Лекции и пособия / ТКП 45-5.01-254-2012 Основания и фундаменты

ТКП 45-5.01-254-2012*

Окончание таблицы 5.2

25

26

1 — забивной оголовок; 2 — консоль для сваи колонны; 3 — консоль; 4 — уширение; 5 — раскрывающиеся лопасти; 6— винтовые лопасти;

7 — тавровое сечение; 8 — двутавровое сечение; 9 — крестообразное сечение; 10 — трехполосное сечение; 11 — швеллерное сечение; 12 — лучевидное уширение

Рисунок 5.1, лист 1 — Формы продольных и поперечных сечений готовых а)–к)

инабивных л)–п) свай по таблице 5.2:

а— призматическая цельная и составная квадратная

(прямоугольная) сплошная и полая (в том числе с забивным оголовком, шероховатой поверхностью

иконсолями для сваи-колонны);

б— треугольная и трапецеидальная;

в— цилиндрическая (в том числе сваи-оболочки) цельная

исоставная, сплошная и полая кольцевая;

г — пирамидальная (в том числе с консолями), конусная; д — ромбовидная;

е— призматическая булавовидная с уширениями

вуровне ствола или пяты с двух или четырех сторон; ж — цилиндрическая винтовая или с раскрывающимися

и винтовыми лопастями (в уровне пяты и (или) по длине ствола); к — профильная цельная и составная;

л — цилиндрическая, том числе с механическими лучевидными механическими уширениями по длине ствола и в уровне пяты; м — цилиндрическая, комбинированная призматическая с камуфлетным или вытрамбованным (выштампованным) уширением в уровне пяты или ствола;

н— конусная, пирамидальная (цилиндрическая, прямоугольная,

втом числе с уширением с большим поперечным сечением вверху; п — трапецеидальная (прямоугольная, конусная)

с большим поперечным сечением внизу

Рисунок 5.1, лист 2

5.1.2 Выбор вида и конструкции фундамента, оценку возможности его применения для рассматриваемых инженерно-геологических условий следует производить на основе таблицы5.1, рисунка А.1, исходных данных по 5.1.3 и класса геотехнического риска строительства (см. таблицу А.1 (приложение А)), системы сооружения, величины и характера нагрузок от него, с учетом требований по охране окружающей среды, техники безопасности и технико-экономического сравнения вариантов по 4.3.

Проектирование фундаментов следует вести с учетом особенностей строительной площадки объекта: а) вновь осваиваемая (свободная); б) предварительно подготовленная (отсыпкой, намывом, усилением и др.);

в) освобожденная от существующих строений в условиях уплотняемой городской застройки; г) неудоби, неблагоприятные участки (свалки, пойма и др.) в зоне существующей застройки; д) территории реконструируемых зданий и сооружений, в том числе памятники архитектуры.

5.1.3 Исходные материалы для проектирования фундаментов на площадках по 5.1.2 (перечисления а) и б)) должны содержать следующие основные технические данные и сведения:

—генеральный план площадки с контурами и осями проектируемого сооружения, инженерногеологическими выработками, планировочными отметками, сведениями о существующих, проектируемых и возводимых зданиях, подземных коммуникациях сооружений;

—конструктивное решение надземной и заглубленной частей сооружения с необходимыми чертежами (планы, разрезы), абсолютной отметкой первого этажа, несущих конструкций, их размерами

иотметками низа, размеров и глубиной заложения подземных помещений и фундаментов, располо-

жения оборудования;

—расчетные нагрузки на фундаменты и полы в требуемых сочетаниях с указанием временных нагрузок, цикличности действия и места их приложения;

—предельные значения общих и неравномерных осадок сооружения.

Исходные данные для проектирования фундаментов на площадках по 5.1.2 (перечисления в)–д)) кроме выше перечисленных материалов дополнительно должны содержать:

—архивные материалы технических изысканий по существующим и проектируемому или реконструируемому объекту при их наличии;

—указание о целевом назначении реконструкции (расширение, реконструкция, техническое перевооружение) и о ее характере (пристройка, надстройка, перестройка, сооружение подземных по-

мещений и т. д.);

27

ТКП 45-5.01-254-2012*

—проект реконструкции здания с конструктивными и технологическими особенностями новых элементов сооружения и их параметров;

—данные о действующих и ожидаемых после строительства значениях расчетных нагрузок на фундаменты существующих сооружений, в том числе динамических, теплотехнических и др.;

—сведения о наличии интенсивности утечек из водонесущих коммуникаций, их состоянии, сведения о дренажных системах, химическом составе и агрессивности технологических вод;

—данные об особенностях строительства и эксплуатации объекта, которые могут вызвать изменения окружающей среды;

—отчет по результатам обследования реконструируемого и соседних зданий со сведениями

осроках и истории их строительства, эксплуатации, современном состоянии конструкций, основания и фундаментов, действующих нагрузках на них;

—результаты наблюдений за осадками оснований фундаментов, при их наличии.

5.1.4В качестве материалов для фундаментовсооружений I–III уровней ответственности (ГОСТ 27751

иТКП EN 1990) следует использовать железобетон, бетон (грунтобетон), камни (кирпич, бут и др.), сталь и дерево, отвечающие требованиям действующих ТНПА на данный вид материалов конструкций фундаментов по условиям прочности, деформативности, морозостойкости, водонепроницаемости, размокаемости и др., а также требованиям 5.1.5 и раздела 7 настоящего технического кодекса.

Бетон, камни и сталь в качестве материала для фундаментов (сваи, шпунт, ростверки) применяют для сооружений II–III уровней ответственности; дерево, кирпич, грунтобетон, как правило, используют для III уровня ответственности, а при обеспечении соответствующей надежности и безопасности —

идля сооружений II уровня ответственности.

5.1.5К модифицированным плитным фундаментам относятся ленточные и столбчатые конструк-

ции с измененной конфигурацией подошвы или с различными способами подготовки их ложа: а) прерывистые ленточные сборные; б) с вырезами в плитной части (угловыми, боковыми по длине плиты);

в) с промежуточной подготовкой ложа (переменной жесткостью основания); г) с наклонной или изогнутой (цилиндрической, угловой и др.) плитной частью (подошвой); д) с анкерными сваями.

Фундаменты по 5.1.5 (перечисления а)–в)) не допускается использовать для классов геотехнического риска строительства Б, Н и У (приложение А) и сооружений I уровня ответственности, в частности:

— для оснований, в составе которых в пределах сжимаемой толщи имеются слабые, малопрочные песчаные и глинистые грунты (в том числе рыхлые насыпные с показателем текучести IL ≥ 0,5

ие ≥ 0,65);

—для оснований II и III категорий сложности, обводненных, с неравномерно сжимаемыми грунтами, с прослойками торфа, биогенных и тиксотропных при замачивании грунтов;

—при вероятности возникновения вибродинамических нагрузок и потенциальных геодинамических воздействий (от транспортных нагрузок, строительного и производственного оборудования, сейсмических сотрясений и др.).

Проектирование модифицированных фундаментов по 5.1.5 (перечисления а)–д)) осуществляется по действующим ТНПА, индивидуальным методикам (рекомендации, инструкции и др.) или экспериментальной технической документации с учетом требований ТКП 45-1.03-314 и 4.1.1 и 4.1.7 настоящего технического кодекса.

5.1.4, 5.1.5 (Измененная редакция, Изм. № 1)

5.1.6 Проектирование фундаментов по 5.1 следует производить с учетом данных 5.1.5, таблиц 5.1,

5.2, рисунка А.1 (приложение А) и следующих основных положений по их применению в конкретных условиях строительства.

5.1.6.1 Плитные ленточные и столбчатые фундаменты на естественном основании, как правило, следует применять на объектах с классами геотехнического риска строительства А и Б (для однородно сжимаемых оснований), с глубиной заложения подошвы d не более 2 м для сборных конструкций и 2,5 м — для монолитных.

Вид фундамента в зависимости от средней интенсивности давления на основание и экономической целесообразности рекомендуется назначать с учетом данных таблицы 5.3 и рисунка А.1 (приложение А).

28

ТКП 45-5.01-254-2012*

Таблица 5.3 — Рекомендуемые виды плитных фундаментов в неводонасыщенных равномерно сжимаемых основаниях для объектов с классами геотехнического риска строительства А и Б

5.1.6.2 Перекрестные ленточные фундаменты наиболее эффективны в каркасных и панельных зданиях с поперечными несущими стенами, возводимых на неравномерно сжимаемых грунтах с классами геотехнического риска строительства Б и Н.

Применение плитных ленточных и отдельных фундаментов под колонны и несущие стены (с фундаментными балками) при р от 0,12 до 0,30 МПа допускается, когда неравномерность относительных осадок не превышает предельно допустимых их значений, приведенных в приложении В,средняя осадка не более 50 мм и предусмотрены замкнутые горизонтальные пояса жесткости.

5.1.6.3 Свайные фундаменты из забивных стандартных свай, как правило, технически обоснованы, когда плитные фундаменты не обеспечивают допустимых деформаций, приведенных в приложении В, или если они экономически являются более эффективными и индустриальными в рассматриваемых условиях согласно 4.3 (например, в зимних условиях строительства, при наличии обводненных оснований, в случае необходимости прорезки непрочных грунтов, залегающих c поверхности строительной площадки и др.).

5.1.6.4 В пределах одного здания (объекта) следует применять фундаменты одного типа. При классе геотехнического риска строительства А в ряде случаев допускается использовать разные фундаменты, не более двух типов (например, в условиях стесненной городской застройки, при реконструкции и др.), если неравномерность относительных осадок смежных участков (секций) не превышает допустимых значений, приведенных в приложении В, а средняя осадка фундаментов не более 50 % допустимой по приложению В и предусмотрены замкнутые горизонтальные пояса жесткости.

5.1.6.5 Традиционные цельные сборные сваи железобетонные по СТБ 1075, как правило, следует применять на объектах при классах геотехнического риска строительства Б и Н, если они экономически более эффективны, чем фундаменты из набивных свай большого сечения или мелкозаглубленных в пробитых скважинах, полых круглых свай, свай-колонн, а также составных сборных свай различного типа. При этом следует учитывать, что длина цельных забивных свай ограничена по эффективности, как правило, 12 м по условиям больших затрат на изготовление в заводских условиях, транспортировку и погружение.

Сваи в пробитых (выштампованных, вытрамбованных, раскатанных, проколотых) скважинах и др. наиболее эффективны для вертикального армирования (упрочнения, создания геомассивов) грунтов

исвайных фундаментов сооружений, II и III уровней ответственности при необходимости распределить

нагрузки в верхних слоях основания, в том числе со слабыми и малопрочными слоями (рd ≥ 1,2 МПа), т. к. они значительно эффективнее (до 50 % по материалоемкости) традиционных, как забивных, так

ибуронабивных свай.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

5.1.6.6СПФ целесообразно применять для массивных зданий повышенной этажности I и II уровней ответственности (высотой не менее 30 м) и уникальных, возводимых на площадках с равномерно сжимаемыми по глубине основаниями II и II категорий сложности.

5.1.6.7Основная область применения бурозавинчивающихся и задавливаемых железобетонных

свай — строительство и реконструкция в стесненных условиях городской застройки, когда требуется исключить динамические воздействия на близлежащие сооружения или недопустимые деформации от разрыхления грунтов при проходке буровых скважин для буронабивных свай рядом с усиляемыми фундаментами.

Сваи металлические винтовые хорошо зарекомендовали себя на мало- и средненагруженных объектах II и III уровней ответственности в любых грунтах, кроме прочных и скальных. Особенно сильно их преимущество возрастает и становится приоритетным (по сравнению с традиционными плитными и свайными фундаментам) при наличии значительных выдергивающих, горизонтальных и моментных нагрузок и возведении объектов в сложных (специфических) условиях строительства (на труднодоступных строительных площадках, со сложным рельефом, наличием в верхней зоне низкопрочных, обводненных грунтов и др.).

29

ТКП 45-5.01-254-2012*

5.1.6.8 Буросекущиеся сваи целесообразно применять в качестве комбинированных конструкций (несущих и ограждающих) при устройстве заглубленных сооружений, подпорных стен, ограждений глубоких котлованов и при освоении подземного пространства.

5.1.7 В проектах оснований и фундаментов должны быть приведены:

—основные физико-механические и гидрогеологические характеристики грунтов несущего слоя, глубину которого устанавливают в соответствии с требованиями ТКП 45-5.01-67;

—требования к материалам;

—расчетные схемы фундаментов с расчетными нагрузками на них, расположение фундаментов

по высоте и в плане, армирование, расход материалов, спецификации;

—требования к устройству фундаментов (в том числе скважин, свай и котлованов);

—методы контроля, места проведения испытаний, натурных измерений осадок и деформаций сооружений на стадиях строительства и эксплуатации, результаты мониторинга в соответствии с тре-

бованиями раздела 12 (в случае необходимости).

Кроме того, должны быть указаны минимально допустимые расстояния от фундаментов до выработок (котлованов, траншей и т. д.), устраиваемых в процессе строительства и эксплуатации сооружений, и их глубина. Для фундаментов, эксплуатируемых в агрессивных средах, должны быть определены мероприятия, обеспечивающие стойкость их материала к воздействию агрессивной среды.

5.1.8 Проектирование оснований и фундаментов (расчет, конструирование) должно включать обоснованный расчетом (с учетом требований раздела 4) выбор:

—основания (естественное или искусственное);

—типа и вида конструкции фундамента и глубины его заложения (несущего слоя) исходя из инже- нерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий строительной площадки, особенно-

стей окружающей среды и застройки, способа производства работ и требований 4.1, 4.3, 5.8–5.11.

5.1.9Разработку проектной документации осуществляют в соответствии с ТКП45-1.02-295, СТБ 2255,

ТКП ЕN 1990, ТКП ЕN 1991-1-1.

Расчеты и измерения при проектировании фундаментов по 5.1 или их реконструкции следует выполнять с точностью в соответствии с ТР 2007/003/BY.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

5.2Расчет оснований и конструкций плитных и свайных фундаментов

5.2.1Расчет конструкций фундаментов следует производить по 4.1.7 на воздействие строительных

иэксплуатационных нагрузок, передаваемых на них от сооружения, а для сборных конструкций — дополнительно на усилия от собственного веса при их изготовлении, складировании, транспортировании и монтаже.

5.2.2Расчет оснований плитных фундаментов следует производить по 4.1.10 с использова-

нием теории предельного равновесия и линейно-деформированного пространства среды согласно ТКП 45-5.01-67 с определением:

—глубины заложения фундаментов;

—расчетного сопротивления грунта;

—размеров подошвы и тела (до верха обреза) фундамента;

—горизонтальных смещений (сдвига) по подошве фундамента;

—деформаций основания по условию (4.2);

—несущей способности основания;

—несущей способности слабого подстилающего слоя.

5.2.3Глубину заложения фундаментов необходимо принимать с учетом назначения и конструк-

тивных особенностей проектируемого сооружения, влияния расположенных вблизи сооружений и инженерных коммуникаций, инженерно-геологических, гидрогеологических, геоэкологических условий площадки строительства и возможных их изменений, в том числе и глубины сезонного промерзания грунтов.

5.2.4 Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов dfn, м, определяется как средняя величина ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов за период наблюдений не менее 10 лет на открытой, очищенной от снега горизонтальной площадке при отсутствии подземных вод. При отсутствии таких наблюдений глубина сезонного промерзания грунтов определяется посредством теплотехнических расчетов.

Расчетную глубину сезонного промерзания грунтов df, м, определяют по ТКП 45-5.01-67, также целесообразно учитывать данные [8].

(Измененная редакция, Изм. № 1)

30

ТКП 45-5.01-254-2012*

5.2.9Свайные фундаменты по таблице 5.1 при расчете следует подразделять на фундаменты

свысоким и низким ростверком, а сваи — на сваи-стойки и сваи, защемленные в грунте, жесткие

игибкие. К высоким ростверкам относятся конструкции, подошва которых, как правило, находится над поверхностью грунта, а сваи в верхней части имеют свободную длину и защемлены в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии, определяемом по формуле

где Lc — свободная длина участка сваи, м, от подошвы ростверка до ближайшего слоя грунта с модулем деформации Е > 0,5 МПа;

αε — коэффициент деформации сваи, м–1, определяемый по формуле

здесь K — коэффициент пропорциональности, кН/м4, принимаемый, в зависимости от типа грунта и вида сваи, по таблице 5.5;

Е — модуль упругости материала сваи при сжатии и растяжении, кПа; I — момент инерции поперечного сечения сваи, м4;

bp — условная ширина сваи, м, принимаемая равной:

—для свай-оболочек, буронабивных свай с диаметром стволов 0,8м и более— d + 1,0;

—для остальных свай и размеров их сечений — 1,5d + 0,5.

Книзким несущим ростверкам относят конструкции, подошва которых располагается на грунте

смодулем деформации Е ≥ 0,5 МПа.

Таблица 5.5 — Значение коэффициента пропорциональности K

ТКП 45-5.01-254-2012*

5.2.10 Сваи-стойки передают нагрузку от сооружения нижним концом на практически несжимаемые грунты (скальные или малосжимаемые грунты с Е ≥ 50 МПа), при этом силы трения на боковой поверхности, за исключением отрицательного трения, не учитываются.

Сваи, защемленные в грунте, передают на него нагрузку нижним концом и боковой поверхнстью. Сваи, погруженные в основание на глубину z, м, равную восьми ее диаметрам (сторонам) d, отно-

сятся к жестким конструкциям, изгибом которых можно пренебречь.

Сваи, погруженные на глубину z, м, св. 8 d до 40d, относятся к конструкциям конечной жесткости, когда одновременно с жестким поворотом вокруг некоторой нулевой точки имеет место изгиб.

Сваи с заложением их нижнего конца на глубине более 40d относятся к гибким (бесконечно длинным) конструкциям, когда жесткий поворот отсутствует и сваи подвергаются только изгибу.

5.2.11Проектирование свайных фундаментов должно включать расчет по двум группам предельных состояний согласно ГОСТ 27751, 4.1.10 настоящего технического кодекса и конструирование фундамента из свай и ростверка. Тип и размеры свай следует назначать на основе ТЭО по 4.3 и в соответствии с приложением А одновременно с назначением глубины заложения и размеров ростверка,

атакже определением его стоимости. При этом разница между несущей способностью свай по материалу и грунту не должна, как правило, превышать 15 %.

5.2.12Расчет свай и ростверка по первой и второй группам предельных состояний включает:

— расчет по грунту — определение нагрузок и деформаций, допускаемых на основание свайного фундамента, обеспечивающих его прочность и устойчивость при любых сочетаниях внешних воздействий и условий: особенности специфических грунтов по разделу 8, силу отрицательного трения на боковой поверхности свай по ТКП 45-5.01-256 и др., а также надежность и долговечность на всех стадиях строительства и эксплуатации объекта;

— расчет по материалу — определение прочности материала свай и ростверка при сжатии, растяжении, изгибе или сдвиге и деформаций (по образованию и раскрытию трещин в элементах фундамента), обеспечивающих его надежность и долговечность при любых сочетаниях внешних нагрузок на всех стадиях строительства и эксплуатации объекта.

5.2.13 Прочность и деформации свай и свайных фундаментов по грунту устанавливаются:

а) расчетно-теоретическими методами с использованием эмпирических, аналитических формул и таблиц по 5.2.14, 5.2.15, 5.2.20 и ТКП 45-5.01-256, также целесообразно учитывать [5]–[7];

б) полевыми испытаниями согласно 5.2.14 и 5.2.16:

—по результатам динамических испытаний забивкой свай согласноТКП 45-5.01-256 и СТБ 2242;

—по результатам динамического, статического зондирования и испытаний грунта эталонной

сваей по ГОСТ 19912, СТБ 2242 и ТКП 45-5.01-256;

— по результатам испытания свай нагружением статической нагрузкой по СТБ 2242 и динамической — по ТКП 45-5.01-264.

5.2.14 Расчет свайного фундамента по прочности материала и грунта основания из вертикальных свай одинаковой длины с шагом между ними от 3d до 5d следует производить из условия (5.6) суммированием нагрузок, допускаемых на его отдельные сваи с учетом группового эффекта. Нагрузка, допускаемая на отдельные сваи и одиночные вне фундамента, по несущей способности грунта основания и материала, рассчитывается из условий (5.7).

m— коэффициент группового эффекта свай, зависящий от их шага и количества в ростверке. Для I и II категорий сложности оснований в соответствии с приложением А коэффициент m допускается принимать равным при шаге свайа ≤ 5d: для ленточных однорядных и столбчатых,

33

ТКП 45-5.01-254-2012*

5.2.12–5.2.14 (Измененная редакция, Изм. № 1)

Таблица 5.6 — Значения коэффициента надежности метода определения несущей способности сваи по грунту γk

Примечание — В скобках приведены значения γk для случаев, когда несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по результатам статического и динамического зондирования грунтов.

5.2.15 Несущую способность Fd, кН, одиночных или отдельных в составе фундамента готовых (забивных, задавливаемых, завинчиваемых), набивных свай с призматическим, цилиндрическим профилем по длине, защемленных в грунте, свай-стоек, опертых на малосжимаемый и скальный грунты (по таблице 5.2), работающих на продольную (осевую) вдавливающую и выдергивающую нагрузки методом расчета следует определять как сумму сопротивлений грунтов основания вдавливанию,

34