"Методические рекомендации по проектированию и расчету подпорных стен из буронабивных свай" (одобрены Протоколом Минмонтажспецстроя СССР от 24.02.1984 N 1)

Главная // Актуальные документы // Актуальные документы (обновление 01.04.2026 по 01.05.2026) // График

СПРАВКА

Источник публикации

Киев, 1984

Примечание к документу

Название документа

"Методические рекомендации по проектированию и расчету подпорных стен из буронабивных свай"

(одобрены Протоколом Минмонтажспецстроя СССР от 24.02.1984 N 1)

"Методические рекомендации по проектированию и расчету подпорных стен из буронабивных свай"
(одобрены Протоколом Минмонтажспецстроя СССР от 24.02.1984 N 1)

Содержание

Методические рекомендации

1. Общие положения

2. Конструктивные требования

3. Общие положения расчета подпорных стен из буронабивных свай

4. Расчет подпорных стен из буронабивных свай на горизонтальные и моментные нагрузки

5. Определение коэффициента пропорциональности грунта по результатам статических испытаний свай на горизонтальную нагрузку

6. Расчет по прочности изгибаемых элементов круглого сечения, нормального к продольной оси

Приложение 1. Пример расчета подпорных стен при однорядном расположении свай

Приложение 2. Схема армирования свай подпорной стены при однорядном их расположении

Приложение 3. Примеры расчета на прочность изгибаемых элементов круглого сечения с неравномерным расположением продольной арматуры в поперечном сечении

Приложение 4. Графики изменения расчетных величин M, сигма и yо в зависимости от приведенной длины сваи, l

Приложение 5. Графики изменения расчетных величин M, сигма и yо в зависимости от диаметра сваи, d

Приложение 6. Пример расчета двухрядной подпорной стены из буронабивных свай

Приложение 7. Графики изменения расчетных величин M, сигмаZ и Дельта_г в зависимости от приведенной длины сваи, l

Приложение 8. Графики изменения расчетных величин M, сигмаZ и Дельта_г в зависимости от диаметра сваи, d

Приложение 9. Графики изменения расчетных величин M, сигмаZ и Дельта_г в зависимости от расстояния между рядами свай в осях, a

Приложение 10. Пример статистической обработки результатов статических испытаний свай на горизонтальную нагрузку и определение коэффициента пропорциональности K и допускаемого расчетного давления на грунт боковой поверхностью сваи

Одобрены

Протоколом Научно-технического совета

НИОС ВНИИГС Минмонтажспецстроя СССР

от 24 февраля 1984 г. N 1

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ ПОДПОРНЫХ СТЕН

ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

Даны рекомендации по проектированию и устройству подпорных стен из буронабивных свай. Разработаны в развитие главы СНиП по проектированию свайных фундаментов.

Предназначены для проектных и строительно-монтажных организаций.

Разработали кандидат технических наук О.В. Карасев и инженер С.Ф. Бенда.

Отзывы направлять по адресу: 252680, г. Киев-148, ул. Семьи Сосниных, 7-а, Киевский Отдел ВНИИГС.

1. Общие положения

1.1. Требования Рекомендаций должны соблюдаться при проектировании и устройстве отдельно стоящих подпорных стен из вертикальных буронабивных свай для промышленного, жилищно-гражданского и сельского строительства.

Примечание. Настоящие требования не распространяются на проектирование и устройство подпорных стен в набухающих и вечномерзлых грунтах, на подрабатываемых и карстовых территориях.

1.2. При проектировании и устройстве подпорных стен из буронабивных свай следует руководствоваться также соответствующими требованиями глав СНиП: по проектированию оснований зданий и сооружений; свайных фундаментов; сооружений промышленных предприятий; бетонных и железобетонных конструкций; правилами производства и приемки работ по устройству оснований фундаментов; бетонных, железобетонных монолитных конструкций.

1.3. Подпорные стены, предназначенные для эксплуатации в условиях агрессивной среды, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.

1.4. Местоположение подпорной стены и ее конструкция устанавливаются в проекте на основании технико-экономического сравнения вариантов.

1.5. Подпорные стены, сооружаемые в населенных пунктах, следует проектировать с учетом архитектурных особенностей этих пунктов.

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

2.1. Подпорные стены в зависимости от инженерно-геологических условий и величины действующих нагрузок проектируются с однорядным или многорядным расположением свай одного диаметра и длины. В плане сваи располагают рядами или в шахматном порядке /рис. 1/.

Рис. 1. Конструктивные схемы подпорных стен

из буронабивных свай

а - при однорядном расположении свай;

б - при многорядном расположении свай

1 - буронабивная свая; 2 - ростверк;

3 - облицовка наружной поверхности; 4 - лоток

Диаметр ствола свай следует принимать не менее 0,4 м.

2.2. Головы свай объединяются монолитным железобетонным ленточным ростверком. Сопряжение ростверка со сваями принимается жестким. Допускается при однорядном расположении свай в подпорной стене шарнирное сопряжение.

Свес ростверка принимается не менее 100 мм, а минимальная высота ростверка - 200 мм.

2.3. При многорядном расположении свай в подпорной стене высота ростверка h_р, м, должна назначаться такой, чтобы обеспечивалось условие:

, (1)

где a - расстояние между осями крайних свай в плоскости действия нагрузки, м.

2.4. Расстояние в свету между сваями назначается в зависимости

а) способа производства работ:

в грунтах, позволяющих бурить скважины без крепления стенок или с применением извлекаемых обсадных труб - не менее 400 мм;

в грунтах, бурение скважин в которых производится под глинистым раствором или под водой, - не менее 700 мм.

б) условия непродавливания грунта между сваями:

, (2)

где b - расстояние в свету между сваями в ряду, м;

C₁ - расчетное значение сцепления грунта, кН/м²;

l_о - высота отрывки, м;

d - диаметр сваи, м;

E_а - значение активного давления грунта, кН/м.

При многорядном расположении свай в подпорной стене расстояние в свету между рядами свай, L_р, м, принимается не более 3d <*>.

--------------------------------

<*> Увеличение L_р свыше 3d не улучшает работу подпорной стены из буронабивных свай на горизонтальную нагрузку.

2.5. Сваи армируются на всю длину ствола пространственными каркасами, круглыми в плане. Каркас должен иметь достаточную жесткость, обеспечивающую его геометрическую неизменяемость при транспортировке и установке в скважину.

2.6. При однорядном расположении свай в подпорной стене допускается устанавливать рабочую продольную арматуру только в растянутой зоне или в растянутой и в сжатой зонах при соответствующем контроле за расположением продольной арматуры в поперечном сечении сваи в процессе производства работ.

2.7. При многорядном расположении свай в подпорной стене армирование производится каркасами с равномерным расположением продольной арматуры по периметру сечения сваи.

2.8. Расстояние между поперечной арматурой принимается:

при диаметре ствола сваи d <= 450 мм - не более d/2 и не более 200 мм;

при диаметре ствола сваи d > 450 мм - не более d/3 и не более 500 мм.

2.9. Для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя должна составлять не менее 50 мм.

Минимальное расстояние в свету между стержнями продольной арматуры - 50 мм. Количество стержней продольной арматуры в поперечном сечении принимается не менее 6 шт. Расстояние между стержнями продольной арматуры должно быть не более 400 мм.

2.10. Проектные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости для элементов подпорных стен, постоянно подвергающихся атмосферным воздействиям, следует принимать в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

2.11. Наружная облицовка подпорной стены производится монолитным или сборным железобетоном, природным камнем, декоративными материалами и др. Зазор между конструкциями подпорной стены и облицовкой замывается цементным раствором марки 10-25.

2.12. Облицовка подпорной стены, обращенная в сторону грунта, защищается гидроизоляцией. При отсутствии агрессивной среды допускается применение обмазочной гидроизоляции - горячим битумом в два слоя.

2.13. За подпорной стеной следует предусматривать водоотводные лотки или продольный дренаж из камня, щебня или гравия с продольным уклоном не менее 0,04. В основании дренажа следует устраивать подготовку из слоя жирной глины. В теле подпорной стены не реже, чем через 3 м по длине, предусматриваются отверстия или трубки для выпуска воды из дренажа.

2.14. Подпорные стены у сооружений и террас, по которым возможно движение пешеходов, должны иметь ограждение высотой не менее 1 м.

3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПОДПОРНЫХ СТЕН

ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

3.1. Расчет подпорных стен из буронабивных свай и их оснований производится по двум группам предельных состояний:

а) по первой группе:

по прочности ствола буронабивных свай и ростверков (п. 3.2);

по несущей способности грунта оснований буронабивных свай (п. 5);

по устойчивости оснований буронабивных свай, воспринимающих горизонтальные нагрузки (п.п. 3.4., 4.2 и 4.9).

б) по второй группе:

по перемещениям свай (горизонтальным

и углам поворота головы свай

) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов (п. 4);

по образованию и раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций подпорных стен (п. 3.3).

3.2. Расчет по прочности ствола буронабивной сваи и ростверка производится согласно требованиям главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

Продольное армирование ствола буронабивных свай при действии горизонтальных сил и моментов осуществляется в соответствии с расчетом по прочности изгибаемых элементов круглого сечения (п. 6) с учетом распределения изгибающего момента по длине ствола сваи.

3.3. Расчет ствола буронабивной сваи и ростверка по образованию и раскрытию трещин выполняется в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

При многорядной подпорной стене расчет проводится с учетом и без учета перераспределения изгибающих моментов в различных сечениях конструкций стены (п.п. 4.9 и 4.10).

Примечания: 1. При расчете по прочности ствола сваи на действие поперечной силы, по образованию трещин круглое сечение допускается заменять равновеликим прямоугольником со сторонами: b = 1,77·R; h₀ = 1,77·R - a; где R - радиус поперечного сечения ствола сваи, см.

2. При заложении ниже поверхности отрывки практически несжимаемых грунтов сваи рассчитываются на срез на максимальную силу, действующую в поперечном сечении сваи.

3.4. Подпорные стены с высотой подпора грунта более 8 м при нагрузках на поверхности земли свыше 1 МПа, а также расположенных на косогорах или вблизи крутопадающего слоя грунта, следует проверять на устойчивость, исходя из возможности образования круглоцилиндрической или другой, более неблагоприятной, поверхности скольжения.

3.5. Подпорные стены рассчитываются на активное давление грунта, определяемое с учетом нагрузок, расположенных на поверхности грунта в пределах призмы обрушения. Трение грунта на боковой поверхности сваи не учитывается.

3.6. Для криволинейных в плане подпорных стен боковое давление грунта следует определять на плоскую поверхность, проходящую параллельно хорде дуги криволинейного участка.

3.7. При разнородных грунтах по высоте отрывки активное давление вычисляется для отдельных участков, имеющих одинаковые физико-механические характеристики грунтов.

3.8. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах подпорных стен, должны определяться по главам СНиП: нагрузки и воздействия; основные положения проектирования строительных конструкций и оснований; проектирование свайных фундаментов.

4. РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СТЕН ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ И МОМЕНТНЫЕ НАГРУЗКИ

4.1. Расчет подпорных стен из буронабивных свай выполняется как плоской системы. Нагрузки, действующие на стену и на поверхность грунта, приводятся к рассматриваемому ряду свай при многорядном их расположении или к одиночной свае при однорядном их расположении.

4.2. Расчет буронабивных свай при однорядном их расположении в подпорной стене на горизонтальные и моментные нагрузки производится в соответствии с требованиями глав СНиП по проектированию свайных фундаментов (рис. 2) с учетом следующих дополнительных требований:

- значение коэффициента пропорциональности K, кН/м⁴, принимается в зависимости от вида грунта, окружающего сваю ниже поверхности отрывки, по табл. 1;

- условная ширина сваи B_с, м, принимается не более расстояния между осями свай;

- расчет устойчивости основания, окружающего сваю, производится при значении произведения коэффициентов

- расчетные величины горизонтального перемещения головы сваи,

, м, и угла ее поворота

, рад, следует определять по формулам:

, (3)

, (4)

где y_о и

- расчетные величины соответственно горизонтального перемещения сваи, м, и угла ее поворота, рад, в уровне поверхности отрывки;

l_о - величина отрывки сваи, м;

q₁ и q₂ - распределенная нагрузка от давления грунта, кН/м;

- начальный модуль упругости бетона ствола сваи при сжатии, кН/м², принимаемый по табл. 18 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций;

I - момент инерции поперечного сечения ствола сваи, м⁴.

Рис. 2. Схема к расчету свай при однорядном

их расположении в подпорной стене

Таблица 1

Значение коэффициента пропорциональности K, кН/м⁴

песчаных грунтов средней плотности
крупных		средней крупности	мелких		пылеватых
Глинистых грунтов при показателе консистенции I_L, равном
0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
9000	8000	7000	6000	5000	4000	3000	2000	1500	1000	500

Примечания: 1. Для плотных песков коэффициент K увеличивается на 30%.

2. Почвенный слой и насыпные грунты с остатками органических включений и строительного мусора в расчетах не учитываются.

3. Значение коэффициента K для рыхлых песков должно определяться на основе специальных исследований.

4. Для песка гравелистого и гравийного грунта, глинистого грунта твердой консистенции значение коэффициента пропорциональности принимается по табл. 1 приложения к главе СНиП по проектированию свайных фундаментов или по данным натурных испытаний опытных свай (п. 5).

4.3. При многорядном расположении свай в подпорной стене, головы которых объединены монолитным жестким железобетонным ростверком, нагрузки прикладываются к наружному ряду свай, расположенных со стороны массива грунта в пределах их свободной длины, и к подошве ростверка (рис. 3).

Рис. 3. Схема к расчету подпорной стены

при многорядном расположении свай

Расчетная величина горизонтального перемещения свай в уровне подошвы ростверка,

, м, определяется по формуле:

, (5)

где

- перемещения свай 1 ряда в уровне подошвы ростверка (рис. 4) соответственно от внешних нагрузок и реакции остальных рядов свай, м, которые определяются по формулам:

; (6)

, (7)

где

;

Q - расчетное значение поперечной силы, приложенной к ростверку, кН;

n - количество рядов свай;

H₁, q₁ и q₂ - соответственно расчетные значения поперечной силы, кН, и распределенной нагрузки от давления грунта, кН/м;

l_о - длина участка сваи, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности отрывки грунта, м;

t₁ - расстояние от уровня приложения силы H₁ до поверхности отрывки грунта, м;

H_R - расчетное значение горизонтальной составляющей реакции рядов, кН, к которым не приложена внешняя нагрузка, на 1-ый ряд свай определяется по формулам (18) и (21);

- расчетные моменты заделки свай 1-го ряда в ростверке от внешних сил и реакции остальных рядов свай, кН·м; определяются из уравнений (12), (17) и по формуле (20);

- соответственно горизонтальные перемещения, м, и углы поворота поперечного сечения сваи 1-го ряда в уровне поверхности отрывки грунта, рад, от внешней нагрузки и от реакции остальных рядов свай определяются по формулам (8), (9), (13) и (14)

; (8)

, (9)

где

- расчетные значения соответственно поперечной силы, кН, и изгибающего момента, кН·м, в сечении 1-го ряда сваи в уровне отрывки грунта от внешних нагрузок, принимаемые равными

; (10)

; (11)

- соответственно горизонтальное перемещение сечения, м/кН, от силы

; 1/кН, от момента

; угол поворота сечения, 1/кН от силы

; 1/кН·м от момента

; вычисляются по формулам (11), (12), (13) приложения к главе СНиП по проектированию свайных фундаментов.

Примечание. В настоящих рекомендациях считаются положительными изгибающий момент, поперечная сила и горизонтальные смещения, если они направлены соответственно по часовой стрелке и вправо.

Рис. 4. Схемы нагрузок на первый ряд свай

а - от внешних нагрузок;

б - от реакций остальных рядов свай

Расчетный момент заделки сваи в ростверк

, кН·м, от внешних сил определяется из уравнения:

(12)

4.4. Горизонтальное перемещение

, м, и угол поворота сечения сваи 1-го ряда

, рад, от реакции остальных рядов свай в плоскости действия нагрузки определяются по формулам:

, (13)

, (14)

где

- соответственно горизонтальное перемещение, м, и угол поворота сечения сваи, рад, в уровне поверхности отрывки грунта от силы H_R = 1 кН; определяются по формулам:

; (15)

; (16)

- момент заделки сваи 1-го ряда в ростверк, кН·м, от силы H_R = 1 кН; определяется из уравнения

; (17)

Значение коэффициента f определяется по формуле:

(18)

где n - количество рядов свай в подпорной стене;

- горизонтальное перемещение, м, сваи 1-го ряда в уровне подошвы ростверка от силы H = 1 кН; определяется по формуле:

; (19)

4.5. Расчетное значение момента M_з, кН·м, заделки в ростверк сваи 1-го ряда и поперечной силы H_R, кН, в уровне подошвы ростверка от реакции остальных рядов свай определяется по формулам:

; (20)

H_R = 1·f; (21)

4.6. Расчетное значение момента заделки M_з, кН·м, в ростверк сваи 1-го ряда и поперечной силы, H, кН, от действия внешней нагрузки и реакции остальных рядов свай определяются по формулам

(22)

4.7. Расчетные значения момента заделки

, кН·м, в ростверк и поперечных сил

, кН, в уровне подошвы ростверка для остальных рядов свай подпорной стены вычисляются по формулам:

; (23)

; (24)

4.8. Расчетное давление

, кН/м², на грунт по контакту с боковой поверхностью свай, действующее на глубине Z, ниже поверхности отрывки грунта, а также расчетный изгибающий момент M_Z, кН·м, поперечную силу Q_Z, кН, в поперечном сечении свай многорядной подпорной стены определяются по главе СНиП по проектированию свайных фундаментов в соответствии со схемой, приведенной на рис. 5, и с учетом дополнительных требований п. 4.2 рекомендаций.

Примечание. Условная ширина B_с независимо от диаметра свай определяется с учетом многорядного расположения свай. При шахматном расположении свай она определяется как для приведенного ряда, полученного проектированием свай на плоскость действия нагрузки (рис. 6).

Рис. 5. Схема нагрузок для определения

при многорядном расположении свай

, M_Z и Q_Z

а - свай 1-го ряда; б - свай остальных рядов

Рис. 6. Схема к определению условной ширины сваи,

B_с, при шахматном их расположении

4.9. При многорядном расположении свай в подпорной стене после определения расчетного давления на грунт по контакту с боковой поверхностью, расчетных величин изгибающих моментов, действующих в различных сечениях свай, осуществляется перераспределение изгибающих моментов, возникающих вследствие неупругих деформаций железобетона свай, образования трещин и других факторов, вызывающих в статически неопределимых конструкциях подпорной стены необратимые изменения. Перераспределение усилий в элементах стены осуществляется в соответствии с рекомендациями Руководства по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций, М., Стройиздат, 1975.

4.10. Перераспределение расчетных изгибающих моментов, действующих в различных сечениях рамной конструкции подпорных стен из буронабивных свай, осуществляется с помощью суммирования эпюры изгибающих моментов, полученной при расчете п.п. 4.3 - 4.8 и эпюр от лишних неизвестных x_i статически определимой основной системы, умноженных на произвольные положительные или отрицательные множители

(рис. 7). Величина коэффициентов определяется методом последовательного приближения с таким расчетом, чтобы при суммировании получить уменьшенные изгибающие моменты в наиболее напряженных сечениях за счет увеличения их в менее напряженных.

Рис. 7. Эпюры для перераспределения усилий в рамных

конструкциях подпорных стен из буронабивных свай

Для этого используется эпюра изгибающих моментов с условной заделкой рамы в грунте на уровне максимального изгибающего момента (рис. 8).

Рис. 8. Перераспределение усилий в двухрядной

подпорной стежке рамкой конструкции

а - эпюра Мизг. посла расчета по п.п. 4.3 - 4.8

Рекомендаций; б, в, г - эпюры от лишних неизвестных;

д, е, ж - результирующие эпюры Мизг.;

и - окончательная эпюра Мизг.

4.11. Величины расчетных изгибающих моментов, полученных в различных сечениях конструкции подпорной стены после перераспределения усилий должны составлять не менее 70% от соответствующих первоначальных изгибающих моментов, а площадь сечения продольной арматуры не должна уменьшаться более, чем на 30%.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ ГРУНТА

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СВАЙ

НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ НАГРУЗКУ

5.1. Статические испытания опытных буронабивных свай на горизонтальную нагрузку проводятся в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию свайных фундаментов и ГОСТ 5686-78. Испытываются сваи до нагрузки, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

5.2. Испытания свай проводятся на отметке, соответствующей поверхности отрывки подпорной стены. Параметры опытных буронабивных свай должны соответствовать параметрам части сваи, заглубленной в грунт ниже поверхности отрывки подпорной стены.

При технико-экономическом обосновании испытывают фрагменты подпорных стен. Горизонтальная нагрузка в этом случае прикладывается в месте приложения равнодействующей активного давления грунта.

5.3. Коэффициент пропорциональности K, кН/м⁴, определяется при расчетной горизонтальной нагрузке, допускаемой на буронабивную сваю. Расчетная нагрузка на сваю определяется по главе СНиП по проектированию свайных фундаментов при коэффициенте надежности K_н = 1,4.

5.4. Коэффициент пропорциональности K, кН/м⁴, и величина допускаемого давления

, кН/м², оказываемого на грунт боковой поверхностью сваи, по данным статических испытаний опытных буронабивных свай определяется методом последовательных приближений. Расчет производят по главе СНиП по проектированию свайных фундаментов, задаваясь значением горизонтального перемещения сваи при расчетной горизонтальной нагрузке.

5.5. В случае, если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее 6 шт., значение коэффициента пропорциональности грунта K следует принимать равным наименьшему значению, полученному из результатов испытаний.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет 6 шт. и более, величину K следует определять на основании результатов статистической обработки данных натурных испытаний свай, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522-75, применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления.

6. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ, НОРМАЛЬНОГО К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ

6.1. Расчетное значение сопротивления бетона осевому сжатию ствола буронабивной сваи

определяется по формуле:

, (25)

где R_пр - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию кН/м², принимаемое по табл. 13 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций;

- коэффициент условий работы, учитывающий бетонирование в вертикальном положении, принимаемый равным 0,85;

- коэффициент условий работы, учитывающий влияние способа производства свайных работ, принимаемый по п. 5.3 главы СНиП по проектированию свайных фундаментов.

6.2. Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, производится в зависимости от величины относительной высоты сжатой зоны бетона. Положение нейтральной оси для круглых сечений должно удовлетворять условию:

, (26)

где

- центральный угол кругового сегмента сжатой зоны бетона.

6.3. Для изгибаемых в плоскости оси симметрии элементов круглого сечения с арматурой в растянутой зоне расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента /рис. 9/, производится из условия:

(27)

где R - радиус поперечного сечения ствола, м;

n - количество арматурных стержней в растянутой зоне;

- расстояние от центра тяжести отдельных стержней растянутой арматуры до оси симметрии сечения, м;,

- половина центрального угла кругового сегмента сжатой зоны бетона, определяемая по табл. 2 в зависимости от

, (28)

где R_а - расчетное сопротивление арматуры растяжению, кН/м², принимаемое по табл. 22 главы СНиП проектированию бетонных и железобетонных конструкций с учетом приложения к постановлению N 67 Госстроя СССР от 10.05.1981 г.

Рис. 9. Схема расположения усилий и эпюра напряжений

в поперечном сечении изгибаемого элемента

с одиночной арматурой

Таблица 2

Значение угла

кругового сегмента

сжатой зоны бетона от


1	2	1	2	1	2	1	2
25°	0,107	41°30'	0,456	58°	1,126	74°30'	2,086
25°30'	0,113	42°	0,472	58°30'	1,151	75°	2,118
26°	0,120	42°30'	0,487	59°	1,177	75°30'	2,151
26°30'	0,126	43°	0,500	59°30'	1,203	76°	2,183
27°	0,134	43°30'	0,520	60°	1,228	76°30'	2,216
27°30'	0,141	44°	0,537	60°30'	1,255	77°	2,249
28°	0,148	44°30'	0,554	61°	1,281	77°30'	2,283
28°30'	0,156	45°	0,571	61°30'	1,308	78°	2,316
29°	0,164	45°30'	0,588	62°	1,335	78°30'	2,350
29°30'	0,173	46°	0,606	62°30'	1,362	79°	2,383
30°	0,181	46°30'	0,625	63°	1,390	79°30'	2,417
30°30'	0,190	47°	0,643	63°30'	1,418	80°	2,451
31°	0,199	47°30'	0,662	64°	1,446	80°30'	2,484
31°30'	0,209	48°	0,681	64°30'	1,474	81°	2,518
32°	0,218	48°30'	0,700	65°	1,503	81°30'	2,553
32°30'	0,228	49°	0,720	65°30'	1,532	82°	2,587
33°	0,238	49°30'	0,740	66°	1,561	82°30'	2,621
33°30'	0,249	50°	0,760	66°30'	1,590	83°	2,655
34°	0,260	50°30'	0,781	67°	1,619	83°30'	2,690
34°30'	0,271	51°	0,802	67°30'	1,649	84°	2,724
35°	0,282	51°30'	0,824	68°	1,679	84°30'	2,759
35°30'	0,294	52°	0,845	68°30'	1,709	85°	2,794
36°	0,306	52°30'	0,867	69°	1,739	85°30'	2,828
36°30'	0,318	53°	0,889	69°30'	1,770	86°	2,863
37°	0,330	53°30'	0,911	70°	1,801	86°30'	2,898
37°30'	0,343	54°	0,934	70°30'	1,832	87°	2,932
38°	0,356	54°30'	0,957	71°	1,863	87°30'	2,967
38°30'	0,370	55°	0,980	71°30'	1,894	88°	3,002
39°	0,338	55°30'	1,004	72°	1,925	88°30'	3,037
39°30'	0,397	56°	1,028	72°30'	1,957	89°	3,072
40°	0,412	56°30'	1,052	73°	1,989	89°30'	3,107
40°30'	0,426	57°	1,076	73°30'	2,020	90°	3,142
41°	0,441	57°30'	1,101	74°	2,052

Примечание. Промежуточные значения определяются интерполяцией.

6.4. Рабочая арматура в сжатой зоне бетона устанавливается, когда полученная из расчета по формуле /28/ величина

6.5. Расчет круглых сечений, нормальных к продольной оси, изгибаемых железобетонных элементов /рис. 10/ с арматурой в растянутой и сжатой зонах, производится из условия:

(29)

где

- расстояния от центра тяжести отдельных стержней арматуры соответственно в растянутой и сжатой зонах до центральной оси бетонного сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, м;

- площадь сечения одного стержня в сжатой зоне, м²;

<*>

- площадь сечения арматуры в сжатой зоне, м²;

--------------------------------

<*> Учитывается арматура, расположенная только в пределах кругового сегмента сжатой зоны бетона сваи.

n' - количество арматурных стержней в сжатой зоне.

Рис. 10. Схема расположения усилий и эпюра напряжений

в поперечном сечении изгибаемого элемента

с двойной арматурой

Половина центрального угла круглого сегмента

сжатой зоны бетона определяется по табл. 2 в зависимости от

; (30)

6.6. При равномерном распределении продольной арматуры по периметру сваи необходимая площадь сечения арматуры определяется по табл. 3 в зависимости от величины расчетного изгибающего момента и способа производства работ. <**>

--------------------------------

<**> Расчет произведен по формуле (65) СНиП II-21-75 по программе "ФАКОС-ЕС".

Таблица 3

Величина изгибающего момента,

воспринимаемого поперечным сечением буронабивной сваи, кН·м

Процент армирования,	Диаметр ствола сваи, мм
	400			500
	Способ производства работ
	а	б	в	а	б	в
0,2	15 ------- 15	15 ------- 15	15 ------- 15	27 ------- 30	26 ------- 29	25 ------- 28
0,4	26 ------- 27	26 ------- 27	25 ------- 27	54 ------- 60	52 ------- 58	50 ------- 56
0,6	37 ------- 40	36 ------- 39	35 ------- 38	76 ------- 82	75 ------- 80	74 ------- 78
0,8	48 ------- 54	47 ------- 52	46 ------- 50	97,5 ------- 103	93 ------- 101	95 ------- 99
1,0	61 ------- 64	56 ------- 63	54 ------- 62	119 ------- 125	117 ------- 123	115 ------- 120
1,2	70 ------- 76	65 ------- 73	62 ------- 71	140 ------- 148	138 ------- 145	136 ------- 142
1,4	74 ------- 83	72 ------- 80	70 ------- 77	162 ------- 172	158 ------- 168	154 ------- 164
1,6	82 ------- 90	81 ------- 87	80 ------- 84	179 ------- 194	173 ------- 187	168 ------- 182
1,8	92 ------- 100	91 ------- 97	90 ------- 94	197 ------- 214	190 ------- 207	185 ------- 202
2,0	105 ------- 109	100 ------- 106	98 ------- 105	216 ------- 234	207 ------- 226	202 ------- 220
2,2	109 ------- 117	107 ------- 114	106 ------- 112	234 ------- 252	226 ------- 244	220 ------- 237
2,4	122 ------- 129	120 ------- 125	114 ------- 123	250 ------- 270	240 ------- 261	233 ------- 255
2,6	128 ------- 137	132 ------- 133	120 ------- 130	270 ------- 289	260 ------- 279	250 ------- 275
2,8	134 ------- 145	130 ------- 140	126 ------- 133	285 ------- 306	275 ------- 295	265 ------- 290
3,0	145 ------- 155	140 ------- 150	135 ------- 147	301 ------- 321	290 ------- 312	280 ------- 306

Продолжение таблицы 3

Процент армирования,	Диаметр ствола сваи, мм
	600			700
	Способ производства работ
	а	б	в	а	б	в
0,2	64 ------- 67	63 ------- 65	62 ------- 65	93 ------- 99	91 ------- 97	89 ------- 95
0,4	83 ------- 89	81 ------- 87	80 ------- 85	166 ------- 175	161 ------- 172	158 ------- 169
0,6	121 ------- 128	118 ------- 125	116 ------- 123	235 ------- 249	230 ------- 244	226 ------- 239
0,8	159 ------- 166	157 ------- 163	154 ------- 161	305 ------- 320	300 ------- 315	296 ------- 310
1,0	196 ------- 205	193 ------- 202	190 ------- 199	340 ------- 355	335 ------- 350	330 ------- 345
1,2	232 ------- 241	228 ------- 238	224 ------- 235	460 ------- 480	455 ------- 470	445 ------- 465
1,4	263 ------- 276	258 ------- 270	253 ------- 266	505 ------- 530	502 ------- 520	490 ------- 511
1,6	292 ------- 305	286 ------- 300	280 ------- 295	562 ------- 590	555 ------- 575	545 ------- 566
1,8	322 ------- 338	317 ------- 332	312 ------- 327	617 ------- 650	607 ------- 633	598 ------- 625
2,0	350 ------- 366	345 ------- 360	341 ------- 354	685 ------- 717	666 ------- 700	655 ------- 690
2,2	380 ------- 400	373 ------- 392	370 ------- 386	745 ------- 779	725 ------- 762	717 ------- 750
2,4	411 ------- 432	405 ------- 424	398 ------- 416	801 ------- 840	780 ------- 820	775 ------- 807
2,6	436 ------- 461	431 ------- 451	427 ------- 444	860 ------- 900	840 ------- 880	835 ------- 866
2,8	466 ------- 491	461 ------- 480	456 ------- 471	924 ------- 960	904 ------- 942	889 ------- 931
3,0	501 ------- 526	493 ------- 514	485 ------- 505	977 ------- 1013	957 ------- 997	940 ------- 985

Продолжение таблицы 3

Процент армирования,	Диаметр ствола сваи, мм
	800			1000
	Способ производства работ
	а	б	в	а	б	в
0,2	119 ------- 123	118 ------- 121	117 ------- 120	243 ------- 253	240 ------- 249	235 ------- 244
0,4	228 ------- 243	224 ------- 238	220 ------- 232	465 ------- 492	447 ------- 485	440 ------- 476
0,6	327 ------- 347	320 ------- 340	318 ------- 333	652 ------- 690	640 ------- 675	630 ------- 667
0,8	428 ------- 450	425 ------- 440	413 ------- 435	843 ------- 883	830 ------- 870	810 ------- 860
1,0	535 ------- 560	527 ------- 554	513 ------- 540	1030 ------- 1078	1017 ------- 1060	990 ------- 1050
1,2	621 ------- 652	607 ------- 635	595 ------- 627	1215 ------- 1290	1197 ------- 1252	1182 ------- 1230
1,4	702 ------- 732	685 ------- 715	675 ------- 707	1398 ------- 1486	1375 ------- 1439	1358 ------- 1410
1,6	790 ------- 827	774 ------- 807	755 ------- 795	1580 ------- 1670	1547 ------- 1625	1530 ------- 1593
1,8	877 ------- 918	852 ------- 905	838 ------- 887	1762 ------- 1850	1720 ------- 1810	1703 ------- 1775
2,0	980 ------- 1020	953 ------- 1010	938 ------- 990	1930 ------- 2030	1895 ------- 1984	1865 ------- 1954
2,2	1056 ------- 1100	1030 ------- 1076	1015 ------- 1065	2102 ------- 2214	2074 ------- 2164	2036 ------- 2138
2,4	1136 ------- 1190	1115 ------- 1159	1010 ------- 1146	2280 ------- 2390	2237 ------- 2342	2207 ------- 2310
2,6	1220 ------- 1278	1190 ------- 1240	1175 ------- 1228	2460 ------- 2560	2402 ------- 2513	2369 ------- 2478
2,8	1305 ------- 1366	1267 ------- 1320	1253 ------- 1310	2615 ------- 2730	2567 ------- 2682	2533 ------- 2640
3,0	1385 ------- 1455	1363 ------- 1405	1338 ------- 1393	2777 ------- 2910	2733 ------- 2850	2702 ------- 2805

Продолжение таблицы 3

Процент армирования,	Диаметр ствола сваи, мм
	1200			1500
	Способ производства работ
	а	б	в	а	б	в
0,2	436 ------- 450	430 ------- 445	418 ------- 440	817 ------- 899	801 ------- 856	785 ------- 834
0,4	810 ------- 838	798 ------- 830	793 ------- 820	1619 ------- 1675	1553 ------- 1635	1543 ------- 1623
0,6	1160 ------- 1225	1138 ------- 1184	1108 ------- 1178	2348 ------- 2442	2323 ------- 2386	2257 ------- 2351
0,8	1510 ------- 1597	1478 ------- 1542	1435 ------- 1527	2981 ------- 3155	2928 ------- 3057	2883 ------- 2992
1,0	1834 ------- 1923	1790 ------- 1875	1758 ------- 1850	3667 ------- 3884	3549 ------- 3752	3505 ------- 3679
1,2	2155 ------- 2263	2104 ------- 2205	2075 ------- 2170	4312 ------- 4517	4215 ------- 4380	4180 ------- 4353
1,4	2472 ------- 2585	2414 ------- 2540	2383 ------- 2507	4970 ------- 5166	4852 ------- 5086	4794 ------- 5010
1,6	2812 ------- 2923	2742 ------- 2890	2695 ------- 2840	5594 ------- 5808	5500 ------- 5692	5368 ------- 5630
1,8	3120 ------- 3260	3057 ------- 3196	3012 ------- 3145	6204 ------- 6460	6097 ------- 6328	5995 ------- 6246
2,0	3427 ------- 3600	3370 ------- 3502	3327 ------- 3452	6864 ------- 7116	6695 ------- 6954	6571 ------- 6892
2.2	3727 ------- 3910	3655 ------- 3797	3615 ------- 3755	7465 ------- 7762	7323 ------- 7583	7207 ------- 7503
2,4	4025 ------- 4215	3942 ------- 4087	3898 ------- 4056	8073 ------- 8361	7902 ------- 8217	7777 ------- 8116
2,6	4335 ------- 4519	4232 ------- 4398	4193 ------- 4360	8640 ------- 8995	8487 ------- 8833	8346 ------- 8697
2,8	4647 ------- 4827	4520 ------- 4713	4494 ------- 4662	9194 ------- 9646	9077 ------- 9440	8949 ------- 9295
3.0	4935 ------- 5135	4820 ------- 5030	4790 ------- 4960	9799 ------- 10207	9652 ------- 10069	9529 ------- 9928

Примечания: 1. В числителях приведены величины изгибающего момента, воспринимаемого поперечным сечением буронабивных свай, при проектной марке бетона по прочности на сжатие равной 200, в знаменателях - при проектной марке бетона по прочности на сжатии равной 300.

2. Величины изгибающих моментов вычислены для арматурной стали класса А-III (R_а = 360000 кН/м²) при защитном слое бетона 50 мм и симметричном расположении рабочих стержней по периметру сечения. При другом классе арматурной стали величина

принимается с перерасчетом процента армирования по соотношению расчетных сопротивлений арматурной стали.

, где F_а - площадь поперечного сечения продольной арматуры, см²; R - радиус поперечного сечения ствола сваи, см.

4. Расчетное сопротивление бетона принято с учетом коэффициента условий работы

, учитывающего бетонирование в вертикальном положении, а также дополнительного понижающего коэффициента

, учитывающего влияние способа производства работ:

а) в глинистых грунтах, консистенция которых позволяет бурить скважины и бетонировать их без крепления стенок при положении горизонта грунтовых вод в период строительства ниже пяты свай,

;

б) в грунтах, бурение скважин в которых производится с применением извлекаемых обсадных труб и бетонирование под водой,

;

в) в грунтах, бурение скважин в которых производится с применением глинистого раствора и бетонирование под этим же раствором,

Приложение 1

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНЫХ СТЕН

ПРИ ОДНОРЯДНОМ РАСПОЛОЖЕНИИ СВАЙ

Принят вариант подпорной стены из буронабивных свай диаметром 0,8 м, длиной 7,0 м. Бетон марки 300, арматура класса А-III. Схема нагрузок на 1 п/м стены приведена на рис. 11а. Ниже поверхности отрывки грунта залегают мягкопластичные суглинки (I_L = 0,51,

и C₁ = 55 кН/м²). Бурение скважин и бетонирование их производят без крепления стенок.

Из условия непродавливания грунта между сваями (п. 2.4 Рекомендаций), расстояние между сваями в свету назначаем равным 1,2 м, что также превышает необходимое расстояние, требуемое по технологии производства работ. Тогда расстояние между осями свай будет составлять 1,2 + 0,8 = 2,0 м.

Нагрузки приводим к одиночной свае: q₁ = 0,1·2 = 0,2 кН/м; q₂ = 79,9·2 = 159,8 кН/м и E_а = 120·2 = 240 кН. Расчет сваи на горизонтальную нагрузку H_о = E_а и моментную нагрузку M_о = E_а·1 м производим в соответствии со схемой, показанной на рис. 11в.

Рис. 11. К примеру расчета однорядной подпорной стены

а - схема нагрузок на 1 п/м стены;

б - схема нагрузок на сваю; в - расчетная схема

Момент инерции поперечного сечения сваи равен:

Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию ствола сваи определим по формуле (25) Рекомендаций:

По таб. 13 главы СНиП II-21-75 этому значению

соответствует марка бетона равная 250. Начальный модуль упругости при сжатии бетона M = 250 по табл. 18 главы СНиП II-21-75 равен 2,65·10⁷ кН/м². Тогда жесткость поперечного сечения сваи при изгибе равна

По табл. 1 Рекомендаций коэффициент пропорциональности грунта при I_L = 0,5 равен 4000 кН/м⁴.

Дальнейший расчет сваи производим по приложению к главе СНиП II-17-77 и Руководству по проектированию свайных фундаментов. Определим условную ширину сваи.

b_с = 0,9(d + 1) = 0,9·1,8 = 1,62 м

Так как условная ширина сваи меньше расстояния между осями свай, принимаем b_с = 1,62 м.

Значению

по табл. 2 приложения к Руководству по проектированию свайных фундаментов соответствует величина коэффициента деформации

Тогда приведенная глубина погружения сваи в грунт равна:

Перемещения

определим по формулам:

Определим горизонтальные перемещения и угол поворота сечения сваи в уровне поверхности отрывки грунта

Для проверки принятых параметров подпорной стены, проведем расчет устойчивости основания, окружающего сваю. При

расчетное давление на грунт определим на двух глубинах

и Z = l = 4 м по формуле:

Допустимое значение расчетного давления, оказываемого на грунт боковой поверхностью сваи на глубине Z = 1,34 м, определим по формуле:

Действующее давление на глубине 1,34 м превышает допускаемую величину. Поэтому проверку на глубине 4 м не производим.

Превышение действующего давления над допускаемым свидетельствует о необходимости изменения параметров подпорной стены. Увеличим глубину погружения сваи в грунт до 6 м, тогда

Этому значению

соответствует максимальное

равное 98,17 кН/м², действующее на глубине 1,93 м, что также превышает допустимое значение.

Увеличиваем глубину погружения сваи в грунт до 9,5 м, тогда

Этому значению приведенной глубины погружения сваи в грунт соответствуют горизонтальные перемещения и угол поворота сечения сваи в уровне поверхности отрывки грунта равные:

y_о = 1,96·10^-2 м = 1,96 см

Расчетное давление

на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее по длине сваи, а также расчетный изгибающий момент M_Z, поперечная сила Q_Z приведены на рис. 12 M^max = 630,63 кН·м, Q^max = 240 кН,

. Следовательно, устойчивость основания, окружающего сваю, обеспечена.

Рис. 12. Расчетные значения M_Z, Q_Z и

по длине ствола сваи

Расчетные величины горизонтального перемещения головы сваи и угол ее поворота определим по формулам (3) и (4) Рекомендаций:

В расчете трещиностойкости ствола сваи следует принять M = 630,63 кН·м, а в расчете прочности ствола - M = 1,2·630,63 = 756,75 кНм и Q = 1,2·240 = 288 кН.

По табл. 3 рекомендаций при M = 756,75 кН·м процент армирования продольной арматуры

. Принимаем

(F_а = 64,3 см²) равномерно распределенную по периметру сечения. Защитный слой - 50 мм.

При расчете по прочности ствола сваи на поперечную силу круглое сечение заменяем равновеликим прямоугольником (примечание к п. 3.3 рекомендаций) со сторонами: b = 1,77·40 = 70,8 см; h_о = 1,77R - a = 70,8 - 5 = 65,8 см.

В соответствии с п. 3.30 главы СНиП II-21-75 при расчете элементов на действие поперечной силы должно соблюдаться условие

Q <= 0,35R_пр·b·h_о

0,35·11475·0,708·0,658 = 1871 кН > 288 кН

Следовательно, условие соблюдено.

По формуле (71) главы СНиП II-21-75:

Q <= R₁·R_р·b·h_о

0,6·0,85·1500·0,708·0,658 = 356,4 кН > 288 кН

Следовательно, расчет на действие поперечной силы не производится. Поперечная арматура принимается конструктивной -

шаг 250 мм (пп. 2.5 и 2.8 рекомендаций).

Принципиальная схема армирования свай подпорной стены при однорядном их расположении дана в приложении 2.

Примеры расчета на прочность изгибаемых элементов круглого сечения с одиночной и двойной продольной арматурой даны в приложении 3.

Для подбора параметров подпорной стены в приложении 4 и 5 приведены графики изменения расчетных величин M^max,

и y_о (в относительных значениях) в зависимости от приведенной длины сваи

и диаметра ствола.

Приложение 2

СХЕМА АРМИРОВАНИЯ СВАЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

ПРИ ОДНОРЯДНОМ ИХ РАСПОЛОЖЕНИИ

Примечания: 1.

- приведенная глубина погружения сваи в грунт, определяемая по СНиП II-17-77.

2. При направленном армировании (элемент с одиночной или двойной арматурой в поперечном сечении) расстановка продольной арматуры по длине сваи проводится аналогично.

Приложение 3

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ С НЕРАВНОМЕРНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ

ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫ В ПОПЕРЕЧНОМ СЕЧЕНИИ

Пример 1. Диаметр поперечного сечения сваи 600 мм, бетон марки M = 300, в растянутой зоне установлена арматура

. Бурение скважин и бетонирование их производится без крепления стенок. Определить величину изгибающего момента, воспринимаемого сечением.

По формуле (25) рекомендаций определим расчетное сопротивление сжатию бетона ствола сваи:

Расстановка арматуры в сечении показана на рис. 13а.

Рис. 13. Армирование круглых сечений

а - с одиночной арматурой; б - с двойной арматурой

Определим расстояние от центра тяжести отдельных продольных стержней арматуры до оси симметрии сечения сваи.

Тогда

По формуле (28) рекомендаций определим значение

По таблице 2 рекомендаций этому значению соответствует

Значение центрального угла кругового сегмента сжатой зоны бетона

, т.е. требование п. 6.2 выполнено.

Величину изгибающего момента, воспринимаемого сечением, определим по формуле (27) рекомендаций:

В соответствии с требованиями п. 2.9 рекомендаций о максимальном расстоянии между стержнями продольной арматуры дополнительно по периметру сечения устанавливаем конструктивную арматуру

(см. рис. 13а).

Пример 2. По данным примера 1 определил M в случае установки в растянутой зоне

, в сжатой -

(рис. 13б).

;

По формуле (30) определим значение

По таблице 2 этому значению соответствует

;

, т.е. требования п. 6.2 удовлетворены. Величину изгибающего момента, воспринимаемого сечением, определим по формуле (29):

В соответствии с требованиями п. 2.9 рекомендаций о максимальном расстоянии между стержнями продольной арматуры по оси симметрии сечения устанавливаем конструктивную арматуру

(см. рис. 13б).

Приложение 4

ГРАФИКИ ИЗМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН

И y_о В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИВЕДЕННОЙ ДЛИНЫ СВАИ,

Приложение 5

ГРАФИКИ ИЗМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН

И y_о В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРА СВАИ, d

Приложение 6

ПРИМЕР РАСЧЕТА ДВУХРЯДНОЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

Принят вариант подпорной стены из буронабивных свай диаметром 0,8 м, длиной 16 м. Расстояние между рядами свай в осях 2,8 м. Бетон марки 300, арматура класса АII. Схема нагрузок на 1 п/м стены приведена на рис. 14а. Ниже поверхности отрывки грунта залегают тугопластичные суглинки (I_L = 0,4;

, C₁ = 85 кН/м²). Бурение скважин и бетонирование их производят без крепления стенок.

Рис. 14. К примеру расчета двухрядной подпорной стены

а - схема нагрузок на 1 п/м стены;

б - схема нагрузок на один ряд свай

Из условия непродавливания грунта между сваями (п. 2.4 рекомендаций) расстояние между сваями в свету назначаем равным 0,7 м, что также превышает необходимое расстояние, требуемое по технологии производства работ.

Тогда расстояние между осями свай в ряду - 0,7 + 0,8 = 1,5 м.

Нагрузки приводим к одному ряду свай (рис. 14б):

Q = 3,5·1,5 = 5,3 кН; q₁ = 7,06·1,5 = 10,6 кН/м;

q₂ = 69,33·1,5 = 104 кН/м;

Высоту ростверка определим по формуле (1) рекомендаций

. Принимаем высоту ростверка равной 0,8 м.

Момент инерции поперечного сечения сваи равен:

Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию и начальный модуль упругости были определены в примере расчета однорядной подпорной стены - M = 250; E_б = 2,65·10⁷ кН/м².

Тогда жесткость поперечного сечения сваи при изгибе равна

E_бI = 2,65·10⁷·2,01·10² = 5,327·10⁵ кНм²

По табл. 1 рекомендаций принимаем K = 5000 кН/м⁴

Условная ширина сваи вычисляется по приложению к Руководству по проектированию свайных фундаментов

b_с = (d + 1)·k_Ф·k,

где k_Ф = 0,9

Тогда b_с = (0,8 + 1)·0,9·0,822 = 1,33 м < 1,5 м

Значению

По табл. 2 приложения к Руководству по проектированию свайных фундаментов соответствует величина коэффициента деформации

Тогда приведенная глубина погружения сваи в грунт равна:

Перемещения

определяем по формулам (19), (20) и (21) приложения к Руководству по проектированию свайных фундаментов

Дальнейший расчет производим по п.п. 4.3 - 4.8 рекомендаций. По формулам (10) и (11) определяем значения поперечной силы и изгибающего момента в сечении 1 ряда свай в уровне отрывки от внешних нагрузок

Расчетный момент заделки

от внешних сил определяется из уравнения (12)

;

Горизонтальное перемещение, угол поворота сечения сваи 1-го ряда в уровне поверхности отрывки грунта от внешней нагрузки определяем по формулам (8) и (9)

Перемещение сваи 1-го ряда в уровне подошвы ростверка от внешних нагрузок определим по формуле (6)

Затем определим момент заделки сваи 1-го ряда в ростверк от силы H_R = 1 кН из уравнения (17)

Горизонтальное перемещение и угол поворота сечения сваи в уровне поверхности отрывки грунта от силы H_R = 1 кН определим по формуле (15) и (16)

Горизонтальное перемещение сваи 1-го ряда в уровне подошвы ростверка от H_R = 1 кН определим по формуле (19)

Значение f определим по формуле (18)

Горизонтальное перемещение и угол поворота сечения сваи 1-го ряда от реакции 2 ряда определим по формулам (13) и (14)

По формулам (20) и (21) определяем

и H_R

H_R = f·1 = 156,3 кН

Перемещение сваи 1-го ряда в уровне подошвы ростверка от реакции 2-го ряда свай определим по формуле (7)

Расчетная величина горизонтального перемещения свай в уровне подошвы ростверка равна

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы в голове сваи 1-го ряда от действия всех нагрузок

H¹ = H - H_R = 2,65 - 156,37 = -153,7 кН

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы в уровне подошвы ростверка для свай 2-го ряда определим по формулам (23) и (24)

Дальнейший расчет свай 1-го ряда и 2-го ряда производим как одиночных в соответствии с требованиями главы СНИП по проектированию свайных фундаментов. Схема нагрузок показана на рис. 15.

Рис. 15. Расчетная схема свай

а - первого ряда; б - второго ряда

Сваи 1 ряда

y_о = 350,54·7,111·10^-5 + 64,85·1,907·10^-5 = 261,636·10^-4 м

Расчетное давление

, кН/м², на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, возникающее на глубине Z, а также расчетный изгибающий момент M_Z, кНм, поперечная сила Q_Z, кН, действующие на глубине Z в сечении сваи 1 ряда определены по формулам приложения СНиП II-17-77 (16), (17), (18) приведены на рис. 16.

Рис. 16. Расчетные значения M_Z, Q_Z и

по длине ствола свай

Сваи 2-го ряда

H_о = H = 159 кН

M_о = M + H_о·l_о = -1036,9 + 159·8,8 = 362,3 кНм

y_о = 159·7,111·10^-5 + 362,3·1,907·10^-5 = 182,16·10^-4 м

Расчетное давление,

Расчет устойчивости основания, окружающего сваи, производится по условию (14) приложения СНиП II-17-77 с учетом п. 4.2 Рекомендаций на глубине

Для свай 1-го ряда

Для свай 2-го ряда

Следовательно, условие (14) приложения СНиП соблюдается.

Далее производим перераспределение изгибающих моментов в двухрядной подпорной стенке в соответствии с п.п. 4.9 - 4.11 Рекомендаций.

Эпюры изгибающих моментов показаны на рис. 17.

Рис. 17. Перераспределение усилий

в двухрядной подпорной стене

а - эпюра Мизг. после расчета по Рекомендациям;

б, в и г - эпюры от лишних неизвестных;

д, е и ж - результирующие эпюры

Армирование поперечного сечения свай производится по максимальному изгибающему моменту, полученному в результате перераспределения усилий. Продольную арматуру расположим равномерно по периметру сечения сваи.

Для выбора параметров буронабивных свай подпорной стены в приложении 7, 8 и 9 приведены графики изменения расчетных величин момента заделки M_з в ростверк, максимального изгибающего момента M^max в грунте ниже отрывки, максимального давления

на грунт по контакту боковой поверхностью сваи и горизонтального перемещения ростверка

(в относительных значениях) соответственно в зависимости от приведенной глубины погружения сваи в грунт

, расстояния между рядами свай в осях a и диаметра сваи.

Приложение 7

ГРАФИКИ ИЗМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН M,

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИВЕДЕННОЙ ДЛИНЫ СВАИ,

Приложение 8

ГРАФИКИ ИЗМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН M,

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРА СВАИ, d

Приложение 9

ГРАФИКИ ИЗМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН M,

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ РЯДАМИ СВАЙ В ОСЯХ, a

Приложение 10

ПРИМЕР СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИЧЕСКИХ

ИСПЫТАНИЙ СВАЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ НАГРУЗКУ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ K И ДОПУСКАЕМОГО РАСЧЕТНОГО

ДАВЛЕНИЯ НА ГРУНТ БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ СВАИ

На строительной площадке были испытаны на горизонтальную нагрузку 8 шт. буронабивных свай диаметром ствола 0,8 м длиной 10 м. Бетон M = 300. Бурение скважин и бетонирование их производилось под глинистым раствором.

В соответствии с требованиями п. 6.6 главы СНиП по проектированию свайных фундаментов при испытании свай горизонтальной нагрузкой за частное значение предельного сопротивления Ф_пр, кН, принимали такую нагрузку, без увеличения которой перемещение сваи непрерывно возрастает.

Результаты статических испытаний свай представлены в таблице

N свай	Ф_пр, кН	Ф_пр - Ф_i_пр, кН	(Ф_пр - Ф_i_пр)²
1	360	-25	625
2	380	-45	2025
3	230	+5	25
4	360	-25	625
5	280	+55	3025
6	250	+85	7225
7	420	-85	7225
8	400	-65	4225

Для исключения грубых ошибок определим смещенную оценку среднеквадратичного отклонения Ф_пр по формуле (5) ГОСТ 20522-75.

Подлежат исключению те частные значения Ф_пр, для которых не выполняется условие:

где v - статистический критерий, принимаемый в зависимости от числа определений по табл. 1 приложения 1 ГОСТ 20522-75.

При n = 8 v = 2,27

Тогда максимальное значение

Следовательно, среди значений Ф_пр при статических испытаниях свай не было грубых ошибок.

Согласно п. 3.2 ГОСТ 20522-75

Коэффициент K_г вычисляем по формуле (13) ГОСТ 20522-75

где

- показатель точности оценки среднего значения

где

- коэффициент, принимаемый табл. 2 приложения 1 ГОСТ 20522-75 в зависимости от заданной односторонней доверительной вероятности

для числа степеней свободы

K = n - 1 = 8 - 1 = 7

V - коэффициент вариации, определяемый по формуле (3) ГОСТ 20522-75

где

- среднее квадратичное отклонение, определяемое по формуле (2) ГОСТ 20522-75

Согласно п. 3.15 главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений при расчетах оснований по несущей способности

. Тогда

Принимаем максимальное значение K_г

Тогда несущая способность равна

где m - коэффициент условий работы по СНиП II-17-77 равный 1,0.

Расчетная нагрузка по СНиП II-17-77, допускаемая на сваю, по результатам статических испытаний на горизонтальную нагрузку с учетом требований п. 5.3 настоящих Рекомендаций равна

Этому значению P соответствует по данным статических испытаний среднеарифметическое значение горизонтальных перемещений головы сваи, равное 44,5 мм.

Определим методом последовательных приближений по приложению к Руководству по проектированию свайных фундаментов значения K и

I = 2,01·10^-2 м⁴; E_б = 2,25·10⁷ кН/м²;

E_бI = 2,01·10^-2·2,25·10⁷ = 4,52·10⁵ кНм²;

b_с = d + 1 = 0,8 + 1 = 1,8 м;

Согласно данным инженерно-геологических изысканий коэффициент пропорциональности принимаем равным K = 1000 кН/м⁴

чему соответствует величина коэффициента деформации

Тогда

По формуле (13) приложения к Руководству по проектированию свайных фундаментов определим величину горизонтального перемещения головы сваи

что превышает

по данным статических испытаний свай. Принимаем K = 1200 кН/м⁴

;

Таким образом, по данным статических испытаний свай на горизонтальную нагрузку K = 1200 кН/м⁴.

По формуле (31) Руководства по проектированию свайных фундаментов определим расчетное (допускаемое) давление на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи на глубине

УДК 624.154