Н И И Ж Б ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОНАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЙ БЕЗ ПОПЕРЕЧНОГО АРМИРОВАНИЯ СТВОЛА

МОСКВА 1983

Госстрой СССР

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона

(НИИЖБ)

РЕКОМЕВДАЩИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ пРЕдашпигшо-НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЙ БЕЗ ПОПЕРЕЧНОГО АРМИРОВАНИЯ СТВОЛА'

Утверждены директором НИИЖБ 22 ноября 1982 г,.

Москва 1983

элементов согласно п.3.28 главы СНиП П-21-75, а также пп.3.18, 3.43 и 3.59 Руководства /I/; для случаев, перечисленных в п.3.5 - с учетом указаний настоящих Рекомендаций.

3.5.    Расчет сечений, нормальных к продольной оси сваи, в случае, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена в центральной зоне поперечного сечения сваи, производят в зависимости от соотношения йежду величиной относительной высоты сжатой зоны бетона 5 * “ , определяемой из соответствующих условий равновесия, и граничным значением относительной высоты сжатой зоны бетона § _R , при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению R_a . Величину £ я следует определять по формуле (22) Руководства /I/.

3.6.    При соблюдении условия § =    ^<    расчетное сопротивление арматуры в соответствии с указаниями п.ЗЛЗ    главы

СНиП П-21-75, следует умножить на коэффициент условий работы , приняв % *    *

Изгибаемые сваи

3.7. Расчет сечений, указанных в п.3.5 настоящих Рекомендаций (рис. I), следует производить в зависимости от высоты сжатой зоны.

М gif ♦ R а * Г н

R пр ’ to

где м_а4 - см.п.3.6 настоящих Рекомендаций*

Рис Л. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемой железобетонной сваи, npi расчете ее по прочности

10

в) если условия "а” и "б” не соблюдаются, расчет выполняют по формуле    /    /?,-*,    ]_г]    ,

«ч-.г-г

*    2    Л9„    -    л.) _    (14)

- 5.    *

3.12, Предельную несущую способность внецентренно-сжатых свай при заданных размерах сечения, прочности бетона, армировании и начальном эксцентрицитете приложения продольной силы без учета гибкости определяют в зависимости от величины относительного обжатия бетона и начального эксцентрицитета из условий: а) при ы 'ш,    ^    I    I

Rnph*

или в том случае, когда ы ' < 1,1 и    „    ^    0,225/?

7, 7

Л.

ГД® J- - 0.5h ~е. * y(0,5h-e₀)‘+*t’e₀h б с - см. п.З.П настоящих Рекомендаций.

где высоту сжатой зоны х вычисляют по формуле (20) или (21)

х » 0,5h - е₀ + У(0,5h ~е_в)^& + п!_аЧы€₀ h ,    (20)

с учетом зависимости для т_лц (см.п.3.7 Руководства /I/)

х = 0,5h-e₀K *i(0,5h - е„к)^г + *(m_a4he_{B t}    (21)

где К = 1    —-**    ■— ;    (22)

5 *

- см. п.3.5 настоящих Рекомендаций.

При расчете по формуле (21) необходимо определить коэффициент согласно п.3.13 главы СНиП П-21-75 по найденному значению#. Если значениеШ_вн окажется выше максимально допустимого, то следует оп-> редел ять по формуле (20) при максимально допустимом значении МаЧ *

13

ва /I/; при этом рабочую высоту сечения условно принимают равной/^ г

hуел —    *

3.16, Расчет по прочности наклонных сечений внецентренно-растя-нутых свай на действие поперечной силы производят аналогично расчету изгибаемых свай, однако при этом значения R_P умножают на коэффициент IL, определяемый в соответствии с указаниями п.3.60 Руководства /I/.

4. РАСЧЕТ СВАЙ ПО ПРЕЩЕЯЬНШ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ Расчет по образованию трещин

4Л. Железобетонные сваи рассчитываются по образованию трещин:

нормальных к продольной оси сваи;

наклонных к продольной оси сваи.

4.2.    Расчет по образованию трещин производят с целью

а)    избежать их появления в сваях, к трещиностойкости которых предъявляются требования I-й категории;

б)    выявления необходимости проверки по раскрытию трещин свай, к трещиностойкости которых предъявляются требования 3-й категории.

Учет нагрузок, коэффициента перегрузки п и коэффициента точности натяжения т_т следует производить в соответствии с п.1.6 настоящих Рекомендаций и п.1.12 Руководства /I/.

Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси сваи

4.3.    Для изгибаемых, растянутых и внецентренно сжатых железобетонных свай усилия, воспринимаемые сечениями, нормальными к продольной оси, при расчете по образованию трещин следует определять исходя из положений, приведенных в п.4.2 Руководства /I/.

4.4.    Расчет по образованию трещин производят в соответствии с указаниями пп. 4.3-4.7 Руководства /I/, при этом из формул исключают члены, относящиеся к арматуре Г_а , F'_H и , и принимают е_он =0

В формуле (183) Руководства /I/ член £_piriV_r необходимо умножить на коэффициент 0,9.

Схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сечении сваи при расчете его по образованию трещин, нормальных к продольной оси, приведены на рис.З.

£5

Рис.З. Схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сечении сваи при расчете ero.no образованию трещин» нормальных к

продольной оси сваи при изгибе (а), при внецентренном сжатии (б) и внецентренном растяжении (в)

I - ядровая точка; 2 - центр тяжести приведенного сечения

16

Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси сваи

4.5.    Для изгибаемых свай расчет по образованию трещин, наклон -ных к продольной оси сваи, можно не производить, если соблюдается условие (201) Руководства /I/ при = 0,9Л.

4.6.    Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси сваи, следует производить из условий (202) - (204) и (208) Руководства /I/.

Расчет свай по раскрытию трещин

4.7.    По раскрытию трещин рассчитываются только изгибаемые и

внецентренно-сжатые железобетонные сваи со стержневой арматурой, к которым предъявляются требования 3-й категории трещиностойкости (см.табл.I настоящих Рекомендаций),

4.8.    Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси сваи, на усилия, возникающие в ней после погружения в грунт, производится на кратковременное и на длительное раскрытие трещин.

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси сваи

4.9.    Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси сваи а_т » следует определять в соответствии с указаниями пп,4.18 - 4.20, 4.22 Руководства /17 и пп. 4.10 - 4.14 настоящих Рекомендаций.

Схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сечении сваи при расчете его по ширине раскрытия трещин, нормальных к продольной оси сваи, приведены на рис.4.

4.10.    Коэффициент армирования сечений JS следует принимать равным отношению площади сечения всей продольной арматуры F_H к 1/2 площади поперечного сечения сваи

1Ги

J* = —ffr~ *    (31)

4.11.    При расчете по трещиностойкости необходимо учитывать коэффициент К_с (см. п.4,19 Руководства /I/)*

4.12.    При расположении    продольной    арматуры

в несколько рядов по высоте сечения при условии, что расстояние от оси крайнего ряда до центра тяжести сечения сваи не превышает расстояния, указанного в п.1.1 настоящих Рекомендаций, коэффициент ц_п (см. п.4,20 Руководства [V) допускается принимать равным = I.

17

4.13* При определении коэффициента J5 по формуле (219) Руководства /I/ значение jw следует принимать равным ju = fi (см.п.4.10 настоящих Рекомендаций).

Коэффициент К_т (см.п.4.19 Руководства ft/) не учитывается. Допускается также не учитывать коэффициент AV ,

4.14. Для рассматриваемых свай выражения п. 4.34 Руководства /I/ принимают вид:

- 0; Т- о ;

Z_f * 0,5 ( h - х)

при этом усилие Н_с (см.п. 4.33 Руководства Л/) не должно быть растягивающим.

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДВАРИТЕЯШ04иПРЯЯЕННЬМ СВАЯМ БЕЗ ПОПЕРЕЧНОГО АРМИРОВАНИЯ СТВОЛА

5.1.    Длину целых свай, а также элементов составных свай следует принимать от 4 до 12 м.

5.2.    Поперечное сечение свай рекомендуется принимать равным 25x25 , 30x30 , 35x35 , 40x40 и 45x45 см.

5.3.    В стадии изготовления необходимо обеспечить условия для свободного деформирования ствола свая при передаче предварительного напряжения с арматуры на бетон.

При использовании неразъемных форм для облегчения извлечения сваи должен быть предусмотрен технологический уклон боковых граней формы.

5*.4. Минимальное расстояние между стержнями арматуры следует принимать согласно пп. 5.21 - 5.24 Руководства /I/.

5.5.    При использовании в качестве напрягаемой рабочей арматуры высокопрочной проволоки, арматурных канатов и стержневой арматуры периодического профиля, натягиваемых на упоры, установка постоянных анкеров у концов сваи не требуется.

5.6.    Площадь сечения продольной напрягаемой арматуры следует принимать в соответствии с п. 5.34 Руководства /I/.

5.7.    Косвенное армирование концов свай следует назначать согласно п. 2.19 Руководства /I/, при этом в оголовнике сваи, на участке длиной до Zb устанавливают сетки, а в острие сваи, на участке длиной не менее h - спираль.

В составных сваях участки, прилегающие к стыку, должны быть усилены косвенной арматурой на участке длиной не менее Ь.

19

Уда 624,154.3:624.155.1

Печатается по решению секции бетонных и железобетонных конструкций НТО НИИКБ от 22 ноября 1980 г.

Рекомендации по проектированию предварительно-напряженных железобетонных свай без поперечного армирования ствола. М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1983 , с. 30.

Даш предложения по расчету преднапряженных целых и составных свай из тяжелого и легкого бетонов по первой и второй группам предельных состояний, содержатся конструктивные требования, предъявляемые к сваям без поперечной арматуры, а также приведены примеры расчета для случаев, наиболее часто встречающихся в практике проектирования свай.

Предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Табл.1, ил.4, список лит.: 2 назв.

© Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона, 1983

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование предварительно-напряженных свай без поперечного армирования ствола с арматурой» сосредоточенной в центральной зоне поперечного сечения свай» применяемых в промышленном и гражданском строительстве.

Рекомендации разработаны на основе результатов исследований» проведенных в НИИЖБ Госстроя СССР и НИИПромстрое Минпромстроя СССР с учетом требований главы СНиП П-21-75 "Бетонные и железобетонные конструкции” и также рекомендаций "Руководства по проектированию предварительно-напряженных железобетонных конструк -ций из тяжелого бетона"(М., 1977) и "Руководства по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из бетонов на пористых заполнителях" (М.» 1978).

При составлении расчетных формул учтены конструктивные и геометрические особенности свай данного вида.

Рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн.н а у к Г.И.Ьехщжчевский, каедццаты техн.наук В.А.Ядушин, Е.А.Чистяков, Е.М.Чериковер, Н.К.Ахмедов, инж.Е.В.Кубашов) совместно с НИИПром -строем Минпромстроя СССР (канд.техн.наук А.Д.Наэаров) и ГПИ "Фунда-ментпроект" Минмонтажспецстроя СССР (инженеры Г.М.Лешин, Б.Ф.Соко -лова).

Все замечания и предложения по содержанию Рекомендаций просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109389, Москва» 2-я Институтская ул. Д.6.

Дирекция НИИЖБ

3

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.    Усилия от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении

элемента:

М - изгибающий момент или момент внешних сил относительно центра тяжести сечения;

N - продольная сила;

О - поперечная сила.

2.    Характеристики предварительно-напряженного элемента

б₀ - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре до обжатия бетона (при натяжении арматуры на упоры) либо в момент снижения величины предварительного напряжения в бетоне до нуля под воздействием на элемент внешних фактических дли условных сил» определяемое согласно указаниям пп. I.2X. 1.25 и 1.27 Руководства /I/ с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента;

⁶oi и е₀₂ - напряжения б₀ с учетом соответственно первых и всех потерь.

3.    Характеристики материалов

R_n(> и Q при “ расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельных состояний соответственно первой и второй групп;

R_P и Й_рж - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп ;

-    передаточная прочность бетона, назначаемая в соответствии с указаниями п.2.3 Руководства /I/;

-    расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы;

Р_0С расчетное сопротивление продольной арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

Р_аж - расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению для предельных состояний второй группы;

п - отношение модуля упругости арматуры к модулю упругости бетона Ef

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

h - высота и ширина квадратного сечения сваи;

г - длина сваи;

F_H - площадь сечения всей напрягаемой арматуры;

а - расстояние от равнодействующей усилий в напрягаемой арматуре

4

до ближайшей грани сваи, принимаемое равным h /2; h_Q - рабочая высота сечения сваи, равная h-a , т.е. h /2; х - высота сжатой зоны бетона;

£    - относительная высота сжатой зоны бетона, равная z/h₀ , т.е.

сГ/0,5 h ;

§    - граничное значение относительной высоты сжатой зоны;

- эксцентрицитет продольной силы N относительно центра тяже -сти приведенного сечения, равный M/N и определяемый в соответствии с указаниями п.3.41 Руководства /I/;

&ос - эксцентрицитет равнодействующей продольной силы N и усилия предварительного обжатия N₀ относительно центра тяжести приведенного сечения; ju - коэффициент армирования, принимаемый равным отношению площади сечения всей напрягаемой арматуры к 1/2 площади поперечного сечения элемента, т.е. ^*/0,5/?²    ;

а г - ширина раскрытия нормальных трещин в уровне равнодействующей усилий в напрягаемой арматуре.

I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

I.I. Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование предварительно-напряженных железобетонных свай сплошного квадратного сечения, выполненных без поперечного армирования ствола с продольной арматурой в центральной зоне поперечного сечения, изготов -ляемых из тяжелого и легкого бетонов и предназначенных для исполь -зования в условиях, перечисленных в пЛЛ главы СНиП П-21-75 "Бе -тонные и железобетонные конструкции".

Г.2. Продельная арматура размещается в центральной зоне поперечного сечения сваи симметрично относительно его центра тяжести. Центральной зоной поперечного сечения считается квадратный участок, границы которого удалены от соответствующих сторон сечения сваи не менее чем на 0,35 h .

1.3. Расчет целых и составных железобетонных предварительно-напряженных свай без поперечного армирования ствола следует выполнять с учетом общих требований главы СНиП П-21-75 и положений настоящих Рекомендаций.

Примечание. При проектировании составных свай следует дополнительно учитывать особенности расчета и конструирования стыковых соединений.

1.4.    Проектирование железобетонных свай, предназначенных для работы в условиях агрессивной среды и повышенной влажности, следует вести с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП П-28-73 "Защита строительных конструкций от коррозии".

Основные расчетные требования

1.5.    Предварительно-напряженные железобетонные сваи без поперечного армирования ствола должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы). Необходимость выполнения расчетов, перечисленных в п.1.11 главы СНиП П^21-75, устанавливается в зависимости от условий, в которых работают сваи и от вида применяемой арматуры.

Примечание. Ссылки на действующие нормативные документы даны по их состоянию на декабрь 1982 г.

1.6.    Сваи должны быть рассчитаны по прочности и трещиностойкости:

а)    на изгиб от усилий, возникающих при подъеме сваи на копер за одну точку, расположенную от торца на расстоянии 0,294L , где Ь- длина призматической части сваи; при этом коэффициент перегрузки н нагрузке от собственного веса сваи не вводится (/?= 1,0), а коэффициент динамичности К принимается равным 1,8 - при расчете по прочности и 1,25 - при расчете по трещиностойкости;

б)    на изгиб, на внецентренное сжатие или растяжение в зависимости от усилий, возникающих в строительный и эксплуатационный периоды.

Примечание. Расчет по раскрытию трещин при проектировании свай допускается не производить, если на основании опытной проверки или практики применения свай в подобных условиях установлено, что ширина раскрытия трещин не превышает предельно допустимых величин.

1.7.    Величины нагрузок и воздействий, порядок их учета, значения коэффициентов перегрузок и коэффициентов сочетания нагрузок при выполнении расчетов по п.1.6,б настоящих Рекомендаций следует принимать с учетом указаний пп. 1.10, I.13-1.15 Руководстве /I/.

1.8.    При расчете свай на усилия, указанные в п.1.6,а настоящих Рекомендаций, к трещиностойкости нормальных сечений предъявляются требования 1-й категории, т.е. образование трещин не допускается,

Z.9. При расчете свай на усилия, указанные в п.1.6,б настоящих Рекомендаций, к трещиностойкости нормальных сечений предъявляются требования в соответствии с таблицей.

6

ХДО. К трещиностойкости наклонных сечений свай без поперечного армирования ствола предъявляются требования I-й категории.

Предварительные напряжения в железобетонных сваях

I.II. Предельную величину предварительного напряжения продоль -ной арматуры б₀ следует принимать равным:

а)    при механическом способе натяжения:

для стержневой арматуры б₀ ^ 0,95    ;    (I)

для проволочной арматуры б₀ « 0,76 Q_аЖ ;    (2)

б)    при электротермическом способе натяжения стержневой арматуры

е₀ * Кж- зоо - 2§оо ,    о)

где t - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными

гранями упоров), принимаемая равной Ь + 0,5 м.

При электротермическом способе натяжения величину <%> следует назначать с учетом допустимых температур нагрева - см.п.1.21 Руководства /I/.

IЛ2. При расчете предварительно-напряженных свай следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры в соответствии с п.1.22 Руководства /I/ и п.1.4 Руководства /2/.

1ДЗ. Величина предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры согласно указаниям пД.24 Руководства /I/.

1Д4. Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия б не должны превышать величин (в долях от передаточной прочности бетона $_в ), указанных в табл.6 главы СНиП П-21-75.

7

2* МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРВДВАРИТЕЛЬН04Ш1РЯКЕШЫХ СВАЙ БЕЗ ПОПЕРЕЧНОГО АРМИРОВАНИЯ СТВОЛА

Бетон

2.1* При разработке рабочих чертежей свай, проектные марки бетона по прочности на осевое сжатие, по морозостойкости и водонепроницаемости, а также его передаточную прочность R₀ следует назначать в соответствии с указаниями главы СНиП П-21-75. Если проектная марка бетона принята выше минимального значения, указанного в табл*7 главы СНиП П-21-75, передаточная прочность должна составлять н а менее 70 % проектной марки бетона.

2.2.    При проектировании свай в рабочих чертежах должны быть указаны марки бетона по прочности на осевое сжатие, по морозостойкости и водонепроницаемости.

2.3.    При проектировании свай, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, должны быть предусмотрены мероприятия, обес -почивающие коррозионную стойкость бетона.

2.4.    Материалы, применяемые для приготовления бетона свай, должны отвечать требованиям соответствующих стандартов и обеспечивать получение бетона заданных марок по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости .

2.5.    Для тяжелого бетона в качестве крупного заполнителя следует применять фракционированный щебень крупностью не более 40 мм из естественного камня или гравия.

Для бетона целых свай длиной до 12 м, армированных стержневой арматурой в качестве крупного заполнителя допускается применять гравий.

2.6.    Для приготовления керамзитобетонной смеси следует применять цементы марок 400 и 500: портландцемент , сульфатостойкий,пластифицированный портландцемент*

В качестве крупного заполнителя следует использовать керамзит, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 9757-73 и 9759-76. При этом максимальная крупность зерен не должна превышать 20 мм. В качестве мелкого заполнителя можно применять пористые пески, плотные пески или же их смеси.

Арматура

2.7.    При проектировании свай классы и марки стали для продоль-но а напрягаемой арматуры, конструктивной арматуры головы и острия,а

также монтажных петель следует назначать в соответствии с указаниями пп. 2.15, 2.17-2.21 Руководства /I/.

2.8.    Для армирования свай следует применять арматуру, отвечаю -щую требованиям действующих норм проектирования железобетонных конструкций, стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий на арматурную сталь.

2.9.    Качество и количество арматуры должно быть подтверждено актом на скрытые работы с указанием результатов механических испытаний стали.

Нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры

2.10.    При проектировании свай и свайных фундаментов нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры следует принимать в соответствии с указаниями главы СНиП П-21-75, Руководств /1,2/, а также настоящих Рекомендаций.

3. РАСЧЕТ СВАЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ Расчет железобетонных свай по прочности

3.1.    Расчет свай по прочности производится:

а)    на монтажные усилия, возникающие при перевозке и подъеме сваи на копер; в этом случае расчетные сопротивления бетона сжатию R _Пр и растяжению R_P следует принимать по табл .12 Руководства /I/ при m_fl = 1,1;

б)    на усилия, возникающие в свае в строительный и эксплуатаци -онный периоды; в этом случае значение коэффициента тпринимается с учетом указаний п.3.1 Руководства /I/. При условии погружения сваи в грунт (за исключением просадочного) на всю длину, расчет следует выполнять при m_Sl « 1,0 (см.п.3.1,а Руководства /I/).

3.2.    Расчет железобетонных свай по прочности следует производить для сечений, указанных в п.3.9 главы СНиП П-21-75.

Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси сваи

3.3.    Определение предельных усилий в сечении, нормальном к продольной оси сваи, производят в соответствии с указаниями п.3.10 главы СНиП П-21-75.

3.4.    Расчет сечений, нормальных к продольной оси сваи, выполняют как для общего случая расчета нормальных сечений железобетонных

9