Указания по расчету и проектированию свай из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами (СВД)

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР (НИИСК)
УКРАГРОСТРОЙ

УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ СВАЙ ИЗ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ОБЪЕДИНЕННЫХ ДИАФРАГМАМИ (СВД)

Одобрены секцией № 2 Научно-технического совета НИИСК Госстроя СССР
Протокол № 7 от 18 мая 1989 г.


Указания содержат общие положения и основные требования по расчету свай на вертикальную нагрузку, совместное действие вертикальной и горизонтальной нагрузок, примеры расчетов с учетом особенностей проектирования в просадочных грунтах, номенклатуру свай и выбор их типов.
Предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, научных сотрудников и студентов вузов.
Разработаны НИИСК Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Н.С. Метелюк и Г.Ф.Шишко) при участии треста "Киеворгагрострой" Украгростроя (инж. Б.З. Кашка), УкрНИИПграждансельстроя (канд. техн. наук Н.В. Трофимович и инж. О.Н. Метелюк) и Полтавского инженерно-строительного института (канд. техн. наук В.И. Хазин и инженеры А.В. Янин, В.М. Ребрий).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие указания распространяются на строительство в обычных грунтовых условиях и на просадочных грунтах 1 типа при полной и частичной прорезке сваями просадочной толщи.

Примечание. При частичной прорезке просадочной толщи оставляемая под нижними концами часть слоя должна находиться в пределах уплотненного при забивке свай грунтового массива.

1.2. Сваи СВД предназначены для применения в качестве фундаментов сельскохозяйственных, производственных, жилых и общественных зданий.

Примечание. Применение свай в условиях воздействия сильноагрессивных грунтовых вод не допускается. В слабо- и среднеагрессивных грунтовых водах бетон свай должен быть повышенной плотности по СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии".

1.3. Применение свай СВД в набухающих грунтах аргументируется разд. 4 СНиП 2.02.03-85 /2/.
1.4. В районах с сейсмичностью не более 8 баллов допускается применять сваи при условии подбора их длин согласно дополнительным расчетам на особое сочетание нагрузок и с учетом решения узлов крепления по СНиП II-7-81 "Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования".
1.5. В соответствии с грунтовыми условиями сваи СВД независимо от уровня подземных вод рекомендуется применять в грунтах: глинистых с плотностью в сухом состоянии d = 1,3 т/м3; лессовых 1 типа по просадочности; пылеватых песках; насыпных с плотностью d = 1,4 т/м3 при заглублении свай в коренные породы не менее чем на 0,5 м.
1.6. Несущая способность свай СВД определяется с учетом требований настоящих указаний, "Рекомендаций по применению свай типа СВД в сельском строительстве" (шифр 19-83-21/4), ТУ 10.20 УССР 3-87 "Сваи из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами", СНиП 2.02.03-85 [2].





2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ

2.1. Выбор типа свайного фундамента, а также узла опирания на сваю в каждом конкретном случае осуществляется в зависимости от типа здания, грунтовых условий и величины нагрузок (рис. 1, 2).
2.2. В средне- и сильнопучинистых грунтах под консолью свай устраивается подсыпка из непучинистого грунта толщиной не менее 300 мм.
2.3. В глинистых грунтах с показателем текучести JL 0,65 несущую способность свай следует определять по результатам статических испытаний или на основании опыта применения данного типа свай в таких грунтах.
2.4. В грунтовых условиях 1 типа по просадочности допускается заглубление нижних концов свай не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной просадочностью St 0,02 при условии обеспечения их несущей способности. Суммарная величина возможных просадок и осадок основания при этом не должна превышать предельно допустимой.
2.5. Нижние концы свай в грунтовых условиях 1 типа по просадочности (при толщине слоя до 8 м) допускается заглублять в слой грунта с относительной просадочностью St 0,02 под давлением 30 МПа для фундаментов малоэтажных зданий. При этом следует выполнить расчет свай по несущей способности и оснований по деформациям.
2.6. В случае, если по условиям эксплуатации зданий и сооружений и гидрогеологическим данным местное замачивание просадочных грунтов основания свай или подъем уровня грунтовых вод невозможны, расчетное сопротивление грунтов под нижним концом свай R и по их боковой поверхности fi следует определять как для непросадочных грунтов, а коэффициент пропорциональности k - в соответствии с действительной величиной показателя текучести грунта в природном состоянии. При этом влажность должна приниматься равной Wp или W, если W > Wр.



Рис. 1. Узлы опирания на свайные фундаменты
а - опирание колонн на одну сваю; б - опирание колонны на ростверк по двум сваям; в - опирание стойки рамы на консоль сваи

Рис. 2. Типы свай СВД
а - без консоли; б, в - с консолями

3. НОМЕНКЛАТУРА СВАЙ CВД

3.1. Настоящие указания распространяются на сваи СВД, изготовляемые из бетона проектного класса по прочности на сжатие В20 (табл. 1, рис. 2).
3.2. При маркировке в соответствии с ГОСТ 23009-78 сваи обозначаются марками, состоящими из букв и цифр. Например, СВД 5.75.50 - свая из вертикальных элементов, объединенных диафрагмами, длиной 5 м, размер верхнего обреза свай 75 50 см.
3.3. Выбор конструкций свай следует производить в зависимости от типа здания, грунтовых условий, величин нагрузок.
3.4. Сваи СВД должны соответствовать требованиям ТУ 10.20 УССР 3-87 и рабочим чертежам (шифр 19-83-21/3; Т-82-1/2; Т-82-1/3), разработанным трестом "Киеворгагрострой".
3.5. Допускаемые отклонения от проектных размеров свай, положения арматуры, толщины защитного слоя бетона не должны превышать следующих величин, мм, по:
Толщине защитного слоя бетона........................................................…...... 5
Длине .........................................................................................................….. 40
Размерам поперечного сечения (призматической и тавровой части сваи) 5
Смещению диафрагм от проектного положения ...............................…... 15
Непрямолинейности боковых граней свай ..........................................…. 8
Неперпендикулярности торцовой плоскости сваи и ее продольной оси
от размера поперечного сечения .............................................................… 0,01
Расстоянию от центра подъема петель до конца сваи .......................….... 50
Смещению продольной арматуры от проектного положения
в поперечном направлении ......................................................................… 5
Смещению сеток в голове сваи от проектного положения ................….. 10
Шагу хомутов ............................................................................................… 10
Номинальной толщине защитного слоя бетона до поверхности
рабочей арматуры .....................................................................................…. 30

Таблица 1

Размеры, м Расход Справочная
Марка сваи L B h a c d бетона, м3 стали, кг масса, т/м3
СВД 2,2.75.40-К 2500 750 400 850 250 1400 0,54 47,12 1,35
СВД 3.5.75.40-К 3500 750 400 850 300 2350 0,85 59,56 2,12
СВД 4,5.75.45-К 5000 750 500 1000 600 3400 1,11 86,38 2,78
СВД 4.75.50-К 4000 750 500 1000 600 2400 0,90 72,11 2,25
СВД 2,5.75.40 2500 750 400 750 350 1400 0,39 21,24 0,98
СВД 3.75.50 3000 750 500 1000 400 1600 0,57 31,34 1,43
СВД 4.75.50 4000 750 500 1000 600 2400 0,78 41,43 1,95
СВД 5.75.40 5000 750 500 1000 600 3400 1,00 54,92 2,50
СВД 6.75.50 5000 750 500 1000 600 4400 1,18 63,62 2,95
СВД 7.75.50 7000 750 500 2000 600 4400 1,34 73,17 3,35
СВД 8.75.50 8000 750 500 3000 600 4400 1,50 84,07 3,75

3.6. Марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F150, водонепроницаемости не ниже W. Отпускная прочность бетона не ниже 80 % проектной по прочности на сжатие.
3.7. Материалы, применяемые для приготовления бетона, должны соответствовать требованиям:
Цемент.................................................................................. ГОСТ 10178-76
Фракционный щебень из естественного камня ................. ГОСТ 8267-82,
ГОСТ 10268-80,
ГОСТ 8286-82,
ГОСТ 10260-82
Песок .................................................................................... ГОСТ 8736-77
Вода ...................................................................................... ГОСТ 23732-79
3.8. На поверхности свай не допускается наличие раковин диаметром и глубиной более 5 мм, наплывов бетона высотой более 5 мм, впадин глубиной более 100 мм и общей длиной более 50 мм на 1 м длины сваи, усадочных и других поверхностных технологических трещин более 0,1 мм, отколов бетона и раковин, наплывов и впадин в торце изделия. Категория поверхности А7.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Методика проведения полевых испытаний должна соответствовать ГОСТ 5886-78* "Сваи. Методы полевых испытаний".
4.2. Статические испытания свай СВД выполняются в наиболее неблагоприятных грунтовых условиях: в пылеватоглинистых грунтах при показателе текучести JL > 0,6; в лессовых грунтах любой консистенции при неполной (частичной) прорезке просадочных слоев грунта. В остальных случаях несущую способность свай СВД допускается определять расчетом по данным инженерно-технических изысканий, подтвержденных результатами статических испытаний при резком изменении инженерно-геологических условий в пределах одной строительной площадки.
4.3. Испытания в просадочных грунтах, проводимые с замачиванием, следует выполнять на площадке за пределами пятна здания в аналогичных грунтовых условиях.
4.4. При испытании свай на действие наклонных нагрузок скважины для замачивания со стороны, обратной консоли, должны находиться на расстоянии 1,5-2 м.
4.5. При частичной прорезке просадочных грунтов статические испытания свай ведутся с замачиванием просадочных слоев.
4.6. Несущая способность сваи по результатам испытаний статической нагрузкой определяется по формуле
, (1)
где с - коэффициент условий работы сваи в грунте (для свай, испытанных вертикальной вдавливающей нагрузкой в просадочных грунтах, при возможном местном случайном замачивании оснований принимается равным 1,2; при возможном замачивании оснований в результате поднятия грунтовых вод до уровня менее 1 м ниже концов свай, а также в зданиях с мокрым технологическим процессом и для свай, испытанных наклонными нагрузками, - соответственно 1); Fu,n - нормативное значение предельного сопротивления свай, определяемое по графикам зависимости осадки сваи от нагрузки; g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1 или определяемый на основе статистической обработки частных значений по результатам испытаний шести и более свай статической нагрузкой в одинаковых грунтовых условиях.
4.7. За частное значение предельного сопротивления Fu,n свай действию вдавливающей нагрузки принимается такая, при которой приращение осадки за одну ступень загружения в 5 и более раз превышает приращение осадки, полученное за предыдущую ступень загружения (общая осадка сваи превышает 4 см).
4.8. В тех случаях, когда не удается достичь критической нагрузки для испытываемой сваи, за частное значение ее предельного сопротивления следует принимать нагрузку, соответствующую расчетной величине осадки сваи, определяемой по формуле
S = Su, mt + 1, (2)
где Su. mt - предельно-допустимая величина средней осадки фундамента проектируемого здания, принятая в проекте или соответствующая для данных зданий и сооружений по СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", см; - коэффициент перехода от предельно-допустимой величины средней осадки сваи, полученной при статических испытаниях (при проведении испытаний по предлагаемой методике принимается равным 0,2).
4.9. Несущая способность обеспечивается за счет зон уплотнения грунта в нижней части и под пятой сваи (рис. 3).



Рис. 3. Виды зон уплотнения грунта вокруг
...