.
Расчетная допустимая нагрузка на свайный фундамент
Nс = 4738 + 920 = 5658 кН.
5. Осадку свайного фундамента с несущим ростверком Sr определяем по формуле (В.6) при
Нс = 2,1 · 2,2 = 4,62 м.
Поскольку Нс < l, Sдоп = 0. Осадка свайного фундамента с несущим ростверком равна осадке
группы свай: Sr = 3,05 см.
110
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Д
(рекомендуемое)
Определение осадки ленточных свайных фундаментов
Д.1 Осадку S, м, ленточных свайных фундаментов с одно- и двухрядным расположением свай
(при расстоянии между сваями от 3d до 4d) определяют по формуле
S=
N ⋅ (1 − ν 2 )
πE
⋅ δ 0,
(Д.1)
где N
— расчетная вертикальная нагрузка на свайный фундамент, кН/м, с учетом веса условного фундамента в виде массива грунта со сваями ограниченного:
— сверху — поверхностью планировки;
— с двух сторон — вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням
крайних рядов свай;
— снизу — горизонтальной плоскостью, проходящей через нижние концы свай;
E, ν — значения соответственно модуля деформации и коэффициента Пуассона грунта в пределах сжимаемой толщи, кПа, определяют для указанного выше условного фундамента в
соответствии с требованиями СНБ 5.01.01;
δ0
— коэффициент, определяемый по номограмме (рисунок Д.1) в зависимости от коэффициента Пуассона ν, приведенной ширины фундамента ⎯b0 и приведенной глубины
сжимаемой толщи Нс0, определяемых по формулам:
b0 =
b
,
h
Нс 0 =
Hc
,
h
здесь b
— ширина условного фундамента; принимается равной расстоянию между наружными гранями крайних рядов свай, м;
h — глубина погружения свай в грунт, м;
Hc — глубина сжимаемой толщи, м.
Д.2 Значения коэффициента δ0 определяют по номограмме, приведенной на рисунке Д.1, следующим образом. На номограмме через точку, соответствующую вычисленному значению приведенной глубины сжимаемой толщи, проводится прямая, параллельная оси абсцисс, до пересечения
с линией, соответствующей приведенной ширине фундамента ⎯b0, и опускается перпендикуляр до
линии, соответствующей коэффициенту Пуассона грунта ν. Из полученной точки пересечения проводится линия, параллельная оси абсцисс, до пересечения с осью ординат, на которой указаны
значения коэффициента δ0.
111
ТКП 45-5.01-256-2012
H
Hco = hc
b
b0 = h = 0,40
2,1
1,9
1,7
1,5
0,35
0,30
0,25
0,20
1,3
0,025
0,050
0,100
0,150
1,1
0,4
0,8
1,2
1,6
n = 0,20
0,30
0,35
0,40
2,0
2,4
d0
Рисунок Д.1 — Номограмма для определения значений δ0
112
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Е
(рекомендуемое)
Определение осадки одиночных призматических свай
Е.1 Расчет осадок S1, м, одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПа,
и коэффициентом Пуассона μ1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона μ2, допускается производить при следующих условиях:
N≤
Fd
,
γk
l
> 5,
d
G1l
> 1,
G2d
где l — длина сваи, м;
d — диаметр или наименьшая сторона поперечного сечения сваи, м.
Е.2 Формула для определения расчетной осадки одиночной сваи имеет вид
S1 = β ⋅ F v ,
G1l
(Е.1)
где Fv — вертикальная составляющая сил, воздействующих на сваю, кН;
β — эмпирический коэффициент.
Е.3 Значение коэффициента β определяют по формуле
β=
β′
λ1
+
β′
α′ ,
χ
1−
(Е.2)
где β′ — коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (ЕА = ∞); определяют по
⎛ kμG1l ⎞
формуле β′ = 0,17 ln ⎜
⎟;
⎝ G2d ⎠
α′ — тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G1 и μ1,
⎛ kμ1l ⎞
определяют по формуле α′ = 0,17 ln ⎜
⎟;
⎝ d ⎠
χ — относительная жесткость сваи; определяют по формуле χ =
ЕА
;
G1l 2
λ1 — параметр, определяющий увеличение осадки за счет сжатия ствола; определяют по
3
формуле λ1 =
здесь ЕА
2,12χ 4
3
1 + 1,12χ 4
,
— жесткость ствола сваи при сжатии, МН;
⎛ μ +μ
kμ, kμ1 — коэффициенты соответственно при μ = ⎜ 1 2
⎝ 2
⎞
⎟ и μ = μ1; определяют по
⎠
формуле kμ = 2,82 – 3,78μ + 2,18μ2.
Характеристики G1 и μ1 принимают осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, а G2 и μ2 — для слоев грунта под нижними концами свай на глубине в пределах 10d
(при отсутствии торфа, ила и пылевато-глинистых грунтов текучей консистенции).
113
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Ж
(обязательное)
Предельные отклонения при возведении фундаментов из забивных свай
Таблица Ж.1
Технические требования
Предельные отклонения
1 Установка на место погружения свай с размером сечения
диагонали или диаметром сечения, м:
до 0,5 включ.
св. 0,5 до 1,0
св. 1,0
Контроль
(метод и объем)
Измерительный, каждая свая
Без кондуктора, мм
С кондуктором, мм
±10
±20
±30
±5
±10
±12
2 Отказ забиваемых свай
Не более расчетного значения
Измерительный, каждая свая
3 Амплитуда колебаний в конце
вибропогружения свай и свайоболочек
Не более расчетного значения
Измерительный, каждая свая
4 Положение в плане забивных
свай диаметром или стороной
сечения до 0,5 м включ.:
а) однорядное расположение
свай:
поперек оси свайного
ряда
вдоль оси свайного ряда
б) кустов и лент с расположением свай в два и три ряда:
крайних свай поперек оси
свайного ряда
остальных свай и крайних
свай вдоль оси свайного
ряда
в) сплошное свайное поле под
всем зданием или сооружением:
крайние сваи
средние сваи
г) одиночные сваи
д) сваи-колонны
5 Положение в плане забивных
свай диаметром или стороной
сечения более 0,5 м:
а) поперек оси свайного ряда
б) вдоль оси свайного ряда
при кустовом расположении
свай
в) одиночные полые круглые
сваи под колонны
114
Измерительный, каждая свая
±0,2d
±0,3d
±0,2d
±0,3d
±0,2d
±0,4d
±5 см
±3 см
Измерительный, каждая свая
±10 см
±15 см
±8 см
ТКП 45-5.01-256-2012
Продолжение таблицы Ж.1
Технические требования
6 Положение свай, расположенных по фасаду моста:
а) в два ряда и более
б) в один ряд
7 Отметки голов свай:
а) с монолитным ростверком
б) со сборным ростверком
в) безростверковый фундамент со сборным оголовком
г) сваи-колонны
8 Вертикальность оси забивных
свай, кроме свай-стоек
9 Положение в плане шпунта:
а) железобетонного, на отметке поверхности грунта
б) стального, при погружении плавучим краном на отметке:
верха шпунта
поверхности воды
в) на отметке верха шпунта
при погружении с суши
10 Клиновидность шпунтин, используемых для ликвидации веерности шпунта в стенке
11 Глубина скважин под сваистойки, устанавливаемые буроопускным способом, для ростверка:
а) монолитного
б) сборного
Контроль
(метод и объем)
Предельные отклонения
В плане
в уровне
поверхности суши
в уровне
акватории
±0,05d
±0,02d
±0,1d
±0,04d
Наклон
оси
Измерительный, каждая свая
100:1
200:1
±3 см
±1 см
±5 см
–3 см
±2%
±10 см
Измерительный, 20 %
свай, выбранных случайным образом
Измерительный, 20 %
свай, выбранных случайным образом
±30 см
±15 см
±15 см
±0,01
+5, –20 см
+3, –20 см
Измерительный, 10 %
всех шпунтин
Измерительный, каждая свая, по отметке
головы сваи, установленной в скважину
12 Требования к головам свай,
кроме свай, на которые нагрузки передаются непосредственно без оголовка (платформенный стык)
Торцы должны быть горизонтальными, допустимые отклонения от горизонтали не более 5°, ширина сколов бетона по периметру сваи не должна превышать 50 мм, клиновидные сколы по углам должны быть
не глубже 35 мм и длиной не менее чем на
30 мм короче глубины заделки
Технический осмотр,
каждая свая
13 Требования к головам свай,
на которые нагрузки передаются непосредственно без оголовка (платформенный стык)
Торцы должны быть горизонтальными, с отклонениями от горизонтали не более 0,02,
не должны иметь сколов бетона по периметру шириной более 25 мм, клиновидных
сколов углов глубиной более 15 мм
Технический осмотр,
каждая свая
115
ТКП 45-5.01-256-2012
Продолжение таблицы Ж.1
Технические требования
Предельные отклонения
Смещение
относительно
разбивочных осей, мм
Отклонения
в отметках
поверхностей, мм
а) фундаменты жилых и общественных зданий
±10
±5
б) фундаменты промышленных зданий
±20
±10
14 Монтаж сборных ростверков:
Контроль
(метод и объем)
Измерительный, каждый ростверк
15 Смещение осей оголовка относительно осей сваи
±10 мм
Измерительный, каждый оголовок
16 Толщина растворного шва
между ростверком и оголовком
сваи
Не более 30 мм
Измерительный, каждый оголовок
17 Толщина растворного шва после монтажа при платформенном опирании
Не более 8 мм
Измерительный, каждый оголовок
18 Толщина зазора между поверхностью грунта и нижней плоскостью ростверка в набухающих грунтах
Не менее установленной в проекте
Измерительный, каждый ростверк
19 Толщина растворного шва
безростверковых свайных фундаментов:
между плитой и оголовком
между стеновой панелью
и оголовком
Не более:
Измерительный, каждый оголовок
30 мм
20 мм
Примечание — d — диаметр поперечного сечения круглой или меньшая сторона поперечного сечения прямоугольной сваи.
116
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение К
(обязательное)
Выбор типа молота для забивки свай и шпунта
К.1 Необходимую минимальную энергию удара молота Еh, кДж, следует определять по формуле
Еh = 0,045N,
(К.1)
где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН.
Принятый тип молота с расчетной энергией удара Еd ≥ Еh, кДж, должен удовлетворять условию
m 1 + m 2 + m 3 ≤ K,
Ed
где K
m1
m2
m3
— коэффициент применимости молота, т/кДж; значения приведены в таблице К.1;
— масса молота, т;
— масса сваи с наголовником, т;
— масса подбабка, т.
Таблица К.1
Коэффициент K, т/кДж,
при материале свай
Тип молота
Трубчатые дизель-молоты и молоты двойного действия
Молоты одиночного действия и штанговые дизель-молоты
Подвесные молоты
железобетон
сталь
дерево
0,6
0,5
0,3
0,55
0,4
0,25
0,5
0,35
0,2
Примечание — При погружении свай любого типа с подмывом, а также свай из стальных труб с открытым
нижним концом указанные значения коэффициентов увеличивают в 1,5 раза.
К.2 При забивке наклонных свай расчетную энергию удара молота Еh следует определять с учетом повышающего коэффициета, значение которого принимается для свай с наклоном 5:1; 4:1; 3:1; 2:1
соответственно равным 1,1; 1,15; 1,25; 1,4.
При выборе молота для забивки стального шпунта значение N определяют расчетом так же, как
и для сваи в соответствии с указаниями раздела 6, причем значения коэффициентов условий работы γс,
γсR и γсf при этом расчете следует принимать равными 1,0.
К.3 Выбранный в соответствии с К.1 молот следует проверить на минимально допустимый отказ
свайного элемента smin, который принимается равным минимально допустимому отказу для данного
типа молота, указанному в его техническом паспорте, но не менее 0,002 м — при забивке свай, и не менее 0,01 м — при забивке шпунта.
Выбор молота при забивке свай длиной более 25 м или с расчетной нагрузкой на сваю более 2000 кН производится расчетом, основанным на волновой теории удара.
К.4 Забивку свай до проектных отметок следует выполнять, как правило, без применения лидерных скважин и без подмыва, путем использования соответствующего сваебойного оборудования.
Применение лидерных скважин допускается только в тех случаях, когда для погружения свай до проектных отметок требуются молоты с большой массой ударной части, а также при прорезке сваями
просадочных грунтов.
Значение необходимой энергии удара молота Еh, кДж, обеспечивающей погружение свай до проектной отметки без дополнительных мероприятий, следует определять по формуле
Еh ≥
∑F h
i
n mt
i
⎛
⎞
⋅ ⎜ n + m 2 ⎟,
m4 ⎠
⎝
(К.2)
где Fi — несущая способность сваи в пределах i-го слоя грунта, кН;
hi — толщина i-го слоя грунта, м;
nm — число ударов молота в единицу времени, ударов в минуту;
117
ТКП 45-5.01-256-2012
t
— время, затраченное на погружение сваи (без учета времени подъемно-транспортных
операций);
nmt — число ударов молота, необходимое для погружения сваи; принимают обычно равным
не более 500 ударов;
n — параметр, принимаемый равным 4,5 — при паровоздушных механических и штанговых дизель-молотах, 5,5 — при трубчатых дизель-молотах;
m2 — масса сваи с наголовником, т;
m4 — масса ударной части молота, т.
К.5 Значение контрольного остаточного отказа sa, м, при забивке и добивке железобетонных
и деревянных свай длиной до 25 м в зависимости от энергии удара Еd, указанной в проекте, должно
удовлетворять условию
sa ≤
2
ηAEd
m1 + ε ⋅ ( m 2 + m 3 )
.
⋅
F d ⋅ ( F d + ηA )
m1 + m 2 + m 3
(К.3)
Если фактический (измеренный) остаточный отказ sa < 0,002 м, то следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет
sa ≥ 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования — общий контрольный отказ сваи (sa + sel), м, равный сумме остаточного и упругого отказов, должен удовлетворять условию
m1 +
F d s el
m
1 + m2
sa + sel ≤
.
⎡⎛
⎤
F
n
m
4
d ⎞ ⎛ np
f ⎞
⋅
+
⋅
2g ⋅ ( H m − h 1) ⎥
F d ⋅ ⎢⎜ 2 +
4 ⎟⎠ ⎜⎝ A A f ⎟⎠ m 4 + m 2
⎣⎝
⎦
2Ed
(К.4)
В формулах (К.3) и (К.4) приняты обозначения:
sa
— фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота;
sel
— упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью
отказомера, м;
η
— коэффициент, принимаемый по таблице К.2 в зависимости от материала сваи, кН/м2;
А
— площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м2;
Еd
— расчетная энергия удара молота, кДж; принимают по таблице К.3;
— масса молота, т;
m1
m2
— масса сваи с наголовником, т;
— масса подбабка, т;
m3
m4
— масса ударной части молота, т;
ε
— коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай и свай-оболочек
молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем принимают ε2 = 0,2;
np и nf — коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление грунта)
к статическому сопротивлению грунта, соответственно:
для грунта под нижним концом сваи np = 0,00025 с⋅м/кН,
для грунта на боковой поверхности сваи nf = 0,025 с⋅м/кН;
— площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м2;
Af
g
— ускорение свободного падения; принимают равным g = 9,81 м/с2;
— фактическая высота падения ударной части молота, м;
Hm
h1
— высота первого отскока ударной части дизель-молота; для других видов молотов h1 = 0).
При забивке свай через грунт, подлежащий удалению в результате последующей разработки котлована, или через грунт для водотока, значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения — с учетом последнего.
118
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица К.2
2
Коэффициент η, кН/м
Виды свай
Железобетонные с наголовником
Деревянные без подбабка
Деревянные с подбабком
1500
1000
800
Таблица К.3
Тип молота
Расчетная энергия удара молота Еd, кДж
Подвесной или одиночного действия
Трубчатый дизель-молот
Штанговый дизель-молот
QH
0,9QH
0,4QH
Примечание — Q — вес ударной части молота, кН; Н — фактическая высота падения ударной части молота, м.
К.6 Расчетный отказ для железобетонных свай длиной более 25 м, а также для стальных трубчатых свай следует определять расчетом, основанным на волновой теории удара.
При выборе молота для забивки шпунта и назначении режима его работы по высоте падения
ударной части необходимо соблюдать условие
Q
≤ Kf Km ,
A
(К.5)
где Q — вес ударной части молота, кН;
A — площадь поперечного сечения шпунта, м2;
Kf — безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице К.4 в зависимости от типа профиля шпунта и расчетного сопротивления шпунтовой стали по пределу текучести;
Km — коэффициент, принимаемый в зависимости от типа молота и высоты падения его ударной части по таблице К.5.
Таблица К.4
Коэффициент Кf при расчетном сопротивлении
шпунтовой стали по пределу текучести, МПа
Тип профиля
стального шпунта
Плоский
Z-образный
Корытообразный
210
250
290
330
370
410
0,70
0,80
0,90
0,83
0,98
1,15
0,96
1,16
1,40
1,10
1,37
1,70
1,23
1,57
2,0
1,36
1,78
2,30
Примечания
1 Расчетное сопротивление шпунтовой стали по пределу текучести принимается в соответствии со СНиП II-23.
2 Для промежуточных значений расчетного сопротивления шпунтовой стали значение коэффициента Кf
определяют интерполяцией.
Таблица К.5
Высота падения
ударной части молота, м
Коэффициент Km, МПа
Паровоздушный одиночного действия или
подвесной
0,4
0,8
1,2
7,5
4,5
3,0
Паровоздушный двойного действия
—
2,0
Тип молота
119
ТКП 45-5.01-256-2012
Окончание таблицы К.5
Высота падения
ударной части молота, м
Коэффициент Km, МПа
Дизельный трубчатый
2,0
2,5
3,0
4,5
3,0
2,0
Дизельный штанговый
—
5,0
Тип молота
Примечание — Для промежуточных значений высоты падения ударной части молота значение Km определяют интерполяцией.
К.7 При проверке контрольных отказов в случаях, когда в проекте дана только расчетная нагрузка на сваю N, кН, несущую способность сваи по грунту Fd, кН, следует принимать:
Fd = γkN,
где γk — коэффициент надежности; γk = 1,4 при расчетах по формуле (К.3) и γk = 1,25 при расчетах по формуле (К.4) для всех зданий и сооружений, за исключение мостов, если в проекте отсутствуют другие указания.
120
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Л
(обязательное)
Выбор типа вибропогружателя для погружения свайных элементов
Л.1 Значение необходимой вынуждающей силы вибропогружателя F0, кН, определяют по формуле
F0 =
γ gN − 2,8G n
Ks
,
(Л.1)
где γg
N
— коэффициент надежности по грунту; принимают равным 1,4;
— расчетная нагрузка на свайный элемент по проекту, кН; в случае погружения свайных
элементов до расчетной глубины — соответствующее этой глубине сопротивление углублению в грунт свайного элемента по проекту;
Qn — суммарный вес вибросистемы, включая вибропогружатель, свайный элемент и наголовник, кН;
Ks — коэффициент снижения бокового сопротивления грунта во время вибропогружения;
принимают по таблице Л.1.
Таблица Л.1
Коэффициенты Ks для грунтов
песчаных влажных средней плотности
глинистых с показателем текучести IL
гравелистых
крупных
средних
пылеватых
мелких
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
2,6
3,2
4,9
5,6
6,2
1,3
1,4
1,5
1,7
2,0
2,5
3,0
3,3
3,5
Примечания
1 Для водонасыщенных песков значения Ks увеличивают: для крупных — в 1,2 раза, для средних —
в 1,3 раза, для мелких и пылеватых — в 1,5 раза.
2 Для заиленных песков значения Ks понижают в 1,2 раза.
3 Для плотных песков значения Ks понижают в 1,2 раза, а для рыхлых — увеличивают в 1,1 раза.
4 Для промежуточных значений показателя текучести глинистых грунтов значения Ks определяют интерполяцией.
5 При слоистом напластовании грунтов коэффициент Ks определяют как средневзвешенный по глубине.
При этом значение необходимой (минимальной) возмущающей силы вибропогружателя F0 принимается не менее 1,3Qn при погружении свай-оболочек (с извлечением грунта из внутренней полости в ходе погружения) и не менее 2,5Qn — при погружении полых свай без извлечения грунта.
По принятой необходимой вынуждающей силе следует подбирать вибропогружатель наименьшей мощности, у которого статический момент массы дебалансов KmД (или промежуточное значение
KmД — для вибропогружателя с регулируемыми параметрами), кг⋅м, удовлетворяет условию
KmД ≥
Мс А0
,
100
(Л.2)
где Мс — суммарная масса вибропогружателя, сваи и наголовника, кг;
А0 — расчетная необходимая амплитуда колебаний свайного элемента при отсутствии сопротивления грунта, см; принимают по таблице Л.2.
121
ТКП 45-5.01-256-2012
Таблица Л.2
Характеристика прорезаемых свайными элементами грунтов
по трудности вибропогружения
Водонасыщенные пески и супеси; илы; мягко- и текучепластичные пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,5
Влажные пески и супеси; тугопластичные пылевато-глинистые
грунты с показателем текучести IL > 0,3
Полутвердые и твердые пылевато-глинистые грунты; гравелистые маловлажные плотные пески
А0, см, при глубине погружения, м
до 20 включ.
св. 20
0,7
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
Примечание — При выборе типа вибропогружателя для заглубления полых свай и свай-оболочек с извлечением грунта из внутренней полости указанные значения А0 понижают в 1,2 раза. При слоистом напластовании грунтов значение А0 принимают для слоя самого тяжелого (по трудности вибропогружения) грунта
из числа прорезаемых слоев.
При окончательном выборе типа вибропогружателя следует учитывать, что при равной вынуждающей силе большей погружающей способностью обладает вибропогружатель с большим статическим моментом массы дебалансов KmД, а при прочих равных условиях следует выбирать вибропогружатель с регулируемыми в процессе работы параметрами.
Для погружения тяжелых свай-оболочек допускается предусматривать использование спаренных
вибропогружателей. В этом случае их моменты дебалансов суммируют.
Л.2 В конце вибропогружения висячего свайного элемента (висячей сваи), при скорости вибропогружения ν в последнем залоге не менее 2 см/мин, должно выполняться условие
⎡
⎤
ν ⎞
⎛
3
⎢ 6 ⋅ 10 W m − 2nF s ⋅ ⎜ 2 A r − ⎟
⎥
nэ ⎠
⎝
+ F s ⋅ ( K s − 1) + Q n ⎥ ⋅ f r ,
N≤⎢
⎢
⎥ γg
ν
⎢
⎥
⎣
⎦
(Л.3)
где N
— расчетная нагрузка на свайный элемент (сваю), кН;
Wm — мощность, расходуемая на движение вибросистемы, кВт; определяют по формуле
Wm = ηWhm – W0m,
(Л.4)
здесь η
n
Fs
— КПД электродвигателя; принимают по паспортным данным в пределах от 0,83
до 0,90, в зависимости от нагрузки;
Whm — потребляемая из сети активная мощность в последнем залоге, кВт;
W0m — мощность холостого хода, кВт; принимают (при отсутствии паспортных данных) равной 25 % номинальной мощности вибропогружателя;
— фактическая частота колебаний вибросистемы, мин–1;
— боковое сопротивление грунта при вибропогружении, кН; определяют по формуле
Fs =
1,5 ⋅ 103 Wm
,
V +2⎞
⎛
Ar ⋅ ⎜ n +
2 A 0 ⎟⎠
⎝
(Л.5)
здесь Ar — фактическая амплитуда колебаний, см; принимают равной половине полного размаха колебаний сваи на последней минуте погружения;
A0 — расчетная амплитуда колебаний вибросистемы при отсутствии сопротивления
грунта, см; определяют по формуле
A0 =
100K mД
Мс
,
(Л.6)
KmД — статический момент массы дебалансов вибропогружателя, кг⋅м, в последнем залоге;
Мс — суммарная масса вибропогружателя, сваи и наголовника, кг;
122
ТКП 45-5.01-256-2012
ks
Qn
fr
γg
— коэффициент снижения бокового сопротивления грунта во время вибропогружения;
принимают по таблице Л.1;
— вес вибросистемы, равный суммарному весу сваи, наголовника и вибропогружателя, кН;
— коэффициент влияния инерционных и вязких сопротивлений грунта на несущую способность сваи; принимают по таблице Л.3;
— коэффициент надежности по грунту; принимают γg = 1,4.
Таблица Л.3
Вид грунта по боковой поверхности свайного элемента
Пески и супеси твердые
Супеси пластичные, суглинки и глины твердые
Суглинки и глины:
полутвердые
тугопластичные
мягкопластичные
Коэффициент fr
1,0
0,95
0,90
0,85
0,80
Примечание — При прорезании сваей слоистых грунтов коэффициент fr определяется как средневзвешенный.
Л.3 Контроль за погружением свай методом вдавливания следует осуществлять по глубине погружения и усилию вдавливания N. В конце погружения, когда нижний конец сваи достиг отметок,
близких к проектным, прекращать погружение сваи допускается при условии
N ≥ kg F d ,
m
где N
kg
Fd
m
(Л.7)
— усилие вдавливания, кН;
— коэффициент надежности; принимают kg = 1,2;
— несущая способность сваи по грунту, кН, указанная в проекте;
— коэффициент условий работы сваи; при отсутствии опытных данных принимают m = 0,9.
Примечание — Значение коэффициента m допускается уточнять по результатам статических испытаний свай.
123
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение М
(обязательное)
Формы исполнительной технической документации
по устройству свайных фундаментов
М.1 Форма журнала забивки пирамидальных свай
М.1.1 Форма первой страницы журнала
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект _____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Журнал забивки пирамидальных свай
Начало ____________________________________
Окончание _________________________________
1 Система копра ___________________________________________________________________________
2 Тип молота ______________________________________________________________________________
3 Вес ударной части молота _____________________________ кН
4 Тип и масса наголовника _______________________________ кН
Номер
свай
по плану
свайного
поля
124
Абсолютная отметка, м
Тип
свай
Дата,
смена
поверхности
грунта
Число ударов
молота при
головы свай
рабочей высоте
подъема
по проекту фактически ударной части
Отклонение
от проектного положения, м
в плане
поперек
вдоль
оси
оси
свайного свайного
ряда
ряда
по высоте
ТКП 45-5.01-256-2012
М.1.2 Форма последующих страниц журнала
Номер
свай
по плану
свайного
поля
Абсолютная отметка, м
Тип
свай
Дата,
смена
поверхности
грунта
Число ударов
молота при
головы свай
рабочей высоте
подъема
по проекту фактически ударной части
Исполнитель* _____________________________________
Отклонение
от проектного положения, м
в плане
вдоль
поперек
оси
оси
свайного свайного
ряда
ряда
по высоте
___________________
должность, фамилия, имя, отчество
подпись
_______________________________
* Исполнитель ставит подпись на заполненной данными последней странице журнала.
125
ТКП 45-5.01-256-2012
М.2 Форма журнала забивки призматических свай
М.2.1 Форма первой страницы журнала
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект ____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Журнал забивки призматических свай
(с № _________ по № _________)
Начало ________________________________
Окончание ________________________________
Система копра (или направляющего оборудования) ___________________________________________
Тип молота ________________________________________________________________________________
Масса ударной части молота ______________________________________________________________ кг
Давление _____________________________________________________________________________ МПа
Тип и масса наголовника __________________________________________________________________ кг
Свая № ____________________________________________________________ (по плану свайного поля)
Дата забивки _______________________________________________________________________________
Марка сваи ________________________________________________________________________________
Абсолютная отметка поверхности грунта у сваи _______________________________________________
Абсолютная отметка нижнего конца сваи _____________________________________________________
Проектный отказ, см __________________ при высоте подъема ударной части, см ________________
Номер залога
126
Высота подъема
ударной части
молота, см
Число
ударов в залоге
Глубина
погружения сваи
от залога, см
Отказ от одного
удара, см
Примечание
ТКП 45-5.01-256-2012
М.2.2 Форма последующих страниц журнала
Номер залога
Высота подъема
ударной части
молота, см
Число
ударов в залоге
Глубина
погружения сваи
от залога, см
Исполнитель* _____________________________________
Отказ от одного
удара, см
Примечание
___________________
должность, фамилия, имя, отчество
подпись
_______________________________
* Исполнитель ставит подпись на заполненной данными последней странице журнала.
127
ТКП 45-5.01-256-2012
М.3 Форма сводной ведомости забитых свай
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект ____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Сводная ведомость забитых свай
(с № _________ по № _________)
Начало ________________________________
Номер
свай
ПорядкоТип
вый номер
по плану сваи
свай
свайного
поля
Дата,
смена
Окончание ________________________________
Глубина забивки
свай, см
по проекту
фактическая
Общее
Тип
число
молота
ударов
Отказ от одного
удара, см
Примечание
при
забивке
при
добивке
Приложение. Исполнительная схема расположения свай с указанием их отклонений от проектного
положения в плане и по высоте.
Исполнитель _____________________________________
должность, фамилия, имя, отчество
128
___________________
подпись
ТКП 45-5.01-256-2012
М.4 Форма журнала устройства монолитных ростверков (оголовков)
М.4.1 Форма первой страницы журнала
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект ____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Журнал устройства монолитных ростверков (оголовков)
Способ
Номер
устройства
Классы
Дата
свай
Дата
устройства примегнезда
по плану забивки
(котлована) оголовка ненного
свайного
свай
под оголовок (ростверка) бетона
поля
(ростверк)
Сведения Абсолютная отметка Абсолютная отметка
об армиподошвы оголовка
подошвы оголовка
ровании
(ростверка), м
(ростверка), м
(согласно
проекту)
фактифактиили данные по проекту чески по проекту чески
о замене
М.4.2 Форма последующих страниц журнала
Способ
Номер
устройства
Классы
Дата
свай
Дата
устройства примегнезда
по плану забивки
(котлована) оголовка ненного
свай
свайного
под оголовок (ростверка) бетона
поля
(ростверк)
Сведения Абсолютная отметка Абсолютная отметка
об армиподошвы оголовка
подошвы оголовка
ровании
(ростверка), м
(ростверка), м
(согласно
проекту)
фактифактиили данные по проекту чески по проекту чески
о замене
Исполнитель* _____________________________________
___________________
должность, фамилия, имя, отчество
подпись
_______________________________
* Исполнитель ставит подпись на заполненной данными последней странице журнала.
129
ТКП 45-5.01-256-2012
М.5 Форма журнала погружения шпунта
М.5.1 Форма первой страницы журнала
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект ____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Журнал погружения шпунта
(с № _________ по № _________)
Начало ________________________________
Окончание ________________________________
Система копра (или крана и направляющего оборудования) ___________________________________
Тип молота (вибропогружателя) _____________________________________________________________
Масса ударной части молота ________________________________________________________________
Тип и масса наголовника ____________________________________________________________________
Материал и сортамент шпунта ______________________________________________________________
Длина шпунта ______________________________________________________________________________
Абсолютная отметка поверхности грунта _____________________________________________________
Абсолютная отметка уровня грунтовых вод ___________________________________________________
Порядковый
номер
шпунта
Нормер
Дата,
шпунта
смена
по плану
Абсолютная
отметка
верха шпунта
ИсполГлубина
Величина
срезки (или погружения нитель
(фами- Примешпунта
наращивания)
(от проект- лия, ини- чание
элемента
фактишпунта, м ного обреза) циалы)
ческая
Абсолютная
отметка
низа шпунта
по про- фактиче- по проекту
ская
екту
М.5.2 Форма последующих страниц журнала
Порядковый
номер
шпунта
Нормер
Дата,
шпунта
смена
по плану
Абсолютная
отметка
верха шпунта
ИсполГлубина
Величина
срезки (или погружения нитель
(фами- Примешпунта
наращивания)
(от проект- лия, ини- чание
элемента
фактишпунта, м ного обреза) циалы)
ческая
Абсолютная
отметка
низа шпунта
по про- фактиче- по проекту
ская
екту
Исполнитель* _____________________________________
___________________
должность, фамилия, имя, отчество
_______________________________
* Исполнитель ставит подпись на заполненной данными последней странице журнала.
130
подпись
ТКП 45-5.01-256-2012
М.6 Форма журнала вибропогружения свай (свай-оболочек)
М.6.1 Форма первой страницы журнала
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект ____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Журнал вибропогружения свай (свай-оболочек)
(с № _________ по № _________)
Начало ________________________________
Окончание ________________________________
Тип вибропогружателя __________________
Тип и масса наголовника ___________________
Свая (свая-оболочка) № _________________
Наружный диаметр _________________________________________________________________________
Толщина стенки ____________________________________________________________________________
Длина _____________________________________________________________________________________
Количество секций, шт., и длина каждой секции _______________________________________________
Тип стыка секций ___________________________________________________________________________
Способ извлечения грунта из полости сваи (сваи-оболочки) ____________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Абсолютная отметка поверхности грунта у сваи (сваи-оболочки) или отметка дна акватории
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Абсолютная отметка нижнего конца сваи (сваи-оболочки):
проектная __________________________________________________________________________________
фактическая _______________________________________________________________________________
Высота грунтового ядра в свае-оболочке _____________________________________________________
Способ защиты от гидравлического удара ____________________________________________________
Скорость погружения при последнем залоге __________________________________________________
Даты:
начало погружения _________________________________________________________________________
окончание погружения ______________________________________________________________________
131
132
Исполнитель* _____________________________________
Показание
счетчика, кВт·ч
должность, фамилия, имя, отчество
_______________________________
* Исполнитель ставит подпись на заполненной данными последней странице журнала.
подпись
Примечание
после удаления
до удаления
Абсолютная отметка нижнего конца
сваи (сваи-оболочки) после залога, см
Амплитуда колебаний сваи
(сваи-оболочки), см
в конце залога
в начале залога
Сила тока, А
Напряжение, В
Частота вращения дебалансов, об/мин
Возмущающая сила, кН
Продолжительность «отдыха»
после очередного залога, мин
Глубина погружения от залога, см
Продолжительность залога, мин
Номер залога
Дата, смена
ТКП 45-5.01-256-2012
М.6.2 Форма последующих страниц журнала
Данные о работе вибропогружателя
Отметка грунта
в полости
сваи-оболочки
___________________
ТКП 45-5.01-256-2012
М.7 Форма сводной ведомости погруженных вибрированием свай (свай-оболочек)
Наименование строительной организации ____________________________________________________
Объект ____________________________________________________________________________________
наименование и местонахождение
________________________________________________________________________________________________
Сводная ведомость погруженных вибрированием свай (свай-оболочек)
(с № _________ по № _________)
Примечание
Частота вращения дебалансов, об/мин
Скорость погружения, см/мин
Потребляемая мощность, кВт
Возмущающая сила вибропогружателя, кН
Тип вибропогружателя
фактическая
по проекту
Наружный диаметр, мм
Толщина стенки, мм
Номер по плану
Дата погружения
Порядковый номер
Длина, м
Высота грунтового ядра в свае-оболочке в конце
погружения, м
Окончание ________________________________
Амплитуда колебаний сваи (сваи-оболочки), см
Начало ________________________________
Приложение. Исполнительная схема расположения свай (свай-оболочек) с указанием их отклонений от проектного положения в плане и по высоте.
Исполнитель _____________________________________
должность, фамилия, имя, отчество
___________________
подпись
133
ТКП 45-5.01-256-2012
М.8 Форма акта динамических испытаний пробной сваи
Акт динамических испытаний пробной сваи
Дата составления акта ______________________________________________________________________
Наименование и местонахождение объекта __________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Наименование строительной организации ____________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
1 Условия погружения пробной сваи
Материала сваи — деревянная, железобетонная (ненужное зачеркнуть)
Свая № ________________________
Дата изготовления _____________________ 20 _____ г.
сечением (диаметром) __________________ см, длиной _________________ м, массой _______________ кг,
была погружена ____________________ 20 _____ г.
Забивка произведена около геологической скважины
(шурфа) № ________________________ в пункте с координатами ________________________________
________________________________________________________________________________________________
Молот (вибропогружатель) с массой ударной части _________________________________________ т,
высотой падения (ходом поршня) ________________________________________________________ см,
частотой ударов (для молота двойного действия) _____________________________ ударов в минуту
при давлении пара (воздуха) в цилиндре ________________________________________________ МПа.
Материал и толщина прокладок в наголовнике _______________________________________________
________________________________ с башмаком, без башмака (ненужное зачеркнуть).
Особенности погружения (подмыв, лидерная скважина и др.) __________________________________
Свая погружена на ___________________ м от дна котлована до отметки ________________________.
Конечный отказ сваи и упругие перемещения грунта и сваи замеряют по диаграмме отказа.
Отказ сваи и упругие перемещения грунта и сваи при забивке
В сантиметрах
Порядковый номер удара
1
2
3
134
Отказ сваи
Упругие перемещения грунта и сваи
ТКП 45-5.01-256-2012
2 Условия и результаты добивки
Контрольная добивка произведена ______________________ 20 _____ г.,
через ______________________ сут (часов) после забивки.
Добивка производилась молотом типа ______________________________________________________,
массой _________________________________ т, с высотой падения _______________________________ см,
с наголовником _________________________________________________________________________________
описание наголовника, пробки и прокладки
Отказ сваи и упругие перемещения грунта и сваи от трех ударов при контрольной добивке замеряют по диаграмме отказа.
Отказ сваи и упругие перемещения грунта и сваи при контрольной добивке
В сантиметрах
Порядковый номер удара
Отказ сваи, см
Упругие перемещения грунта и сваи
1
2
3
Во время забивки и добивки сваи имели место следующие явления:
________________________________________________________________________________________________
описание явлений, наблюдений при испытаниях
________________________________________________________________________________________________
3 Приложения
Журнал забивки свай.
Диаграмма отказов сваи и упругих перемещений грунта и сваи, записанные при забивке и добивке.
Подписи:
_____________________________________
должность, фамилия, имя, отчество
_____________________________________
должность, фамилия, имя, отчество
___________________
подпись
___________________
подпись
135
ТКП 45-5.01-256-2012
Приложение Н
(рекомендуемое)
Значения коэффициента постели грунта
Фактические значения коэффициента постели грунта Cz, кН/м3, для забивных свай определяют
по результатам статического и динамического зондирования (qs и pd) по таблицам Н.1 и Н.2.
Таблица Н.1
Вид грунта,
прорезаемого сваей
3
Коэффициент постели грунта Cz, кН/м ,
при степени влажности Sr
для песчаных грунтов
Среднее значение
удельного сопротивления грунта
ниже острия сваи на 4d, МПа
маловлажные
водонасыщенные
и влажные 0 < Sr ≤ 0,8
0,8 < Sr ≤ 1
qs
pd
Пески гравелистые крупные:
прочные
средней прочности
малопрочные
>15
8,9
<2,8
>14
8,6
<3,3
78 000
52 000
31 000
65 000
43 000
26 000
Пески средние:
прочные
средней прочности
малопрочные
>15
8,7
<2,5
>14
8,5
<3,0
75 000
50 000
30 000
62 000
42 000
25 000
Пески мелкие:
прочные
средней прочности
малопрочные
>8,3
4,9
<1,5
>8,5
5,3
<2,2
69 000
46 000
27 000
57 000
38 000
22 000
Пески пылеватые:
прочные
средней прочности
малопрочные
>8,3
4,2
<1,2
>8,5
5,0
<1,5
60 000
40 000
24 000
50 000
33 000
20 000
Примечание — При промежуточных значениях qs и pd коэффициент Cz следует определять интерполяцией.
Таблица Н.2
3
Коэффициент постели грунта Cz, кН/м ,
при показателе текучести IL для пылевато-глинистых грунтов
Вид грунта,
прорезаемого сваей
Супеси
Супеси моренные
Суглинки
Суглинки моренные
Глины
Глины моренные
≤0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
36 000
42 000
32 000
38 000
30 000
38 000
30 000
36 000
26 000
32 000
24 000
32 000
25 000
31 000
22 000
27 000
20 000
27 000
22 000
27 000
18 000
24 000
17 000
24 000
20 000
25 000
16 000
21 000
15 000
21 000
18 000
23 000
14 000
19 000
13 000
19 000
16 000
21 000
12 500
17 000
12 000
17 000
15 000
20 000
12 000
16 000
11 000
16 000
14 000
19 000
11 000
15 000
10 000
15 000
Примечание — При промежуточных значениях IL коэффициент Cz следует определять интерполяцией.
136
ТКП 45-5.01-256-2012
Библиография
[1] Р 5.01.015.05 Рекомендации по расчету свайных фундаментов с несущими ростверками. —
Мн., БНТУ, 2005.
[2] Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).
[3] Руководство по проектированию свайных фундаментов. — М., Стройиздат, 1980.
[4] Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика / Под общ.
ред. Е. А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова. — М., Стройиздат, 1985.
[5] Руководство по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. — М., Стройиздат, 1975.
[6] Санитарные нормы и правила Республики Беларусь
СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных
зданий и на территории жилой застройки.
[7] Санитарные нормы и правила Республики Беларусь
СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых
и общественных зданий.
[8] Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. — М., Стройиздат, 1985.
[9] Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких
бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84).
137