Свайный фундамент под колонну
Обновлено: 16.05.2024
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова - институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.
Правки внесены изготовителем базы данных
Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.
Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.
Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.
Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).
Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент
ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент
ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия
ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия
ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" (с изменением N 1)
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)
СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"
СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)
СП 64.13330.2017 "СНиП II-25-80 Деревянные конструкции" (с изменением N 1)
СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"
СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"
СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины и определения
Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.
Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.
4 Общие положения
4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.
Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.
При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.
1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай (черт. 1.). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II-17-77 „Свайные фундаменты”.
Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами - монолитным, со стальными колоннами - с помощью анкерных болтов.
Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения
1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).
Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные - длительные, кратковременные, особые - должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", а значения коэффициентов надежности по назначению - согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.
При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.
При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g b2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g b2 принимается равным 1.
1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 dsv, где dsv - диаметр свай.
А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ
2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.
Расчет ростверков на продавливание колонной
2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c=0,4h0 (см. черт. 1):
где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия
При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
здесь n - число свай в ростверке;
n1 - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
Rbt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;
h0 - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;
иi - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;
сi - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;
a - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле
здесь Af - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле
здесь bcol, hcol - размеры сечения колонны;
hапс - длина заделки колонны в стакан фундамента.
При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1) приобретает следующий вид:
c1 - расстояние от грани колонны с размером bcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
c2 - расстояние от грани колонны с размером hcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.
Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.
При сi>h0 ci принимается равным h0; при сih0 сi принимается равным 0,4h0.
При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c1=с2=с формула (4) будет иметь следующий вид:
При установке в пределах пирамиды продавливания поперечной арматуры расчет должен производиться из условия
но не более 2Fb. Сила Fb принимается равной правой части условия (1).
Сила Fsw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани пирамиды продавливания, по формуле
где Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы;
Asw - суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей боковые грани пирамиды продавливания.
В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.
При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина , определяется в каждом направлении отдельно; в расчет принимается большая из этих величин.
Примечание. При стаканном сопряжении колонны с ростверком и эксцентриситете продольной силы в колонне величину , допускается определять, принимая величину момента, передающегося на ростверк от колонны, равной Если при этом дно стакана располагается выше плитной части ростверка, должна быть дополнительно выполнена проверка ростверка на продавливание при полном моменте и соответствующей ему сумме реакций свай из условия, что меньшим основанием пирамиды продавливания служит площадь подколонника.
2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, расчет ростверка на продавливание выполняется как при колонне со сплошным прямоугольным сечением, соответствующим внешним габаритам двухветвевой колонны (черт. 2).
Черт. 2. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной двухветвевой колонной
2.5. При многорядном расположении свай (черт. 3) помимо расчета на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружной грани колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°; при этом реакции свай, находящихся в пределах площади нижнего основания пирамиды продавливания, не учитываются.
Черт. 3. Схема образования пирамид продавливания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны
2.6. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай (черт. 4) производится из условия
где Fper - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций обеих свай от продольной силы N, действующей в колонне;
Rbt, h0; c1; bcol, hcol, a - обозначения те же, что в формулах (1) и (3);
с2 - расстояние от плоскости грани колонны с размером hcol до наружной грани штатной части ростверка.
Черт. 4. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной в двухсвайном фундаменте
2.7. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай также производится по формуле (8), но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной Fper=2Fi, где Fi - реакция наиболее нагруженной сваи от продольной силы N и момента М, действующих в колонне.
2.8. При стаканном сопряжении колонны с ростверком, когда стенки стакана подколонника имеют большую толщину (ds>0,75hp), или в штатных ростверках (черт. 5) при заглублении колонны в штатную часть ростверка не менее чем на 1/3 ее высоты, помимо расчета ростверка на продавливание в соответствии с пп. 2.2 - 2.7 следует производить расчет ростверка на раскалывание колонной от силы N по формуле
где N - продольная сила, действующая в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
m - коэффициент, вычисляемый по формуле
здесь s sid - напряжение бокового обжатия, МПа, определяемое по формуле
здесь Ab - наименьшая площадь вертикального сечения ростверка по оси колонны за вычетом вертикальной площади сечения стакана и площади трапеции, расположенной под колонной, с наклоненными под углом 45° сторонами (на черт. 5 площадь трапеции показана пунктирными линиями);
Rbt, a - обозначения те же, что в формуле (1);
а - условное обозначение вводимой в расчет стороны сечения колонны (bcol или hcol);
Допускается принимать m =0,75.
Найденная по формуле (9) несущая способность ростверка по раскалыванию сравнивается с его несущей способностью на продавливание ( ) и принимается большая из этих величин.
Черт. 5. Схема свайного фундамента с плитным ростверком
При этом несущая способность ростверка, определенная по формуле (9), должна приниматься не более его несущей способности на продавливание колонной от верха ростверка от продольной силы и момента, действующих в этом сечении. Расчет на продавливание от верха ростверка производится по пп. 2.2 - 2.7 с введением в правую часть формул (1); (4); (5); (8) коэффициента 0,75 и принимая h0 равным расстоянию от рабочей арматуры плиты до верхней горизонтальной грани ростверка.
Расчет ростверков на продавливание угловой сваей
где Fai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения);
h01 - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени.
иi - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания высотой h01, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;
b i - коэффициент, определяемый по формуле
здесь k - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.
В преобразованном виде формула (12) будет иметь вид
b01; b02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка (черт. 6);
c01; c02 - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;
b 1 и b 2 - значения этих коэффициентов принимаются по табл. 1.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РОСТВЕРКОВ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Рекомендации содержат основные положения по расчету железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий. Приведены требования по расчету стаканных ростверков под сборные железобетонные колонны, плитных ростверков под монолитные железобетонные и стальные колонны.
Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.
"Рекомендации по расчету железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий" разработаны в развитие главы СНиП II-В.1-62* "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования".
Рекомендации содержат указания по расчету ростверков под сборные железобетонные колонны со "стаканным" сопряжением колонн с ростверком под монолитные железобетонные и стальные колонны.
Рекомендации разработаны Центральным научно-исследовательским и проектно-экспериментальным институтом промышленных зданий и сооружений ЦНИИ-промзданий (инженерами В.С.Балюковым, Б.Ф.Васильевым) и Научно-исследовательским институтом бетона и железобетона НИИЖБ (кандидатами техн. наук Н.Н.Коровиным, В.Н.Голосовым) при участии НИИ оснований и подземных сооружений НИИОПС (канд. техн. наук Б.В.Бахолдин).
Предназначены для инженерно-технических работников проектных организаций.
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Настоящие рекомендации по расчету монолитных железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий являются дополнением к "Руководству по проектированию свайных фундаментов", М., Стройиздат, 1971 г.
Рекомендации разработаны в соответствии с главой СНиП II-В.1-62* "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования" с развитием пп.7.62, 7.63 этих же норм, касающихся расчета на продавливание конструкций из тяжелого бетона. Рекомендации распространяются на ростверки квадратной и прямоугольной формы в плане с количеством свай в кусте от четырех и более.
1.2. Расчет ростверков производится по первому предельному состоянию (по несущей способности) на основное, дополнительное и особое сочетание расчетных нагрузок и в необходимых случаях - по третьему предельному состоянию (по раскрытию трещин) на основное и дополнительное сочетание нормативных нагрузок.
1.3. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89, где - диаметр свай.
2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ
А. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ
2.1. Расчет ростверков по прочности под сборные железобетонные колонны со стаканным сопряжением колонн с ростверком производится: на продавливание ростверка колонной; на продавливание угловой сваей нижней плиты ростверка; по поперечной силе в наклонных сечениях; на изгиб ростверка; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого, проверяется прочность стакана ростверка.
Расчет ростверков на продавливание колонной
2.2. Расчет на продавливание центрально нагруженных железобетонных ростверков свайных фундаментов колонной производится из условия
, (1)
где - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания. При этом реакции свай подсчитываются только от нормальной силы, действующей в сечении колонны у обреза ростверка;
- боковая поверхность пирамиды продавливания при высоте ее , где - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, принимаемая от верха нижней рабочей арматуры сетки до дна стакана;
- расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций;
; ,
где - расстояние от плоскости грани колонны до плоскости ближайшей грани свай.
В преобразованном виде формула (1) при расчете на продавливание центрально нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения будет иметь следующий вид:
, (2)
где и - размеры сечений колонны у подошвы;
- расстояние от плоскости грани колонны с размером до плоскости ближайшей грани свай, расположенных снаружи плоскости, проходящей по стороне колонны с размером ;
- расстояние от плоскости грани колонны с размером до плоскости ближайшей грани свай, расположенных снаружи плоскости, проходящей по стороне колонны с размером ;
и - безразмерные коэффициенты:
;
,
где ; .
Значения коэффициентов и в зависимости от принимаются по табл.1.
В настоящее время существует множество методов обустройства оснований для возведения зданий различного назначения. Они отличаются между собой стоимостью, несущей способностью, применяемыми материалами и технологиями.
Большой популярностью сегодня пользуются свайные фундаменты под железобетонные колонны, так как имеют хорошую несущую способность, подходят для строительства на проблемных участках, в том числе на сыпучих и влажных грунтах, на неровном рельефе и т. д.
Область применения ЖБ опор
Широкие возможности по использованию – важнейшее достоинство современных ЖБ фундаментов. С их помощью можно строить надежные и безопасные дома на разных почвах:
- среднеплотных;
- рыхлых;
- пластичных;
- суглинках;
- глинах.
Для подтверждения возможности применять забивные сваи в конкретном случае обязательно выполняется исследование местности. В ходе инженерных изысканий профессионалы осуществляют пробную забивку сваи, исследуют рельеф участка, состав грунта, глубину залегания подземных вод, уровень промерзания почвы и т. д.
Сваи для зданий существуют разных типов, размеров и сечений. В большинстве случаев применяются стандартные квадратные опорные конструкции без полостей, хотя на рынке присутствуют также прямоугольные и круглые столбы, в том числе полые. Полости снижают надежность и устойчивость конструкции, зато уменьшают ее вес и стоимость.
Технология возведения
Монтаж ЖБ опор считается достаточно сложной задачей, правильно решить которую можно лишь при найме профессиональных строителей и аренде спецтехники. Сваю можно забить в землю только с помощью сваебойной установки, которые бывают постоянными и ударными. Ударные установки забивают конструкции в землю, а постоянные – вдавливают столбы в землю на расчетную глубину.
После проведения предварительных изысканий и проектирования, остается закупить сваи и заказать их доставку до места монтажа. Когда необходимые материалы и технические средства будут доставлены, начинается процедура установки.
Первоначально выполняется разметка местности – на участке отмечаются точки, в которых планируется установить опоры. В этих точках высверливаются скважины, применяемые для калибровки. Глубина отверстий в земле напрямую зависит от состава почвы и в некоторых случаях может достигать 1/3 от общей длины столбов.
Сваи монтируют поочередно. Одну опору прикрепляют к лебедке забивной техники и поднимают, затем фиксируют в ударном механизме и погружают в подготовленную скважину. После этого ее вдавливают на максимальную глубину и начинают забивать. Удары постепенно погружают столб в почву до тех пор, пока он не достигнет расчетной глубины – устойчивых слоев грунта.
Подобную процедуру производят со всеми столбами, которые в итоге будут составлять единую систему основания для нового дома. На последнем этапе верхние части опор разрушают, освобождая арматуру, чтобы выполнить обвязку. Обвязка может осуществляться с применением различных технологий. Чаще всего ростверк делают ленточным – возводят опалубку поверх свай, устанавливают арматурный каркас и заливают все бетонным раствором. После застывания бетона можно продолжать процедуру строительства.
Сваей-колонной является забивная свая с ненапрягаемой арматурой квадратного или полого круглого сечения, надземная часть которой служит колонной здания и сооружения. Свая-колонна отличается от соответствующей тестированной сваи наличием закладных деталей и повышенным в случае необходимости продольным армированием.
а — стаканный; б — коробчатый; в — сварной; г — болтовой; д — клеевой; е — клеевой с промежуточным элементом;
1 — верхнее звено сваи; 2 — каркас сваи; 3 — нижнее звено сваи; 4 — лист; 5 — труба; 6 — короб; 7 — болт; 8 — штырь; 9 — отверстие диаметром 28/32 мм; 10 — промежуточный элемент
Свая-колонна, работающая на косое внецентренное сжатие, должна армироваться восемью продольными стержнями.
Для легких сельскохозяйственных зданий ЦНИИЭПСельстроем разработаны сваи-колонны с консолями.
Сваи-колонны рекомендуется применять в песках средней плотности и глинистых грунтах тугопластичной и полутвердой консистенции, а также при прорезании рыхлых песчаных и мягкопластичных глинистых грунтов для бескрановых каркасных зданий с нагрузкой на колонну до 500 кН, опор сооружений с нагрузкой до 1000 кН, технологических трубопроводов с нагрузкой до 20 кН/м.
8.1.4. Буронабивные сваи
Буронабивные сваи изготовляются в грунте. В пробуренную скважину устанавливается арматурный каркас и укладывается бетонная смесь. После достижения бетоном проектной прочности свая может воспринимать проектные нагрузки (осевые, вдавливающие, выдергивающие, горизонтальные).
В зависимости от грунтовых условий и имеющегося бурового оборудования, определяющих технологию изготовления, буронабивные сваи подразделяются на несколько типов: БСС, изготовляемых в устойчивых глинистых грунтах (сухих); БСВГ — в неустойчивых глинистых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин глинистым раствором; БСВО — в неустойчивых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин трубами, оставляемыми в грунте; БСИ — в неустойчивых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин извлекаемыми трубами; БССМ — в устойчивых глинистых грунтах (сухих) для малонагруженных зданий и сооружений.
Типоразмеры буронабивных свай и наиболее распространенные марки бурового оборудования приведены в табл. 8.4. Вид и номенклатуру буронабивных свай принимают в зависимости от их экономической эффективности, грунтовых условий, вида и величины действующих нагрузок, а также способа производства работ.
ТАБЛИЦА 8.4. НОМЕНКЛАТУРА И ТИПОРАЗМЕРЫ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
| Тип сваи | Способ изготовления сваи | Диаметр сваи 1 , мм | Класс бетона | Длина сваи, м | Оборудование |
| БСС | Вращательным бурением в устойчивых глинистых грунтах без закрепления стенок скважин | 500/1200 500/1400 500/1600 600/1600 | В15—В20 | 10—30 | Станки СО-2 |
| 800/1800 1000 1200 | В15—В20 В15 В15 | Станки СО-1200 | |||
| БСВГ | Вращательным бурением в неустойчивых грунтах с закреплением стенок скважин глинистым раствором | 600/1600 | В15—В20 | 10—20 | Станки УРБ-ЗАМ |
| БСВО | Вращательным и ударно-канатным бурениемв неустойчивых грунтах с закреплениемстенок скважин трубами,оставляемыми в грунте | 600/1600 800/1800 | В15—В20 | 10—30 | Станки УРБ-ЗАМ, УКС |
| БСИ | То же, с извлечением инвентарных обсадных труб | 880 980 1080 1180 | В15 | 10—50 | Установка СП-45 и станки зарубежных фирм |
| БССМ | Вращательным бурением в сухих устойчивых глинистых грунтах без закрепления стенок скважины | 400 500 | В15 | 2—4 | Ямобуры |
1 Перед чертой указан диаметр ствола, за чертой — диаметр уширения.
Буронабивные сваи следует применять во всех случаях, когда имеются технико-экономические преимущества перед другими видами фундаментов.
В зависимости от грунтовых условий принимаются сваи:
- – при необходимости прорезания грунтов мощностью более 20 м — БСС и БСВО длиной 20-30 м, БСИ длиной 20-50 м;
- – при перепаде кровли несущего слоя грунта — все виды свай;
- – при опирании свай на глинистые грунты твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции, на скальные, полускальные и песчаные грунты и прорезании: слоя насыпи с твердыми включениями — БСВО, длиной до 30 м и БСИ длиной 20—50 м; слоя присадочных грунтов толщиной более 10 м — БСС длиной 12—30 м; стоя глинистых грунтов от мягкопластичной до текучей консистенции толщиной более 10 м — БСВГ длиной 15—20 м, БСВО длиной 15—30 м и БСИ длиной 20—50 м; слоя набухающих грунтов — БСС длиной 10—30 м и БССМ — длиной 3—6 м с уширенной пятой.
В зависимости от действующих условий принимаются следующие сваи:
- – БСС, БСВО, БСИ при действии на сваю больших (более 100 кН) горизонтальных нагрузок, в том числе сейсмических;
- – БСС диаметрами 500 и 1200 мм, БСВО диаметрами 600 и 800 мм;
- – БСИ диаметрами 880, 980, 1080 и 1180 мм при строительстве на оползневых склонах;
- – БСИ длиной до 20 м для фундаментов оборудования;
- – БССМ для малонагруженных конструкций.
В зависимости от условий производства работ буронабивные сваи применяются:
- – при отсутствии забивных свай и оборудования для их погружения;
- – в стесненных условиях строительной площадки, на которой невозможна забивка свай;
- – при производстве работ вблизи существующих зданий и сооружений, на которые недопустимы динамические воздействия, возникающие при забивке свай;
- – при необходимости усиления фундаментов существующих зданий.
В зависимости от инженерно-геологических условий, особенностей проектируемого здания или сооружения и внешних нагрузок, передаваемых на фундаменты, буронабивные сваи армируются на полную длину, на часть длины или только в верхней части для связи с ростверком (табл. 8.5).
Арматурные каркасы для буронабивных свай изготовляются, как правило, звеньями длиной 6—12 м. Конструкция арматурного каркаса буронабивной сваи приведена на рис. 8.4. Стык звеньев арматурных каркасов осуществляется с помощью сварки продольных стержней нижнего каркаса с кольцом жесткости, расположенным в нижней части верхнего звена.
ТАБЛИЦА 8.5. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВИД АРМИРОВАНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
| Вид армирования | Эскиз | Грунтовые условия | Особые условия площадки | Нагрузки на сваю | |||
| выдергивающие | сжимающие | горизонтальные | сейсмические | ||||
| На всю глубину |  | Слабые водонасыщенные грунты по всей глубине свай | Наличие по глубине сваи карстовых пустот или подземных выработок | Предопреде- ляющие армирование на всю длину | Напряжения в бетоне превышают величины, указанные в СНиП II-21-75 с учетом изменений СНиП II-17-77 | При растягивающих напряжениях в бетоне σt ≥ 0,4 МПа | В районах с сейсмичностью более 6 баллов (кроме свай БСВ) |
| Верхней части сваи |  | То же, в верхней части свая на глубину h | Наличие в верхней части сваи карстовых пустот, подземных выработок, каналов, подземных помещений и т.д. на глубине h | Воспринимаемые армированной частью свай | Напряжения в бетоне не превышают величин, указанных в СНиП II-21-75 с учетом изменений СНиП II-17-77 | То же, σt < 0,4 МПа | Отсутствуют |
| Без армирования |  | Связные грунты с показателем текучести IL ≤ 0,4 | Отсутствуют | Отсутствуют | То же | То же | То же |
Примечания: 1. При наличии по длине сваи карстовых пустот или подземных выработок обсадные трубы оставляются в обязательном порядке.
2. На эскизах: 1 — выпуски арматуры; 2 — арматурные каркасы; 3 — отдельные арматурные стержни; d — диаметр арматуры.
Предельная длина каркаса устанавливается с учетом принятой технологии изготовления и наличия соответствующего кранового и транспортного оборудования.
По имеющемуся опыту предельная длина арматурного каркаса для свай диаметром 500—600 мм составляет 14 м, диаметром 1000—1200 мм — 10 м. Рекомендуемое число продольной арматуры и ее диаметры приведены в табл. 8.6.
Для буронабивных свай применяют, как правило, литую бетонную смесь на мелком заполнителе из бетона класса В10, В15 (наиболее распространенная) и В20.
Геометрические характеристики и объемы буронабивных свай приведены в табл. 8.7, 8.8.
Литая бетонная смесь укладывается в скважину методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ) при непрерывной подаче ее до полного заполнения скважины. В маловлажных устойчивых глинистых грунтах допускается свободный сброс бетонной смеси в скважину через приемный бункер с направляющим патрубком длиной примерно 2 м, если не происходит обрушения грунта со стенок скважины и зависания бетонной смеси на арматурном каркасе. Возможность применения свободного сброса должна проверяться в начальный период производства работ в присутствии авторов проекта.
При изготовлении свай типа БСИ необходимо, чтобы срок начала схватывания бетонной смеси был не менее 3 ч. Для сохранения требуемой пластичности и подвижности бетонной смеси следует использовать пластифицирующие и гидрофобные добавки.
ТАБЛИЦА 8.6. МАТЕРИАЛЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫ ДЛЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
| Тип свай | Диаметр свай, см | Класс бетона | Класс продольной арматуры | Диаметр арматуры, мм | Число продольных стержней, шт. |
| БССМ | 40 | В10 | A-I; A-II | 12; 14 | 6 |
| БСС БССМ | 50 | В10 В15 | А-I; А-III A-I; А-II | 12; 14 | 6 |
| БСС БСВГ БСВО | 60 | В10 В15 В20 | А-II; А-III | 14; 16; 18 | 6; 8; 10 |
| БСС БСВО | 80 | В15 В20 | 16; 18; 20 | 8; 10 | |
| БСИ | 88 98 | В15 | 16; 18; 20 | 8; 10; 12 10; 12 | |
| БСС | 100 | В15 В20 | 16; 18; 20 | 10; 12; 14 | |
| БСИ | 108 118 | В15 | 16; 18; 20; 22 16; 18; 20; 22; 25 | 12; 14; 16 | |
| БСС | 120 | В15 В20 | 16; 18; 20; 22; 25 | 12; 14; 16 |
ТАБЛИЦА 8.7. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
| Тип сваи | Диаметр, мм | Площадь сечения, м 2 | Высота уширения, м | Объем уширения, м 3 | ||
| ствола | уширения | ствола | уширения | |||
| БСС | 500 | 1200 1400 1600 | 0,196 | 1,130 1,540 2,015 | 0,67 | 0,439 0,565 0,708 |
| 600 800 1000 1200 | 1600 1800 – – | 0,283 0,503 0,785 1,130 | 2,015 2,545 – – | 0,82 1,09 – – | 0,903 1,600 – – | |
| БСВГ | 600 | 1600 | 0,283 | 2,015 | 0,60 | 0,679 |
| БСВО | 600 800 | 1600 1800 | 0,283 0,503 | 2,015 2,545 | 0,60 0,80 | 0,679 1,196 |
| БСИ | 880 980 1080 1180 | – | 0,608 0,755 0,916 1,093 | – | – | – |
| БССМ | 400 500 | – | 0,126 0,196 | – | – | – |
ТАБЛИЦА 8.8. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ОБЪЕМ БЕТОНА БУРОНАБИВНЫХ СВАИ
| Тип сваи | Диаметр сваи 1 , мм | Объем бетона, м 3 , при длине свай, м | ||||||||||
| 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | ||
| БСС | 500 | 1,96 | 2,36 | 2,75 | 3,14 | 3,53 | 3,93 | – | – | – | – | – |
| 600 | 2,83 | 3,39 | 3,96 | 4,52 | 5,09 | 5,55 | – | – | – | – | – | |
| 500/1200 | 2,39 | 2,79 | 3,17 | 3,57 | 3,96 | 4,35 | 4,74 | 5,14 | 5,59 | 5,92 | 6,91 | |
| 500/1400 | 2,51 | 2,91 | 3,30 | 3,69 | 4,08 | 4,48 | 4,87 | 5,26 | 5,66 | 6,05 | 8,44 | |
| 500/1600 | 2,66 | 3,05 | 3,44 | 3,83 | 4,23 | 4,62 | 5,01 | 5,41 | 5,80 | 6,19 | 6,58 | |
| 600/1600 | 3,67 | 4,24 | 4,80 | 5,37 | 5,93 | 6,50 | 7,07 | 7,63 | 8,20 | 8,77 | 9,33 | |
| 800/1800 | 5,37 | 7,39 | 8,38 | 9,39 | 10,39 | 11,39 | 12,40 | 13,40 | 14,41 | 15,41 | 16,41 | |
| 1000 | 7,85 | 9,42 | 10,99 | 12,56 | 14,13 | 15,70 | 17,24 | 18,84 | 20,41 | 21,38 | 23,55 | |
| 1200 | 11,30 | 13,56 | 15,82 | 18,08 | 20,34 | 22,60 | 24,86 | 27,12 | 29,30 | 31,64 | 33,90 | |
| БСВГ | 600/1600 | 3,51 | 4,08 | 6,54 | 5,21 | 5,77 | 6,34 | – | – | – | – | – |
| БСВО | 600/1600 | 3,51 | 4,08 | 4,64 | 5,21 | 5,77 | 6,34 | 6,91 | 7,47 | 8,04 | 8,60 | 9,17 |
| 800/1800 | 6,12 | 7,12 | 8,12 | 9,12 | 10,13 | 11,14 | 12,14 | 13,14 | 14,15 | 15,15 | 16,16 | |
| БСИ | 880 | – | – | – | – | – | 12,16 | 13,37 | 14,59 | 15,80 | 17,00 | 18,20 |
| 980 | 15,08 | 16,59 | 18,10 | 19,60 | 21,11 | 22,62 | ||||||
| 1080 | 18,31 | 20,14 | 21,97 | 23,81 | 25,64 | 27,47 | ||||||
| 1180 | 21,85 | 24,05 | 25,23 | 28,42 | 30,60 | 32,79 | ||||||
1 Перед чертой указан диаметр ствола, за чертой — диаметр уширения.
Транспортировать литую бетонную смесь для буронабивных свай следует в автобетоносмесителях большой вместимости, применение которых обеспечивает укладку смеси в скважину без перегрузочных операций. Расстояние от места приготовления бетонной смеси до места ее укладки должно быть по возможности не более 3 км.
Читайте также: