Рекомендации по расчету свайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИИ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ (НИИОСП) ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ И ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ НАГРУЗКИ

Москва — 1971

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Предисловие................... 3

1.    Новая методика определения несущей способности овай по

результатам их статических испытаний с учетом фактора времени.................... 5

2.    Предложения по расчету пирамидальных    свай..... 7

3.    Предложения по расчету свай с уширенной пятой ....    9

4.    Методика расчета несущей способности свайных фундаментов с учетом совместной работы свай (метод МИСИ

им. Куйбышева)................ 13

5.    Рекомендации по расчету несущей способности куста свай

на вертикальную нагрузку (метод НИИ    оснований) ...    21

6.    Рекомендации по определению несущей способности одно

рядных свайных фундаментов с ростверком на грунте и одиночных свай с ростверками оголовками........ 23

7.    Расчет с использованием ЭЦВМ свайных фундаментов

с высоким жестким ростверком на вертикальную нагрузку 25

8.    Расчет осадок однорядных и многорядных свайных

фундаментов.................. 26

9.    Расчет одиночной сваи на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок........... 29

Приложение. Расчет свайных фундаментов с жестким ростверком на вертикальную нагрузку....... 53

Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) Госстроя СССР

Рекомендации по расчету спайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки (для экспериментального проектирования)

Стройиздат Москва, К-31. Кузнецкий мост. д. 9

♦ • •

Редактор издательства Л. А. Савранская Технический редактор В. М. Родионова Корректор О. В. Стигнесва

Сдано в набор 29/IV 1971 г.    Подписано    к печати 5/XI 1971 г.

Т-13986    Формат    84ХЮ8'/зг Д. л. — 1,17 бум. л.

3,78 уел. пе*>. л. (уч.-изд. 4.20 л.)

Тираж 32 000 экз.    Изд.    №    XII—2941    Заказ № 219 Цена 21 коп.

Подольская типография Главлолиграфпрома Комитета по печати при Сонете Министров СССР г. Подольск, ул. Кирова, д. 25

3.2.    Сваи с уширением в нижнем конце ствола рекомендуется применять для зданий и сооружений, передающих на фундаменты практически только вертикальные сжимающие нагрузки.

3.3.    Применение свай с уширениями рационально з грунтовых условиях, характеризующихся залеганием с поверхности слабых грунтов (глинистые грунты текучепластичной и текучей консистенции; илы, рыхлые пески, торф), подстилаемых на некоторой глубине слоем песчаных грунтов средней плотности или слоем глинистых грунтов туго-пластичной и полутвердой консистея ции.

3.4.    Использование свай с уширениями в указанных грунтовых условиях позволяет уменьшить расход материала по сравнению с железобетонными призматическими сваями за счет увеличения несущей способности сваи в 1,5—2 раза и более при сохранении неизменными размеров ствола сваи.

3.5.    Возможно применение свай с объемным и плоским уширением.

3.6.    Сваи с объемным уширением рекомендуются в случаях, когда с поверхности залегают оплывающие грунты (например, рыхлые насыщенные водой пески) или торф.

Сваи с плоским уширением рекомендуется применягь также при устройстве свайных фундаментов в слабых неоплывающих грунтах, так как в одном направлении они обеспечивают первоначальную устойчивость ствола сваи без тщательной засыпки пазух, образующихся между грунтом и сваей при забивке.

3.7.    Рекомендуемые параметры свай с уширением ствола: длина сваи до 12 м, сечение ствола 30X30 см; сечение объемного уширения до 60X60 см, а плоского до 30X90 см; высота уширения до 100 см.

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАИ И УШИРЕНИЕМ СТВОЛА

3.8.    Несущая способность забивных свай с уширениями определяется по грунту и по материалу сваи (рис. 1).

3.9.    Несущая способность по грунту в т для свай с уширением у острия, забитых в оплывающие грунты или при засыпке пазух выше уширения песком с уплот-

3.10.    Несущая способность по грунту для сван с уши-рением у острия в г, погруженных без заполнения пазух выше уширения или с неуллотненной засыпкой, вычисляется по формуле

P = km(R„F_y + U_yhf„-P_r),    (6)

где k, т, R„, F_y, U_y, h_y, /„ см. формулу (5);

P_r— вес засыпки пазух выше уширений, равный произведению объема засыпки на объемный вес грунта, в т/м³.

3.11.    Если полость в грунте выше уширения не заполнена плотным грунтом, несмещаемость свай в горизонтальном направлении должна быть обеспечена конструкцией ростверка или наклонными сваями.

3.12.    Расчет свай с местными уширениями по материалу ствола производится как для центрально сжатых элементов но формулам:

а)    железобетонные сваи

Р < 1000 m ф (/?_пр F₆ + R_{a y} FJ;    (7)

б)    металлические сваи

Р< 1000 RF,„,

Р < 1000 RcpF,    (8)

где m —коэффициент условий работы, ш— 1; ср — коэффициент продольного изгиба;

Rup — призменная прочность бетона;

F₆ — площадь сечения сваи;

R а.у —условное расчетное сопротивление арматуры, равное расчетному сопротивлению, умноженному на коэффициент условий работы в соответствии с главой СНиП П-Б.1-62 «Основания зданий и 'сооружений. Нормы проектирования»;

F_а — площадь сечения продольной арматуры;

R — расчетное сопротивление стали на сжатие;

F„_T —площадь сечения нетто;

F — общая площадь сечения стальной сваи.

Если полость, образующаяся при забивке, выше уширения заполнена песком с уплотнением или оплывшим грунтом, то коэффициент продольного изгиба принимается равным ф=1. В остальных случаях коэффициент продольного изгиба ср определяется по табл. 3.

Примечание. В таблице приняты обозначения: /₀ — расчетная длина сваи; b — наименьший размер сечения призматической сваи; d— диаметр круглой сваи; г—наименьший радиус инерции сечения.

Расчетную длину сваи /о определяют в зависимости от условной величины заделки головы в ростверке и забивки уширения в плотный грунт.

Если уширение оперто на плотный грунт, принимается шарнирное закрепление ствола. Когда уширение забито в плотный грунт не менее чем на 2b (где b — ширина уширения), можно принимать жесткое защемление нижнего конца сваи.

Расчетная длина /₀ вычисляется в зависимости от длины сваи / так:

а)    при полном защемлении обоих концов сваи /о= = 0,5/;

б)    при защемлении одного конца и шарнирном опи-рании другого /₀=0,7;

в)    при шарнирно неподвижном закреплении обоих концов /о=/;

г)    при одном защемлении и другом свободном конце (голова сваи) /₀=2/.

4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ¹ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С УЧЕТОМ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ СВАЙ (метод МИСИ им. Куйбышева)¹

4.1. Несущая способность свайного фундамента с учетом соамест.ной работы свай определяется по формуле

Р = y_i{T_il-\-R_iF),    (9)

/«*1

Метод рекомендуется применять в слабых глинистых грунтах.

13

где / — глубина погружения сваи в грунт в л«;

F— площадь поперечного сечения сваи в м²\ п — количество свай в кусте;

Ri — сопротивление грунта под нижним концом 1-й сваи в кусте в т/м², определяемое согласно и. 4.2;

7',- — сопротивление грунта, приходящееся на единицу длины боковой поверхности «-й сваи з кусте в т/м, определяемое согласно п. 4.3.

4.2. Сопротивление грунта под нижним концом i-й сваи в кусте определяется по формуле

Л,-Яо(1+*.),.    (10)

где Rо —сопротивление грунта под нижним концом одиночной сваи в т/м²;

К₀ — безразмерный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления грунта под острием сваи в кусте в результате уплотнения грунта в процессе забивки соседних свай, определяемый по формуле

по

/=i    ¹

где Ко — коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления грунта под нижним концом сваи от влияния одной сваи. Их значения представлены графиками на рис. 2 в зависимости

от соотношения размеров сваи Л⁼⁼"7‘ ^и Р^ас"

стояния между сваями r=~j-, где а■— диаметр круглой или сторона поперечного сечения квадратной сваи и а — расстояние между сваями по осям.

Суммирование по формуле (11) осуществляется следующим образом: вычерчивается в определенном масштабе куст свай, замеряются расстояния а от оси рассматриваемой сваи до осей всех других свай куста, выс-

а

читываются отношения г== — и соответственно по рис. 2 определяются Ко. , сумма которых Ко ■

14

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИИ (НИИОСП) ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ И ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ НАГРУЗКИ

(для экспериментального проектирования)

ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ Москва — 1971

УДК 624.154.042

«Рекомендации по расчету свайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки» содержат расчеты для проектирования свай и свайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки.

Рекомендации разработаны Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР совместно с Башниистроем, МИСИ им. Куйбышева, Уральским Промстройниипроектом и Пермским политехническим институтом.

Настоящие Рекомендации рассчитаны на инженерно-технический персонал, занимающийся экспериментальным проектированием.

3-2-4

План IV кв. 1970 г.. № 16

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Рекомендации по расчету свайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки» разработаны на основании экспериментальных и теоретических исследований, проведенных в Научно-исследовательском институте оснований и подземных сооружений совместно с Башниистроем, МИСИ им. Куйбышева, Уральским Промстройниипроектом и Пермским политехническим институтом в 1966—1969 гг., и содержат расчеты свайных фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки для экспериментального проектирования.

Работа состоит из следующих разделов:

1.    Новая методика определения несущей способности свай по результатам их статических испытаний с учетом фактора времени (НИИ оснований и подземных сооружений).

2.    Предложения по расчету пирамидальных свай (НИИ оснований и подземных сооружений).

3.    Предложения по расчету свай с уширенной пятой (Уральский Промстройниипроект, НИИ оснований и подземных сооружений).

4.    Метод расчета несущей способности однорядных свайных фундаментов с низким ростверком, передающим часть нагрузки через подошву ростверка (НИИ оснований и подземных сооружений).

5.    Методика расчета несущей способности свай (МИСИ им. Куйбышева).

6.    Методика расчета несущей способности свай (НИИ оснований и подземных сооружений)'.

| Метод МИСИ им. Куйбышева рекомендуется применять в слабых глинистых грунтах, в остальных случаях применяют метод НИИ оснований и подземных сооружений.

|‘ (0.35) Зак. 21?

7.    Расчет с использованием ЭЦВМ высокого жесткого ростверка на вертикальную нагрузку (НИИ оснований и подземных сооружений. Промстройпроект).

8.    Определение осадок однорядных, двухрядных и трехрядных свайных фундаментов (Пермский политехнический институт).

9.    Расчет одиночной сваи на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (Башниистрой).

Составители: кандидаты техн. наук В. А. Барвашов, Б. В. Бахолдин, Б. Л. Фаянс, А. П. Хамов, инж. В. А. Кондрашов (НИИ оснований); кандидаты техн. наук А. А. Бартоломей (Пермский политехнический институт); Н. М. Дорошкевич, Б. А. Сальников (МИСИ им. Куйбышева); кандидаты техн. наук А. Н. Тетиор (Уральский Промстройниипроект), В. Б. Шахирев (Башниистрой), инж. А. М. Шор (Промстройпроект).

t. НОВАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИХ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящая методика распространяется на все песчаные грунты и глинистые грунты от мягко-пластичной до твердой консистенции.

1.2.    Методика не распространяется на лросадочные грунты, илы, торф и мерзлые грунты.

ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НОВОЙ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

1.3.    Загружение свай должно производиться ступенями. Первые две ступени принимаются равными '/з—'/s, а остальные 7ю—'/is части ожидаемой предельной нагрузки.

1.4.    Продолжительность приложения каждой ступени нагрузки — 3 ч.

1.5.    Снятие отсчетов осадки сваи под нагрузкой в процессе испытаний должно производиться с точностью до 0,1 мм, причем на каждой ступени .нагрузки первый отсчет должен сниматься через 5 мин с момента увеличения нагрузки на ступень, второй — через 10 мин, третий— через 15 мин и каждый последующий — через 30 мин.

1.6.    Общую осадку сваи в процессе испытаний рекомендуется доводить до величины не менее 25 мм.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

И СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ (ЗАТУХШЕЙ) ОСАДКИ СВАИ

1.7.    Несущая способность сваи Р определяется в соответствии с СНиП П-Б.5-67 «Свайные фундаменты Нормы проектирования» по формуле

Р — km Р„,    (1)

где k—коэффициент однородности, принимаемый равным 0,8;

2 Зак. 219

m — коэффициент условий работы, принимаемый т= I;

Р_н — нормативное сопротивление сваи в т, определяемое по графику зависимости стабилизировавшейся (затухшей) во времени осадки сваи Sp от передаваемой на нее нагрузки

и соответствующее нагрузке-, при которой стабилизировавшаяся (затухшая) осадка равна допустимой осадке для данного здания или сооружения, принимаемой в соответствии со СНиП П-Б.1-62* «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования».

1.8. Величина стабилизировавшейся (затухшей) осадки сваи для каждой ступени нагрузки определяется по результатам статических испытаний сваи в соответствии с формулой (1)

S_#,_| = A₁ + A, + S_/i У,    (2)

где Л| — осадка сваи от нагрузки, предшествующей данной ступени, в мм;

Аг — условно мгновенная осадка сваи в мм от нагрузки данной ступени, принимаемая условно равной приращению осадки сваи, измеренной спустя 5 мин с начала приложения нагрузки данной ступени;

S/, —приращение осадки сваи в мм за время /[ = =3 ч выдержки рассматриваемой ступени нагрузки;

Таблица I

Скорость затухания осадки

Время услоаноА стабилизации (затухание) осадки tt в годах при величине ai — а[_у равной

3,6 2,4 2,2 2,1 1,3 1,2 1.1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,5 0,4 1 2 3 4 5 6 7 9 10 12 14 15 19

Примечание. Для промежуточных значений я время t3 определяется по интерполяции.

G

— время условной стабилизации (затухание) осадки сваи в годах, принимаемое как время, после которого скорость затухания осадки составляет 1 мм/град, и определяемое по табл. 1 в зависимости от величины, определяемой по формуле (2)

1 мм/год

11 — время выдержки ступени маемое обычно равным /«3 ч.

2. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ ПИРАМИДАЛЬНЫХ СВАЙ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1.    Пирамидальные сваи при одном и том же расходе материала имеют в большинстве грунтовых условий большую несущую способность, чем призматические сваи.

2.2.    Наиболее эффективным по грунтовым условиям случаем применения пирамидальных свай является случай, когда сваи забиваются в относительно однородных по глубине грунтах. В этом случае несущая способность пирамидальной сваи может быть в 1,5—2 раза выше в сравнении с несущей способностью призматической сваи того же объема.

2.3.    Пирамидальные сваи без поперечного армирования исходя из прочности их на ударные нагрузки могут применяться при забивке их главным образом в глинистых грунтах от текучей до туго-пластичной консистенции с пробивкой в случае необходимости небольших пластов порядка 1—2 м глинистых грунтов полутвердой, а при макропористых грунтах и твердой консистенции, а также небольших пластов песчаных грунтов не выше средней плотности.

2.4.    Применять пирамидальные сваи рекомендуется в тех случаях, когда .несущая способность пирамидальной сваи, полученная по указанной методике, оказывается выше несущей способности призматической сваи.

2*

2.5. Пирамидальные сваи могут применяться только в малопучинистых грунтах.

РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПИРАМИДАЛЬНЫХ СВАЙ

2.6. Несущая способность Р в т забивной пирамидальной или конической сваи, работающей на осевую сжимающую нагрузку, определяется как сумма расчетных сопротивлений грунта под нижним концом сваи за счет сил трения и отпора грунта по формуле

Р = km [/?„F + 2U, l_t (/, + 10 ;_сЕ, _Yr)],    (4)

где k — коэффициент однородности грунта, принимаемый k—0,7;

m — коэффициент условий работы, принимаемый m= 1;

R_H — нормативное сопротивление грунта под нижним концом свай в r/ж², определяемое по табл. 1 СНиП Н-Б.5-67 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования»;

F — площадь опирания на грунт нижнего конца сваи в ж²;

Ui — средняя величина периметра поперечного сечения сваи в пределах i-ro слоя грунта в ж;

I/ —толщина i-ro слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сван, в ж;

U — нормативное сопротивление i-ro слоя грунта по боковой поверхности сваи в r/ж², определяемое по табл. 2 СНиП П-Б.5-67 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования»;

i_c — уклон боковой поверхности сваи в долях единиц;

Е/ —модуль деформации i-ro слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи в кГ/сж², определяемый по результатам компрессионных испытаний;

у_г —коэффициент отпора грунта, определяемый по табл. 2, в зависимости от вида грунта.

8