ОРДЕНА ТРУДОВОГО НРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ ССОР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ СИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ТРЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

МОСНВА -1972

Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений Гооотроя СССР

"УТВЕРЖДАЮ”

Зам. директора Института доктор техн. наук, профессор

/ ПОРХАЕВ Г.В. /

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО УЧЕТУ СИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ТРЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

МОСКВА - 1972

( 3 ) выполняется непрерывно, ординату условной нейтральной точки при фундаменте из висячих свай следует принимать равной ординате плоскости, проходящей через слой грунта, для которого выполняется условие

SrP."    SлрГ $1>.стр. ’    ( 7    )

где Srp. и Snp. - значения те яе, что и в формуле ( 6 );

SrP2 ~ осадка слоя околосвайного грунта, происшедшая к моменту окончания строительства 8дания или сооружения;

5<рстр. ~ осадка свайного фундамента, происшедшая к моменту окончания строительства здания или сооружения. Примечание: Условие ( 7 ) применяется при расчетах нейтральной точки только на период после введения здания или сооружения в эксплуатацию. До этого момента времени она определяется по формуле ( 6 ).

Для жилых и гражданских зданий допускается принимать

Sp.crp.² 0,5 SnP.

2.5,    Для приближенных расчетов ординату условной нейтральной точки при фундаменте из висячих свай можно принимать равной ординате плоскости, проходящей через слой грунта, скорое^ осадки которого к моменту окончания строительства

* 2 мм /год    '    ⁸    '

/

2.6.    Если несущий слой грунта перекрыт явно выраженным слоем сильносжимаенсго грунта, то положение нейтральной

_ II .

точки при проверке выполнения условия ( 3 ) для предварительных расчетов можно принимать на кровле несущего слоя.

2.7. Для свай-стоек положение нейтральной точки определяется по условию ( 5 ).

3. РАСЧЕТ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО ВТОРОМУ ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ.

3.1.    При действии сил отрицательного трения расчет свай и свайных фундаментов по второму предельному состоянию ( по деформациям ) является основным.

3.2.    Расчет свай и свайных фундаментов по второму предельному состоянию производится по формуле

S ^й S /?р. ’    (    ⁹    >

где 5    ~ величина деформации ( осадки или перемещения )

сваи или свайного фундамента с учетом действия сил отрицательного трения;

Зпрг обозначение то же, что и в формуле ( 6 ).

3.3. Расчет свайных фундаментов из свай-стоек по осадкам не производится. Величина возможной осадки такого фундамента принимается в соответствии с п. 7.2 главы СНиП П-Б. 5-67*.

3.4. При расчете свай и свайных фундаментов по деформациям в соответствии с условием ( 9 ) действие сил отрицательного трения не учитывается в пределах слоев грунта, для

- 12

которых выполняется одно из следующих условий:

Уг** Y* ;    (⁵’>

Srp." Srp.t S пр. >    ^{4 6} )

S г#> S гр.£* S ПР. Sy. стр. ;    (⁷')

У гр. ^ 2 /in/гой >    ^    ⁸    >

где все обозначения и условия применения те же, что и в формулах ( 5 С б ), ( 7    \ 8 ).

3.5. Для одиночных свай условие (. 9 i считается выполненным, если

н    н    н

N < m, Peer Рога '    (Ю)

нормативная нагрузка в Т на I сваю, определяемая при проектировании здания или сооружения; коэффициент условий работы, принимаемый равным

ГО, ⁼ 0»8;

нормативные силы сопротивления в Т грунта основания сваи, расположенного ниже нейтральной течки, определяемые для свай призматических по формуле ( II ) или по результатам полевых исследований в соответствии с разделом 5 Рекомендаций, а для свая с уширенным нижним концом по формуле ( 12 );

нормативное значение сил отрицательного трения, действующих на боковой поверхности свай, в Т, определяемое по формуле ( 13 ; или по ре-

_ 13 _

зультатам полевых исследований в соответствии с разделом 5 Рекомендаций.

Примечание: Сваи, расстояние между осями которых более

5 d. ( d - диаметр круглого иди сторона квадратного сечения сваи ) относятся к одиночным.

3.6.    Нормативные силы сопротивления грунта основания призматической сваи, при действии сил отрицательного трения Рос. в Т определяются по формуле

P«=fiWzfrei ■    (“)

где (|^Н    -    нормативное    сопротивление грунта под нихним кон

цом сваи, в Т/м², определяемое по указаниям п.п.

5,4 и 5.5 главы СНиП П-Б.5-67*;

F - площадь опирания на грунт сваи, в м²;

Ц. - периметр поперечного сечения сваи, в м;

-    нормативное сопротивление L -го слоя грунта основания на боковой поверхности свай, в Т/м², определяемое по указаниям п.п. 5.4 и 5.5 главы СНиП П-Б.5-6?*, а для глинистых грунтов консистенции в> 0,7 и рыхлых песков по формуле (14);

-    толщина L -го слоя грунта, в и, соприкасающегося с боковой поверхностью и расположенного

между уровнем нейтральной точки и горизонтальной плоскостью, проходящей через концы сваи.

3.7.    Нормативные силы сопротивления грунта основания сваи с уширенным нижним концом, в Т, прорезающей толщу водонасыщенных оплывающих грунтов ( либо при засылкз пазух с

уплотнением его до средней плотности ) и работающей на осевую сжимающую нагрузку, определяется по формуле

+    ¹    (i2)

где    -    обозначения    и    их    величины    те    же,    что

и в формуле ( II );

-    периметр умирания в м;

-    высота умирания в м;

-    нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности уширения в Т/м^, определяемое по указаниям п.п. 5.4 и 5.5 главы СНиП П-Б.5-67*;

-    толщина I -го слоя грунта в м, соприкасающегося с боковой поверхностью и расположенного между уровнем нейтральной точки и горизонтальной плоскостью, проходящей выше уширения на расстоянии равном стороне сенения уширения.

3.8. Нормативные силы отрицательного трения, действующие на боковой поверхности одиночной сваи определяются по формуле

Рт= nUUZKtjfijtj •    <    ¹³    >

где ГЛо - коэффициент условия работы сваи в оседающем грунте, учитывающий уплотнение околосвайного грунта при забивке свай.принимаемый для песчаных грунтов ГП_в » 1,1, а для глинистых ГПс"

“ 1,0;

I/ - периметр поперечного сечения сваи, в м;

- 15

KpJ - коэффициент реализации, учитывающие уменьяе-ние сил отрицательного трения с уменьшенная разности осадок £ -го слоя околосвайного грунта и сваи, принимаемый: для висячих свай ftpj = I, а для свай-стоек ftpj = I при > So. И    при    Srftj<Sc

Pj - осадка ^ -го слоя грунта в см после забивки сваи;

5₀ - осадка грунта относительно сваи, при которой полностью реализуются силы отрицательного трения, принимаемая So = 5,0 см;

- нормативное сопротивление j -го слоя оседающего грунта на боковой поверхности сваи в Т/м^, определяемое по формуле С 14 ); tj - толщина J -го слоя грунта, в м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи и расположенного в пределах части длины сваи от уровня планировки до уровня нейтральной точки.

3.9. Нормативное сопротивление грунта на боковой пс-

О

верхнссти сваи в Т/м^ь для глинистых грунтов консистенции Q У 0,7 и рыхлых песков, а также для оседающих грунтов определяется по формуле

$с ^ПЧ^С"⁺    )’    ^(    w    >

_н    Р

где С - нормативное удельное сцепление грунта в Т/м .

определяемое испытаниями образцов грунта на

сдвиг или принимаемое для предварительных рас-

16

s

к

и

четов по табл. 13 главы СНиП П-Б.1-62*; коэффициент Пуассона, значения которого допускается приникать по табл. 9 главы СНиП П-Б.1-62*;

объемный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды, в Т/м³;

н

г

глубина расположения слоя грунта, в м, определяемая расстоянием до середины слоя от отметки планировки - при срезке грунта и от уровня природного рельефа - при подсыпке грунта; нормативное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по данным лабораторных испытаний или для предварительных расчетов принимаемое по табл. 13 главы СНиП П-Б.1-62*: коэффициент условий работы, учитывающий снижение прочности грунта во времени, принимаемый Шt - 0,9 - для песков пн « 0,8 - для супесей fflt = 0.7 - для суглинков

ГЛ+= 0.65 - для глии.

3.10. Расчет свайноге фундамента из кустов висячих свай по второму предельному состоянию ( по деформациям ) производится как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями главы СНиП П-Б.1-62*. Границы условного фундамента ( Рис. Z ) определяются следующим образом

сверху - поверхностью планировки грунта; снизу - плоскостью, прохоляивй через конпы ceaws

17

с боков - вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней свай крайних рядов на рас-

I

СТОЯНИИ

'& .

где

in - расстояние от истинной нейтральной точки, положение которой определяется в соответствии с ука-^ заниями п. 2.2, до нижних концов свай;

Vcp. - средневзвешенное значение нормативного угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

иГ    f“L    ,

1СР. =     »- (    15    )

Сн

If    - нормативное значение углов внутреннего трения

для отдельных слоев грунта h, fa,.... in ( в пределах участка длины сваи Си ).

В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента.

3.11.    При расчете свайных фундаментов по деформациям в число нормативных нагрузок на условный фундамент здания или сооружения включается нормативная величина сил отрицательного трения Ршй , действующих на куст свай и определяемых в соответствии с указаниями п. 3.12.

3.12.    Нормативное значение сил отрицательного трения Рк.отр. в Т, действующих ка куст свай определяется по формуле

‘'Рекомендации по учету сил отрицательного трения при проектировании свайных фундаментов" содержат методы расчета свай и свайных фундаментов по несущей способности и по деформациям в условиях сильносжимаемых грунтов с учетом сил отрицательного трения и продольного изгиба свай.

Рекомендации разработаны Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР при участии треста "Оргтех-строй" Минстроя Латвийской ССР и Уральского Пром-стройНШпроста ( в части расчета сбой с уширенным нижним концом ).

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

19

- периметр куста,в ы,по наружным граням свай, _u расположенных в крайних рядах;

\Х«1 - обозначения те же, что и в формуле ( 13 ).

4. РАСЧЕТ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ СИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ТРЕЭДЩ ПО ПЕРВОМУ ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ.

4.1.    Несшая способность Н ( в Т ) забивной висячей сваи, работающей на осевую сжимающую нагрузку, при расчете по условию сопротивления грунта основания определяется по указаниям главы СНиП П-Б.5-67® без учета сил отрицательного трения.

Примечание: Под несущей способностью сваи понимается величина сил сопротивления сваи, при которой вертикальная осадка сваи либо начинает возрастать практически без существенного увеличения нагрузки ( наблюдается пластическое течение J, либо не затухает в течение длительного времени ( проявляется ползучесть грунта основания ).

4.2.    Несущая способность Р ( в I ) забивной висячей сваи и сваи-стойки, работающей на осевую сжимающую нагрузку, определяемая по условию сопротивления материала сваи в соответствии с п. 5.16 главы СНиП П-Б.5-67*, должна удовлетворять условию

t    Т^п    \

■_ч    X ?    }

2

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Предисловие ................................... 2

1.    Общие положения......................... 5

2.    Определение зоны действия сил отрицательного

трения ........................................7

3.    Расчет свай и свайных фундаментов по второму

предельному состоянию .............. 10

А, Расчет свай и свайных фундаментов при действии сил отрицательного трения по первому предельному состоянию........ 19

5. Определение сил отрицательного трения по результатам полевых испытаний ................... 23

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации составлены в развитие главы СНиП П-Б.5-67* "Свайные фундаменты. Нормы проектирования" в части учета сил отрицательного трения на боковой поверхности свай при расчете свай и свайных фундаментов по первому и второму предельным состояниям. В тексте, кроме того, даны рекомендации по проверке свай на продольный изгиб.

Рекомендации могут быть испольгованы при проектировании зданий и сооружений на свайных фундаментах в условиях сильноскимаемых грунтов.

Основой для разработки Рекомендаций послужили результат теоретических и экспериментальных исследований возникновения и развития сил отрицательного трения на боковой поверхности свай, проведенных в последние годы лабораторией свайных фундаментов НИШ оснований и подземных сооружений в полевых и лабораторных условиях, а также с тензометрической сваей натурной величины в больших лотках института.

На экспериментальных площадках в г. Риге и г. Киеве по специально разработанной методике были проведены статические испытания свай вдавливающими и выдергивающими нагрузками. При этом были измерены осадки свай под действием сил отрицательного трения и послойные деформации грунта в течение длительного времени. При помощи тензометрических месдоз, специально разработанного устройства для измерения сил трения грунта на боковой поверхности ( авторское свидетельство It 329421 ) и многоточечных глубинных марок, в серии экспериментов со сваями натурных размеров в больших лотках

института было исследовано напряженно-деформированное состояние околосвайного грунта при действии сил отрицательного трения. Для выявления качественной картины характера деформации околосвайного грунта при его просадке был применён метод фотофиксации.

Весь комплекс указанных экспериментально-теоретических исследований и разработку на его основе методов расчета выполнил инж. В.И. БЕРМАН под руководством к.т.н. Б.В. БАХОЛДИНА.

В проведении полевых работ в г. Риге приняли участие тресты "Оргтехстрой" и "Сгройиеханизация" Минстроя Латвийской ССР.

В части расчета сил отрицательного трения на боковой поверхности свай с уширенным нижним концом использованы результаты экспериментальных исследований, проведенных в полевых и лабораторных условиях лабораторией оснований и фундаментов Уральского ПромстройНИИпроекта.

Рекомендации разработаны Ордена Трудового Красного Знамени НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР ( к.т.н. Б.В. БАХОЛДИН, инженеры В.И. БЕРМАН, В.И. ОСТРОВ ), при участии треста *Оргтехетрой^п Минстроя Латвийской ССР и Уральского ПромстройНИИпроекта ( к.т.н. А.Н. ТЕ-ТИОР и инж. А.П. АННЕНКОВ ) в части расчета свай с уширенным нижним концом.

5

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на проек

тирование свайных фундаментов из забивных вертикальных железобетонных свай ( призматических, в том числе с уширенным нижним концом, и трубчатых с закрытым нижним концом ) прорезающих слои сильносжимаемых грунтов, когда на боковой поверхности свай могут возникать силы отрицательного трения. Примечание:    I. К числу сильносжимаемых грунтов, на которые

распространяется действие Рекомендаций, относятся торфы, заторфованные грунты и илы.

2. Силами отрицательного трения называются силы, реализующиеся на боковой поверхности сваи при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз.

1.2.    Осадка околосвайного грунта может быть вызвана:

а)    подсыпкой или намывом, выполняемыми при повышении отметки территории строительства или в соответствии с технологией производства работ, когда слабые грунты выходят на поверхность;

б)    загрузкой поверхности грунта или пола, основанного на грунте, значительной полезной нагрузкой:

в)    возведением рядом с сооружением на сваях сооружения на фундаментах мелкого заложения;

г)    увеличением собственного веса грунта при искусственном или естественном понижении уровня грунтовых воз;

д)    уплотнением грунтов, вызванных динамическими

6

нагрузками;

в) естественной консолидацией грунтовой толщи.

1.3. Осадка полностью водонасыщенных малоуплотненных мелких песков и супесей, илов, заторфованных грунтов и торфов, происходящих под действием сплошной равномерно распрост-

(>

ранннной нагрузки территории о гр. ( в см ) определяется на основе теории фильтрационной консолидации по формуле

$п> ^=CU9(^Z~ д^'^е(i-^cos ( I )

-    координата глубины рассматриваемой точки от поверхности слоя, в см;

-    толщина слоя сжимаемого грунта, расположенного между фильтрующим слоем и недренмрованным скальным основанием, или 2Ь между фильтрирующими слоями, в см;

-    коэффициент относительной сжимаемости, в см^/кГ;

-    интенсивность внешней равномерно распределенной нагрузки, в кГ/см^;

О

-    коэффициент консолидации, в см^с/сек;

-    время, в сек.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ ДЕЙСТВИЯ СИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ТРЕНИЯ

2.1.    Силы отрицательного трения действуют на боковой поверхности сваи в пределах участка ее длины, где скорость осадки околосвайного грунта УгР. превышает скорость осадки свайного фундамента Yep. , т.е.

У ГР. > Y«p.    (    3    )

\т 3 Srp. .    \т    _    д    S<p .

где УгР-аТ" ’    ’

S«p - осадка свайного фундамента для времени i , в см;

$fft - осадка грунта для времени Ь в см, определяемая для случая равномерно распространенной пригрузки территории, сложенной водонасыщенными грунтами,по формуле ( I ).

Примечание: При определении осадки грунта по формуле ( I ) скорость осадки грунта определяется по формуле

Ynf М -V* • e'*(i- cos jffc) . с * >

где все обозначения те же, что и в формуле ( I ).

2.2.    Точка пересечения горизонтальной плоскости, выше которой выполняется условие ( 3 ), с осью сваи называется истинной нейтральной точкой. Ордината истиннок нейтральной точки равна ординате плоскости, для которой выполняется уо-

ловив

Vrp. - V?.

( 5 )

2.3. Если отрицательное трение действует на свайный фундамент из висячих свай постоянно, т.е. условие ( 3 ) выполняется всегда, то зону учитываемых в расчетах сил отрицательного трения можно ограничить плоскостью, проходящей через слой грунта, осадка которого равна предельной величине средней осадки для данного здания или сооружения. Точка пересечения этой плоскости с осью сваи называется условной нейтральной точкой. Ордината условной нейтральной точки равна ординате плоскости, для которой выполняется условие

$гр.~ Srp.i ⁼ Soft >    (    ⁶    )

где Srp. - стабилизированная осадка слоя грунта, определяемая по указаниям главы СНиП П-Б.1-62*;

Згр.1 - осадка слоя околосвайного грунта, происшедшая к моменту начала возведения надземной части здания или сооружения;

Snp. - величина деформации ( осадки или перемещения ) свайного фундамента, устанавливаемая в задании на проектировании, а при отсутствии таковых -деформаций, указанных в соответствующих нормативных документах по проектированию естественных оснований зданий v сооружений.

2,4. Б тех случаях, когда проектом предусматриваются сроки возведения здания или сооружения и при этой условие