Допустимая ширина раскрытия трещин в свае
Обновлено: 07.07.2024
Допустимая ширина раскрытия трещин в свае
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СОСТАВНЫХ СВАЙ
УТВЕРЖДЕНЫ директором НИИЖБ 30 октября 1987 г.
Содержат основные положения по проектированию, применению и изготовлению составных железобетонных свай сплошного квадратного сечения, а также рекомендации по расчету, конструированию и осуществлению стыков стаканного типа (трубчатый и коробчатый), сварного, болтового и клеевых стыков трех типов.
Предназначены для инженерно-технических работников научно-исследовательских, проектных и строительных организаций и заводов железобетонных конструкций.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Рекомендации включены предложения по проектированию, изготовлению и применению составных свай сплошного квадратного сечения со стыковыми соединениями, рекомендуемыми для массового применения. Рекомендации содержат указания по расчету и конструированию стыков стаканного типа (трубчатый и коробчатый), сварного, болтового и клеевых стыков трех типов.
Конструктивные решения стыковых соединений и предложения по их проектированию и осуществлению разработаны на основании результатов экспериментально-теоретических исследований, проводившихся в НИИЖБ, с учетом опыта проектирования и применения составных свай. При этом учтены материалы проектных разработок, выполненных ГПИ "Фундаментпроект", институтами "Гипрогор" и НИИПромстрой совместно с НИИЖБ.
При составлении Рекомендаций руководствовались требованиями СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", СНиП II-23-81 "Стальные конструкции", СНиП 2.02.02-85 "Свайные фундаменты"*, СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии", а также указаниями соответствующих руководств и пособий к СНиП и положениями действующих стандартов.
* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты", здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Рекомендации разработаны лабораторией предварительно напряженных конструкций НИИЖБ Госстроя СССР (кандидаты техн. наук В.А.Якушин и Е.М.Чериковер, инж. И.В.Ларина).
При внедрении новых разработок НИИЖБ оказывает научно-техническую (на основе хозяйственных договоров) и консультативную (с оплатой по гарантийным письмам) помощь.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование забивных составных железобетонных свай квадратного сплошного сечения, предназначенных для фундаментов зданий и сооружений, кроме гидротехнических, и не распространяются на сваи, погружаемые в вечномерзлый грунт, и на сваи, применяемые на строительных площадках с сейсмичностью выше 6 баллов. Область применения составных свай по грунтовым условиям соответствует рекомендуемой ГОСТ 19804.0-78 "Сваи забивные железобетонные". В данных Рекомендациях рассматриваются стыки, предпочтительно рекомендуемые для массового применения.
1.2. Составные сваи выполняются из сборных железобетонных звеньев сплошного квадратного сечения, предпочтительнее из двух звеньев, однако при соответствующем технико-экономическом обосновании количество звеньев может быть увеличено. В зависимости от места в свае (рис.1) звенья подразделяются на нижние, верхние и средние.
Примечание. Для удобства изложения в дальнейшем при описании стыков звено под стыком будет называться нижним, звено над стыком - верхним.
Рис.1. Схема погружения составной сваи
а - момент стыковки; б - после погружения
1, 2, 3 - соответственно нижнее, верхнее и среднее звено; 4 - стык
1.3. Длину и размеры поперечного сечения составной сваи на первом этапе проектирования рекомендуется определять как для цельной сваи в соответствии с требованиями СНиП 2.02.02-85 "Свайные фундаменты", исходя из нагрузок, грунтовых условий и задания на проектирование. В дальнейшем при проектировании составной сваи размеры поперечного сечения звеньев рекомендуется уточнять.
1.4. Вопрос о замене цельных свай составными по экономическим соображениям рекомендуется рассматривать при длине сваи более 12 м. Длину звеньев рекомендуется назначать кратной 1 м в пределах от 6 до 14 м с учетом условий их изготовления, транспортировки и погружения с применением стандартного копрового оборудования. Преимущественно рекомендуется использовать в свае звенья одинаковой длины.
1.5. Поперечное сечение звеньев в свае рекомендуется принимать одинаковым, однако при соответствующем обосновании допускается применять сваи, состоящие из звеньев с различным поперечным сечением. Размеры поперечного сечения рекомендуется принимать кратными 5 преимущественно в пределах от 30x30 см до 45x45 см, в отдельных случаях - до 60x60 см.
1.6. Составные сваи рекомендуется выполнять либо предварительно напряженными - из звеньев с напрягаемой продольной арматурой и с поперечным армированием ствола, либо обычными - из звеньев с ненапрягаемой продольной арматурой. Преимущественно рекомендуется применять предварительно напряженные составные сваи.
1.7. Осуществление стыков предусматривается при вертикальном положении звеньев под копром после поочередного погружения нижнего и средних звеньев. Проектирование стыков осуществляется из условия обеспечения соосности звеньев и требуемой прочности соединения.
1.8. Конструкция рекомендуемых стыков основана на различных принципах соединения железобетонных элементов и выполняется:
стыки стаканного типа (трубчатый и коробчатый) - за счет механического защемления нижней части верхнего звена, выполненной в виде шпонки с бетонной рифленой поверхностью, в металлическом "стакане", закрепленном в торце нижнего звена (рис.2, а, б);
сварной стык - за счет соединения на сварке закладных деталей, установленных в торцах обоих звеньев (рис.2, в);
болтовой стык - за счет соединения на болтах закладных деталей, установленных также в торцах обоих звеньев (рис.2, г);
клеевой стык - за счет закрепления на клеящем материале соединительных арматурных штырей, установленных в торце верхнего эвена, в отверстиях, предусмотренных в верхней части нижнего звена (рис.2, д).
Рис.2. Типы стыков
а, б - стаканного типа (а - трубчатый, б - коробчатый); в - сварной; г - болтовой; д - клеевой
В данных Рекомендациях рассматривается три типа клеевых стыков: с одним штырем (тип I), с двумя штырями (тип II), с четырьмя или с большим количеством штырей (тип III).
1.9. При выборе стыкового соединения, помимо технико-экономических показателей стыка, необходимо учитывать следующие факторы:
а) стыки стаканного типа, болтовой и клеевые I и II типа рекомендуется применять в сваях, состоящих из двух звеньев, а сварной и клеевой III типа - при любом количестве звеньев в свае;
б) тип стыков рекомендуется назначать с учетом размеров поперечного сечения сваи и вида расчетных усилий в стыке в строительный и эксплуатационный периоды:
Наибольшие размеры поперечного сечения, см
Расчетные усилия в стыке*
(+) - допускается с ограничением по величине усилий.
в) в сваях с ненапрягаемой продольной арматурой может быть применен любой из рассматриваемых вариантов стыка, а в предварительно напряженных - предпочтительнее применять сварной, трубчатый, клеевой стык типа III;
г) с учетом предполагаемой температуры воздуха в период сваебойных работ стыки рекомендуется выполнять при температуре не ниже:
-40 °С - стаканного типа;
д) рекомендуется принимать во внимание, что при соответствующих составах клеящего материала клеевые стыки, в отличие от стыков других типов, не нуждаются в антикоррозионной защите.
1.10. При проектировании звеньев рекомендуется предусматривать необходимость их перемещения в горизонтальном положении при подъеме за монтажные (подъемные) петли и при укладке на опорные прокладки, а также перевод из горизонтального в вертикальное положение с помощью строповочной петли при подъеме на копер. Подъемные петли и опорные прокладки рекомендуется устанавливать на расстоянии 0,2 от обоих концов звена, а место для строповки при подъеме на копер - предусматривать на расстоянии 0,3 от верхнего конца звена, где - длина призматической части сваи.
1.11. При выборе материалов для изготовления составных свай, включая материалы для осуществления стыковых соединений, следует руководствоваться указаниями СНиП 2.03.01-84, СНиП II-23-81, СНиП 2.03.11-85 с учетом Рекомендаций [3] и главы 4 данных Рекомендаций.
2. РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ СВАЙ
2.1. Расчет составных свай рекомендуется производить для стадий изготовления, транспортирования, строительства и эксплуатации. Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия", СНиП 2.02.02-85 и СНиП 2.03.01-84, а также с учетом положений пп.2.2 и 2.5 настоящих Рекомендаций. Значения коэффициентов надежности по назначению следует принимать согласно "Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций".
2.2. Составная свая должна быть рассчитана на восприятие усилий, возникающих в ней в строительный и эксплуатационный периоды. В общем случае расчет свай производится на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок и моментов. Расчетные значения изгибающих моментов , продольных сжимающих и растягивающих усилий , а также поперечных сил в сечениях сваи рекомендуется определять согласно СНиП 2.02.02-85 первоначально как для цельных свай, а затем с учетом внесенных конструктивных изменений уточнять для составных свай. Принимая во внимание возможность геометрических отклонений при стыковке звеньев, не учитываемых расчетом, рекомендуется величину допустимой расчетной вертикальной нагрузки, приходящейся на цельную сваю после забивки, для составной сваи с одним, двумя, тремя и более стыками снижать соответственно на 10, 15 и 20%.
2.3. Проектирование звеньев сваи на усилия, определяемые по п.2.2, в общем случае рекомендуется производить исходя из наиболее невыгодного сочетания усилий для сваи в целом. В индивидуальных разработках, исходя из рационального использования материалов, звенья рекомендуется проектировать с учетом их положения в свае и в соответствии с эпюрами усилий при наиболее невыгодном сочетании последних для каждого звена в отдельности.
2.4. При проектировании стыков по п.2.2 в общем случае рекомендуется исходить из условия обеспечения равнопрочности стыков и соединяемых звеньев. В индивидуальном проектировании стыки рекомендуется рассчитывать на усилия, возникающие в уровне стыка в результате воздействия на сваю расчетных нагрузок. При этом, учитывая ответственность стыкового соединения, расчетные усилия на стык, определяемые как из условия равнопрочности, так и по эпюрам усилий, рекомендуется увеличивать на 10%.
Примечание. При проектировании стыков необходимо всегда соблюдать условие их равнопрочности соединяемым звеньям при расчете сваи на сжатие. Рекомендуется также соблюдать условие равнопрочности при расчете сваи на изгиб. Допускается не выполнять условие равнопрочности при расчете сваи на растяжение и поперечную силу. Указанные отступления от условия равнопрочности позволяют получить более экономичные решения стыков для конкретных случаев, однако накладывают известные ограничение на область их применения по нагрузкам (см. п.1.8, поз."б").
2.5. Звенья составной сваи в общем случае должны быть рассчитаны на усилия, возникающие в них при изготовлении, транспортировании, складировании и при подъеме на копер. При этом предусматривается расчет звеньев на действие изгибающего момента от их собственной массы, величина которого для каждого случая определяется в соответствии с расчетной схемой. При выполнении рекомендаций п.1.9 расчет звеньев достаточно производить на действие изгибающего момента, возникающего при подъеме их на копер из горизонтального положения за одну точку в месте строповки. В этом случае при определении расчетных усилий следует учитывать коэффициент надежности по нагрузке и коэффициент динамичности, значения которых рекомендуется принимать равными соответственно 1,1 и 1,4.
2.6. При забивке составных свай в звеньях и в стыке возникают динамические усилия сжатия и растяжения от продольных ударов. Расчет звеньев на динамические усилия не производится. Стыки свай рекомендуется рассчитывать на действие растягивающих усилий, величину которых допускается определять в соответствии с размерами поперечного сечения сваи из условия, что растягивающие напряжения на основании опытных данных принимаются равными 5 МПа. Проверку стыков на действие сжимающих усилий производить не требуется.
Примечание. Стыки стаканного типа, осуществляемые за счет механического защемления, на растягивающие усилия не рассчитываются.
2.7. Расчет свай на все виды усилий производится для сечений, нормальных к продольной оси, по предельным состояниям первой (по прочности) и второй (по трещиностойкости) группы в соответствии с расчетными положениями СНиП 2.03.01-84. При проектировании звеньев за расчетные сечения рекомендуется принимать сечения в средней части их ствола. При значительных изменениях величины усилий по длине звена его проектирование допускается производить по расчетным сечениям в двух-трех уровнях. При проектировании стыков расчетные сечения рекомендуется принимать в соответствии с указаниями п.6.1.
2.8. К трещиностойкости звеньев при расчете их на усилия, возникающие при подъеме на копер (см. п.2.5), предъявляются требования 1 категории (не допускается образование трещин) при армировании звеньев напрягаемой проволочной и канатной арматурой и требования 3-й категории (допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин до 0,3 мм) при армировании звеньев как напрягаемой, так и ненапрягаемой стержневой арматурой. Категорию трещиностойкости сваи и предельно допустимую ширину раскрытия трещин при расчете звеньев на усилия, указанные в пп.2.2 и 2,3, рекомендуется назначать в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.03.11-85.
8.2.3. Расчет свай по прочности и раскрытию трещин
Расчет забивных свай по государственным стандартам произведен на усилия, возникающие при подъеме свай на копер за одну точку, расположенную на расстоянии 0,294 длины сваи от ее торца:
- – по прочности;
- – по кратковременному раскрытию трещин до 0,3 мм при ненапрягаемой и стержневой напрягаемой арматуре;
- – по образованию трещин при проволочной и канатной арматуре.
Расчет выполнен в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83. При этом коэффициент перегрузки к весу сваи принят равным 1, коэффициент динамичности при расчете по прочности — 1,5, при расчете по раскрытию трещин — 1,25.
Для проверки прочности свай при расчетных нагрузках, действующих в строительный и эксплуатационный периоды, составлены графики, приведенные:
- – для забивных свай квадратного и полого сечения и свай-оболочек — в соответствующих ГОСТ 19804.1-79 — ГОСТ 19804.6-83;
- – для забивных свай сечением 35×35 и 40×40 см с повышенным продольным армированием — на рис. 8.12;
- – для буронабивных свай — на рис. 8.13.
Все графики составлены без учета продольного изгиба свай из условия, что она полностью погружена в грунт.
Графики, приведенные в ГОСТах, позволяют также проверить сваи с напрягаемой проволочной и канатной арматурой на образование трещин, а остальные сваи на длительное раскрытие трещин до 0,2 мм.
Порядок пользования графиками следующий: находится точка пересечения расчетных значений изгибающего момента М и вдавливающей силы, действующей на сваю Np , откладываемых на оси ординат и оси абсцисс; кривая сверху, ближайшая к точке пересечения, соответствует требуемому армированию сваи.
Сваи квадратного сечения с увеличенным продольным армированием допускается принимать в безростверковых фундаментах, сваях-колоннах и при воздействии повышенных горизонтальных нагрузок.
Проверка составных свай серии 1.011.1-7 по прочности и раскрытию трещин производится по чертежам прил. 2 к ГОСТ 19804.1-79 при продольном армировании верхнего звена. Определенная по графикам прочность материала составных свай должна снижаться на 20 % на каждый стык.
8.2.4. Расчет осадок свайных фундаментов
Осадка фундамента из висячих свай рассчитывается как для условного фундамента на естественном основании, заложенного на отметке нижних концов свай, в соответствии с п. 7 СНиП II-17-77 (указания п. 7 правильнее относить только к расчету осадки свайного куста).
Ленточные свайные фундаменты (одно — трехрядовые) следует рассчитывать в соответствии с рекомендациями п. 7 Руководства [3].
Фундаменты из свайных полей размером более 10×10 м рекомендуется рассчитывать по схеме линейно-деформируемого слоя в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83. При этом размеры условного фундамента следует принимать равными размеру ростверка в плане, а расчет производить по среднему давлению на основание в плоскости подошвы плитного ростверка, увеличив расчетную толщину слоя на величину, равную глубине погружения свай, и приняв модуль деформации слоя, прорезаемого сваями, равным бесконечности или модулю деформации материала сваи.
При этом расчетная толщина слоя принимается по формуле (8) прил. 2 к СНиП 2.02.01-83:
H = (H0 + ψb)kp,
где ψ — коэффициент, принимаемый для песчаных и глинистых грунтов соответственно равным: 0,10 и 0,15 при расчетном модуле деформации сжимаемой толщи Е ≥ 20 МПа; 0,50 и 0,75 при E < 20 МПа; H0 — параметр, принимаемый для песчаных грунтов равным 6 м, а для глинистых 9 м; kp = 1,2.
Расчетный модуль деформации грунта сжимаемой толщи вычисляется по СН 261-77, согласно которым модуль деформации, определенный по данным изысканий, умножается на повышающий коэффициент 1,5 для песчаных и крупнообломочных грунтов, 1,3 для твердых и полутвердых глинистых грунтов и 1,2 для тугопластичных глинистых грунтов.
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю в свайном поле, определяется по формуле (1) СНиП И-17-77:
Fv = F/γg,
где F — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи; γg — коэффициент надежности по грунту, принимаемый во всех случаях равным 1.
Пример 8.3. Требуется определить осадку фундамента. Расчетные нагрузки на фундамент силосного корпуса размером в плане 36×24 м равны: 1-е сочетание N = 310 000 кН; 2-е сочетание N = 236 000 кН; M = 642 000 кН·м; Fh = 3200 кН; G = 15 000 кН; коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,25. Грунты основания представлены мягкопластичными суглинками мощностью 13 м с характеристиками: γ´II = 17,9 кН/м 3 ; φ = 12°; сI = 0,012 МПа; e = 1,05; IL = 0,75; Е = 5 МПа; v = 0,35. Грунты основания подстилаются пластичными супесями мощностью 25 м с характеристиками: γII = 19,l кН/м 3 ; φ = 21°; сII = 0,003 МПа; е = 0,65; IL = 0,40; E = 12 МПа; v = 0,30. Фундамент принят из свай марки С6-30 по ГОСТ 19804.1-79. Несущая способность сваи F = 500 кН определена по данным статических испытаний. Глубина заложения сваи d = 7 м. Высота ростверка hc = 1,5 м.
Решение. Расчетная нагрузка на сваю, допускаемая по грунту, Fv = F/γg = 500/1 = 500 кН.
Требуемое число свай при 1-м сочетании нагрузок с учетом веса ростверка
n = (N + Gγf)/Fv = (310 000 + 15 000 · 1,25)/500 = 658 шт.
Принимаем шаг свай вдоль меньшей стороны 1,2 м, вдоль большей стороны 1,24 м. Общее число свай 30 · 22 = 660 шт. Размеры ростверка в плане 38,2×26,2 м.
Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю при 2-м сочетании нагрузок,
Np = (N + Gγf)/n + (M + Fhhc) limax/Σli = (236 000 + 15 000 · l,25)/660 + (642 000 + 3200 · 1,5) 12,6/38 258 = 593 кН < 1,2 F = 600 кН;
здесь li — расстояние от центра тяжести свайного поля до оси сваи.
Расчетное сопротивление грунта основания в плоскости нижних концов свай определяем по формуле (7) СНиП 2.02.01-83, из табл. 4 которого Мγ = 0,56; Mq = 3,24; Мс = 5,84 и из табл. 3 γc1 = 1,1; γc2 = 1. Тогда
Среднее давление на основание от сооружения с учетом веса плитного ростверка (15 000 кН), свай (10 000 кН) и грунтов в межсвайном пространстве (107 000 кН):
р = (N/γf + G)/А = (310 000/1,15 + 132 000)/(38,2 · 26,2) = 0,38 МПа < R = 0,7 МПа.
Следовательно, расчет деформаций основания допускается вести по схеме линейно-деформируемого слоя конечной толщины.
Проверяем давление под краем условного фундамента при частичном загружении силосного корпуса и действии ветра:
Р = (N/γf + G)/А + M/(γfW) = (236 000/1,25 + 132 000)/(38,2 · 26,2) + 642 000 · 6/(1,25 · 38 2 · 26,2) = 322 + 81 = 403 кПа = 0,4 МПа < 1,2 R .
Расчетная толщина слоя по формуле (8.2)
H = 9 + 0,75 · 26,2 = 28,6 м.
Среднее давление под подошвой ростверка
р = (N/γf + G)/А = (31 000/1,25 + 15 000)/(38,2 · 26,2) = 263 кПа = 0,263 МПа.
Расчетная осадка фундамента по СНиП 2.02.01-83
см < su = 40 см.
Если под нижними концами свай залегают грунты с модулем деформации E ≥ 20 МПа и доля временной многократно прилагаемой нагрузки не превышает 40% общей нагрузки, осадку фундамента из свайного поля допускается определять по формуле
s = 0,12pb/E,
где р — среднее давление на основание на уровне подошвы плитного ростверка, МПа: b — ширина или диаметр плитного ростверка, см; E — средневзвешенный модуль деформации сжимаемой толщи под нижними концами свай, равной ширине или диаметру ростверка.
При разнородном основании модуль деформации
E = [E1h1k1 + E2h2k2 + … + Ei(b – Σhi-1)ki]l/b,
где Е1 , Е2 , …, Ei — модули деформации соответствующих слоев; h1 , h2 , …, hi — толщина слоев; k1 , k2 , …, ki — коэффициенты, принимаемые в зависимости от глубины расположения слоя;
| Глубина расположения слоя (в долях от b ) | 0—0,2 | 0,2—0,4 | 0,4—0,6 | 0,6—0,8 | 0,8—1 |
| k | 1 | 0,85 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Формула (8.4) получена экспериментальным путем на основании обработки результатов наблюдений за осадками силосных корпусов, промышленных труб и многоэтажных зданий, возведенных на фундаментах из свайных полей.
Многочисленные факторы (вид, размер, жесткость и число свай, расстояние и взаимовлияние между ними, вид и жесткость ростверка и др.), влияющие на осадку куста свай, можно учесть воспользовавшись методом X. Паулоса [4], разработанным для песчаных и глинистых грунтов, за исключением рыхлых песков и илов.
Руководство по проектированию свайных фундаментов Poulos H.G. Estimation of pile group settiments GroundРасчет осадки свайного фундамента по методу Паулоса проводится в следующем порядке:
– вычисляется коэффициент жесткости свай
k = Epka/E,
где ka — коэффициент сплошности, равный для сплошных свай 1;
ТАБЛИЦА 8.12. КОЭФФИЦИЕНТ ВЛИЯНИЯ I НА ОСАДКУ ВИСЯЧИХ СВАЙ В ПОЛУБЕСКОНЕЧНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
lp  bp | Значение I при k | ||||
| 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 100 000 | |
| 1 | 0,522 | 0,470 | 0,463 | 0,463 | 0,463 |
| 2 | 0,441 | 0,384 | 0,363 | 0,362 | 0,361 |
| 5 | 0,371 | 0,262 | 0,221 | 0,219 | 0,219 |
| 10 | 0,340 | 0,182 | 0,147 | 0,142 | 0,142 |
| 25 | 0,300 | 0,146 | 0,065 | 0,075 | 0,075 |
| 50 | 0,260 | 0,132 | 0,062 | 0,046 | 0,044 |
| 100 | 0,206 | 0,115 | 0,052 | 0,029 | 0,026 |
| 200 | 0,154 | 0,097 | 0,047 | 0,021 | 0,016 |
– по табл. 8.12 находится коэффициент влияния I в зависимости от k и отношения lp/bp (отношение длины к диаметру сваи);
определяется осадка одиночной сваи
sp = NpI/(bpE);
– по табл. 8.13 для висячих свай или по табл. 8.14 для свай-стоек находится коэффициент постели ks ;
определяется осадка куста свай в несущем слое
s1 = kssp;
– по табл. 8.15 в зависимости от отношений li/bр и lp/bp находится значение l´p/lp , и, вычислив с использованием этого значения отношение l´p/bр , по отношению h/l´p определяем значение Ik по табл. 8.16;
– вычисляется осадка подстилающего слоя
s2 = ΣNpIk/(l´pE);
– находится полная осадка куста свай как сумма осадок куста в несущем и подстилающем слое.
ТАБЛИЦА 8.13. КОЭФФИЦИЕНТ ks ДЛЯ КУСТОВ ВИСЯЧИХ СВАЙ С ЖЕСТКИМ РОСТВЕРКОМ
| lp bp | li bp | Значение ks при числе свай в кусте | |||||||||||||||
| 4 | 9 | 16 | 25 | ||||||||||||||
| и коэффициенте k | |||||||||||||||||
| 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 10 | 100 | 1000 | 10 000 | ||
| 10 | 2 | 1,83 | 2,25 | 2,64 | 2,62 | 2,78 | 3,80 | 4,42 | 4,48 | 3,76 | 5,49 | 6,40 | 6,53 | 4,75 | 7,20 | 8,48 | 8,68 |
| 5 | 1,40 | 1,73 | 1,88 | 1,90 | 1,83 | 2,49 | 2,82 | 2,86 | 2,26 | 3,25 | 3,74 | 3,82 | 2,68 | 3,98 | 4,70 | 4,75 | |
| 10 | 1,21 | 1,39 | 1,48 | 1,50 | 1,42 | 1,76 | 1,97 | 1,99 | 1,63 | 2,14 | 2,46 | 2,46 | 1,85 | 2,53 | 2,95 | 2,95 | |
| 25 | 2 | 1,99 | 2,14 | 2,65 | 2,87 | 3,01 | 3,64 | 4,84 | 5,29 | 4,22 | 5,38 | 7,44 | 8,10 | 5,40 | 7,25 | 9,28 | 11,25 |
| 5 | 1,47 | 1,74 | 2,09 | 2,19 | 1,98 | 2,61 | 3,48 | 3,74 | 2,46 | 3,54 | 4,96 | 5,34 | 2,95 | 4,48 | 6,50 | 7,03 | |
| 10 | 1,25 | 1,46 | 1,74 | 1,78 | 1,49 | 1,96 | 2,57 | 2,73 | 1,74 | 2,46 | 3,42 | 3,63 | 1,98 | 2,98 | 4,28 | 4,50 | |
| 50 | 2 | 2,43 | 2,31 | 2,56 | 3,01 | 3,91 | 3,79 | 4,52 | 5,66 | 5,58 | 5,65 | 7,05 | 8,94 | 7,26 | 7,65 | 9,91 | 12,66 |
| 5 | 1,73 | 1,81 | 2,10 | 2,44 | 2,46 | 2,76 | 3,51 | 4,29 | 3,16 | 3,72 | 5,11 | 6,37 | 3,88 | 4,74 | 6,64 | 8,67 | |
| 10 | 1,38 | 1,50 | 1,78 | 2,04 | 1,74 | 2,04 | 2,72 | 3,29 | 2,08 | 2,59 | 3,73 | 4,65 | 2,49 | 3,16 | 4,76 | 6,04 | |
| 100 | 2 | 2,56 | 2,31 | 2,26 | 3,16 | 4,43 | 4,05 | 4,11 | 6,15 | 6,42 | 6,74 | 6,50 | 9,92 | 8,48 | 8,40 | 10,26 | 14,35 |
| 5 | 1,88 | 1,88 | 2,01 | 2,64 | 2,80 | 2,94 | 2,38 | 4,87 | 3,74 | 4,05 | 4,98 | 7,54 | 4,68 | 5,16 | 6,75 | 10,55 | |
| 10 | 1,47 | 1,56 | 1,76 | 2,28 | 1,96 | 2,17 | 2,73 | 3,93 | 2,45 | 2,80 | 3,81 | 5,82 | 2,98 | 3,68 | 5,00 | 7,88 | |
ТАБЛИЦА 8.14. КОЭФФИЦИЕНТ ks ДЛЯ КУСТОВ СВАЙ-СТОЕК С ЖЕСТКИМ РОСТВЕРКОМ
| lp bp | li bp | Значение ks при числе свай в кусте | |||||||||||||||
| 4 | 9 | 16 | 25 | ||||||||||||||
| и коэффициенте k | |||||||||||||||||
| 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 10 | 100 | 1000 | 10 000 | 10 | 100 | 1000 | 10 000 | ||
| 10 | 2 | 1,52 | 1,14 | 1,00 | 1,00 | 2,02 | 1,31 | 1,00 | 1,00 | 2,38 | 1,49 | 1,00 | 1,00 | 2,70 | 1,63 | 1,00 | 1,00 |
| 5 | 1,15 | 1,08 | 1,00 | 1,00 | 1,23 | 1,12 | 1,02 | 1,00 | 1,30 | 1,14 | 1,02 | 1,00 | 1,33 | 1,15 | 1,00 | 1,00 | |
| 10 | 1,02 | 1,01 | 1,00 | 1,00 | 1,04 | 1,02 | 1,00 | 1,00 | 1,04 | 1,02 | 1,00 | 1,00 | 1,03 | 1,02 | 1,00 | 1,00 | |
| 25 | 2 | 1,86 | 1,62 | 1,06 | 1,00 | 2,84 | 2,57 | 1,16 | 1,00 | 3,70 | 3,28 | 1,33 | 1,00 | 4,48 | 4,13 | 1,60 | 1,00 |
| 5 | 1,36 | 1,38 | 1,08 | 1,00 | 1,67 | 1,70 | 1,16 | 1,00 | 1,94 | 2,00 | 1,23 | 1,00 | 2,15 | 2,23 | 1,28 | 1,00 | |
| 10 | 1,14 | 1,15 | 1,04 | 1,00 | 1,23 | 1,26 | 1,06 | 1,00 | 1,30 | 1,33 | 1,07 | 1,00 | 1,33 | 1,38 | 1,00 | 1,00 | |
| 50 | 2 | 2,49 | 2,24 | 1,59 | 1,00 | 4,06 | 3,59 | 1,96 | 1,00 | 5,83 | 5,27 | 2,61 | 1,00 | 7,62 | 7,00 | 3,41 | 1,00 |
| 5 | 1,78 | 1,73 | 1,32 | 1,00 | 2,56 | 2,56 | 1,72 | 1,00 | 3,28 | 3,38 | 2,16 | 1,00 | 4,04 | 4,23 | 2,63 | 1,00 | |
| 10 | 1,39 | 1,43 | 1,21 | 1,00 | 1,78 | 1,87 | 1,46 | 1,00 | 2,20 | 2,29 | 1,71 | 1,00 | 2,62 | 2,71 | 1,97 | 1,00 | |
| 100 | 2 | 2,64 | 2,26 | 1,81 | 1,00 | 4,40 | 3,96 | 3,06 | 1,00 | 6,24 | 5,89 | 4,61 | 1,00 | 8,18 | 7,91 | 6,40 | 1,00 |
| 5 | 1,86 | 1,84 | 1,67 | 1,00 | 2,71 | 2,77 | 2,62 | 1,00 | 3,64 | 3,74 | 3,47 | 1,00 | 4,33 | 4,68 | 4,45 | 1,00 | |
| 10 | 1,44 | 1,44 | 1,46 | 1,00 | 1,84 | 1,99 | 1,98 | 1,0 | 2,21 | 2,48 | 2,53 | 1,00 | 2,53 | 2,98 | 3,10 | 1,00 | |
ТАБЛИЦА 8.15. ЗНАЧЕНИЯ ОТНОШЕНИЙ l´p/lp
| lp/bp | l´p/l при li/lp | ||||||
| 3 | 4 | 5 | 7 | 10 | 20 | 30 | |
| 10 | 0,85 | 0,75 | 0,65 | 0,30 | 0,00 | – | – |
| 25 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,75 | 0,50 | 0,00 | – |
| 100 | 0,95 | 0,95 | 0,90 | 0,88 | 0,83 | 0,55 | 0,50 |
Расчетная осадка одиночной сваи может быть заменена осадкой одиночной сваи от расчетной нагрузки при статическом испытании.
ТАБЛИЦА 8.16. КОЭФФИЦИЕНТ ВЛИЯНИЯ Ik
| h/l´p | Значение Ik , при l´p/b´p | ||
| 1 | 2 | 5 | |
| 1 | 0,42 | 0,62 | 0,94 |
| 1,5 | 0,40 | 0,50 | 0,60 |
| 2 | 0,30 | 0,30 | 0,30 |
| 3 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
| 4 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
| 5 | 0,10 | 0,10 | 0,10 |
Пример 8.4. Определить осадку куста из девяти свай длиной по 10 м, размером сечения 30×30 см, заглубленных на 2 м в полутвердые моренные суглинки, коэффициент пористости которых е = 0,55, а модуль деформации E = 45 МПа, Расстояние между сваями li = 1,05 м. Ширина ростверка 2,7 м. Модуль деформации сваи Ep = 26 500 МПа. Расчетная нагрузка на одну сваю Np = 800 кН.
Решение. Коэффициент жесткости свай
k = 26 500 · 1/45 = 588.
При lp/bp = 10/0,3 = 33 по табл. 8.12 находим: I = 0,10. Осадка одиночной сваи куста по формуле (8.7)
0,006 м = 0,6 см.
При lр/bр = 33; li/bр = 1,05/0,3 = 3,5 и k = 588 по табл. 8.13 находим ks = 3,64.
Осадка куста и несущем слое но формуле (8.8)
По табл. 8.15 находим l´p/lp = 0,89 и определяем l´p = 0,89 · 10 = 8,9 м.
Приведенный диаметр фундамента
м.
При h/l´p = 1 и l´p/b´p = 8,9/3,05 = 2,9 по табл. 8.16 находим Ik = 0,72.
Осадка подстилающего слоя по формуле (8.9)
м = 1,3 см.
Суммарная осадка фундамента
s = s1 + s2 = 2,2 + 1,3 = 3,5 см.
Для более точного прогнозирования осадки сооружения на свайных фундаментах необходимо достоверное определение модуля деформации Е , а также правильный учет толщины сжимаемого слоя и взаимного влияния смежных сооружений.
Если под слоем грунта, в который заглублены сваи, залегают более слабые слои, то осадку сооружения следует рассчитывать двумя способами: общепринятым и от приведенной расчетной нагрузки, распределенной равномерно по всей площади сооружения, принимая в этом случае расчетную ширину фундамента равной ширине сооружения.
Экспертиза: какие трещины допустимы и недопустимы в железобетонных элементах?
При приемке конструкций на стройплощадке важно своевременно оценить их техническое состояние по внешним признакам и при необходимости выставить свои обоснованные претензии заводу-изготовителю, поставщику конструкций, подрядчику. Рассмотрим более подробно вопрос о допустимости трещин в железобетонных элементах.
Какие трещины в железобетонных элементах не являются опасными?
Каждое появление трещины в железобетонном элементе свидетельствует о том, что произошла разрядка накопившихся напряжений в данной области конструкции. Причиной возникновения трещин являются внутренние растягивающие напряжения, которые могут возникать из-за внутренних процессов в элементе и от внешних нагрузок на конструкцию.
Ширина трещины в железобетонном элементе
Ширина раскрытия трещины
В таблице 1 приведены виды трещин, причины их возникновения, которые не являются опасными
Также при исследовании целого ряда нормативных документов были собраны следующие данные по допуску эксплуатации железобетонных элементов и конструкций при наличии некоторых трещин.
В зависимости от условий эксплуатации предельно-допустимая ширина раскрытия трещин составляет (п. 2.2.2.3 ДБН В.2.6-98:2009):
- не более 0,5 мм – для конструкций, эксплуатируемых в условиях, защищенных от климатических воздействий (вода, влага, отрицательная температура и т.д.);
- не более 0,4 мм – для конструкций подвергающиеся климатическому влиянию;
- не более 0,3 мм – для конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах;
- не более 0,2 мм – для конструкций с арматурой с пониженной коррозионной стойкостью.
- 0,1 мм в предварительно напряженных изделиях, в элементах колон и стоек, а также в изделиях из тяжелого бетона, к которым предъявляются требования по морозостойкости;
- 0,2 мм в других случаях.
Считаются неопасными горизонтальные трещины в железобетонных колоннах с небольшим раскрытием.
Следует помнить, что даже выше перечисленные трещины, которые считаются допустимые, необходимо заделывать (зачеканивать), потому что практически любая трещина позволяет агрессивным средам проникать вглубь бетона, и со временем, приводить к разрушению бетона и коррозии арматуры.
В каких конструкциях образования трещин не допускается?
- железобетонные конструкции, которые находятся под давлением жидкостей и газов, т.е. те, которые должны обеспечивать непроницаемость и герметичность;
- конструкции с повышенными сроками долговечности;
- конструкции, подвергающиеся сильным агрессивным воздействиям внешней среды (в условиях эксплуатации железобетонной конструкции в жилище среда считается неагрессивной).
Правила обследования трещин
При затруднении в определении допустимости данных трещин, необходимо выполнить целый ряд мероприятий для определения характера появления.
Прежде всего, необходимо определить положение, форму, направление, длину, ширину и глубину раскрытия трещин. Ширину раскрытия трещин определяют с помощью микроскопов МПБ-2, МИР-2, лупой Бринелля или другими приборами, у которых точность измерения не ниже 0,1 мм.
Глубина трещин определяется с помощью игл, проволочных щупов или с помощью ультразвуковых приборов, например бетон-3М, УКБ-1М, УК-10П и др.
Далее необходимо определить развивается или нет трещина. Для этого, используют гипсовые или цементно-песчаные маяки, которые устанавливаются в местах максимального раскрытия трещин. Если трещина дальше развивается, на маяке образовываются продольные трещины. Конец трещины фиксируют поперечными штрихами и отметкой даты измерения. Расположение трещин наносят на чертежи общего вида, где обязательно отмечают номер и дату установки маяков. Периодически трещины и поставленные маяки осматриваются, и результаты осмотра заносятся в акт обследования конструкции. По результатам осмотра судят об опасности, точной причине возникновении трещины.
Приборы для измерения раскрытия трещин: а) отсчетный микроскоп МПБ-2 и лупа Бринелля
В спорных ситуациях, при обнаружении трещин в железобетонных элементах следует обращаться к экспертам по строительным конструкциям с целью оценки технического состояния конструкций и составления экспертного заключения, в котором должны отражаться: причины, характер и допустимость выявленных трещин.
ГОСТ 19804.2-79 Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 24 октября 1979 г. № 208.
Переиздание (май 1995 г.) с Изменением N 1, утвержденным в июне 1983 г.; Пост. № 54 от 31.03.83 (ИУС 9-83)
1. Настоящий стандарт распространяется на забивные железобетонные цельные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой и устанавливает конструкцию свай и арматурных изделий к ним.
2. Железобетонные сваи сплошного квадратного сечения с напрягаемой продольной арматурой должны удовлетворять требованиям ГОСТ 19804-91 и требованиям настоящего стандарта.
3. Форма, марки, номинальные размеры свай и проектные марки бетона по прочности на сжатие должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.
Сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой продольной арматурой
Допустимая ширина раскрытия трещин в свае
По проекту
Измерительный, по ГОСТ 20276, ГОСТ 24846, журнал работ
Примечания
1. Значения допускаемых отклонений от проектного положения в плане приведены для свайных элементов (свай и свай-оболочек), используемых в фундаментах и безростверковых опорах с бетонируемым на месте соответственно ростверком или насадкой. В приведенные значения допускаемых отклонений от проектного положения в плане свайных элементов включены значения смещения их в уровне низа ростверка или насадки вследствие отклонения элементов от вертикали или изменения наклона.
Значения допускаемого изменения тангенса угла от вертикали (от проектного положения) наклонных свайных элементов не должно превышать 200:1 при расположении их в один ряд и 100:1 - в два ряда и более.
2. Для фундаментов и безростверковых опор со сборными ростверком или насадкой, соединяемых со свайными элементами с помощью омоноличенных бетоном выпусков стержней продольной арматуры, значения допускаемых отклонений в плане от проектного положения свайных элементов в уровне низа ростверка или насадки следует принимать до 5 см.
При сборных ростверке или насадке, соединяемых со сваями или сваями-оболочками сварными болтовыми комбинированными стыками, значения допускаемых отклонений принимают в соответствии с проектом.
3. Число свайных элементов с предельными значениями допускаемых отклонений не должно превышать 25% для однорядных фундаментов или опор и 40% - для двух- и многорядных фундаментов.
4. При фактических отклонениях свайных фундаментов от проектного положения, превышающих предельно допускаемые значения, решение о возможности использования элементов должна принимать организация, проектировавшая фундаменты или безростверковые опоры.
Устройство буровых свай
6.2.7. Избыточное давление воды или глинистый раствор допускается использовать для крепления поверхности скважин, разрабатываемых не ближе 40 м от существующих зданий и сооружений.
6.2.8. В скважинах, не обсаженных инвентарными трубами или оболочками и разрабатываемых грейфером (особенно при наличии в скважинах воды), необходимо зачищать их боковые поверхности до проектного диаметра цилиндрическим устройством (калибровщиком).
6.2.9. В целях предотвращения подъема и смещения в скважине арматурного каркаса укладываемой бетонной смесью или в процессе извлечения бетонолитной инвентарной обсадной трубы, а также во всех случаях армирования не на полную глубину буровой сваи в конструкции каркаса необходимо предусмотреть фиксаторы для закрепления его в проектном положении.
6.2.10. Сухие скважины в песках, обсаженные стальными трубами или железобетонными оболочками, а также необсаженные скважины, пробуренные в пластах суглинков и глин, расположенных выше уровня подземных вод и не имеющих прослоек и линз песков и супесей, разрешается бетонировать без применения бетонолитных труб способом свободного сброса бетонной смеси с высоты до 6 м. Допускается укладывать бетонную смесь способом свободного сброса с высоты до 20 м при условии получения положительных результатов при опытной проверке этого способа с использованием смеси со специально подобранными составом и подвижностью.
В скважины, заполненные водой, бетонную смесь следует укладывать способом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ).
6.2.11. Операционный и приемочный контроль качества устройства буровых свай следует осуществлять в соответствии с техническими требованиями, указанными в таблице 6.3.
СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003 (с Изменением N 1)
8.2.1 Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:
- расчет по образованию трещин;
- расчет по раскрытию трещин;
- расчет по деформациям.
8.2.2 Расчет по образованию трещин производят, когда необходимо обеспечить отсутствие трещин (см. 4.3), а также как вспомогательный при расчете по раскрытию трещин и по деформациям.
8.2.3 При расчете по образованию трещин в целях их недопущения коэффициент надежности по нагрузке принимают 1,0 (как при расчете по прочности). При расчете по раскрытию трещин и по деформациям (включая вспомогательный расчет по образованию трещин) принимают коэффициент надежности по нагрузке =1,0.
Расчет железобетонных элементов по образованию и раскрытию трещин
8.2.4 Расчет железобетонных элементов по образованию трещин производят из условия
, (8.116)
где - изгибающий момент от внешней нагрузки относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через центр тяжести приведенного поперечного сечения элемента;
- изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин, определяемый по формуле (8.121).
Для центрально-растянутых элементов образование трещин определяют из условия
, (8.117)
где - продольное растягивающее усилие от внешней нагрузки;
- продольное растягивающее усилие, воспринимаемое элементом при образовании трещин, определяемое согласно 8.2.13.
8.2.5 В случаях, когда выполняется условие (8.116) или (8.117), выполняют расчет по раскрытию трещин. Расчет железобетонных элементов производят по непродолжительному и продолжительному раскрытию трещин.
Непродолжительное раскрытие трещин определяют от совместного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок, продолжительное - только от постоянных и временных длительных нагрузок (см. 4.6).
8.2.6 Расчет по раскрытию трещин производят из условия
, (8.118)
где - ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки, определяемая согласно 8.2.7, 8.2.15-8.2.17;
- предельно допустимая ширина раскрытия трещин.
Значения принимают равными:
Допустимая ширина раскрытия трещин в свае
Неопасные трещины в ж/б элементах
Когда трещины считаются категорически недопустимыми?
- Изделия с увеличенными эксплуатационными свойствами (длительный срок эксплуатации).
- Изделия, которые подвергаются интенсивному воздействию агрессивных сред.
- В случаях, если ж/б изделия будут находиться под давлением газов и жидкостей.
Как нужно обследовать трещины?
Facebook CommentsВиды и особенности заливки чернового пола Пол – сложная конструкция, состоящая из определенного количества слоев…
Виды плавающего пола и его устройство Плавающий пол – конструкция, состоящая из нескольких видов материалов,…
Виды и особенности заливки чернового пола Пол – сложная конструкция, состоящая из определенного количества слоев…
Читайте также: