В железобетонных сваях квадратного сплошного сечения с поперечным армированием
ствола (далее по тексту «Сваи») с использованием оболочки противопучинной серии ОСПТ
«Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014, производства ЗАО УЗПТ «Маяк», изготавливаемых в
заводских условиях из тяжелого или мелкозернистого бетона,
используется новейшая
противопучинная технология для свайных фундаментов, основанная на применении
противопучинной оболочки (ОСПТ) «Reline». На сегодняшний день данная технология является
наиболее дешевым и эффективным способом борьбы с морозным пучением грунтов.
Для оценки эффекивности были проведены лабораторные исследования (Отчёт
«Лабораторные определения сил смерзания грунтов и цементно-песчаных смесей с моделями
фундаментов, покрытых сложно-модифицированным полимером «Reline» с целью снижения
проявления сил морозного пучения грунтов», выполненный ОАО «Фундаментпроект» в 2011
году) и натурные испытания свай (Отчет о результатах 12 испытаний свай «СМОТ», покрытых
оболочками противопучинными ОСПТ «Reline» и стандартных металлических свай,
выполненный ОАО «Фундаментпроект» в 2014 году).
По результатам лабораторных и натурных испытаний свай было определено, что при
расчете оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного
пучения в соответствии с п.Ж.З С П 24.13330.2011 и п. 7.4.3 С П 25.13330.2012, для ж.б. свай с
оболочками противопучинными ОСПТ «Reline», к значениям rfn следует применять
понижающий коэффициент 0,42.
ОАО «Фундаментпроект» 125993, г. Москва, Волоколамское
шоссе, д. 1, стр. 1
Методика расчета железобетонных свай с оболочкой
4
противопучинной ОСПТ «Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014
на воздействие сил морозного пучения
1.
Методика расчета ж.б. свай с оболочками противопучинными ОСПТ «Reline» на
воздействие сил морозного пучения в соответствии с СП 24.13330.2011 (Приложение Ж).
Примечание: Пункты, ссылки на пункты и номера формул соответствуют пунктам и
номерам формул СП24.13330.2011.
Ж.1 При строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в
сезоннопромерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо
учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по
устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить
при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной
связи, трубопроводов и др. или при консервации сооружений, а также для условий периода
строительства, если до передачи на сваи проектных нагрузок возможно промерзание грунтов
слоя сезонного промерзания - оттаивания или выполняется искусственное замораживание
грунтов (при строительстве метро или эксплуатации помещений с отрицательной
температурой). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по
предотвращению выпучивания свай в период строительства.
Ж.2 Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного
пучения грунтов надлежит проверять по условию
Z ^
~
F ~ i ~ k F ^
(Ж.1)
где хт - расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, принимаемая согласно
указаниям Ж. 3;
Afi - площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины
сезонного промерзания-оттаивания грунта или слоя искусственно замороженного грунта, м2;
F - расчетная нагрузка на сваю, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее
невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые
и т.п.);
Frf - расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания вследствие трения
его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания, кН,
принимаемое по указаниям Ж.4;
у с - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
У k - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.
ОАО «Фундаментпроект» 125993, г. Москва, Волоколамское
шоссе, д. 1, стр. 1
Методика расчета железобетонных свай с оболочкой
5
противопучинной ОСПТ «Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014
на воздействие сил морозного пучения
Ж.З Расчетную удельную касательную силу морозного пучения хт, кПа, следует
определять, как правило, опытным путем. При отсутствии опытных данных допускается
принимать значение %т по таблице Ж. 1 в зависимости от вида и характеристик грунта.
Ж.4 Расчетное значение силы Fф кН, удерживающей сваи от выпучивания, следует
определять по формуле
п
= u ^ j f A
(Ж.2)
Ы
где и - периметр сечения поверхности сдвига, м, принимаемый равным периметру
сечения сваи;
hi - толщина г-го слоя талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя промерзания-
оттаивания, м;
f - расчетное сопротивление г-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 СП 24.13330.2011.
Таблица Ж.1
Значения х/й, кПа, при
глубине сезонного
Грунты и их характеристики
промерзания - оттаивания
dth, м
До 1,5
2,5
3,0 и более
Супеси, суглинки и глины при показателе текучести II > 0,5,
110
90
70
крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, пески
мелкие и пылеватые при показателе дисперсности D > 5 и степени
влажности Sr > 0,95
Супеси, суглинки и глины при 0,25 < II < 0,5, крупнообломочные
90
70
55
грунты с глинистым заполнителем, пески мелкие и пылеватые при
D > 1 и степени влажности 0,8 <Sr < 0,95
Супеси, суглинки и глины при II < 0,25, крупнообломочные
70
55
40
грунты с глинистым заполнителем, пески мелкие и пылеватые при
D > 1 и степени влажности 0,6 <Sr < 0,8
П р и м е ч а н и я
1 Для промежуточных глубин промерзания т#, принимается интерполяцией.
2 Значения т# для грунтов, используемых при обратной засыпке котлованов,
принимается по первой строке таблицы.
3 В зависимости от вида поверхности фундамента приведенные значения хц,
умножают на коэффициент: для ж.б. свай с оболочками противопучинными ОСПТ
«Reline» - 0,42.
4 Для сооружений III уровня ответственности значения т/й умножают на коэффициент
0,9.
ОАО «Фундаментпроект» 125993, г. Москва, Волоколамское
шоссе, д. 1, стр. 1
Методика расчета железобетонных свай с оболочкой
6
противопучинной ОСПТ «Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014
на воздействие сил морозного пучения
2.
Методика расчета ж.б. свай с оболочками противопучинными ОСПТ «Reline» по
устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения в соответствии с СП
25.13330.2012.
Примечание: Пункты, ссылки на пункты и номера формул соответствуют пунктам и
номерам формул СП25.13330.2012.
7.4.1 Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил
морозного пучения грунтов следует производить как для условий эксплуатации сооружения, так
и для условий периода строительства, если до передачи на фундаменты проектных нагрузок
возможно промерзание грунтов слоя сезонного оттаивания (промерзания), при несливающейся
мерзлоте - талого слоя со стороны многолетнемерзлых грунтов. При необходимости в проекте
должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в
период строительства.
7.4.2 Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения
грунтов надлежит проверять по условию
(7.29)
где Тд,- расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, принимаемая согласно
указаниям 7.4.3;
Aj,, - площадь боковой поверхности смерзания фундамента в пределах расчетной глубины
сезонного промерзания-оттаивания грунта, м2;
F - расчетная нагрузка на фундамент, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее
невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые,
крановые и т.п.);
Frf - расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН, принимаемое по указаниям 7.4.4;
У - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
У п - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1, а
для фундаментов опор мостов -1,3.
7.4.3
Расчетную удельную касательную силу морозного пучения хт, кПа, следует
определять, как правило, опытным путем. Для сооружений II и III уровней ответственности
значения хт допускается принимать по таблице 7.8 в зависимости от состава, влажности и
глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов dth.
ОАО «Фундаментпроект» 125993, г. Москва, Волоколамское
шоссе, д. 1, стр. 1
Методика расчета железобетонных свай с оболочкой
7
противопучинной ОСПТ «Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014
на воздействие сил морозного пучения
Таблица 7.8
Значения х fh, кПа, при глубине
сезонного промерзания - оттаивания
Грунты и степень водонасыщения
dth, м
1,0
2,0
3,0
Глинистые при показателе текучести /_ > 0,5, пески
130
110
90
мелкие и пылеватые при степени влажности S r > 0,95
Глинистые при 0,25 < //. < 0,5, пески мелкие и пылеватые
100
90
70
при 0,8 < S r < 0,95, крупнообломочные с заполнителем
(глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) свыше 30 %
Глинистые при //. < 0,25, пески мелкие и пылеватые при
80
70
50
0,6 < S r < 0,8, а также крупнообломочные с заполнителем
(глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) от 10 до 30 %
П римечания
1 Приведенные в таблице значения х fh относятся к поверхности бетонного фундамента.
Для фундаментов из других материалов табличные значения х//, должны умножаться на
коэффициент уал значения которого даны в приложении «В» СП25.13330.2012.
2 Для поверхностей фундаментов, покрытых специальными составами, уменьшающими
силы смерзания, а также при применении других противопучинных мероприятий, значение
х fhследует принимать на основании опытных данных.
По результатам опытных данных, для ж.б. свай с оболочками противопучинными
ОСПТ «Reline», приведенные значения хщ следует умножать на коэффициент - 0,42.
7.4.4. Расчетное значение силы Fr, кН, удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам:
при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I
п
R a f j h i
( 7 . 3 0 )
/•=1
при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II
п
F T = u ^ f A
(7.31)
i= 1
где и- периметр сечения поверхности сдвига, м, принимаемый равным: для свайных и
столбчатых фундаментов без анкерной плиты - периметру сечения фундамента; для столбчатых
фундаментов с анкерной плитой - периметру анкерной плиты;
Rafi - расчетное сопротивление i-ro слоя многолетнемерзлого грунта сдвигу по
поверхности смерзания, кПа, принимаемое по испытаниям и таблицам приложения «В» СП
25.13330.2012;
ht- толщина i-ro слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя
сезонного промерзания-оттаивания, м;
f - расчетное сопротивление i-тослоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа, принимаемое в соответствии с требованиями СП 24.13330.2011, с учетом примечания к
7.3.1 СП 25.13330.2012.
ОАО «Фундаментпроект» 125993, г. Москва, Волоколамское
шоссе, д. 1, стр. 1
Методика расчета железобетонных свай с оболочкой
8
противопучинной ОСПТ «Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014
на воздействие сил морозного пучения
3. Примеры расчета.
3.1
Пример расчета ж.б. сваи и ж.б. сваи с оболочкой противопучинной ОСПТ
«Reline» на воздействие сил морозного пучения в соответствии с СП24.13330.2011
(Приложение Ж).
Геологичоскии разрез
3 8 0.0 0 |
379.0 0
378.0 0
3 7 7.0 0
37 6.00
37 5.00
374-,00
37 3.00
372.00
371.00
37 0.00
369.00
368.00
36 7,00
366.00
365.00
3 6 ^ ,0 0
363.00
362.00
361.00
360.00
359.00
358.00
3 5 7.0 0 I
Услобнае обозначения
Грунт р а с т и т е л ь н о г о слоя
С углинок м я гкопласт ичны й, JL= 0 ,6
140000$)
Суглинок м я гкопласт ичны й, JL= 0 , t
Г р а н и ц а се зо н н о г о п р о м е р за н и я
бе р гш т р и хи н а п р а б л е н ы в ст о р о н у м ер зл о т а
ОАО «Фундаментпроект» 125993, г. Москва, Волоколамское
шоссе, д. 1, стр. 1
Методика расчета железобетонных свай с оболочкой
9
противопучинной ОСПТ «Reline» по ТУ 2247-007-75457705-2014
на воздействие сил морозного пучения
Свая ж.б. сечением 350x350мм длиной 12м в грунте, погружаемая забивным способом.
Поверхность спланирована насыпью толщиной 1,0м. Насыпь подстилается растительным
слоем. Принято, что насыпь отсыпается из песков мелких и пылеватых при степени влажности
Sr>0,95 или из глинистых грунтов при показателе текучести IL >0,5.