На главную
На главную

Технические указания по проектированию и строительству фундаментов и опор мостов из сборных железобетонных оболочек

Указания раздела распространяются на проектирование для различных геологических условий фундаментов и опор из сборных железобетонных пустотелых цилиндров-оболочек и столбов, заполненных бетоном оболочек, применяемых при возведении железнодорожных, автодорожных и городских мостов.

Обозначение: ВСН 110-64
Название рус.: Технические указания по проектированию и строительству фундаментов и опор мостов из сборных железобетонных оболочек
Статус: действует
Заменяет собой: ВСН 26-59/Минтрансстрой «Технические указания по изготовлению в полигонных условиях железобетонных тонкостенных оболочек» ВСН 27-59/Минтрансстрой «Технические указания по вибропогружению железобетонных тонкостенных оболочек большого диаметра» ВСН 28-59/Минтрансстрой «Технические указания по бурению скальных пород станками ударно-канатного действия в основании оболочек, используемых для фундаментов сооружений» ВСН 29-59/Минтрансстрой «Технические указания по подводному заполнению оболочек бетоном способом вертикально перемещающейся трубы» ВСН 64-62/Минтрансстрой «Технические указания по расчету оболочек фундаментов опор мостов на усилия, возникающие при вибропрогружении, и по поддержанию нормального режима погружения» ВСН 65-62/Минтрансстрой «Технические указания по расчету фундаментов из оболочек диаметром от 1 м и более» ВСН 78-62/Минтрансстрой «Технические указания по расчету несущей способности песчаных и скальных оснований фундаментов глубокого заложения из сборных железобетонных оболочек»
Дата актуализации текста: 05.05.2017
Дата добавления в базу: 01.10.2014
Дата введения в действие: 01.04.1965
Утвержден: 17.09.1964 Госстрой СССР (Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства) (USSR Gosstroy 43)
Опубликован: Оргтрансстрой (1965 г. )
Ссылки для скачивания:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙКОМИТЕТ ПО ТРАНСПОРТНОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ СССР

ТЕХНИЧЕСКИЕУКАЗАНИЯ ПОПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР МОСТОВ ИЗ СБОРНЫХЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОБОЛОЧЕК
ВСН110-64

Государственныйпроизводственный комитет по транспортному строительству СССР

ОРГТРАНССТРОЙ
Москва 1965

Содержание

Раздел I ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР ИЗ ОБОЛОЧЕК

Глава I ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Общие указания

2. Общие требования к конструкциям опор и основаниям

Глава II КОНСТРУКЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР

1. Общие указания

2. Материалы

3. Схемы фундаментов и опор

Предельный наклон

4. Конструктивные детали

Главa III РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР

1. Основные положения

2. Способы расчета фундаментов в случае, когда оси столбов расположены в одной плоскости, перпендикулярной плоскости действия нагрузки

а) Общие положения

б) Основной способ

в) Приближенный способ расчета фундаментов со столбами большой относительной жесткости при

г) Приближенный способ расчета фундаментов при *

3. Способы расчета фундаментов с вертикальными столбами в случае, когда их оси расположены в нескольких плоскостях, перпендикулярных плоскости действия нагрузки

а) Общие положения

б) Основной способ расчета фундаментов, не учитывающий деформацию плиты ростверка

в) Приближенный способ расчета фундаментов, не учитывающий деформацию плиты ростверка

г) Основной способ расчета фундаментов, учитывающий деформацию плиты ростверка

д) Приближенный способ расчета фундаментов, учитывающий деформацию плиты ростверка

4. Расчет фундаментов с наклонными столбами

Пример расчета фундамента с вертикальными столбами

Пример расчета фундамента с наклонными оболочками

Глава IV РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИИ

1. Общие указания

2. Песчаные и гравийные (гравийно-песчаные) основания

3. Скальные основания

Глава V РАСЧЕТ ОБОЛОЧЕК НА УСИЛИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ

1. Общие положения

2. Определение расчетных величин продольных усилий

3. Проверка оболочек на расчетные усилия

Раздел II СТРОИТЕЛЬСТВО ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР ИЗ ОБОЛОЧЕК

Глава VI ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Общие указания

2. Организация строительства

Глава VII ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБОЛОЧЕК

1. Общие указания

2. Требования к арматуре

3. Требования к стыковым соединениям и наконечникам

4. Натяжение продольной арматуры

5. Требования к бетонной смеси

6. Укладка бетонной смеси в стальные виброформы

7. Формование оболочек методом центрифугирования

8. Тепловлажностная обработка оболочек

9. Контроль качества, приемка и складирование оболочек

Глава VIII ПОГРУЖЕНИЕ ОБОЛОЧЕК В ГРУНТ

1. Общие указания

2. Подготовительные работы

3. Транспортирование оболочек

4. Направляющие устройства

5. Погружение оболочек в грунт

6. Применение подмыва для погружения оболочек

7. Контроль качества работ

Глава IX УСТРОЙСТВО УШИРЕНИй В ОCНOBAНИИ ОБОЛОЧЕК

1. Общие указания

2. Устройство камуфлетных уширений

3. Разбуривание уширений станками ЦНИИСа

Глава X БУРЕНИЕ СКАЛЬНЫХ ПОРОД СТАНКАМИ УДАРНО-КАНАТНОГО ДЕЙСТВИЯ

1. Общие указания

2. Подготовительные работы

3. Бурение скважин в скальной породе

4. Контроль качества и приемки работ

Глава XI ПОДВОДНОЕ БЕТОНИРОВАНИЕ СПОСОБОМ ВЕРТИКАЛЬНО ПЕРЕМЕЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЫ

1. Общие указания

2. Оборудование

3. Опалубка для подводного бетона

4. Требования к бетонной смеси

5. Подготовка к бетонированию

6. Производство бетонирования

7. Контроль за подводным бетонированием

Глава XII УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТНОЙ ПЛИТЫ

1. Общие указания

2. Шпунтовые ограждения

3. Щитовые ограждения и ящики

4. Устройство фундаментной плиты

Глава XIII ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ

1. Общие указания

2. Изготовление оболочек

3. Погружение оболочек в грунт

4. Устройство уширений и бурение скважин в основании оболочек

5. Подводное бетонирование

6. Устройство фундаментной плиты

Приложение 1 НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ УЧЕТУ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОБОЛОЧЕК

Приложение 2 ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОБОЛОЧЕК, ПОГРУЖЕННЫХ ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЯМИ

Приложение 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ СКАЛЬНЫХ ПОРОД НА ОДНООСНОЕ СЖАТИЕ

Приложение 4 АКТ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯ И ПРИЕМКИ ПОЛОСТИ ОБОЛОЧКИ, УШИРЕНИЯ ИЛИ СКВАЖИНЫ ФУНДАМЕНТА ОПОРЫ

Приложение 5 АКТ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯ И ПРИЕМКИ ФУНДАМЕНТА ОПОРЫ ИЗ ОБОЛОЧЕК

Приложение 6 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРИФУГ ПРОЕКТИРОВКИ ЦПКБ МОСТОТРЕСТА

Приложение 7 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЕЙ

Приложение 8 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИБОРА ФПЗ С ТРЕХЗНАЧНОЙ СИСТЕМОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Приложение 9 МЕРЫ ПО ПОДДЕРЖАНИЮ НОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА ВИБРОПОГРУЖЕНИЯ ОБОЛОЧЕК

Приложение 10 УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЕЙ

Приложение 11 ЖУРНАЛ ВИБРОПОГРУЖЕНИЯ ОБОЛОЧЕК

Приложение 12 СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ ПОГРУЖЕННЫХ ОБОЛОЧЕК

Приложение 13 ТРЕБОВАНИЯ К ГЛИНИСТОМУ РАСТВОРУ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ

Приложения 15 СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ камуфлетированных оболочеК

Приложение 16 ЖУРНАЛ разбуривания уширений в основании оболочЕК

Приложение 17 СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ РАЗБУРЕННЫХ УШИРЕНИЙ

Приложение 18 ЖУРНАЛ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ОСНОВАНИИ ОБОЛОЧЕК

Приложение 19 СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ ПРОБУРЕННЫХ СКВАЖИН

Приложение 20 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ СОХРАНЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ СМЕСИ

Приложение 21 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДООТДЕЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Приложение 22 ЖУРНАЛ ЗАПОЛНЕНИЯ БЕТОНОМ СКВАЖИН, УШИРЕНИЙ И ОБОЛОЧЕК

Приложение 23 СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ ЗАПОЛНЕННЫХ БЕТОНОМ СКВАЖИН, УШИРЕНИЙ И ОБОЛОЧЕК

 

Государственный производственный комитет по транспортному строительству СССР

Ведомственные строительные нормы

ВСН 110-64

Технические указания по проектированию и строительству фундаментов и опор мостов из сборных железобетонных оболочек

Взамен*

Раздел I
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР ИЗ ОБОЛОЧЕК

Глава I
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Общие указания

1.1. Указаниянастоящего раздела распространяются на проектирование для различныхгеологических условий фундаментов и опор из сборных железобетонных пустотелыхцилиндров-оболочек и столбов, заполненных бетоном оболочек, применяемых привозведении железнодорожных, автодорожных и городских мостов.

«Техническиеуказания» не распространяются на проектирование фундаментов и районах свечномерзлымм грунтами.

* Технических указаний по изготовлению в полигонных условияхжелезобетонных тонкостенных оболочек ;

Техническихуказании по вибропогружению железобетонных тонкостенных оболочек большогодиаметра ;

Техническихуказаний по бурению скальных пород станками ударно-канатного действии восновании оболочек, используемых дли фундаментов сооружений ;

Техническихуказаний но подводному заполнению оболочек бетоном способом вертикальноперемещающейся трубы ;

Техническихуказании по расчету оболочек фундаментов опор мостов на усилия, возникающие привибропогружении, и по поддержанию нормального режима погружения ;

Техническихуказании по расчету фундаментов из оболочек диаметром от 1 м и более ;

Технических указании по расчету несущей способности песчаных искальных оснований фундаментов глубокого заложения из сборных железобетонныхоболочек ;

Внесены Всесоюзный научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИСом)

Утверждены Техническим управлением Государственного производственного комитета по транспортному строительству СССР приказом № 43 от 17 сентября 1964 г.

Срок введения с 1 апреля 1965 г.

1.2. Вуказаниях отражены только специфические особенности использования оболочек вконструкции мостов. При рассмотрении общих вопросов проектирования фундаментови опор мостов (расчеты общего и местного размывов дна русла, расчет железобетонныхэлементов и т.д.), не охваченных настоящими указаниями, следуетруководствоваться рекомендациями действующих нормативных документов, переченькоторых приведен в приложении 1.

1.3.Целесообразность применения оболочек в каждом конкретном случае должна бытьобоснована технико-экономическими расчетами, выполненными в результатевсесторонних проектных обследовании различных решении, в том числе вариантовфундаментов на естественном основании, сооружаемых и котлованах под защитойограждении, фундаментов из железобетонных забивных или буровых сван сплошногосечения, а также массивных опускных колодцев.

2. Общие требования к конструкциям опор иоснованиям

1.4. Конструктивныерешения фундаментов и опор мостов должны предусматривать широкуюиндустриализацию строительства на базе современных средств комплексноймеханизации производства, а также удовлетворять возможности максимальногоиспользования местных материалов.

Конструкции следуетприменять, как правило, сборные, выполненные по типовым проектам, нормалям истандартам.

1.5. Размерыжелезобетонных оболочек, применяемых в фундаментах и опорах, необходимоназначать с учетом данных табл. 1.

Таблица 1

Размеры оболочек

Наружный диаметр в см

40

60

80

100

120

160

200

300

Минимальная толщина стенки в см

8

10

10

12

12

12

12

12

Примечания. 1. При соответствующемтехнико-экономическом обосновании для строительства мостов допускаетсяприменять оболочки диаметрами 400 и 500 см.

2.Длину секций и толщину стенок оболочек необходимо принимать кратными 1 м подлине секции и 2 см по толщине стенки исходя из мощности имеющегосяоборудования для изготовления и транспортировки оболочек.

1.6. Дляфундаментов и опор следует применять, как правило, типовые сборныежелезобетонные оболочки с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой изстержней диаметром не менее 12 мм.

Оболочки с напрягаемой арматурой рекомендуетсяприменять в целях повышения эффективности вибропогружения их в грунт на глубинуболее 20 м, а также предотвращения появления трещин в оболочках,воспринимающих значительные изгибающие моменты.

1.7. Специальные мероприятияпо защите от коррозии фундаментов и опор, расположенных в агрессивной среде,должны быть приведены в проекте моста и выполняться в соответствии с указаниямиглав СНиП I-В.27-62 и III-В.6-62.

1.8. Проектыфундаментов и опор из оболочек необходимо разрабатывать на основании подробныхинженерно-геологических изысканий.

Значенияфизико-механических характеристик грунтов (угол внутреннего трения, объемныйвес, сцепление, модуль деформации и др.) должны определяться лабораторными иполевыми исследованиями с учетом природного состоянии грунта и возможных егопоследующих изменений.

1.9. Расчетныесопротивления грунтовых оснований фундаментов из оболочек должны назначаться пофизико-механическим характеристикам грунтов, полученных в результатеинженерно-геологических изысканий, и в отдельных случаях уточняться штамповымииспытаниями грунтов.

Глава II
КОНСТРУКЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР

1. Общие указания

2.1. Выбор типафундаментов и опор, включая назначение размеров оболочек, следует производить взависимости от гидрогеологических условий, характера и величины действующихнагрузок, а также фактических возможностей изготовления и погружения оболочек.

2.2. Оболочкидиаметрами 0,4-0,8 м можно применять в различных грунтах. Оболочкидиаметром 1 м и более экономически целесообразно применять в случаеопирания их низа на грунт с расчетным сопротивлением под подошвой оболочки неменее 15 кг/см2.

Допускается, присоответствующем технико-экономическом обосновании, применение оболочекдиаметром свыше 1 м также в толще слабых грунтов.

2.3. Для экономииматериалов и снижения стоимости строительства фундаментов рекомендуется восновании оболочек устраивать камуфлетные или буровые уширения, которые следуетрасполагать в слое грунта с расчетным сопротивлением в уровне подошвы уширения,как правило, не менее 10 кг/см2.

2.4. Вгалечно-валунных отложениях, а также в грунтах с включением валунов илизаиленных деревьев оболочки могут быть применены при наличии у строительнойорганизации оборудования, необходимого для разработки таких грунтов.

При затруднениях спогружением оболочек оптимального диаметра следует применять оболочки меньшегодиаметра или телескопически погружаемые оболочки.

2.5. Глубинупогружения оболочки в грунт следует назначать исходя из отметки залеганиянесущего слоя грунта, расчетного размыва дна русла и обеспечения достаточнойзаделки оболочки в грунте.

2.6. Подошвуоболочек и уширений необходимо заглублять в несущий слой грунта не менее чем надиаметр оболочек или уширений, но не менее 2 м.

2.7. Мощность толщинесущего слоя грунта ниже подошвы оболочек или уширения должна быть не менеедиаметра оболочки или уширения. При меньшей толщине несущего слоя грунта иболее низкой несущей способности подстилающего слоя грунта необходимопроизводить проверку давлений на подстилающий слой согласно СН 200-62,приложение 23.

2. Материалы

2.8. В фундаментах иопорах из оболочек должен применяться тяжелый бетон марок, не ниже указанных втабл. 2,отвечающий требованиям ГОСТа 4795-59 и главы СНиПа I-B.3-62.

Таблица 2

Минимальная марка бетона оболочек, плит, насадок и заполнения оболочек

 

Зона расположения

Марка бетона

 

по прочности на сжатие

по морозостойкости

по водонепроницаемости

1.

Под водой и под землей (ниже зоны промерзания):

 

 

 

 

оболочки

400

Нe нормируется

Не нормируется

 

заполнение полостей оболочек и уширенной пяты

100

То же

То же

 

заполнение скважины в скальной породе

200

"

"

 

плиты

200

"

"

2.

Над водой и над землей:

 

 

 

 

оболочки

400

Мрз 200

"

 

заполнение полости оболочек

150

Не нормируется

"

 

плиты и насадки

300

Мрз 200

"

3.

В зоне переменного горизонта воды или промерзания в условиях умеренного климата:

 

 

 

 

оболочки

400

Мрз 200

В-2

 

заполнение полости

150

Мрз 100

Не нормируется

 

плиты

300

Мрз 200

То же

4.

В зоне переменного горизонта воды или промерзания в условиях сурового климата:

 

 

 

 

оболочки

400

Мрз 300

В-2

 

заполнение полости

200

Мрз 200

Не нормируется

 

плиты

300

Мрз 300

То же

Примечание. Зона переменного горизонта волы определяется с учетом высотыволны и капиллярного подсоса.

2.9. Материалы дляприготовления бетона должны удовлетворять требованиям ГОСТа 4797-56 и главСНиПа I-B.1-62, I-B.2-62, I-B.3-62 и III-Д.2-62.

2.10. В качествевяжущих для бетонов фундаментов и опор могут применяться следующие цементы,удовлетворяющие требованиям действующих ГОСТов:

а) для оболочек,плит и насадок в неагрессивной среде - портланд-цемент, пластифицированный игидрофобный портланд-цементы, портланд-цемент с умеренной экзотермией,быстротвердеющий портланд-цемент; в агрессивной среде - сульфатостойкийпортланд-цемент;

б) для заполненияполости оболочек и водозащитной подушки, бетонируемых подводным способом внеагрессивной среде, - портланд-цемент, пуццолановый портланд-цемент,пластифицированный портланд-цемент; в агрессивной среде - сульфатостойкийпортланд-цемент, сульфатостойкий пуццолановыйпортланд-цемент.

Примечание. Для оболочек, изготовляемых способом центрифугирования, следуетприменять цементы с минимальным количеством минеральных добавок.

2.11.В качестве крупного заполнителя для бетона оболочек должен применяться щебень.Для остальных элементов фундаментов и опор допускается применение гравия.

2.12. Марка щебня по прочности исходной породы присжатии должна быть, как правило, выше марки бетона не менее чем в 2 раза длябетона (оболочек и насадок) марки 300 и более и в 1,5 раза - для бетона(остальных элементов фундаментов и опор) марок ниже 300.

Щебень изизверженных пород должен иметь марку не ниже 800, щебень из метаморфическихпород - не ниже 600, щебень из осадочных карбонатных пород - не ниже 300.

2.13.Морозостойкость щебня или гравия должна обеспечивать получение бетона требуемойпроектом марки по морозостойкости.

2.14. Для бетонаоболочек с толщиной стенки до 12 см рекомендуется применять щебенькрупностью до 20 мм, в оболочках с более толстыми стенками допускаетсяприменение щебня крупностью до 40 мм.

Бетонную смесь,укладываемую способом вертикально перемещающейся трубы, следует изготовлять сощебнем или гравием крупностью до 40 мм. Для бетона плит допускаетсяприменять щебень или гравий крупностью до 70 мм.

2.15. В качествемелкого заполнителя следует употреблять природные пески или пески, полученныеот дробления скальных пород.

2.16. Дляфундаментов и опор из оболочек следует применять арматуру, отвечающуютребованиям проекта, соответствующих ГОСТов и глав СНиПа I-B.4-62 и II-Д.7-62.

2.17. В качествеарматуры ненапряженных оболочек, плит, насадок и для дополнительногоармирования внутренней полости оболочек, заполненных бетоном, допускаетсяприменять: стержни круглые гладкие из углеродистой мартеновской горячекатанойстали класса A-I, стержни периодического профиля из углеродистоммартеновской горячекатаной стали класса А-II, стержни периодического профиля изнизколегированной мартеновской горячекатаной стали класса А-III, не подвергнутыеупрочнению.

Для армированияпредварительно напряженных оболочек допускается использовать: стержнипериодического профиля из низколегированной мартеновской горячекатаной сталикласса А- IIIв, упрочненные вытяжкой, и класса A-IV, не подвергнутые упрочнению.

2.18. Закладныечасти (фланцы, обечайки, наконечники и др.) в оболочках следует выполнять излистовой и полосовой стали толщиной не менее 8 мм марок М16С по ГОСТу6713 для стыковсварной конструкции и ВСт.3 по ГОСТу 380-60 - для остальных элементов.

3. Схемы фундаментов и опор

2.19. Для опор намелководных реках следует, как правило, применять низкие ростверки с плитой,расположенной ниже горизонта ледохода (рис.1,а). Призначительной глубине воды (свыше 5 м с учетом размыва) рекомендуетсяделать высокие ростверки (рис.1,б).

2.20. Опорыпешеходных мостов, путепроводов и эстакад следует проектировать из вертикальныхили наклонных оболочек диаметром 0,4-0,8 м, заглубленных нижними концамив грунт и объединенных в верхней части насадкой или подферменной плитой (рис. 2).

2.21. Оболочкидиаметром 1-3 м рекомендуется применять в конструкции опор средних ибольших мостов (рис. 3).

2.22. Для эстакад,путепроводов и временных сооружений, возводимых на несвязных грунтах придопускаемом размыве дна не более 1 м, целесообразно применять фундаментыиз оболочек диаметром 1,6-2 м с несущей диафрагмой (рис. 4). Фундамент долженбыть заглублен в грунт не менее чем на 2,5 диаметра оболочки. Несущую диафрагмув зависимости от плотности грунта следует располагать на 0,5-1 диаметр оболочкиниже естественной поверхности грунта, так как при вибропогружении фундаментавследствие уплотнения грунта происходит осадка последнего в полости оболочки.

Рис. 1.Схемы фундаментов из оболочек различного диаметра:
а-с низким ростверком; б-свысоким ростверком; 1-диаметр оболочек-0,4-0,8 м; 2-диаметр оболочек-1-2м; 3-диаметр оболочек - 3 м и более

2.23. Промежуточныеопоры следует проектировать преимущественно на вертикальных оболочках. Принедостаточном горизонтальной устойчивости и жесткости фундаментов кромевертикальных необходимо применять и наклонные оболочки (табл.3).

Рис. 2. Схемы опор из оболочек диаметром0,4-0,8 м

Рис. 3. Схемы опор из оболочек диаметром 1 м и более

Таблица 3

Рекомендуемые предельные наклоны оболочек

Диаметр оболочек в м

0,4 и 0,6

0,8 и 1

1,2 и 1,6

2

3

Предельный наклон

3:1

4:1

5:1

8:1

-

Рис. 4. Фундамент из оболочек с несущейдиафрагмой

Устои рекомендуетсяпроектировать, как правило, с применением наклонно расположенных оболочек.

2.24. Оболочкифундаментов и опор следует размещать рядамиили в шахматном порядке. Расстояние между осями оболочек диаметром 0,4 и 0,8 м,работающих как висячие сваи, должно быть не менее трех диаметров оболочки вуровне острия и не менее 1,5 диаметра - в уровне подошвы плиты; для оболочекдиаметром 1 м и более - не менее 1 м в свету как в нижнем части,так и в плоскости плиты ростверка или насадки.

2.25. Количество рядов оболочек в опоре илифундаменте должно назначаться в зависимости от величины и характера действующихнагрузок, а также гидрогеологических условии.

Призатруднениях с погружением оболочек в один ряд с предусмотренной в проектеточностью следует оболочки располагать в два или более рядов.

2.26. Размеры плиты ростверка или насадки иплане следует назначать таким образом, чтобы расстояние от края плиты доближайшей оболочки в свету было не менее 0,25 м. Для оболочек диаметромсвыше 2 м допускается устройство плит без свеса. Допускается такжеустройство насадок без свесов для опор, состоящих из двух оболочек любогодиаметра.

2.27. Высоту плит, а также насадок необходимоопределять расчетом и принимать не меньше размера, необходимого дляосуществления заделки оболочек, но не менее 40 см.

При высоте плиты свыше 2 м боковыеграни ее следует делать наклонными или с уступами.

Размеры уступов или величина наклона гранейдолжны определяться расчетом.

2.28. При необходимости устройства обрезафундамента в зоне колебаний уровня воды и льда на плите следует устраиватьфаску не менее 0,5´0,5 м, а плите придать в плане обтекаемую форму.

2.29. Подошва плиты фундамента должнарасполагаться:

а) в крупнообломочных, а также в крупных исредних песчаных грунтах - на любом уровне, независимо от глубины промерзания,при условии простирания толщи указанных грунтов ниже глубины промерзания иотсутствия при замерзании напорных грунтовых вод;

б) в глинистых и суглинистых, а также мелких и пылеватых песчаных грунтах -ниже уровня промерзания не менее 0,25 м;

в) в русле реки - на любом уровне (в том числевыше дна русла реки) при отсутствии промерзания воды до дна, но не менее чем наb+0,25 м ниже уровня низкого ледостава, где b-толщина льда в м;

г) при наличииледохода или плывущих деревьев, пней и др. - с таким расчетом, чтобы оболочкине могли подвергаться их действию.

2.30. Для изоляциикотлована от поступления воды снизу, при сооружении фундаментной плиты и телаопоры ниже отметки рабочего горизонта воды, надлежит устраивать водозащитнуюподушку из бетона, укладываемого подводным способом. Водозащитная подушка неукладывается, если возможно провести водоотлив из котлована без нарушениямеханических свойств грунта основания и фундаментную плиту забетонироватьнасухо.

2.31. Толщинаводозащитной подушки должна назначаться в зависимости от величины давления водына подушку снизу, диаметра оболочек, расстояния между ними, а также прочностибетона к моменту начала водоотлива из котлована. Толщина подушки должна быть неменее 1 м.

2.32. Запрещаетсяиспользовать водозащитную подушку из бетона, уложенного подводным способом, вкачестве фундаментной плиты, передающей на оболочки расчетные вертикальныенагрузки.

4. Конструктивные детали

2.33. Сборныежелезобетонные оболочки следует, как правило, изготовлять отдельными секциями(рис.5) с арматурой,расположенной в один или два ряда. Двухрядное расположение арматурырекомендуется для оболочек диаметром 1,6 м и более с толщиной стенкисвыше 16 см, применяемых в конструкции фундаментов и опор, как правило,без заполнения внутренней полости бетоном.

Оболочки сдвухрядной арматурой и утолщенной стенкой рекомендуется также применять припогружении их в грунты, имеющие включения отдельных валунов.

2.34. Дляармирования оболочек диаметром до 1,6 м рекомендуется применять стержнидиаметром не менее 12 мм, а спираль - из проволоки диаметром не менее 6 мм;для оболочек диаметром 1,6 м и более - стержни диаметром не менее 18мм и спираль - из проволоки диаметром не менее 8 мм.

2.35. Продольныестержни арматуры оболочек следует располагать на расстоянии в свету не менее 5и не более 20 см, но не свыше полуторной толщины стенки оболочки.

Шаг спиральнойарматуры оболочек рекомендуется назначать 10-15 см. Вблизи концов секцииоболочек на длине 1-1,5 м шаг спирали следует уменьшать в полтора-двараза против принятого на остальной части оболочки.

Рис. 5. Железобетоннаяоболочка:
1
-секция оболочки; 2-нож; 3-фланец; 4-болт; 5-стержни продольнойарматуры; 6-спиральная арматура

2.36. Защитный слойбетона с внешней и внутренней сторон оболочек диаметром 0,4 м долженбыть не менее 3 см. Для оболочек диаметром 0,6 м и более защитныйслой с внешней стороны должен быть не менее 4 см, с внутренней стороны -не менее 3 см.

2.37. Еслиармирование типовых оболочек недостаточно для воспринятия растягивающихнапряжений, в полость оболочек, надлежит устанавливать дополнительную арматурус последующим ее омоноличиванием бетоном.

Дополнительнуюарматуру следует располагать в местах, определяемых расчетом. Диаметр стержнейдополнительной арматуры должен быть не менее 18 мм, а спираль - не менее8 мм.

2.38. Секцииоболочек допускается соединять на фланцах (рис. 6), сваркой обечаек (рис. 7),комбинированным стыкованием обечаек и выпусков продольных стержней (рис. 8),а также сваркой выпусков продольных стержней с двухсторонними накладками (рис. 9)или внахлестку (рис. 10).

После сваркивыпусков стержней стыки секций должны быть омоноличены бетоном марки попрочности не менее 500 (см. рис. 9и 10).

2.39.Фланцево-болтовые стыки и сварные соединения обечаек рекомендуется применятьдля стыкования обычных и предварительно напряженных секций как приукрупнительной сборке, так и на месте погружения оболочек.

2.40. Стыковатьсекции путем сварки выпусков стержней с последующим омоноличиванием бетономследует при укрупнительной сборке оболочек из обычного железобетона. Сваркувыпусков стержней с двухсторонними накладками (см. рис. 9)можно применять для стыкования оболочек любого диаметра, сварка стержнейвнахлестку (см. рис. 10)рекомендуется при стыковании секций оболочек диаметром до 1 м.

2.41. Вследствиезатруднений с контролем равномерности натяжения болтов во фланцевых соединенияхсуммарную расчетную прочность болтов необходимо назначать на 20-30% вышепрочности продольной арматуры.

2.42. Стальныеэлементы фланцево-болтовых соединений и обечаек следует защищать от воздействияводы. В качестве антикоррозийной защиты можно применять заливку стыков битумом,покрывать эмалью «Этиноль» или использовать другие покрытия в соответствии суказаниями глав СНиПа I-B.27-62 и III-B.6-62.

Рис. 6. Фланцево-болтовое соединение:
1
-секция оболочки; 2-фланец; 3-болт; 4-стержень продольной арматуры;5-обечайка фланца; 6-торцовое кольцо; 7-ребра жесткости; 8-упорное кольцо

Рис. 7.Соединение секций оболочки сваркой обечаек:
1
-секция оболочки; 2-стержни продольной арматуры; 3-обечайка; 4-кольцо;5-ребра

Рис. 8.Комбинированное соединение секции оболочки сваркой продольных стержней иобечаек:
1
-секцня оболочки; 2-спиральная арматура; 3-стержни продольной арматуры;4-обечайка; 5-упорное кольцо; 6-окантовочное кольцо; 7-антикоррозийное покрытие

Рис. 9. Соединение секций оболочки сваркойвыпусков стержней продольной арматуры с двухсторонними накладками сомоноличиванием стыка бетоном

Рис. 10. Соединение секций оболочки сваркойвыпусков стержней продольной арматуры внахлестку с омоноличиванием стыкабетоном

В зонах повышеннойагрессивности среды стыки рекомендуется покрывать торкретбетоном попредварительно установленной проволочной сетке с ячейками 10-15 мм.

2.43. На нижнихконцах оболочек (нижних секций) необходимо делать наконечники для облегченияпогружения в грунт и предохранения оболочек от разрушения при встрече спрепятствиями, при бурении скальных пород или устройстве уширений взрывчатымивеществами. Для оболочек диаметром 0,4-0,8 м следует применятьнаконечники закрытой конструкции: в обычных грунтах - без окантовки листовойсталью (рис. 11,а), а при опираниина скальные породы - с окантовкой листовой сталью (рис. 11,б). В случаеприменения подмыва в наконечнике оболочки необходимо предусмотреть центральноеотверстие (рис. 11,в).

Наконечник высотой1,2-1,5 м из листовой стали толщиной 10-12 мм (рис. 11,г)рекомендуется применять при устройстве камуфлетных уширений.

2.44. В оболочкахдиаметром 1 м и более надлежит применять наконечники (ножи) открытойконструкции.

При погруженииоболочек в толщу слабых и средней плотности грунтов, а также при опиранииоболочек с утолщенными стенками на поверхность слабых скальных пород приусловии обеспечения плотного контакта ножа с породой по всему периметрурекомендуются ножи, усиленные ребрами жесткости (рис. 12,а).

Рис.11. Наконечники закрытой конструкции для оболочек:
а
-погружаемых в обычные грунты; б-опираемых на скальные породы:в-погружаемых с центральным подмывом: г-погружаемых с устройством камуфлетногоуширения

Ножи с бетоннымзаполнением несимметричного профиля (рис. 12,б)рекомендуются для тонкостенных оболочек, погружаемых в плотные и среднейплотности грунты.

Для предохранениянижней части оболочек от разрушения при бурении скважин в скальной породестанками ударно-канатного действия (для заделки низа несущих столбов) следуетприменять стальные ножи высотой до 1 м (рис. 12,в).

Для толстостенныхоболочек, заглубляемых и плотные и средней плотности грунты, рекомендуетсяприменять ножи симметричного профиля (рис. 12,г).

2.45. Наконечник(нож) следует приваривать непосредственно к продольной арматуре или к стыковымзакладным частям оболочки.

2.46. При скороститечения воды в реке свыше 3 м/сек наружную поверхность оболочек,находящуюся в зоне воздействия перемещающихся гравийно-галечных игалечно-валунных отложений, следует защищать от истирания листовой стальютолщиной 10-12 мм.

Рис.12. Наконечники открытой конструкции (ножи) для оболочек:
а-тонкостенных, погружаемых в грунты слабой и средней плотности, итолстостенных, опираемых на поверхность слабых скальных пород; б-тонкостенных,погружаемых в плотные и средней плотности грунты, в-тонкостенных при бурениискважин в скальной породе; г-с утолщенной стенкой, погружаемых в плотные исредней плотности грунты

2.47. Внутреннейповерхности оболочек, в полости которых предусмотреноустройство бетонных пробок, для улучшения сцепления с бетоном заполнениянеобходимо придавать шероховатость с глубиной впадин 1-2 см.

В оболочках, изготовляемых в стальныхвиброформах, шероховатость следует создавать путем устройства неровностей наповерхности внутренней формы. В оболочках, изготовленных методомцентрифугирования, шероховатость рекомендуется образовывать в процессе очисткишлама с внутренней поверхности.

Оболочки центрифугированного изготовления сосплошным бетонным заполнением, расположенным в зоне воздействия отрицательныхтемператур, перед укладкой в них бетонной смеси должны быть обязательнотщательно очищены от шлама.

2.48. Оболочки опор, расположенные вне зонывоздействия воды, и оболочки фундаментов, находящихся в грунте или воде нижеуровня возможного промерзания, как правило, не рекомендуется заполнять бетоном,если оболочки имеют достаточную прочность и устойчивость.

2.49. Разрешается не заполнять бетоном полостьоболочек, расположенных на затапливаемых поймах рек без ледохода ипериодических водотоках, при условии обеспечения возможности свободногомедленного ухода воды из оболочек в грунт ниже уровня промерзания (в процессезамерзания воды в полости оболочки). При невозможности обеспечить свободныйуход воды из оболочки внутреннюю полость рекомендуется заполнять специальнойсмесью.

Такая смесь может быть составлена изтопливного мазута марок 20-100 (ГОСТ 1501) с песком в пропорции 1:5 или спесчано-гравийной смесью в пропорции 1:6. Для приготовления смеси следует братьмазут с содержанием серы менее 0,5%.

При содержании серы в мазуте заполнителя свыше0,5% оболочки должны изготовляться с использованием сульфатостойкого цемента.

2.50. В зоне переменного горизонта воды (взоне возможного промерзания) внутреннюю полость оболочек допускается заполнятьбетоном в пределах на 1 м выше горизонта высокой воды и на 1 м нижеотметки низкого ледостава. В этом случае в бетонную смесь заполнения следуетвводить воздухововлекающие добавки в количестве 0,02-0,05% отвеса цемента, аводо-цементное отношение смеси принимать не более 0,5.

2.51. Полость погруженных в различные грунтыоболочек диаметром более 1 м с минимальной толщиной стенок (см. табл. 1) следует, как правило, заполнятьбетоном в соответствии со схемой, приведенной на рис. 13,а.

В полости оболочек диаметром более 1 м сутолщенными стенками, воспринимающими расчетные нагрузки при отсутствиибетонного заполнения, рекомендуется устраивать бетонную пробку (рис. 13,б).

Рис.13. Схемы заполнения полости погруженных в грунт оболочек:
а
-сплошное бетонное заполнение тонкостенной оболочки; б-бетонная пробкав оболочке с утолщенной стенкой; в-грунтовое заполнение оболочки сутолщенной стенкой;
1-грунт; 2-оболочка; 3-плита ростверки; 4-бетон; 5-грунтовое заполнениеоболочки

2.52. В оболочках диаметром до 1,6 м, воспринимающихрасчетные нагрузки без бетонного заполнения, допускается оставлять ядро изнесвязного грунта, образующееся в процессе погружения оболочек (рис. 13,в).

Минимально необходимая высота ядра,обеспечивающая передачу на основание длительно действующих нагрузок, должнаопределяться по результатам статического испытания оболочки, в конкретныхгеологических условиях.

2.53. Грунтовое ядровысотой, равной диаметру оболочки, но не менее 2 м (см. рис. 13,а и б) необходимо сохранять восновании оболочек в процессе их погружения в грунт, а также при необходимостиудаления грунта из полости оболочек после окончания их вибропогружения.

2.54. Внутреннююполость оболочек следует заполнять бетоном сплошь только при устройстве в ихосновании уширений или при заделке низа оболочек в скальные породы, а также принедостаточной прочности, неудовлетворительной общей и местной устойчивостистенок оболочек на воспринятие действующих нагрузок, включая навал плывущихпредметов и давление льда.

2.55. Уширения восновании оболочек, увеличивающие их несущую способность по грунту, могут бытьобразованы взрывчатыми веществами или специальными буровыми станками.

Камуфлетныеуширения, образованные взрывчатыми веществами и превышающие диаметр оболочки всреднем на 0,8-1 м, следует применять в основании оболочек диаметрами до1,2 м.

Уширения в основанииоболочек диаметрами 1,6 м и более необходимо устраивать буровымистанками.

При использованиибурового станка ЦНИИСа размеры уширения в основании оболочек диаметрами 1,6 и 2м следует назначать в соответствии со схемой, приведенной на рис. 14.

2.56. Железобетонныеоболочки столбов с уширениями в основании, сделанными буровым станком,рекомендуется заглублять в грунт не менее чем на 3 диаметра (в зависимости отплотности грунта и диаметра оболочки) ниже уровня размыва до отметки, гдерастягивающие напряжения от изгиба не превышают расчетного сопротивления бетонастолба на растяжение.

Допускаетсяограничиваться заглублением оболочек на 1-2 м ниже отметки размыва приусловии передачи растягивающих напряжений от момента в столбе (без оболочки) наарматурный каркас, установленный в бетонном заполнении скважины.

2.57. В зависимостиот физико-механических свойств и состояния поверхности скальной породы, наличияили отсутствия неразмываемой толщи наносных отложений на поверхности породы,величины и характера действующих нагрузок нижнюю часть оболочек следует опиратьна породу или заглублять в нее.

Рис. 14. Контур уширения в основании оболочки,разбуриваемого станком ЦНИИСа

2.58. Оболочки истолбы рекомендуется опирать на поверхность скальных пород при наличии толщинеразмываемых наносных отложений, которая погашает воздействие изгибающихмоментов таким образом, что в уровне низа оболочек отсутствуют растягивающиенапряжения.

2.59. Допускаетсяопирание оболочек на скальную породу наконечником (рис. 15,а), ножом (рис. 15,б),бетонной пробкой (рис. 15,в) и сплошнымбетонным заполнением (рис. 15,г). По двумпоследним схемам (см. рис. 15,в и г) возможноопирание оболочек на поверхность породы как без удаления выветренного слоя, таки с предварительным его разбуриванием.

2.60. Оболочкидиаметром 0,4-0,8 м, опираемые закрытым наконечником па поверхностьпороды (см. рис. 15,а), должны бытьзабиты в её поверхностный слой молотами до получения отказа, близкою к нулю.

Мощность молотаследует назначать из условия обеспечения требуемой расчетной несущейспособности оболочки по основанию.

2.61. Толстостенныеоболочки диаметром 1 и 1,6 м, опираемые стальным ножом (см. рис. 15,б) наневыветренную горизонтальную поверхность слабых скальных пород (главным образоммергелей, прикрытых глиной) прочностью до 150 кг/см2, должнызаглубляться вибропогружателем до получения расчетного отказа, величину которогонеобходимо проверить статическим испытанием не менее чем одной оболочки вконкретных геологических условиях.

2.62. Принеобходимости повышения расчетной несущей способности скального основаниятолстостенных оболочек диаметром 1-2 м, опираемых на выветренныйслой слабых и средней прочности пород, рекомендуется в полости оболочекустраивать бетонную пробку высотой не менее 2 м(см. рис. 15, в).

2.63. В случаенедостаточной несущей способности выветренного слоя породы бетонную пробку илисплошное заполнение полости оболочки следует укладывать в скважину, пробуреннуюна 25 см ниже отметки, на которой расчетное сопротивление основания порезультатам испытаний получается не менее величины давления фундамента (см.рис. 15,г).

2.64. Несущие столбыфундаментов и опор необходимо заделывать в скальные породы на величину,определяемую расчетом в соответствии с указаниями главы IV в случаях:

недостаточнойнесущей способности верхнего слоя породы;

возможности размываверхнего слоя слабых пород;

отсутствия наносныхотложении или недостаточной их мощности для обеспечения заделки столбов;

необходимостипередачи изгибающих моментов на скальное основание;

наклона поверхностипород более 1:20 и наличия местных неровностей высотой свыше 20 см.

Рис.15. Схема опирания оболочек на скальную породу:
а-наконечником закрытой конструкции; б-ножом; в-бетонной пробкой;г-сплошным бетонным заполнением;
1-невыветренная скальная порода; 2-выветренный слой породы; 3-грунт;4-оболочка; 5-нож

2.65. Заделкустолбов в скальное основание следует осуществлять по одной из двух схем:диаметр заглубленной части столба ранен внутреннему диаметру оболочки (рис. 16,а);

Рис.16. Заделка столбов в скальную породу:
а-диаметр скважины равен внутреннему диаметру оболочки: б-диаметрскважины меньше внутреннего диаметра оболочки;
1-невыветренная порода; 2-выветренный слои породы; 3-грунт; 4-оболочка; 5-нож;6-скважина; 7-арматурный каркас; 8-бетон

диаметр заделываемой части меньшевнутреннего диаметра оболочки (рис. 16,б). Последний вариант заделкирекомендуется применять при использовании столбов диаметром 2 и 3 м.

Для передачиизгибающих моментов на скальное основание в месте заделки столба следуетставить по расчету арматурный каркас.

2.66. Несущиестолбы, как правило, должны прорезать тонкие скальные прослойки. Допускаетсяопирание на прослойки толщиной свыше 0,5 м из невыветренных пород приусловии, что величина давления под торцом столба не превосходит расчетногосопротивления породы, а давление на подстилающий слои грунта, подсчитанное притангенсе угла распространения 0,5, не превышает величины расчетногосопротивления грунта.

2.67. Верхние концыоболочек с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой должны быть заделаны в плитуростверка (выше слоя бетона, уложенного подводным способом) или вжелезобетонную насадку (ригель) на величину, определяемую расчетом (при наличиирастягивающих усилий), причем в плиту ростверка - не менее чем на два диаметра,а при диаметре свыше 60 см - не менее чем на 1,2 м (рис. 17,а).Допускается также заделка в плите и насадке оболочек на длине не менее 15 смпри условии, что остальная часть заделки осуществляется при помощи выпусковстержней продольной арматуры (без устройства крюков) на длине, определяемойрасчетом, но не менее 20 диаметров стержня при арматуре периодического профиляи 40 диаметров стержня при гладкой арматуре (рис. 17,б). В местах заделки в плитуили насадку выпуски стержней продольной арматуры оболочек рекомендуется делатьпрямыми без отгибов.

Рис.17. Заделка оболочек в плиту ростверка:
а
-путем защемления верхней части оболочки; б-путем замоноличиваниявыпусков стержней продольной арматуры;
1-оболочка; 2-водозащитная подушка; 3-плита; 4-стержень продольной арматуры;5-спиральная арматура

2.68. Взаимноесоединение стоек из железобетонных оболочек с насадками и плитами сборных опордопускается осуществлять с использованием конструкций стыков, применяемых длясекций оболочек (см. рис. 6-10),или же вариантов стыков, приведенных на рис. 18.

Прочность соединениидолжна определяться расчетом в зависимости от характера и величины действующихнагрузок.

Рис.18. Схемы соединения сборных насадок и плит с оболочками:
а
-фланцево-болтовым стыком; б-бетонной пробкой; в-сварным фланцевымстыком; г-приваркой выпусков стержней продольной арматуры;
1-плита; 2-оболочка; 3-фланец; 4-насадка (ригель); 5-анкерный болт; 6-бетоннаяпробка; 7-арматурный анкерный каркас; 8-стержни продольной арматуры; 9-бетономоноличивания стыка; 10-ребра; 11-монтажный электросварочный шов; 12-анкерныйуголок с ребрами и приваренными к ним анкерами; 13-фланец без торцового кольца

Главa III
РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР

1. Основные положения

3.1. Указаниянастоящей главы охватывают расчет фундаментов и опор мостов из оболочекдиаметром 1 м и более. Расчет фундаментов и опор из оболочек меньшегодиаметра производят по действующим техническим указаниям проектирования свайныхростверков опор мостов.

3.2. Фундаментырассчитывают по трем предельным состояниям:

1) по прочностиконструкции и грунтового основания;

2) по деформациямконструкции и основания с определением вертикальной осадки последнего игоризонтальных смещений верха опоры;

3) потрещиностойкости конструкции.

3.3.Вертикальную осадку основания опоры определяют в соответствии с п.694«Технических условий проектирования железнодорожных, автодорожных и городскихмостов и труб» (СН 200-62) и приложением 27 к ним.

При этом среднеедавление s по подошве фундамента отнормативных постоянных нагрузок, передаваемое на грунты основания,устанавливают в предположении о распределении давления в грунте под углом  (рис. 19,а), где jср - средневзвешенное значение расчетных углов внутреннего трениягрунтов, пройденных оболочками. Для фундаментов с наклонными оболочками(столбами) в тех случаях, когда угол наклона крайних рядов оболочек к вертикалипревышает величину , его принимают за угол распределения давления в грунте (см.рис. 19,б).

3.4. Горизонтальныесмещения верха опоры, давления на грунт, а также необходимые для проверкипрочности и трещиностойкости фундамента внутренние усилия в его сеченияхопределяют с учетом заделки оболочек (столбов) в грунте.

3.5. Поверхностьгрунта при расчете фундаментов принимают с учетом местного размыва прирасчетном расходе воды.

Рис.19. Схемы распределения давления в грунте:
а
-для фундаментов с вертикальными оболочками; б-для фундаментов снаклонными оболочками при угле наклона крайних рядов, превышающем

Глубину h заложения столбов в грунте приопирании на нескальный грунт или скальную породу (без забуривания в последнюю)принимают равной фактическом глубине их заложения, а при забуренных в скалустолбах

h = hс + Δh,

где hс - глубина заложения поверхностискальном породы;

Δh - дополнительная глубина, принимаемая равном:

а) при забуриваниистолбов в слабые ракушечники или мергель ;

б) при забуриваниистолбов в известняк или песчаник ;

в) при забуриваниистолбов в кристаллические породы Δh = 0.

3.6.Расчет заделки столбов в грунте производят в предположении, что грунтпредставляет собой упруго-деформируемую среду с коэффициентом постели,нарастающим пропорционально глубине.

Коэффициентыпропорциональности, характеризующие изменение коэффициентов постели грунта,расположенного выше подошвы фундамента (m), и грунта в основаниифундамента (mосн), принимают по табл. 3соответственно по наименованиям грунта, расположенного выше подошвы фундамента,к грунта в основании фундамента. В пределах величин, указанных в табл. 3,коэффициенты пропорциональности принимают тем большими, чем плотнее грунт.

Taблица 3

Коэффициенты пропорциональности m и mосн

№ пп

Наименование грунта

Значения m и mосн (m/м4)

1

Текучепластичные глины, суглинки и илы

50-200

2

Мягкопластичные супеси, суглинки и глины; пылеватые пески, а также пески рыхлые

200-400

3

Тугопластичные супеси, суглинки и глины; пески мелкой и средней крупности

400-600

4

Твердые супеси, суглинки и глины; крупные пески

600-1000

5

Пески гравелистые, гравий, галька

1000-2000

Дляпесков и супесей, указанных в строках 3-5 табл. 3, значения mи mосн относятся к грунтам средней плотности. Для плотных пескови супесей наибольшие табличные значения коэффициентов пропорциональностиповышают на 30%.

При наличии вышеотметки заложения столбов нескольких слоев грунта в расчет вводят значениекоэффициента т, соответствующее грунту в верхней толще глубиной hm. Значение hm, выраженное в метрах, может бытьопределено по формуле:

hm= 2(d +l).

где d- диаметр столбав м.

При наличии в толще hmдвух слоевгрунта значение т определяют по формуле:

                                                                   (3.1)

а при наличии в этой толще трех слоев - поформуле:

                                            (3.2)

где h1- толщина первого (верхнего) слоягрунта;

h2 - толщина второго слоя грунта;

h3 -толщина третьего слоя грунта, равная

h3 = hm - (h1 + h2);

m1,m2,m3 -значения коэффициентов m, принимаемые по табл. 3 в зависимости отнаименования грунтов, соответственно в первом, втором и третьем слоях.

Формулы (3.1) и (3.2) дают осредненное значение коэффициента m с учетом того обстоятельства,что чем ближе к поверхности расположен слой грунта, тем больше его свойстваоказывают влияние на величину горизонтальных перемещении столбов в грунте.

3.7.Скальное основание рассматривают как упруго-деформируемое с коэффициентомпостели С, не зависящим от глубины расположения поверхности скальнойпороды. Коэффициент постели принимают в зависимости от кубиковой прочности Rсж скальной породы. При Rсж = 100 т/м2С = 30000 т/м3; при Rсж ³ 2500т/м2С = 1500000 т/м3; в промежуточныхслучаях значения С определяют линейной интерполяцией.

3.8. В расчетныхформулах давление грунта на подошву столба устанавливается с учетомдействительного ее очертания, а на боковую поверхность определяется, как дляработающего в условиях плоской задачи отдельно стоящего столба, имеющегоквадратное сечение с шириной bр. Отличие фактическихусловий работы столбов (круглая форма сечения, пространственные условия работы,а также взаимное влияние столбов на их поведение в грунте при горизонтальной нагрузке)от принятых при выводе формул учитывают специальными коэффициентами припереходе от диаметра столба к расчетной ширине* (см. пп. 3.14, 3.34 и 3.61).

* Замена каждого столба фундамента эквивалентным посопротивляемости грунта столбом, работающим в менее сложных условиях,способствует существенному упрощению расчетных формул.

3.9. Определенные расчетомосадка опоры и горизонтальные смещения ее верха не должны превышать величин,установленных СН 200-62, п. 55.

3.10. Определенныерасчетом давления под подошвами столбов не должны превышать расчетныхсопротивлений грунтовых оснований, принимаемых в соответствии с СН 200-62, адля песчаных и скальных оснований-сопротивлений, принимаемых в соответствии сданными главы IV настоящих «Технических указаний»и с СН 200-62.

В тех случаях, когданижние концы столбов заделаны в скалу, в соответствии с рекомендациями главы IV настоящих «Технических указаний»проверяют несущую способность заделки на действие внутренних усилий,возникающих в поперечных сечениях столбов на глубине h от поверхности грунта.

3.11.При расчете фундаментов на столбах, имеющих приведенную глубину заложения вгрунте * (см. п. 3.16),следует проверить, чтобы величины горизонтальных давлений sh/3 и sh, действующих по контакту сбоковой поверхностью столба соответственно на глубинах  и z = h, удовлетворили условиям:

                                                                     (3.3)

                                                                           (3.4)

*Приведенная (безразмерная) глубина  характеризуетсоотношение между жесткостями столба и окружающего его грунта (чем меньшезначение , тем больше относительная жесткость столба).

При  в случае, когданаибольшее горизонтальное давление  на переднейчасти боковой поверхности столба действует на глубине , следует проверить выполнение условия:

                                                                         (3.5)

в случае же, когдадавление  действует на глубине , следует проверить выполнение условия (3.3). В формулах (3.3),(3.4) и (3.5) обозначены:

jр - расчетное значение углавнутреннего трения грунта, принимаемое меньше нормативного на 10% и не менеечем на 2°;

g - объемный вес грунта с учетомгидростатического давления;

ср - расчетное значение сцеплениягрунта, принимаемое меньше нормативного в 2 раза;

h1 - коэффициент, зависящий отсистемы опирающихся на опору пролетных строении и принимаемый равным 1 во всехслучаях, кроме случаев опирания на опору статически неопределимых арочныхраспорных пролетных строений, и которых следует принимать его равным 0,7;

h2 - коэффициент, учитывающий долюпостоянной горизонтальной нагрузки в суммарной.

Коэффициент h2принимают равным:

гдеМn и М - моменты в сечении поподошве фундамента: Мn - от постоянных нагрузок и М -от постоянных и временных нагрузок. Значения Мnи М определяют:а) при расчете фундаментов в соответствии с указаниями пп. 3.13-3.33- от вертикальных и горизонтальных нагрузок; б) при расчете фундаментовв соответствии, с указаниями пп. 3.34-3.69- только от горизонтальных нагрузок.

В промежуточныхслучаях, когда , коэффициент h2 находят линейной интерполяцией.

При нескольких слояхгрунта значения jр, g и срможно определить как соответствующие средневзвешенные значения для грунтовойтолщи на участке эпюры горизонтальных давлений, где действует проверяемоедавление.

3.12. Расчетфундаментов зависит от расположения столбов и направления действия нагрузок.Способы расчета, включающие определение горизонтального смещения верха опоры, давленийна грунт по контакту с подошвой столбов и их боковой поверхностью, а такжеопределение внутренних усилий в поперечных сечениях столбов и в радиальныхсечениях полых оболочек, даны в пп. 3.13-3.69.

В пп. 3.13-3.33изложены способы, охватывающие расчет фундаментов в случае, когда оси столбоврасположены в одной плоскости, перпендикулярном плоскости действия нагрузки(рис. 20,а). Ими можетбыть также осуществлен расчет фундаментов, состоящих из одного столба.

Пп. 3.34-3.59содержат способы расчета фундаментов с вертикальными столбами в случае, когдаих оси расположены в нескольких плоскостях, перпендикулярных плоскости действиянагрузки (рис. 20,б).

Рис.20. Случаи расчета фундаментов:
а
-со столбами, оси которых расположены в одной плоскостиперпендикулярной плоскости действия нагрузки; б-с вертикальными столбами, осикоторых расположены в нескольких плоскостях, перпендикулярных плоскостидействия нагрузки; в-с наклонными столбами

В соответствии с пп.3.60-3.69производят расчет фундаментов с наклонными столбами (рис. 20,в).

2. Способы расчета фундаментов в случае, когда осистолбов расположены в одной плоскости, перпендикулярной плоскости действиянагрузки

а) Общие положения

3.13В предположении о том, что нагрузки поровну распределяются между столбами,определяют продольную силу N, действующую на голову каждого изстолбов, а также изгибающий момент Мв и поперечнуюсилу Н1, действующие в сечении каждого столба науровне поверхности грунта.

3.14.Расчетную ширину столба bр принимают равной

                                                                          (3.6)

где d- наружныйдиаметр столба в м;

0,9 - коэффициент,учитывающий отличие условий работы столба круглого сечения от столбаквадратного сечения;

 - коэффициент, учитывающийотличие фактических (пространственных) условий работы столба от условий плоскойзадачи.

3.15.Определяют коэффициент деформации a столба в грунте по формуле:

                                                                                                        (3.7)

где Е -расчетный модуль упругости бетона столба;

I - момент инерции бетонного сечения столба.

При определениикоэффициента a может быть использована табл. 4, в которой егозначения даны в зависимости от величины

                                                                                                    (3.8)

Таблица 4

Значения коэффициента деформации a

К, м-1

a, м-1

К, м-1

a, м-1

К, м-1

a, м-1

К, м-1

a, м-1

1,000

0,1000

3,436

0,1280

9,239

0,1560

21,091

0,1840

1,104

0,1020

3,713

0,1300

9,847

0,1580

22,262

0,1860

1,217

0,1040

4,007

0,1320

10,486

0,1600

23,485

0,1880

1,338

0,1060

4,320

0,1340

11,158

0,1620

24,761

0,1900

1,409

0,1080

4,653

0,1360

11,864

0,1640

26,091

0,1920

1,611

0,1100

5,005

0,1380

12,605

0,1660

27,479

0,1940

1,762

0,1120

5,378

0,1400

13,383

0,1680

28,925

0,1960

1,925

0,1140

5,774

0,1420

14,199

0,1700

30,432

0,1980

2,082

0,1160

6,222

0,1440

15,054

0,1720

32,000

0,2000

2,288

0,1180

6,634

0,1460

15,949

0,1740

33,632

0,2020

2,449

0,1200

7,101

0,1480

16,887

0,1760

35,331

0,2040

2,703

0,1220

7,594

0,1500

17,869

0,1780

37,097

0,2060

2,932

0,1240

8,114

0,1520

18,896

0,1800

38,933

0,2080

3,170

0,1260

8,662

0,1540

19,969

0,1820

40,841

0,2100

42,823

0,2120

148,88

0,2720

403,36

0,3320

925,61

0,3920

44,882

0,2140

154,44

0,2740

415,65

0,3340

949,47

0,3940

47,018

0,2160

160,16

0,2760

428,25

0,3360

973,81

0,3960

49,236

0,2180

166,04

0,2780

441,15

0,3380

998,65

0,3980

51,536

0,2200

172,10

0,2800

454,35

0,3400

1024,00

0,4000

53,922

0,2220

178,34

0,2820

467,88

0,3420

1049,86

0,4020

56,395

0,2240

184,75

0,2840

481,72

0,3440

1076,23

0,4040

58,958

0,2260

191,35

0,2860

495,88

0,3460

1103,14

0,4060

61,613

0,2280

198,14

0,2880

510,38

0,3480

1130,58

0,4080

64,363

0,2300

205,11

0,2900

625,22

0,3500

1158,56

0,4100

67,211

0,2320

212,28

0,2920

540,40

0,3520

1187,10

0,4120

70,158

0,2340

219,65

0,2910

555,92

0.3540

1216,19

0,4140

73,208

0,2360

227,23

0,2960

571,81

0,3560

1245,85

0,4160

76,363

0,2380

235,01

0,2930

588,05

0,3580

1276,09

0,4180

79,626

0,2400

243,00

0,3000

604,66

0,3600

1306.91

0,4200

83,000

0,2420

251,21

0,3020

621,65

0,3620

1338,33

0,4220

86,487

0,2440

259,64

0,3040

639,01

0,3640

1370,34

0,4240

90,090

0,2460

268,29

0,3060

656,76

0,3660

1402,97

0,4260

93,812

0,2480

277,17

0,3080

674,90

0,3680

1436,22

0,4280

97,656

0,2500

286,29

0,3100

693,44

0,3700

1468,49

0,4300

101,636

0,2520

295,65

0,3120

712,38

0,3720

1504,59

0,4320

105,721

0,2540

305,24

0,3140

731,74

0,3740

1539,74

0,4340

109,950

0,2560

315,09

0,3160

751,52

0,3760

1575,55

0,4360

114,314

0,2580

325,19

0,3180

771,72

0,3780

1612,02

0,4380

118,810

0,2600

335,54

0,3200

792,35

0,3800

1649,16

0,4400

123,450

0,2620

346,16

0,3220

813,42

0,3820

1686,99

0,4420

128,240

0,2640

357,05

0,3240

831,94

0,3840

1725,50

0,4440

133,170

0,2660

368,20

0,3260

856,91

0,3860

1764,71

0,4160

138,25

0,2680

379,38

0,3280

879,34

0,3880

1804,64

0,4480

143,49

0,2700

391,35

0,3300

902,24

0,3900

1845,28

0,4500

3.16. Приведенную (безразмерную) глубину  заложениястолба в грунте находят по формуле:

                                                                                                             (3.9)

3.17.Дальнейший расчет фундаментов выполняют основным способом или одним из двухприближенных.

Основной способ является универсальным.Подавляющее большинство фундаментов можно рассчитать и приближенными способами.Одни из них применяют для расчета фундаментов со столбами большой относительнойжесткости (при ), опертыми на нескальный грунт или скалу (без забуривания внее). Другой применяют для расчета фундаментов со столбами, имеющимиприведенную глубину  к опертыми нанескальный грунт.

б) Основной способ

3.18.Определяют горизонтальное перемещение dнн столба и угол поворота dмн,его сечения в уровне поверхности грунта от силы Н=1, приложеннойв том же уровне, и горизонтальное перемещение dнм столба и угол поворота dммего сечения в уровне поверхности грунта от момента М=1 (рис. (21).

Рис. 21. Схемы перемещений столба от единичныхусилий, приложенных на уровне поверхности грунта

Для случая столба с забуренным в скалу нижнимконцом значения dнн, dмн = dнм и dмм вычисляют по формулам:

                                                                                     (3.10)

в остальных случаях - по формулам:

                                                                   (3.11)

Величины А0,В0, С0, А01, B01, С01, D01, А02, В02,С02 и D02 принимают по табл. 5 и 6 в зависимостиот значения приведенной глубины  заложениястолба в грунте. Если значение  оказываетсязаключенным между табличными значениями этой величины, его округляют доближайшего значения , приведенного в таблицах. При  принимают .

Таблица 5

Величины А0, В0 и С0

h

А0

В0

С0

h

А0

В0

С0

0,0

0,00000

0,00000

0,00000

1,5

1,01382

1,02816

1,11516

0,1

0,00033

0,00500

0,10000

1,6

1,18632

1,13380

1,47990

0,2

0,00269

0,02000

0,20000

1,7

1,36088

1,23219

1,53540

0,3

0,00900

0,04500

0,30000

1,8

1,53179

1,32058

1,58115

0,4

0,02133

0,07999

0,39996

1,9

1,69343

1,39688

1,61718

0,5

0,04165

0,12495

0,49988

2,0

1,84091

1,45979

1,61405

0,6

0,07192

0,17983

0,59962

2,2

2,08041

1,54549

1,67490

0,7

0,11406

0,24448

0,69902

2,4

2,23974

1,58566

1,68520

0,8

0,16985

0,31867

0,79783

2,6

2,32965

1,59617

1,68665

0,9

0,24092

0,40199

0,89562

2,8

2,37119

1,59262

1,68717

1,0

0,32855

0,49374

0,99179

3,0

2,38548

1,58606

1,69051

1,1

0,43351

0,59294

1,08560

3,5

2,38891

1,58435

1,71100

1,2

0,55589

0,69811

1,17605

4,0

2,40074

1,59979

1,73218

1,3

0,69488

0,80737

1,26199

4,5

2,41681

1,61296

1,74308

1,4

0,84855

0,91831

1,34213

5,0

2,42582

1,61823

1,74620

Таблица 6

Величины А01,B01,С01, D01,А02, В02, С02, D02,

А01

B01

С01

D01

А02

В02

С02

D02

0

0

1

0

0

0

0

0

0

¥

¥

¥

0,1

0,00002

1

0

0,005

0,00033

0,00003

0,005

0,0005

3770,49

54098,4

819672

0,2

0,0004

1,00004

0

0,02

0,00267

0,00033

0,02

0,004

421,771

2807,28

21023,6

0,3

0,00203

1,00029

0,00001

0,045

0,009

0,00169

0,045

0,0135

196,135

869,565

4317,97

0,4

0,0061

1,0012

0,00006

0,07999

0,02133

0,00533

0,08001

0,032

111,936

372,93

1399,07

0,5

0,01563

1,00365

0,00022

0,12504

0,04167

0,01303

0,12505

0,06251

72,102

192,214

576,825

0,6

0,0324

1,00917

0,00065

0,18013

0,07203

0,02701

0,1802

0,10804

50,0123

111,179

278,134

0,7

0,06006

1,01962

0,00163

0,24535

0,11443

0,05004

0,24559

0,17161

36,7401

70,0006

150,236

0,8

0,10248

1,03824

0,00365

0,32091

0,17094

0,08539

0,3215

0,25632

28,1075

46,8843

88,1788

0,9

0,16426

1,06893

0,00738

0,40709

0,24374

0,13685

0,40842

0,36533

22,2454

33,0092

55,3115

1

0,25062

1,11679

0,0139

0,50436

0,33507

0,20873

0,50714

0,50194

18,0276

24,1023

36,479

1,1

0,36747

1,18823

0,02464

0,61351

0,44739

0,306

0,61893

0,66965

14,9154

18,1598

25,1218

1,2

0,52158

1,29111

0,04156

0,73565

0,58346

0,43412

0,74562

0,87232

12,55

14,039

17,9408

1,3

0,72057

1,43498

0,06724

0,87244

0,7465

0,5994

0,88991

1,11429

10,7164

11,102

13,2348

1,4

0,97317

1,63125

0,10504

1,02612

0,94032

0,80887

1,0555

1,40059

9,26477

8,95202

10,0486

1,5

1,28938

1,89349

0,15916

1,19981

1,1696

1,07061

1,24752

1,7372

8,10116

7,34858

7,83815

1,6

1,68091

2,23776

0,23497

1,39771

1,44015

1,39379

1,47277

2,13135

7,15372

6,12908

6,26791

1,7

2,16145

2,68296

0,33904

1,62522

1,75934

1,78918

1,74019

2,592

6,37521

5,18918

5,1327

1,8

2,74734

3,25143

0,47951

1,88946

2,13653

2,26933

2,06147

3,13039

5,72947

4,45565

4,29912

1,9

3,45833

3,96945

0,66632

2,19944

2,58362

2,84909

2,45147

3,76049

5,19019

3,87745

3,67912

2

4,31831

4,86824

0,91158

2,56664

3,11583

3,54638

2,92905

4,49999

4,73717

3,41805

3,21316

2,2

6,61044

7,36356

1,63962

3,53366

4,51846

5,38469

4,24806

6,40196

4,03169

2,7558

2,59088

2,1

9,9551

11,1313

2,82366

4,95288

6,57001

8,02219

6,288

9,0922

3,5256

2,32678

2,2269

2,6

14,868

16,7406

4,70118

7,07178

9,6289

11,8206

9,46294

12,9719

3,1626

2,04818

2,01289

2,8

22,1571

25,0651

7,62658

10,2642

14,2571

17,3362

14,4032

18,6636

2,90524

1,8694

1,88855

3

33,0879

37,3807

12,1353

15,0922

21,3285

25,4275

22,068

27,1257

2,72658

1,75755

1,81849

3,5

92,209

101,369

36,858

41,0182

60,47

67,4982

64,7696

72,0485

2,50174

1,64078

1,75727

4

266,061

279,996

109,012

114,722

176,709

185,996

190,834

200,047

2,44066

1,621

1,75058

4,5

788,091

795,764

324,088

327,749

525,455

529,831

567,247

571,666

2,43172

1,62133

1,75029

5

2382

2324,47

979,678

956,662

1588,43

1549,61

1713,28

1672,28

2,43141

1,62138

1,74882

Вформулах (3.11) коэффициент Kh учитывает влияние сопротивлениягрунта повороту подошвы столба на единичные перемещении dнн, dмн = dнм и dмм.Значение Kh устанавливают по формуле:

                                                                                                (3.12)

где Iосн - момент инерции основаниястолба;

С - коэффициент постели основания,значение которого при опирании фундамента на скалу следует принимать всоответствии с п. 3.7,а при опирании на нескальный грунт - равным:

C = mоснh.                                                                                                          (3.13)

В случаях, когда приопирании фундамента на нескальный грунт , а при опирании фундамента на скалу , влияние значения Kh на величины dнн, dмн = dнм и dммстановится несущественным и при определении последних можно принять Kh = 0.

3.19.Горизонтальное перемещение у0 и угол поворота j0сечения столба, расположенного в уровне поверхности грунта, находят поформулам:

                                                                                       (3.14)

3.20.Горизонтальное смещение верха опоры вычисляют по формуле:

а' = у0 + j0(l0 +hоп) + d0,                                                                                    (3.15)

где l0- расстояние от верхнего сечения столбов до поверхности грунта;

hоп - разность отметок верха опоры иверхнего сечения столбов;

d0 - перемещение верха опоры засчет деформации ее тела и части фундамента, расположенной выше поверхностигрунта.

3.21.Изгибающие моменты Мzи поперечныесилы Qz, действующие в сечениях столба на разных глубинах z от поверхности грунта,определяют по формулам:

                                                     (3.16)

                                                   (3.17)

Горизонтальныедавления на грунт, возникающие по контакту с боковой поверхностью столба наразных глубинах z, вычисляют по формуле:

                                               (3.18)

В формулах (3.16) - (3.18) А1, B1, С1,D1, А3,B3,С3, D3, А4,B4,С4 и D4 - величины, принимаемые по табл.7в зависимости от приведенной (безразмерной) глубины .

Для приведенныхглубин  значения Мz, Qz и sz можно принимать равными нулю.

Формула (3.16) при подстановке в нее величин А3,B3,С3 и D3, соответствующих значению, дает момент Мh, действующий в основании столба.

3.22.Наибольшее smах и наименьшее smin давления на грунт в основании столба определяют поформуле:

                                                                                        (3.19)

где Nh-продольная сила, действующая в основании столба;

Fосни Wосн - соответственно площадь и момент сопротивления основания столба(подошвы столба).

Значение Nhпри нескальномгрунте в основании столба вычисляют по формуле:

Nh = N  + G + T,                                                                                                 (3.20)

а при скальнойпороде - по формуле:

Nh = N + G,                                                                                                        (3.21)

где G- расчетный вес столба(или оболочки с заполнением);

Т - расчетная сила трения грунтапо наружной поверхности оболочки, определяемая в соответствии с приложением 21к СН 200-62, а для песчаных грунтов - также главой IV настоящих «Технических указании».


Таблица 7

Величины А1, B1, С1,D1, А3,B3,С3, D3, А4,B4,С4 и D4

А1

B1

С1

D1

А3

B3

С3

D3

А4

B4

С4

D4

0,0

1,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

1,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00010

1,00000

0,1

1,00000

0,10000

0,00500

0,00017

-0,00017

-0,00001

1,00000

0,10000

-0,00500

-0,00033

-0,00001

1,00000

0,2

1,00000

0,20000

0,02000

0,00133

-0,00133

-0,00013

0,99999

0,20000

-0,02000

-0,00267

-0,00020

0,99999

0,3

0,99998

0,30000

0,04500

0,00450

-0,00450

-0,00067

0,99994

0,30000

-0,04500

-0,00900

-0,00101

0,99992

0,4

0,99991

0,39999

0,08000

0,01067

-0,01067

-0,00213

0,99974

0,39998

-0,08000

-0,02133

-0,00320

0,99966

0,5

0,99974

0,49996

0,12500

0,02083

-0,02083

-0,00521

0,99922

0,49991

-0,12499

-0,04167

-0,00781

0,99890

0,6

0,99935

0,59987

0,17998

0,03600

-0,03000

-0,01080

0,99806

0,59974

-0,17997

-0,07199

-0,01620

0,99741

0,7

0,99860

0,69967

0,24495

0,05716

-0,05716

-0,02001

0,99580

0,69935

-0,24490

-0,11433

-0,03001

0,99440

0,8

0,99727

0,79927

0,31988

0,08532

-0,08532

-0,03412

0,99181

0,79854

-0,31975

-0,17060

-0,05120

0,98908

0,9

0,99508

0,89852

0,40472

0,12146

-0,12144

-0,05466

0,98524

0,89705

-0,40443

-0,24284

-0,08198

0,98032

1,0

0,99167

0,99722

0,49941

0,16657

-0,16652

-0,08329

0,97501

0,99445

-0,49881

-0,33298

-0,12493

0,96667

1,1

0,98658

1,09508

0,60384

0,22163

-0,22152

-0,12192

0,95975

1,09016

-0,60268

-0,44292

-0,18285

0,94634

1,2

0,97927

1,19171

0,71787

0,28758

-0,28737

-0,17260

0,93783

1,18342

-0,71573

-0,57450

-0,25886

0,91712

1,3

0,96908

1,28660

0,84127

0,36536

-0,36496

-0,23760

0,90727

1,27320

-0,83753

-0,72950

-0,35631

0,87638

1,4

0,95523

1,37910

0,97373

0,45588

-0,45515

-0,31933

0,86573

1,35821

-0,96746

-0,90954

-0,47883

0,82102

1,5

0,93681

1,46839

1,11484

0,55997

-0,55870

-0,42039

0,81054

1,43680

-1,10468

-1,11609

-0,63027

0,74745

1,6

0,91280

1,55346

1,26403

0,67842

-0,67629

-0,54348

0,73859

1,50695

-1,24808

- 1,35042

-0,81466

0,65155

1,7

0,88201

1,63307

1,42061

0,81193

-0,80848

-0,69144

0,64637

1,56621

-1,39623

-1,61346

-1,03616

0,52871

1,8

0,84313

1,70575

1,58362

0,96109

-0,95564

-0,86715

0,52997

1,61162

-1,54728

-1,90577

-1,29909

0,37368

1,9

0,79467

1,76972

1,75190

1,12637

-1,11796

-1,07357

0,38503

1,63969

-1,69889

-2,22745

-1,60770

0,18071

2,0

0,73502

1,82294

1,92402

1,30801

-1,29535

-1,31361

0,20676

1,64628

-1,84818

-2,57798

-1,96620

-0,05652

2,2

0,57491

1,88709

2,27217

1,72042

-1,69334

-1,90567

-0,27087

1,57538

-2,12481

-3,35952

-2,84858

-0,69158

2,4

0,34691

1,87450

2,60882

2,19535

-2,14117

-2,66329

-0,94885

1,35201

-2,33901

-4,22811

-3,97323

-1,59151

2,6

0,033146

1,75473

2,90670

2,72365

-2,62126

-3,59987

-1,87734

0,91679

-2,43695

-5,14023

-5,35541

-2,82106

2,8

-0,38548

1,49037

3,12843

3,28769

-3,10341

-4,71748

-3,10791

0,19729

-2,34558

-6,02299

-6,99007

-4,44491

3,0

-0,92809

1,03679

3,22471

3,85838

-3,54058

-5,99979

-4,68788

-0,89126

-1,96928

-6,76460

-8,84029

-6,51972

3,5

-2,92799

-1,27172

2,46304

4,97982

-3,91921

-9,54367

-10,3404

-5,85402

1,07408

-6,78895

-13,6924

-13,8261

4,0

-5,35333

-5,94097

-0,92677

4,54780

-1,61428

-11,7307

-17,9186

-15,0755

9,24368

-0,35762

-15,6105

-23,1404

4,5

-9,05930

-13,4160

-8,77276

0,25502

6,63993

-7,60958

-24,0843

-28,4841

25,2321

19,8922

-6,09194

-29,1054

5,0

-10,3941

-22,4761

-22,4278

-11,1581

24,9767

11,9485

-19,6011

-41,3554

49,0851

62,7051

30,0745

-17,6764


3.23. Изгибающие моменты и продольные силы, действующие врадиальных сечениях полых оболочек (т.е. в сечениях их плоскостями, проходящимичерез оси оболочек) на глубине z от поверхности грунта, определяют по формулам:

                                                                                            (3.22)

гдеМ1, М2 и М3 - изгибающиемоменты в радиальных сечениях 1, 2, 3 (рис. 22)оболочки, соответственно, отнесенные к участку радиального сечения с высотой,равной единице; положительные значения моментов соответствуют растяжениювнутренних волокон оболочки;

N1, N2 и N3 - продольные силы в радиальныхсечениях 1, 2, 3 оболочки, соответственно, отнесенные к участкурадиального сечения с высотой, равной единице; положительные значенияпродольных сил соответствуют сжатию радиальных сечений;

j1, j2, j3, i1, i2 и i3 - безразмерные коэффициенты,определяемые по графику (рис. 23)в зависимости от безразмерного параметра

                                                                                        (3.23)

k0 -коэффициент, учитывающий пространственный характер работы оболочки, принимаемыйравным 0,75 для участков радиальных сечений, расположенных выше уровня, вкотором давление s0 равно нулю, и равным 1 дляостальных участков. При наличии в нижней части оболочки сплошного бетонногозаполнения значение коэффициента k0 принимают равным 0,75 для всехучастков радиальных сечений оболочки;

q - интенсивность давления оболочки на грунт, определяемая формулой:

q = sz·bp                                                                                                             (3.24)

Rср и d- средний радиус поперечного сечения и толщина оболочки соответственно.

Рис. 22. Схема расположения радиальных сеченийполых оболочек, в которых действуют определяемые расчетом внутренние усилия

Рис. 23. Графики для определении безразмерныхкоэффициентов, используемых при расчете радиальных сечений полых оболочек

При выборе участковрадиальных сечении, на которых производится прочерка прочности итрещиностойкости оболочек, следует учитывать, что изгибающие моменты М1,М2 и М3 возрастают с увеличением q(и,следовательно, с увеличением sz) и убывают с увеличением z.

в) Приближенный способ* расчета фундаментов состолбами большой относительной жесткости при

* Способоснован на использовании формул, предусматривающих бесконечно большую жесткостьстолбов.

3.24.Горизонтальные давления sz на грунт, действующие поконтакту с боковой поверхностью столбов на разных глубинах z(рис. 24),вычисляют по формуле:

                                                                                           (3.25)

где

                                                                                (3.26)

dосн -диаметр основания столба;

z0 - глубина расположения оси поворота столбов, определяемая поформуле:

                                                                     (3.27)

 - расстояние отравнодействующей внешних горизонтальных нагрузок до подошвы фундамента;

b0 - отношение коэффициентовпостели, характеризующих сжимаемость на глубине h грунта, расположенного вышеподошвы фундамента, и грунта в его основании, определяемое по формуле:

                                                                                                           (3.28)

Рис. 24. Эпюры давлений на грунтфундамента большой жесткости ()

Значениекоэффициента постели С основания устанавливают в соответствии с п. 3.18.

Подлежащие проверкев соответствии с п. 3.11горизонтальные давления sh/3 и sh вычисляют по формуле (3.25) путем подстановки в неесоответственно  и .

3.25.Наибольшее smах и наименьшее smin давления в основании столба определяют по формуле:

                                                                                  (3.29)

Продольную силу Nhв основаниистолба находят в соответствии с указаниями п. 3.22по формуле (3.20) или (3.21).

3.26.Горизонтальное смещение а' верха опоры определяют по формуле:

а' = w[z0k1 + (l0 +hоп)k2] + d0,                                                                            (3.30)

где w - угол поворота, определяемыйформулой:

                                                                                                         (3.31)

предусматривающейбесконечно большую жесткость столбов;

k1 - коэффициент, учитывающийвлияние деформации столбов на горизонтальное перемещение фундамента в уровнеповерхности грунта;

k2 - коэффициент, учитывающийвлияние деформации столбов на угол поворота сечения фундамента в уровнеповерхности грунта.

Значениякоэффициентов k1 и k2 принимаютпо табл. 8 взависимости от приведенной глубины  заложения фундаментав грунте и от относительной высоты  приложенияравнодействующей горизонтальных нагрузок (от подошвы фундамента).

При  следует принимать k1= k2 = 1,0.

3.27.Изгибающие моменты в поперечных сечениях столба на разных глубинах zопределяют ноформуле:

                                                                (3.32)

3.28. В случае,когда момент  создаетсявнецентренно приложенной вертикальной силой (случай, когда H1 = 0 и l = ¥),величины sz, smах и smin вычисляют по формулам:

                                                                                      (3.33)

                                                                                  (3.34)

                                                                                                            (3.35)

                                                                              (3.36)

Горизонтальноесмещение верха а' опоры в рассматриваемом случае определяют всоответствии с п. 3.26,с той лишь разницей, что в формулу(3.30) подставляют значение z0, вычисленное по формуле (3.35), и значение w, равное

                                                                                                       (3.37)

Таблица 8

Значения коэффициентов k1 и k2

Коэффициенты

l/h

1

2

3

5

¥

1,6

k1

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

k2

1,0

1,1

1,1

1,1

1,1

1,8

k1

1,0

1,1

1,1

1,1

1,1

k2

1,1

1,2

1,2

1,2

1,3

2,0

k1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,2

k2

1,2

1,3

1,4

1,4

1,4

2,2

k1

1,1

1,2

1,2

1,2

1,2

k2

1,2

1,5

1,6

1,6

1,7

2,4

k1

1,1

1,2

1,3

1,3

1,3

k2

1,3

1,8

1,9

1,9

2,0

2,5

k1

1,2

1,3

1,4

1,4

1,4

k2

1,4

1,9

2,1

2,2

2,3

3.29.Расчет внутренних усилии в радиальных сечениях полых оболочек производят в соответствиис п. 3.23.

г) Приближенныйспособ расчета фундаментов при *

*Способ несодержит формул, необходимых для построения эпюры горизонтальных давленийфундамента на грунт и поэтому не даст необходимых данных для расчета внутреннихусилий в радиальных сечениях полых оболочек.

3.30. Горизонтальноесмещение а' верха опоры определяют в соответствии с пп. 3.18-3.20по формулам (3.11) - (3.15).

3.31.Наибольшее smах и наименьшее smin давления в основании столбов определяют по формуле:

                                                                      (3.38)

где x1- коэффициент, учитывающий влияние конечной жесткости столбов на распределениедавлений по их подошве и принимаемый равным:

                                                                        (3.39)

Значения А и b0в формуле (3.38) определяютсяформулами (3.26) и (3.28).

3.32.Проверяют выполнение условия:

                                                               (3.40)

где h0 - глубина, принимаемая равной

                                                                                                           (3.41)

 - горизонтальное давление на глубине .

Горизонтальноедавление  определяют поформуле:

                                                                            (3.42)

где x2- коэффициент, который при  принимают равным0,7, а в интервале  вычисляют по формуле:

x2 = 1,5 - 0,2h.                                                                                                   (3.43)

Выполнение условия (3.40) гарантирует удовлетворениеусловии п. 2.11,ограничивающего величины горизонтальных давлении на грунт.

3.33.Наибольшее значение изгибающего момента Мн в поперечномсечении на участке столба, расположенном в грунте, вычисляют по формуле:

                                                                                          (3.44)

где hмм - величина, принимаемая по табл.9 в зависимости от a и , а при  также и от значениякоэффициента h, который учитывает влияниесопротивления грунта повороту подошвы столба на величину Мни определяется формулой:

                                                                                                    (3.45)

Формула 3.45 основана на расчетной схеме, в которойраспределенное сопротивление грунта заменено условной заделкой, расположеннойна глубине hмм от поверхности грунта.

3. Способы расчета фундаментов с вертикальнымистолбами в случае, когда их оси расположены в нескольких плоскостях,перпендикулярных плоскости действия нагрузки

а) Общие положения

3.34.Расчетную ширину столбов принимают равной

                                                                       (3.46)

Входящий в формулу (3.46) коэффициент kучитываетвзаимное влияние столбов, расположенных в одном ряду* (параллельном плоскостидействия нагрузки), на их работу в грунте. Смысл остальных величин пояснен в п.3.14.

* В дальнейшем имеются в виду ряды, расположенные вплоскости, параллельной плоскости действия нагрузки. Исключение составляютспециально оговоренные случаи.

Таблица 9

Значения глубин hмм

a, м-1

h=1,5·10-4

h=1,5·10-3

h=1,5·10-2

h=1,5·10-4

h=1,5·10-3

h=1,5·10-2

0,100

7,3

6,9

6,5

6,8

7,8

5,3

6,3

9,0

0,125

5,9

5,7

5,4

5,6

6,4

4,4

5,1

7,2

0,150

5,0

4,6

4,3

4,4

5,0

3,5

3,8

5,4

0,175

4,3

4,0

3,7

3,8

4,2

3,0

3,2

4,5

0,200

3,7

3,5

3,2

3,3

3,5

2,6

2,7

3,7

0,225

3,3

3,1

2,9

2,9

3,2

-

-

-

0,250

3,0

2,8

2,6

2,6

2,8

-

-

-

0,275

2,7

2,5

-

-

-

-

-

-

0,300

2,5

2,3

-

-

-

-

-

-

0,325

2,3

-

-

-

-

-

-

-

0,350

2,1

-

-

-

-

-

-

-

0,400

1,8

-

-

-

-

-

-

-

Примечание. В таблице значения hмм выражены в м.

При расстоянии Lpв свету междустолбами, расположенными в одном ряду, равном или большем 0,6hр, принимают k= 1. Величинуhрв м определяют по формуле:

hр  = 3(d + 1)                                                                                                     (3.47)

Если определенное поформуле (3.47) значение hр превышает глубину hзаложениястолбов в грунте, следует принимать hр = h.

При Lp < 0,6hр значение коэффициента kнаходят поформуле:

                                                                                                (3.48)

где b - коэффициент, зависящий от числа прстолбов в ряду.

Значениякоэффициента b при различных значениях пр будут:

пр...............

1

2

3

³4

b................

1

0,6

0,5

0,45

В тех случаях, когдав рядах разное количество столбов, значение k устанавливают для ряда снаибольшим их числом.

При расположениистолбов в шахматном порядке и при расстоянии между осями соседнихрядов,меньшем (d + 1) м, значение k устанавливают, как для ряда,полученного проектированием столбов фундамента на плоскость действия нагрузки(рис. 25).

3.35. В соответствиис пп. 3.15и 3.16по формулам (3.7) - (3.9) определяют коэффициент деформациии приведенную глубину  заложениястолбов в грунте.

3.36. Дальнейшийрасчет производят способами, учитывающими или не учитывающими деформацию плитыростверка.

По формулам, неучитывающим деформацию плиты, рассчитывают фундаменты (на все виды нагрузок), укоторых плита ростверка с примыкающим к ней телом опоры образует сплошной дискс высотой hп (рис.26,а), удовлетворяющейусловию:

                                                                                                              (3.49)

где lп - расстояние между осями крайнихстолбов в плоскости действия нагрузки.

Рис. 25. Схема для установления коэффициента k при шахматном порядкерасположения столбов

Рис.26. Схемы работы фундаментов:
а
-общий случай действия на фундамент внешней нагрузки; б-случай действияна фундамент только горизонтальной нагрузки

Расчет фундаментовна действие одной горизонтальной нагрузки (рис. 26,б) может быть выполнен по формулам, неучитывающим деформацию плиты ростверка, при выполнении неравенства:

                                                                                                        (3.50)

где Iр - момент инерции бетонногосечения плиты ростверка;

Iс -суммарный момент инерции бетонного сечения всех столбов, расположенных в одномряду, перпендикулярном плоскости действия нагрузки;

L - расстояние между осями столбов в плоскости действия нагрузки;

lм -расчетная длина столбов на изгиб, определяемая по формуле:

lм = l0 + hм,                                                                                                        (3.51)

в которой hм- глубина расположения условного жесткого закрепления столба против егогоризонтальных смещении и поворотов.

При столбах, опертыхна нескальный грунт или скальную породу (без забуривания в последнюю), глубину hмнаходят по графику (рис. 27)в зависимости от коэффициента деформации a. При забуренных в скалу столбах hмпринимают равной глубине расположения поверхности скальной породы, но неболее величины, которая на графике (см. рис. 27) соответствует значению коэффициентаa.

Рис. 27. График зависимости hм = f(a)

3.37.Расчет фундаментов как с учетом, так и без учета деформации плиты ростверкавыполняют основным и приближенным способами. Основные способы применяют прилюбых относительных жесткостях столбов и грунтовых условиях (в том числе и длярасчета фундаментов со столбами, нижние концы которых забурены в скальнуюпороду). Приближенные способы, являющиеся более простыми, могут использоватьсядля расчета фундаментов со столбами, имеющими приведенную глубину  и опертыми нанескальный грунт.

Приводимые нижеформулы основного и приближенною способов, не учитывающих деформацию плитыростверка, применимы для расчета фундаментов, имеющих хотя бы одну вертикальнуюплоскость симметрии, при условии, что нагрузки расположены либо в плоскостисимметрии, либо в плоскости, ей перпендикулярной и проходящей через центртяжести столбчатого основания. В более сложных случаях расчет может бытьвыполнен по формулам действующих технических указаний по проектированию свайныхростверков с использованием значений r1, r2,r3 и r4,определенных в соответствии с пп. 3.39-3.41.

Основной иприближенный способы, учитывающие деформации плиты ростверка, применимы длярасчета фундаментов, имеющих хотя бы одну плоскость симметрии, при условиидействия нагрузки в этой плоскости.

б) Основной способ расчета фундаментов, неучитывающий деформацию плиты ростверка

3.38.Собранную внешнюю нагрузку приводят к точке О, расположенной в центретяжести столбчатого основания в уровне подошвы плиты ростверка, и раскладываютна вертикальную силу Р, горизонтальную силу Нхимомент Мy (рис. 28).

Силы Р и Нхположительны, когда их направления совпадают с положительными-направлениями осей z и х соответственно.

Момент Муположителен, когда он действует в направлении движения часовой стрелки привзгляде на точку О с положительного конца оси у.

3.39.В соответствии с п. 3.18по формулам (3.10) или (3.11) определяют единичныеперемещения dнн, dмн = dнм и dмм (в уровне поверхности грунта)столбов со свободными верхними концами (см. рис. 21).

Рис. 28. Схема приведенной внешней нагрузкипри расчете фундаментов с жесткой плитой

Рис. 29. Схемы перемещений столба со свободнымверхним концом от единичных усилий, приложенных на уровне низа плиты ростверка

3.40.Вычисляют единичные перемещения d1, d2и d3 (в уровне низа плиты ростверка)столбов со свободными верхними концами (рис. 29)по формулам:

                                                                     (3.52)

3.41.Реакции r1, r2,r3 и r4от единичных перемещений столбов (рис. 30)вычисляют по формулам:

                                                                                         (3.53)

                                                                                               (3.54)

Рис. 30. Схемы деформации столба,соответствующие реакциям r1, r2, r3 и r4

В формуле (3.53):

F и Fосн - соответственно площади столба и его основания;

С - коэффициент постели фундамента,устанавливаемый в соответствии с п. 3.18;

кn - коэффициент, учитывающийуменьшение осадок основании (при одних и тех же величинах давлении) суменьшением площади подошвы столбов.

Значениекоэффициента кnпринимаютравным:

                                                                                                          (3.55)

но не более кn = 1.

В формулу (3.55) подставляют диаметр dосн основания столба, выраженный в м.

3.42. Горизонтальноеперемещение a низа плиты ростверка и угол bее поворота относительно оси у определяют по формулам:

                                                                                   (3.56)

                                                                                               (3.57)

                                                                                         (3.58)

где n- количествостолбов фундамента;

x - расстояние (с учетом знака) в плане от центра сечения столба дооси у, перпендикулярной плоскости действия нагрузки (см. рис. 28).

Знак Sозначает суммирование по всем столбам фундамента. Перемещения a и bположительны, когда их направления совпадают с положительными направлениями Нхи Му соответственно.

3.43. Горизонтальноесмещение a' верха опоры определяют поформуле:

a' = a + bhоп + dоп,                                                                                           (3.59)

где dоп -горизонтальное смещение верхаопоры за счет деформации ее надфундаментной части.

3.44.Продольную силу N, поперечную силу Н и изгибающий момент Мв,действующие в верхнем сечении столба (совпадающем с подошвой плиты ростверка), находят по формулам:

                                                                                           (3.60)

Сила N положительна,когда она вызывает сжатие столба. За положительные направления усилий N и Мв,передаваемых от плиты ростверка на головы столбов, принимают на правления,совпадающие с положительными направлениями перемещении a и bсоответственно.

3.45.Изгибающий момент  и поперечнуюсилу Н1, действующие в сечении столба, расположенном вуровне поверхности грунта, находят по формулам:

                                                                                   (3.61)

3.46. Дальнейший расчет фундамента выполняют всоответствии с пп. 3.19,3.21-3.23 по формулам (3.14),(3.16) - (3.24).

в) Приближенный способ расчета фундаментов, неучитывающий деформацию плиты ростверка

3.47. Внешнюю нагрузку приводят к точке Ов соответствии с указаниями п. 3.38.

3.48. Перемещения плитыростверка и усилия, действующие в верхних сечениях столбов, определяют впредположении, что столбы в нижней части имеют два жестких закрепления: однопротив продольного смещения, расположенное на расстоянии lN, а другое против поперечных смещений и поворотов,расположенное на расстоянии lм от подошвы плитыростверка (рис. 31).

Расчетную длину столба lN насжатие определяют по формуле:

                                                                                          (3.62)

Входящие в формулу (3.62) величины пояснены в п. 3.41.

Расчетную длину столба lм на изгиб вычисляютпо формуле (3.51), приняв глубину hмрасположения (от поверхности грунта) соответствующего жесткого закрепленияв соответствии с графиком (см. рис. 27).

Рис. 31. Схема приближенного расчетафундаментов с жесткой плитой ростверка

3.49. Горизонтальноеперемещение a низа плиты ростверка и угол bее поворота, а также продольную силу N, изгибающий момент Мви поперечную силу Н, действующие в верхнем сечении каждогостолба, находят по формулам*:

                                                    (3.63)

где п -количество столбов фундамента;

-радиус инерции поперечного сечения столба;

Iр -величина, определяемая по формуле:

                                                                                            (3.64)

* Формулы (3.63) предложены инженеромЛенгипротрансмоста Д.А. Зеликовичем.

3.50. Горизонтальноеперемещение a' верха опоры определяют по формуле(3.59).

3.51.По формуле (3.61) находятизгибающий момент М и поперечную силу H1, действующие в сечении столба науровне поверхности грунта.

3.52.Дальнейший расчет фундаментов зависит от приведенной глубины заложения столбов.При  его выполняют всоответствии с пп. 3.24,3.25и 3.27по формулам (3.25)-(3.29) и (3.32); при  - в соответствии спп. 3.31-3.33по формулам (3.38) -(3.45).

г) Основной способ расчета фундаментов, учитывающийдеформацию плиты ростверка

3.53. Нагрузки нафундамент устанавливают в результате расчета надфундаментной части опоры.

3.54. В соответствиис п. 3.18по формулам (3.10) или (3.11) определяют единичныеперемещения dнн, dмн = dнм и dмм (в уровне поверхности грунта)столбов со свободными верхними концами (см. рис. 21).

3.55. Фундаментрассчитывают, как раму с ригелем (плитой ростверка) конечной жесткости и состойками (столбами), имеющими на уровне поверхности грунта упругую заделку,которая от единичной горизонтальной силы смещается по горизонтали на величину dнни поворачивается на угол dмн (рис. 32,а),от единичного момента смещается по горизонтали

Рис. 32. Схемы перемещении упругой заделкистолба, расположенном на уровне поверхности грунта:
а-от поперечной силы Н = 1; б-отмомента М = 1; в-от продольной силы N = 1

на величину dмн = dнми поворачивается на величину dмм (рис. 32,б)и от единичной вертикальной силы смещается по вертикали на величину dNN (рис. 32,в),определяемую формулой:

                                                                                         (3.65)

Входящие в формулу (3.65) величины пояснены в п. 3.41.

Расчет фундаментакак рамной системы рекомендуется производить методом сил, при этом деформациюригеля (плиты ростверка) учитывают лишь на участках между столбами в свету. Врезультате такого расчета определяют перемещения фундамента и внутренниеусилия, действующие в поперечных сечениях его надземной части, в том числе ипродольную силу N, действующую в верхнем сечении каждого из столбов, изгибающиймомент  и поперечную силу H1, действующие в поперечномсечении каждого столба на уровне поверхности грунта.

3.56. Дальнейшийрасчет фундамента выполняют в соответствии с пп. 3.19, 3.21-3.23по формулам (3.14), (3.16) - (3.24).

д) Приближенный способ расчета фундаментов,учитывающий деформацию плиты ростверка

3.57. Нагрузки нафундамент устанавливают в результате расчета надфундаментной части опоры.

3.58. Перемещенияфундамента и усилия, действующие в верхних сечениях столбов, определяют врезультате расчета рамы со стойками (столбами), которые в нижней части имеютдва жестких закрепления: одно против продольного смещения, расположенное нарасстоянии lN, а другое против поперечных смещений и поворотов, расположенноена расстоянии lм от оси ригеля (рис. 33).

Расчетную длинустолба lN на сжатие определяют по формуле:

                                                                                  (3.66)

где hп - высота поперечного сеченияригеля (плиты ростверка).

Рис. 33. Схема приближенного расчетафундаментов с гибкой плитой

Остальные величины,входящие в формулу (3.66),пояснены в п. 3.41.

Расчетную длинустолба lм на изгиб находят по формуле:

                                                                                               (3.67)

Глубину hм расположения соответствующегожесткого закрепления (от поверхности грунта) устанавливают по графику (см. рис.27) в зависимости отзначения коэффициента деформации a.

Расчет фундаментакак рамной системы рекомендуется производить методом сил, при этом деформациюригеля (плиты ростверка) учитывают лишь на участках между столбами в свету. Врезультате такого расчета определяют перемещения фундамента и внутренниеусилия, действующие в поперечных сечениях его надземной части, в том числе ипродольную силу N, действующую в верхнем сечении каждого из столбов, изгибающиймомент  и поперечнуюсилу H1,действующие в поперечном сечении на уровне поверхности грунта.

3.59.Дальнейший расчет фундаментов выполняют в соответствии с п. 3.52.

4. Расчет фундаментов с наклонными столбами

3.60.В настоящей главе даются рекомендации по расчету симметричных, имеющих хотя быодну вертикальную плоскость симметрии фундаментов (ростверков) с жесткими плитами.

3.61.Расчетную ширину bр столба определяют по формуле (3.46). Коэффициент k, входящий в эту формулу, принимаютодинаковым для всех столбов фундамента и равным меньшей из соответствующихвеличин, подсчитанных для столбов, расположенных в каждой из вертикальныхплоскостей, параллельных плоскости действия нагрузок. Величину коэффициента kдля столбов,расположенных в каждой из плоскостей, устанавливают как для ряда вертикальныхстолбов (см. п. 3.34) с размером Lp, равным среднему расстоянию всвету между столбами на уровне поверхности грунта.

3.62. Коэффициентдеформации a и приведенную (безразмерную)глубину заложения столбов в грунте определяют в соответствии с пп. 3.15и 3.16по формулам (3.7) - (3.9). При определении значения не делают различия между наклонными и вертикальными столбамии в формуле (3.9) глубину hзаложения столбав грунте принимают равной глубине заложения фундамента.

3.63.Величины единичных перемещений столбов со свободными верхними концами в уровняхповерхности грунта (dнн, dмн = dнм и dмм) и низа плиты ростверка (d1, d2 и d3),а также значения реакций r1, r2,r3 и r4от единичных перемещений столбов находят в соответствии с пп. 3.18,3.40и 3.41по формулам (3.10) или (3.11) -(3.13) и формулам (3.52) - (3.55).

Во всех случаяхрасчета, за исключением случаев расчета фундаментов со столбами, забуренными вскальную породу, значения r1, r2,r3 и r4могут быть вычислены и по более простым формулам:

                                                                                                      (3.68)

Формулы (3.68) основаны на предположении, чтокаждый столб в нижней части имеет два жестких закрепления (рис. 34).Расчетные длины на сжатие ln и изгиб lм определяют в соответствии с п. 3.48по формулам (3.62) и (3.51).

При определении перемещенийdi, и реакций ri не делают различия междунаклонными и вертикальными столбами и принимают величину hравной глубинезаложения фундамента в грунте, а величину l0 - расстоянию от подошвы плитыростверка до поверхности грунта.

3.64. Расчетростверков на нагрузки, действующие в плоскости их симметрии, выполняют поплоской схеме, получаемой проектированием ростверка на плоскость действиянагрузок. При более сложном действии нагрузок расчет может быть произведен поформулам действующих технических указаний по проектированию спайных ростверковмостовых опор с использованием значений r1, r2,r3 и r4,определенных в соответствии с п. 3.63настоящих «Технических указаний».

3.65. При расчетеростверка по плоской схеме принимают систему координат с горизонтальной осью х,вертикальной осью z и центром в произвольной точке О, расположенной вуровне подошвы плиты (рис. 35,а).В случае, когда плоская схема имеет вертикальную ось симметрии, точку О следуетпринимать расположенной на этой оси.

Рис. 34. Схемы деформации столба с условнымижесткими закреплениями, соответствующие реакциям r1, r2, r3 и r4

Рис. 35. Схемы, используемые при расчете фундаментов с наклоннымистолбами:
а-для определения перемещений ростверка и внутренних усилий в верхнихсечениях столбов; б-для определения внутренних усилий в сечениях столбов идавлений на грунт, возникающих на разных глубинах от поверхности грунта

Внешнюю нагрузкуприводят к точке О и раскладывают на вертикальную силу Р, горизонтальнуюсилу Нхи момент Му. Силы Р и Нхположительны, когда их направления совпадают с положительным направлениемосей z и х соответственно. Момент Муположителен,когда он действует в направлении, в котором надо повернуть на 90° ось к (вокругточки О), чтобы положительные направления осей х и zсовпали (см.рис. 35,а).

3.66.При плоской схеме с вертикальной осью симметрии горизонтальное смещение aниза плиты и угол b ее поворота относительно точки Оопределяют по формулам (3.56)и (3.57), а вертикальное смещение с*точки О плиты - по формуле:

                                                                                                               (3.69)

*Определениесмещения с по формуле (3.69)или в результате решения системы уравнений (3.70) не устраняет необходимости расчета вертикальнойосадки основания фундамента в соответствии с п. 3.3.

При несимметричнойплоской схеме перемещения a, с и bопределяют в результате решения системы уравнений:

                                                                           (3.70)

Величины, входящие вформулы (3.56) и (3.57), а также в уравнения (3.70), вычисляют по формулам:

                                          (3.71)

                                                             (3.72)

где x - расстояние (с учетом знака) отточки О до пересечения оси столба с подошвой плиты ростверка;

j - угол между осью столба и вертикалью, который принимаютположительным, когда для совмещения оси столба с вертикалью ее надо повернутьна острый угол в направлении действия положительного момента Му (см.рис. 35,а);

r0 = r1 -r2                                                                                                          (3.73)

Перемещения aи bположительны, когда их направления совпадают с положительными направлениями Нхи Мусоответственно.

3.67. Продольнуюсилу N, поперечнуюсилу Н и изгибающий момент Мв в верхнем сечениикаждого столба определяют по формулам:

                                                      (3.74)

Правило знаков для N, Н и Мв данов п. 3.44.

3.68.Дальнейший расчет выполняют в соответствии с пп. 3.45,3.19, 3.21-3.23по формулам (3.61), (3.14), (3.16) - (3.24),как для вертикальных столбов, погруженных в грунт на глубину h и загруженных на расстоянии l0 от поверхности грунта продольнойсилой N, поперечнойсилой Н и моментом Мв (см. рис. 35,б).

Как правило,дальнейший расчет может быть выполнен также по приближенным формулам:

а) при опираниистолбов на нескальный грунт или скальную породу (без забуривания в последнюю) ипри - по формулам (3.25)-(3.29) и (3.32) пп. 3.24,3.25и 3.27;

б) при опираниистолбов на нескальный грунт и при  -по формулам (3.38)-(3.45) пп. 3.31-3.33.

Входящие в некоторыеиз перечисленных формул величины изгибающего момента  и поперечнойсилы H1 всечении столба на уровне поверхности грунта вычисляют по формулам (3.61).

3.69.Горизонтальное смещение a' верха опоры определяют по формуле(3.59).

Пример расчета фундамента с вертикальными столбами

Требуется проверитьпрочность основания и надежность заделки в грунте фундамента опоры моста (рис.36,аи б)и горизонтальное смещение ее верха, а также определить величину наибольшегоизгибающего момента в поперечном сечении каждого из столбов фундаментной частиопоры.

Расчет следуетпроизвести при следующих данных.

На опоре установленыбалочные пролетные строения пролетом l = 66 м.

Расчетные значениявнешних нагрузок составляют: Р1 = 1400 т; Т1 =133 т; Т2 = 160 т и Т3 = 65 т. Нормативныезначения горизонтальных внешних нагрузок равны: Т1 = 115 т; Т2= 160 т  и Т3 =54 т.

Горизонтальныенагрузки являются временными, так как они вызваны торможением подвижногосостава, давлением ветра и льда.

Столбы опорыпредставляют собой оболочки, заполненные бетоном. Наружный диаметр dоболочекфундаментной части опоры равен 3 м, толщина стенки - 12 см.Наружный диаметр оболочек надфундаментной части равен 2,4 м, толщинастенки - 12 см. Марка бетона оболочек - 400, а заполнения - 200.

Рис. 36, а. Расчетная схемафундамента опоры моста и эпюры Mz и sz при нагрузках,действующих вдоль оси моста

Рис. 36, б. Расчетная схемафундамента опоры моста и эпюры Mz и sz при нагрузках,действующих поперек оси моста

Столбы прорезаюттолщу мелкозернистого песка средней плотности с углом внутреннего трения jн= 33° и опираются на плотный мелкозернистый песок. Расчетное сопротивлениеоснования столбов R = 20 кг/см2; расчетное сопротивление силтрения грунта о боковую поверхность столбов t = 3 т/м2.

Расчет фундамента на нагрузки, действующие вдоль оси моста

Так как оси столбоврасположены в одной плоскости, перпендикулярной плоскости действия нагрузки,фундамент рассчитываем в соответствии с пп. 3.13-3.33.

Для упрощения весьрасчет, включая и определение горизонтального смещения а' верха опоры,производим на расчетные нагрузки. Горизонтальное смещение от нормативныхнагрузок получим умножением определенного расчетом значения а' наотношение нормативного и расчетного значений горизонтальной силы Т1,равное .

Определяем расчетнымвес Gопнадфундаментной части опоры:

При определении Gоп в соответствии с СН 200-62приняты объемный вес железобетона 2,5 т/м3 и коэффициентперегрузки 1,1.

Согласно п. 3.13вычисляем продольную силу N, действующую на голову столба диаметром 3 м, атакже изгибающий момент Мв и поперечную силу Н1,действующие в сечении столба на уровне поверхности грунта:

По формуле (3.6) находим расчетную ширину столба:

 bр= 0,9(3 + 1) =3,6 м.

В соответствии с пп.153 и 228 СН 200-62 расчетные модули упругости бетона принимаем равными:

а) для оболочек: 0,8´3,5´106= 2,8´106 т/м2;

б) для заполнения:0,8´2,65´106= 2,12´106 т/м2.

Вычисляем жесткостьстолба на изгиб:

В соответствии с п. 3.6для мелкозернистого песка средней плотности принимаем коэффициентпропорциональности т = 500 т4.

По формуле (3.8) получаем:

Из табл. 4 следует, чтозначению К = 19,5 м-5 соответствует a =0,1812 м-1.

По формуле (3.9) определяем приведенную(безразмерную) глубину  заложениястолба в грунте:

Согласно п. 3.17дальнейший расчет может быть выполнен основным способом, являющимсяуниверсальным, и приближенным способом, который охватывает расчет фундаментовсо столбами, имеющими приведенную глубину h > 2,5 и опертыми на нескальныйгрунт.

а) Основной способрасчета. Вычисляем величины, входящие в формулы (3.11) для определения единичных перемещенийdнн, dмн = dнм и dмм:

aEI = 0,1812´9,21´106= 1,669´106тм;

a2EI = 0,1812´1,669´106= 0,3024´106т;

a3EI = 0,1812´0,3024´106= 0,5479´105т.

Значение  в соответствиис п. 3.18округляем и принимаем . Принимая в формулах (3.11) Kh = 0 (см. п.3.18)и используя табличные значения отношений  (см табл. 6),имеем:

* Такое округлениевеличины  означает, что приопределении перемещений фундамента, внутренних усилий в сечениях столбов идавлении на грунт глубина заложения фундамента принимается не 17,0 м, a  (см. рис. 36, а), чтопрактически не может отразиться на результатах расчета.

По формулам (3.14) находим горизонтальное перемещениеу0и угол поворота j0 сечения столба, расположенного вуровне поверхности грунта:

уо= 1000´5,813´10-6+ 66,5´4,977´10-5= 9,123´10-3м;

j0 = 1000´1,089´10-6+ 66,5´5,813´10-6= 1,476´10-3.

Определяем жесткостьна изгиб EI столба диам. 2,4 м:

Горизонтальноесмещение d0 верха опоры вследствиедеформации ее тела и части фундамента, расположенной выше поверхности грунта,определяем как прогиб консольного стержня переменного сечения (рис. 37),выражаемый формулой:

где

Подставляя численныезначения величин в формулу для определения d0, получаем:

По формуле (3.15) определяем горизонтальноесмещение а' верха опоры:

a'= 9,123´10-3+ 1,476´10-3(7+ 8) + 9,8´10-3= 41,0´10-3м = 4,1 см.

Условие п. 55 СН200-62, ограничивающее горизонтальное смещение верха опоры, удовлетворяется.Действительно,

По формуле (3.16) получаем следующее выражениедля определения изгибающих моментов Мz, действующих в поперечныхсечениях столба на разных глубинах z от поверхности грунта:

Дальнейшиевычисления по определению величин Мzсведены в табл. 10. Порезультатам этих вычислений на рис. 36,апостроена эпюра изгибающих моментов в поперечных сечениях столба. Из эпюры следует,что Mmax @ 1150 тм.

 

Рис. 37. Расчётная схема для определениягоризонтального смещения верха опоры вследствие деформации ее тела и частифундамента, расположенной выше поверхности грунта

Следует отметить,что момент Мhв нижнем сечениистолба (в его основании) получился отрицательным из-за недостаточной точностивычислений*. При определении напряжении по подошве фундамента можно принять Мh = 0.

* Ошибка приопределении Мh объясняется тем,что его величина, выраженная однозначным числом, определяется какарифметическая разность пятизначных чисел. В последних при принятой точностивычислений достоверными являются первые четыре цифры, и поэтому ошибка приопределении Мh не может превышать 10 тм. Так как момент Мh = 10 тм вызывает в основаниифундамента не имеющие значения напряжения, равные всего лишь , расчет может не уточняться, и момент Мh может быть принят равным нулю.

Из формулы (3.18) получаем следующее выражениедля определения горизонтальных давлении szна грунт,возникающих по контакту с боковой поверхностью столбов на разных глубинах z от поверхности грунта:

Дальнейшиевычисления по определению величин sz сведены в табл. 11. По результатам этихвычислений на рис. 36,апостроена соответствующая эпюра, из которой следует, что наибольшеегоризонтальное давление на передней части боковой поверхности столбов  т2 возникает на глубине z1 = 4,2 м.

Так как z1 = 4,2 м < h/3 = 20/3 = 6,7 м,в соответствии с п. 3.11проверке подлежит выполнение условия (3.5),являющегося условием надежности заделки фундамента в грунте.

Условие (3.5) выполняется. Действительно,подставляя в неравенство (3.5)значения коэффициентов h1 = h2 =1, расчетные значения угла внутреннего трения jр = 0,9´33°= 30° и сцепления ср = 0, а также величину объемного весагрунта с учетом гидростатического давления* g =1 т3,имеем:

*Гидростатическое давление учитывается в соответствии с п. 112 СН 200-62.

Таблица 10

Определение изгибающих моментов Мz

z, м

А3

B3

C3

D3

2759А3

2463B3

1000С3

367D3

Mz, тм
(7)-(8)+(9)+(10)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

2,77

0,5

-0,021

-0,005

0,999

0,500

-58

-12

999

184

1147

5,54

1,0

-0,167

-0,083

0,975

0,994

-461

-204

975

365

1083

8,31

1,5

-0,559

-0,420

0,811

1,437

-1542

-1034

811

527

830

11,08

2,0

-1,295

-1,314

0,207

1,646

-3573

-3236

207

604

474

14,37

2,6

-2,621

-3,600

-1,877

0,917

-7231

-8867

-1877

337

96

16,62

3,0

-3,541

-6,000

-4,688

-0,891

-9770

-14778

-4688

-327

-7

Таблица 11

Определение горизонтальных давлении sz

z, м

А1

B1

C1

D1

25,17А1

22,47B1

9,124C1

3,349D1

(7)-(8)+(9)-(10)

sz, т2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

2,77

0,5

1,000

0,500

0,125

0,021

25,17

11,24

1,14

0,07

15,14

7,6

5,54

1,0

0,992

0,997

0,449

0,167

24,97

22,40

4,55

0,56

7,68

7,7

8,31

1,5

0,937

1,468

1,115

0,560

23,58

32,99

10,17

1,88

2,64

4,0

11,08

2,0

0,735

1,823

1,924

1,308

18,50

40,96

17,55

4,38

-0,53

-1,1

14,37

2,6

0,033

1,755

2,907

2,724

0,83

39,43

26,52

9,12

-2,96

-7,7

16,62

3,0

-0,928

1,037

3,224

3,858

-23,36

23,30

29,42

12,92

-4,32

-11,7

Определяемрасчетный вес столба G с учетом гидростатического давления*, расчетную силу тренияТ грунта по наружной поверхности столба, а также площадь основания столба Focн:

Т = 3,14´3´17´3 = 480 т;

* Гидростатическоедавление учитывается в соответствии с п. 112 СН 200-62.

По формуле (3.20) вычисляем продольную силу Nhв основаниистолба, а затем по формуле (3.19)- величину давления в основании фундамента:

Nh= 860 + 314 – 480 = 694 т;

smax = smin= 694/7,05 = 99 m2= 9,9 кг/см2.

Прочность основанияфундамента обеспечена. Действительно, 9,9 кг/см2 < 20кг/см2.

б) Приближенныйспособ расчета. Приближенный способ отличается от основного определениемдавлений в основании фундамента, проверкой горизонтальных давлений фундаментана грунт, а также вычислением наибольшего момента Мmах в поперечных сечениях столбов.

В соответствии с пп.3.24и 3.31вычисляем величины, входящие в формулу (3.38)для определения давлений в основании фундамента. Приняв согласно п. 3.6для плотного мелкозернистого песка, расположенного в основании фундамента, , имеем:

x1= 3.5 - 3,1 = 0,4.

По формуле (3.38) получаем:

В соответствии с п. 3.32 по формулам (3.41)-(3.43)определяем глубину h0 и горизонтальное давление  на грунт, возникающее на глубине :

x2= 1,5 - 0,2´3,1= 0,88;

Условие (3.40) выполняется. Действительно,

В соответствии с п. 3.33по табл. 9 устанавливаем, чтозначениям a = 0,1812 и  соответствует hмм = 3,9 м и по формуле (3.44) определяем величину наибольшегомомента в сечении столба:

Мmaxн= 1000 + 66,5´3,9 = 1260 тм.

Результаты расчетаопоры приближенным способом достаточно близки к соответствующим результатам,полученным по основному способу.

Расчет фундамента на нагрузки, действующие поперек оси моста

Так как столбывертикальны и их оси расположены в двух плоскостях, перпендикулярных плоскостидействия нагрузки, фундамент рассчитываем и соответствии с пп. 3.34-3.59.

В связи с небольшойразницей в расчетных и нормативных значениях горизонтальной нагрузки, весьрасчет, включая и определение горизонтального смещения верха опоры, производим,на расчетные нагрузки.

В соответствии с п. 3.34 поформуле (3.47) определяем величинуhp:

hр  = 3(3 + 1) = 12 м.

При двух столбах вряду коэффициент b = 0,6.

По формуле 3.48 находим значение коэффициента квзаимного влияния столбов:

Расчетную ширину bр столба определяем по формуле (3.46):

bр = 0,9(3 + 1)´0,75 = 2,7 м.

Формула (3.8)даст:

Из табл. 4 следует, чтозначению К = 14,65 м-5 соответствует a =0,1711 м-1.

По формуле (3.9) определяем приведенную(безразмерную) глубину  заложениястолба в грунте:

Так как в плоскостидействия нагрузки надфундаментная часть опоры представляет собой жесткий диск,фундамент рассчитываем как ростверк с плитой бесконечно большой жесткости (безучета деформации плиты). В связи с тем, что фундамент оперт на нескальный грунти приведенная глубина заложения столбов , дальнейший его расчет может быть выполнен не толькоосновным способом, но и приближенным (см. п. 3.37).

а) Основной способрасчета. В соответствии с п. 3.38 определяем вертикальную силу Р,горизонтальную силу Нхи момент Му,действующие в сечении фундамента в уровне верха столбов d = 3 м:

Р = 1400 + 320 = 1720 т;

Нх= 160 + 65 = 225 т;

Му= 65´13 = 845 тм.

Вычисляем величины,входящие в формулы (3.11) дляопределения единичных перемещений dнн, dмн = dнм и dмм столбов:

aEI = 0,1711´9,21´106= 1,624´106тм;

a2EI = 0,1711´1,624´106= 2,779´103т;

a3EI = 0,1711´2,779´105= 4,755´104т.

Значение  согласно п. 3.18округляем и принимаем . Полагая в формулах (3.11)Кh = 0 (см. п. 3.18)и используя табличные значения  (см. табл. 6), имеем:

* Такое округлениевеличины  означает, что приопределении перемещений фундамента, внутренних усилий в сечениях столбов идавлении на грунт глубина заложения фундамента принимается не 17,0 м, a  (см. рис. 36,б),что практически не может отразиться на результатах расчета.

По формулам (3.52) вычисляем единичные перемещения d1, d2 и d3 столбов:

Находим величины,входящие в формулу (3.53) дляопределения значения реакции r1:

С = тоснh = 780´17 = 13200 т/м3;

Из формулы (3.53) следует:

Вычисляем значениезнаменателя в формулах (3.54) дляопределения реакций r2, r3и r4:

Из формул (3.54) следует:

По формулам (3.58) и (3.57) определяем величины, входящие в выражения (3.56) горизонтального смещения a и угла поворота bсечения фундамента на уровне верха столбов d = 3,0 м:

Из выражении (3.56) следует:

a= (5,669´106´225+ 2,858´105´845)´10,08´10-12= 1,529´10-2м;

b= (3,192´104´845+ 2,858´105´225)´10,08´10-12  = 0,9201´10-3.

По формуле (3.59), приняв dоп =0, определяем горизонтальное смещение верха опоры:

a'= 1,529´10-2+ 0,9201´10-3´8= 2,27´10-2м = 2,3 см.

По формуле (3.60) определяем продольную силу N, поперечную силу Н иизгибающий момент Мв, действующие в верхнем сечении болеезагруженного столба:

Н= 1,596´104´1,529´10-2- 1,429´105´0,9201´10-3 = 112,5 т;

Мв = - l,429´105´1,529´10-2+ l,811´106´0,9201´10-3= - 2182 + 1666= - 516 тм.

По формулам (3.61) определяем изгибающий момент  и поперечнуюсилу Н1, действующие в сечении столба на уровнеповерхности грунта:

Н1 = 112,5 т.

По формулам (3.14) находим горизонтальное смещениеу0 и угол поворота j0 сечения столба на уровнеповерхности грунта:

у0 = 272´6,326´10-6+ 112,5´5,735´10-5= 8,173´10-8м;

j0 = 272´1,119´10-6+ 112,5´6,326´10-6= 1,016´10-3.

По формуле (3.16) получаем следующее выражениедля определения изгибающих моментов Mz, действующих в поперечныхсечениях столба на разных глубинах z от поверхности грунта:

Дальнейшиевычисления по определению величин Mzсведены в табл. 12. По результатам этихвычислений на рис. 36,бпостроена эпюра изгибающих моментов в поперечных сечениях столба. Из эпюрыследует, что наибольший изгибающий момент Мmax @ 680 тм.

По формуле (3.18) получаем следующее выражениедля определения горизонтальных давлений szна грунт,возникающих по контакту с боковой поверхностью столбов на разных глубинах  от поверхностигрунта:

Дальнейшиевычисления по определению величин sz сведены в табл. 13. По результатам этихвычислений на рис. 36,бпостроена соответствующая эпюра, из которой следует, что наибольшеегоризонтальное давление возникает на глубине z1 = 5,0 м.

Так как z1 = 5,0 м < h/3 = 17/3 = 5,7 м,в соответствии с п. 3.11,проверке подлежит выполнение условия (3.5),являющегося условием надежности заделки фундамента в грунте.

Условие (3.5) выполняется. Действительно,

По формуле (3.20) вычисляем продольную силу Nhв основании столба, а затем по формуле (3.19)величину наибольшего давления в основании фундамента:

Nh= 1190 + 314 – 480 = 1024 т;

Прочность основания фундамента обеспечена.Действительно, smax = 15 кг/см2 < R = 20 кг/см2.

б) Приближенный способ расчета. Поформуле (3.62) определяемрасчетную длину столба на сжатие:

В соответствии с п. 3.48расчетную длину lм столба на изгиб вычисляем по формуле (3.51), предварительно установив награфике (см. рис. 27),что a = 0,1711 м-1соответствует глубина hм = 13,1 м:

lм = 74 + 13,1 = 20,1м.

Таблица 12

Определение изгибающих моментов Mz

z, м

А3

B3

C3

D3

2270А3

1650B3

272С3

658D3

Mz, тм
(7)-(8)+(9)+(10)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

2,92

0,5

-0,021

-0,005

0,999

0,500

-48

-8

272

329

561

5,84

1,0

-0,167

-0,083

0,975

0,994

-379

-137

265

654

677

8,76

1,5

-0,559

-0,420

0,811

1,437

-1270

-693

221

946

590

11,68

2,0

-1,295

-1,314

0,207

1,646

-2940

-2168

56

1083

367

15,20

2,6

-2,621

-3,600

-1,877

0,917

-5950

-5940

-511

603

82

17,52

3,0

-3,541

-6,000

-4,688

-0,891

-8038

-9900

-1275

-586

1

Таблица 13

Определение горизонтальных давлений sz

z, м

А1

B1

C1

D1

25,17А1

22,47B1

9,124C1

3,349D1

(7)-(8)+(9)-(10)

sz, т2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

2,92

0,5

1,000

0,500

0,125

0,021

23,88

8,68

0,36

0,15

15,71

7,85

5,84

1,0

0,992

0,997

0,499

0,167

23,69

17,30

1,43

1,15

8,97

8,97

8,76

1,5

0,937

1,468

1,115

0,560

22,38

25,47

3,19

3,87

3,97

5,95

11,68

2,0

0,735

1,823

1,924

1,308

17,55

31,63

5,50

9,04

0,46

0,92

15,20

2,6

0,033

1,755

2,907

2,724

0,79

30,45

8,31

18.83

-2,52

-6,55

17,52

3,0

-0,928

1,037

3,225

3,858

-22,16

17,99

9,22

26,67

-4,26

-12,8

Определяемвеличины, входящие в формулы (3.63):

По формулам (3.63) определяем перемещения a и b, а также внутренние усилия Nи Мв в верхнем сечении более нагруженного столба:

По формуле (3.59), приняв dоп = 0, определяем горизонтальное смещение верха опоры:

a'= 1,87´10-2+ 1,05´10-3´8= 2,71´10-2м = 2,7 см.

В соответствии с п. 3.51по формулам (3.61)находим изгибающий момент Мв и поперечную силу Н1 в сечениистолба на уровне поверхности грунта:

Определяем величины, необходимые длявычисления по формуле (3.38) наибольшегодавления smax в основании фундамента (см.пп. 3.31 и 3.24):

x1= 3,5 - 2,9 = 0,6.

Из формулы (3.38) следует:

В соответствии с п. 3.32 по формулам (3.41), (3.43) и (3.42) определяем глубину h0,значение коэффициента x2 и горизонтальное давление  на грунт, возникающеена глубине :

x2= 1,5 - 0,2´2,9 = 0,92;

Условие (3.40) удовлетворяется. Действительно,

В соответствии с п. 3.33по табл. 9 устанавливаем, чтозначениям a = 0,1711 м-1 и соответствует hмм = 4,1 м, и по формуле (3.44) находим величину наибольшего момента впоперечном сечении столба, на части его длины, расположенной в грунте:

Мн = Мmах= 137,5 + 112,5´4,1= 600 тм.

Величиныгоризонтального смещения а' верха опоры, наибольшего давления smах в основании фундамента, наибольшего момента Мmах в поперечном сечении столба, атакже результаты проверки горизонтальных давлений фундамента на грунт,полученные приближенным способом, близки к соответствующим величинам,вычисленным основным способом.

Пример расчета фундамента с наклонными оболочками

Для опоры, схемакоторой изображена на рис. 38, требуется проверитьнесущую способность столбов на продольные усилия и надежность их заделки вгрунте, а также определить величину наибольшего изгибающего момента впоперечном сечении столбов и горизонтальное перемещение верха опоры.

Расчет следуетпроизвести при следующих данных.

Расчетные внешниенагрузки, приведенные к точке О, расположенной в уровне низа плитыростверка па пересечении двух плоскостей симметрии опоры, состоят извертикальной силы P = 5000 т, горизонтальной силы Hх=500 т и момента Му= 3000 т. Сила Нхи момент Мувызванывременными, нагрузками, и их нормативные значения практически совпадают срасчетными.

Столбы представляютсобой заполненные бетоном оболочки с наружным диаметром d = 1,6 м и с толщинойстенки d = 12 см. Марка бетонаоболочек - 400, а заполнения - 200.

Столбы прорезаюттолщу тугопластичной супеси с углом внутреннего трения jн =28° и сцеплением сн = 0,7 т2и опираютсяна плотный мелкозернистый песок. Расчетное сопротивление основания столбов исил трения грунта об их боковую поверхность, определенные с учетом коэффициентаусловии работы столбов т2 = 0,9 (см. табл. 1 приложения 21 кСП 200-62), соответственно равны R = 280 т2 и t= 3 т2.

Расчет фундамента

По формуле (3.47) определяем величину hр, необходимую для нахождениякоэффициента k взаимного влияния столбов:

hр= 3(1,6 + 1) = 7,8 м.

Наименьшеерасстояние (в свету на уровне поверхности грунта) между столбами,расположенными в одной вертикальной плоскости, параллельной плоскости действиянагрузок, составляет:

Рис. 38. Схема фундамента с наклоннымиоболочками

Так как Lp= 7,3 м> 0,6 hр = 0,6´7,8 = 4,7 м, принимаемk = 1 (см. п. 3.34).

По формуле (3.46) определяем расчетную ширинустолба:

bp=0,9(1,6 + 1) = 2,34 м.

В соответствии с пп.153 и 228 СН 200-62 расчетные модули упругости бетона принимаем равными:

а) для оболочек: 0,8´3,5´106= 2,8´106 т2;

б) для заполнения:0,8´2,65´106= 2,12´106 т2.

Вычисляем жесткостьстолба на изгиб:

В соответствии с п. 3.6для тугопластичной супеси средней плотности принимаем коэффициентпропорциональности т = 400 т4.

По формуле (3.8) получаем:

Из табл. 4 следует, чтозначению К = 119,0 м-5 соответствует коэффициентдеформации a = 0,260 м-1.

По формуле (3.9) определяем приведенную(безразмерную) глубину  заполнениястолба в грунте:

Вычисляем величины,входящие в формулу (3.62), для определения расчетной длины In столба на сжатие:

а) из формулы (3.55) следует:

б) жесткость столбана сжатие равна:

в) в соответствии сп. 3.6для плотных мелкозернистых песков принимаем тосн = 1,3´600= 780 т4 и по формуле (3.13) получаем величину коэффициента постели основаниястолбов:

С = 780´20 = 15600 т/м3;

г) площадь основаниястолба:

Подставляяполученные величины в формулу (3.62), получаем:

По графику рис. 27 устанавливаем, чтозначению a = 0,260 соответствует глубинарасположения условной жесткой заделки столба hм = 8,6 м,и по формуле (3.51) находимрасчетную длину lм столба на изгиб:

lм = 16 + 8,6 = 24,6 м.

По формулам (3.68) определяем реакции от единичныхперемещений столбов:

В табл. 14для всех рядов столбов фундамента даны значения координаты х пересеченияосей столбов с подошвой плиты ростверка и угла jмежду осями столбов и вертикалью (см. п. 3.66).В данном случае имеются в виду ряды, состоящие из столбов, оси которыхпроектируются на плоскость действия нагрузки в одну линию (см. рис. 38). Втабл. 14 такжеприведены данные по количеству столбов в каждом таком ряду и значения sinjи cosj.

Таблица 14

Параметры, определяющие положение столбов в ростверке

№ рядов столбов

Количество столбов в ряду

х, м

j

sinj

cosj

1

1

-3,75

-11°19'

-0,196

0,980

2

2

-1,25

-11°19'

-0,196

0,980

3

2

-3,75

0

0

1

4

2

0

0

0

1

5

2

3,75

0

0

1

6

2

1,25

11°19'

0,196

0,980

7

1

3,75

11°19'

0,196

0,980

Всоответствии с п. 3.66для ростверков с симметричной плоской схемой горизонтальное смещение aплиты, угол b ее поворота относительно точки Ои вертикальное смещение с этой точки определяются выражениями (3.56) и (3.69). Величины, входящие в эти выражения, находим по формулам (3.73), (3.71) и (3.57):

r0= 0,558´105– 0,635´103= 0,552´105т;

raa= 0,552´105´6´0,1962+ 12´0,635´103 = 20,32´103т;

rbb= 0,552´105(2´3,752´0,9802+ 4´1,252´0,9802+ 4´3,752)+0,635´103(6´3,752+ 4´1,252)+2´

´0,783´104(2´3,75´0,196+ 4´1,25´0,196)+ 12´1,28´105= 65,6´105тм;

rсс= 0,552´105(6´0,9802+ 6) +12´0,635´103= 6,58´105т,

rab= 0,552´105(2´3,75´0,196´0,980+ 4´1,25´0,196´0,980)– 0,783´104(6´0,980+ 6) =
= 0,395´105т;

Из формул (3.56) и (3.69)следует:

Горизонтальное смешение верха опоры находим поформуле (3.59), пренебрегаядеформацией тела опоры, представляющей массивную конструкцию, т. е. приняв dоп = 0:

а' = 2,40´10-2 + 3,12´10-4´15= 2,87´10-2м = 2,9 см.

Продольную силу N,поперечную силу Н и изгибающиймомент Мв в верхнем сечении каждого из столбовопределяем по формулам (3.74). Всевычисления сводим в табл. 15.

Результаты вычислений контролируем, проверяявыполнение условии равновесия плиты ростверка:

Р = S(N cosj - Нsinj);

Нх = S(N sinj - Н cosj);

Му= S(N cosj - Н sin j)х+SМв.

Первое из этих равенств выражает условие Sz = 0, второе - Sх = 0 и третье - SМ0 = 0.

Определяем правыечасти равенств:

S(N cosj - Н sinj) SN cosj - SН sinj =
=
(89 + 2´132 + 2´700 +742)0,980 + 2(359+424+490) -
- (-13,3 - 2
´13,4+ 2´11,5 +11,4)0,196 = 4987 т;

S(N sinj - Н cosj) = SN sinj - SН cosj =
= (-89 - 2´132 + 2´700 +742)0,196 + (13,3 + 2´13,4 +
+ 2
´1,5 + 11,4)0,980 + 6´12,8 = 501т;

S(N cosj - Н sin j)х+SМв = - (89´0,980 + 13,3´0,196)3,75 - 2(132´0,980 + 13,4´0,196) ´1,25-
-2
´359´3,75 + 2´490´3,75 + 2 (700´0,980 - 11,5´0,196)´1,25 + (742´0,980 - 11,4´0,196) ´
´3,75- 154 - 2(155 + 3´148+ 132) - 131 = 2996 тм.

Таблица 15

Определение продольных сил N, поперечных сил Н и изгибающих моментов Мвв верхних сечениях столбов

№ рядов столбов

х, м

sinj

cosj

a·sinj, м

хb, м

с+ хb, м

(с+хb)cosj, м

(5)+(8), м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

-3,75

-0,196

0,980

-4,70´10-3

-1,170´10-3

6,43´10-3

6,30´10-3

1,60´10-3

2

-1,25

-0,196

0,980

-4,70´10-3

-0,390´10-3

7,21´10-3

7,07´10-3

2,37´10-3

3

-3,75

0

1

0

- 1,170´10-3

6,43´10-3

6,43´10-3

6,43´10-3

4

0

0

1

0

0

7,60´10-3

7,60´10-3

7,60´10-3

5

3,75

0

1

0

1,170´10-3

8,77´10-3

8,77´10-3

8,77´10-3

6

1,25

0,196

0,980

4,70´10-3

0,390´10-3

7,99´10-3

7,83´10-3

12,53´10-3

7

3,75

0,196

0,980

4,70´10-3

1,170´10-3

8,77´10-3

8,60´10-3

13,30´10-3

продолжение

№ рядов столбов

N=r1[(5)+(8)], т

a·cosj, м

(с+хb)sinj, м

(11)-(12), м

r2[(11)+(12)], т

-r3[(11)-(12)], тм

H=(14)-r3b, m

Мв=(15)+r4b, тм

1

10

11

12

13

14

15

16

17

1

89

23,5´10-3

-1,26´10-3

24,8´10-3

15,75

-194

13,3

-154

2

132

23,5´10-3

-1,43´10-3

24,9´10-3

15,80

-195

13,4

-155

3

359

24,0´10-3

0

24,0´10-3

15,25

-188

12,8

-148

4

424

24,0´10-3

0

24,0´10-3

15,25

-188

12,8

-148

5

490

24,0´10-3

0

24,0´10-3

15,25

-188

12,8

-148

6

700

23,5´10-3

1,57´10-3

21,9´10-3

13,90

-171,5

11,5

-132

7

742

23,5´10-3

1,72´10-3

21,8´10-3

13,85

-170,5

11,4

-131

a =240´10-3 м; b= 0,312´10-3 рад; с= 7,6´10-3 м; r1 =55,8´103т/м; r2 =0,635´103т/м; r3 =7,83´102т/м; r4 =128,0´103т/м;-r3b = 2,44 т; r4b = 40,0 тм.

Равенства,выражающие условия равновесия плиты ростверка, с точностью, обеспечиваемойлогарифмической линейкой (с помощью которой производится настоящий расчет),удовлетворяются. Действительно,

Р = 5000 т @ 4987 т;

Нх = 500 т @ 501 т;

Му = 3000 тм @ 2996 тм.

В соответствии с п. 3.68дальнейший расчет выполняем, как для вертикальных столбов, погруженных в грунтна глубину h и загруженных на расстоянии l0 от поверхности грунта силами Nи H и моментом Мв. Так как столбы оперты на нескальный грунт и их приведеннаяглубина заложения в грунте , этот расчет, заключающийся в определении давлений smах в основании наиболеенагруженного столба, проверке горизонтальных давлений столбов на грунт, а такжев выявлении наибольшего изгибающего момента Мн, действующегона расположенном в грунте участке одного из столбов, может быть выполнен поформулам (3.38) - (3.45).

Определяем входящиев формулу (3.38) расчетный вес столба G (с учетом гидростатическогодавления) и расчетную силу трения Т грунта по наружной поверхностистолба:

G =2,01´36´(1,1´2,5 – 1,0) = 127 т;

Т= 3,14´1,6´20´3,0= 300 т.

Так как , в соответствии с пояснением к формуле (3.38) принимаем x1 =0. Это означает, что в основании каждого из столбов имеет место равномерноераспределение давлений (smах = smin = s).Величину давлений в основании столба с наибольшим продольным усилием определяемпо формуле (3.38):

Несущая способностьстолбов на продольное усилие обеспечивается. Действительно, s = R = 280 т/м2.

Из табл. 15следует, что соотношения между величинами Н и Мв для всех столбов одинаковы. Этоозначает, что в наихудшем положении по условиям заделки в грунте и работы наизгиб должны быть столбы ряда № 2, в верхнем сечении каждого из которыхдействуют наибольшие Н и Мв.

Для столбов ряда № 2по формулам (3.61), (3.41) и (3.42) вычисляем величины, необходимые для проверкивыполнения неравенства (3.40),являющегося условием надежности заделки столбов в грунте:

Н1 =13,4 т;

При определениигоризонтального давления  коэффициент x2 принятравным 0,7 на основе пояснении к формуле (3.42) и в связи со значением .

Условие надежностизаделки столбов в грунте обеспечивается. Действительно, подставляя внеравенство (3.40) значениякоэффициентов h1 = h2 =1, расчетные значения угла внутреннего трения грунта jр = 0,9´28 = 25° и сцепления ср= 0,5´0,7 = 0,35 т2,а также величину объемного веса грунта с учетом гидростатического давления g = 1т3 (см. указания п. 3.11),имеем:

Наибольшее значениеизгибающего момента Мн в поперечном сечении на участке столба, расположенном в грунте,вычисляем по формуле (3.44),предварительно по табл. 9установив, что значениям a = 0,260 и  соответствует глубинаhмм= 2,9 м:

Мн = 59 + 13,5´2,9 = 98 тм <| Мв| = 155 тм.

Следовательно,наибольший по абсолютному значению момент действует в верхнем сечении столба (вместе заделки его в плиту ростверка) и равен 155 тм.

Глава IV
РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИИ

1. Общие указания

4.1. Указаниянастоящей главы распространяются на расчеты несущей способности песчаных,гравелисто-песчаных и скальных оснований оболочек диаметром 1 м и более.Глинистые основания следует рассчитывать согласно указаниям СН 200-62.

4.2. Расчет несущейспособности по грунту оболочек диаметром 0,4-0,8 м, погруженных вразличные грунты молотами или вибропогружателями, следует производить согласноуказаниям СН 200-62, приложение 21.

4.3. Расчетнуюнесущую способность по грунту оболочек с уширением в основании надлежитопределять в соответствии с указаниями СН 200-62.

4.4. Оценка несущейспособности оболочек, забитых в грунт молотами, может производиться пофактическому отказу с использованием формул, приведенных в главе СНиП II-Б.5-62.

Несущая способностьоболочек, погруженных в грунт вибропогружателями, может быть оценена расчетом,выполненным в соответствии с указаниями приложения 2.

4.5. Несущуюспособность по грунту оболочек диаметром 0,4-1,6 м следует уточнять порезультатам испытаний динамической и, в отдельных случаях, статическойнагрузкой.

Статическиеиспытания оболочек диаметром 1 и 1,6 м должны производиться при наличииобоснованных сомнений в несущей способности грунтов или же в случаяхнеобходимости передать на оболочки нагрузки, которые превышают значения,получаемые расчетом по действующим нормам.

Несущую способностьоснований оболочек диаметром 2 м и более следует уточнять по результатамштамповых или пенетрационных испытаний.

Необходимость иколичество испытаний устанавливаются проектной организацией.

2. Песчаные и гравийные (гравийно-песчаные)основания

4.6. Настоящиеуказания распространяются на расчеты несущей способности песчаных и гравийных(гравийных с песчаным заполнением пустот) оснований фундаментов глубокогозаложения из сборных железобетонных оболочек (столбов) диаметром 1 м иболее, погружаемых в грунт с открытым нижним концом.

4.7. Расчетнуюнесущую способность основания одиночной оболочки (столба), воспринимающейосевую сжимающую нагрузку, определяют по формуле:

P0 = UShifi + FR,

где U - периметр поперечного сечения оболочки (столба);

hi - толщина отдельных слоев грунтав которые заглублена оболочка (заглубление оболочки учитывается от поверхностигрунта или уровня максимального размыва);

fi - расчетное сопротивление силтрения слоев грунта;

F - площадь подошвы оболочки;

R - расчетное сопротивление песчаного основания под подошвойфундамента.

4.8. Расчетноесопротивление основания под оболочкой находят по формулам:

а) для оболочки,расположенной в толще однородного грунта

б) для оболочки,расположенной в разнородных несвязных грунтах при условии заглубления низаоболочки в слой грунта основания на величину не менее диаметра и не менее 2 м

в) для оболочки снесущей диафрагмой (стаканный фундамент), погруженной без выемки грунта из ееполости

где , и - безразмерные коэффициенты,принимаемые по графикам (рис. 39и 40)в зависимости от расчетного угла внутреннего трения грунта jв рабочей зоне основания и относительного заглубления фундамента ;

g- расчетныйобъемный вес грунта на уровне подошвы оболочки, равный нормативному(фактическому) объемному весу (в водонасыщенных грунтах с учетомгидростатического взвешивания), умноженному на коэффициент однородности 0,8*;

g1 - приведенный объемный весгрунта, расположенного выше подошвы оболочки, равный нормативному объемномувесу грунта, умноженному на коэффициент однородности 0,85* ;

* Для случаев учета гидростатического взвешиваниякоэффициент однородности принимается равным 1.

d - внешний диаметр оболочки;

h - глубина от подошвы оболочки до поверхности грунта илиуровня максимального размыва;

a - коэффициент, учитывающий свойства разнородных грунтов,расположенных выше подошвы оболочки. Определяется по графику (рис. 41)соответственно средневзвешенному значению j  для грунтов,пройденных оболочкой;

 - коэффициент условии работы, принимаемый по графику (рис. 42);

aс - коэффициент,учитывающий влияние способа погружения (равен 1 при забивке молотами и 1,5 призаглублении оболочек вибропогружателями);

bс - коэффициент,учитывающий увеличение несущей способности основания вследствие уплотнениягрунта в процессе заглубления оболочки; равен отношению () объема грунта по внешнему контуру оболочки к внутреннемуобъему оболочки ниже диафрагмы (определяется в зависимости от геометрическихразмеров оболочки и ее заглубления в грунт, но не должен быть более 2,5),умноженному на поправочный коэффициент  (табл. 16),учитывающий начальную пористость грунта до погружения оболочки.

 

Рис. 39. График изменения коэффициента  взависимости от относительного заглубления оболочки в грунт  при различныхзначениях расчетного угла внутреннего трения грунта j

Рис. 40. График изменения коэффициентов и  в зависимостиот расчетного угла внутреннего трения грунта j

Таблица 16

Зависимость коэффициента  от пористости грунта

Коэффициент пористости грунта e 

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Коэффициент

1,28

1,18

1,10

1,04

1,0

4.9. Расчетную величину углавнутреннего трения j грунта назначают на 2° меньше средней нормативной величиныдля всей рабочей зоны основания, ограниченной двумя горизонтальными плоскостями(на уровне подошвы фундамента и на 1,5d ниже подошвы) и цилиндрической поверхностью радиусом 2d, продольная оськоторой совпадает с продольной осью фундамента.

Фактические значенияугла внутреннего трения грунта jн в рабочей зоне устанавливаютлабораторными и полевыми испытаниями.

В случае еслиэкспериментальное определение углов внутреннего трения невозможно, а также настадии разработки проектных заданий, разрешается как для влажных, так и дляводонасыщенных песков пользоваться значениями jн, принимаемыми в зависимости откоэффициента пористости (табл. 17).

Рис. 41. График изменения коэффициента aв зависимости от относительного заглубления оболочки в грунт  при различныхзначениях расчетного угла внутреннего трения грунта j

4.10. Расчетноесопротивление сил трения слоев грунта о боковую поверхность оболочки fiопределяется поформуле:

где  - нормативная величина сил трения в т/м2,определяемая по табл. 18в зависимости от глубины расположения слоя грунта, равной расстоянию от дневнойповерхности грунта или линии размыва до середины толщины слоя li;

mf - коэффициент условий работы, принимаемый по табл.19.

Рис. 42. График изменения коэффициента  в зависимостиот угла внутреннего трения грунта при оболочках различного диаметра:
1-грунтовое ядро сохраняется выше ножа;2-грунт уделяется до ножа оболочки

Таблица 17

Зависимость нормативного угла внутреннего трения от пористостипесчаных грунтов различной крупности

Вид песков

Коэффициент пористости e

Нормативный угол внутреннего трения jн

Крупные

0,4-0,5

42

0,5-0,6

40

0,6-0,7

38

Средней крупности

0,4-0,5

40

0,5-0,6

38

0,6-0,7

35

Мелкие

0,4-0,5

38

0,5-0,6

36

0,6-0,7

32

Пылеватые

0,5-0,6

36

0,6-0,7

34

0,7-0,8

28

Примечание. Для гравийных (гравийно-песчаных) грунтов, содержащих более 50%частиц крупнее 2 мм, значения jн принимаются на 2° больше аналогичных величин песчаныхгрунтов соответствующей пористости.

Таблица 18

Нормативная величина сил трения  грунтов по боковойповерхности оболочек

Вид грунтов

Глубина расположения слоя грунта, м

1

2

3

4

5

7

10

15

20

25

30

35

Крупные и средние

3,5

4,2

4,8

5,3

5,6

6,0

6,5

7,2

7,9

8,6

9,3

10,0

Мелкие

2,3

3,0

3,5

3,8

4,0

4,3

4,6

5,1

5,6

6,1

6,6

7,0

Пылеватые

1,5

2,0

2,5

2,7

2,9

3,2

3,4

3,8

4,1

4,4

4,7

5,0

Приналичии торфов боковое трение грунтов выше подошвы нижнего слоя торфа учитываетсясо знаком минус (причем для торфа =0,5 т2 независимо от глубины егозалегания);

Таблица 19

Значение коэффициента mf

Условия погружения оболочки

При действии нагрузок

постоянных

временных

Грунтовое ядро сохраняется выше ножа оболочки

0,7

0,9

Грунт удаляется до ножа оболочки

0,3

0,7

4.11. Если из оболочек,заглубленных до проектной отметки, грунт извлекают до низа ножа или несколькониже его, следует принимать пониженные коэффициенты условии работы (см. рис. 40и табл. 19).

3. Скальные основания

4.12. Настоящиеуказания охватывают методы расчета несущей способности скальных основанийжелезобетонных оболочек различного диаметра, опираемых или заделываемых нижнимиконцами в водостойкие неразмягчаемые породы.

Вопросыиспользования размягчаемых водорастворимых пород (гипс, ангидриды, соли и т. п.)в качестве оснований, а также назначения расчетных сопротивлении должнырешаться на основе специальных исследовании с учетом местных условий ихарактерных особенностей сооружения.

4.13. Расчетноесопротивление основания столба, опираемого на поверхность разрушенноговыветриванием слоя породы в виде щебня и дресвы, прикрытого пластомнеразмываемых наносных отложений толщиной не менее двух диаметром оболочки,рекомендуется принимать по нормам СН 200-62 для крупнообломочных грунтов свведением повышающих коэффициентов в зависимости от толщины выветренного слоя,заключенного между низом столба и поверхностью неразрушенной породы:

Толщина слоя разрушенной породы, выраженная в долях от диаметра столба

0,1

0,3

0,6

1,0

Значение повышающего коэффициента

3

2,5

1,5

1,0

Промежуточные значениякоэффициента определяются интерполяцией.

4.14.Расчетное сопротивление осевому сжатию основания под торцом оболочки (столба),опираемой на поверхность не разрушенной выветриванием породы, надлежитопределять по формуле:

R = mkRсж,

где т -коэффициент условий работы, принимаемый равным 3;

 k - коэффициент однородности породыпо прочности на одноосное сжатие (при отсутствии опытных данных принимаетсяравным 0,17);

Rсж - предел прочности на одноосноесжатие образцов пород, испытанных в водонасыщенном состоянии согласноприложению 3.

4.15. Расчетноесопротивление у края подошвы столба, опертого на поверхность не разрушенной выветриваниемпороды и воспринимающего внецентренную нагрузку, принимают равным 1,2R.

4.16.Расчетную несущую способность скального основания заглубленного в породустолба, воспринимающего осевое сжимающее усилие, следует определять по формуле

где h3 - расчетная глубина заделкистолба в породу;

d3- диаметр заглубленной в породу части столба;

F3- площадь заглубленной в породу части столба.

4.17.Расчетную несущую способность скального основания заглубленного в породустолба, воспринимающего в уровне поверхности породы продольное сжимающее усилиеN, изгибающий момент М и поперечную силу Q (рис. 43),определяют по формуле:

где ke-коэффициент, определяемый по графику (рис. 44)в зависимости от приведенного эксцентриситета еп, равного .

При расчете несущейспособности должно соблюдаться условие

N £ P0.

Рис. 43. Схема усилий, воздействующих настолб, заделанный в скальную породу

Рис. 44. График изменения коэффициента keв зависимости от величины приведенного эксцентриситета еп действующих сил и заглубления столба в породу h3

4.18. Привоздействии на столбы внецентренных сжимающих и горизонтальных нагрузокнеразмываемый массив наносных отложений толщиной меньше двух диаметров неучитывается в расчетах прочности скальных оснований.

При большей толщенаносных отложений уменьшение величины изгибающего момента в месте заделкистолба в породу может быть определено на основании расчета, изложенного втретьей главе настоящих указаний.

4.19. Глубиназаделки столбов в скальные породы, при расчете по формулам пп. 4.16и 4.17,должна быть не менее 0,5 м в сплошных и слаботрещиноватых и не менее 1,5м в трещиноватых и сильнотрещиноватых слабых породах.

Столбы, опираемые наповерхность неразрушенного слоя, должны заглубляться в породу на 0,25 м нижегоризонта, на котором расчетное сопротивление основания, определяемое поформуле п. 4.14,получается не менее величины давления столба.

4.20. При опиранииоболочек нижними концами на скальную породу силы трения наносных отложений врасчете несущей способности основания не учитывают.

Глава V
РАСЧЕТ ОБОЛОЧЕК НА УСИЛИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ

1. Общие положения

5.1. Расчет оболочекна нагрузки, возникающие при погружении, предусматривает:

а) определениерасчетных величин продольных (осевых) усилий, возникающих в оболочках,погружаемых в грунт низкочастотными вибропогружателями с частотой действиявозмущающей силы до 10 гц (600 периодов в минуту);

б) проверку оболочкина действие указанных сил.

2. Определение расчетных величин продольных усилий

5.2. Расчетныевеличины продольных (осевых) усилий определяют для проверки (или назначения)толщины стенок оболочек и их армирования, стыковых соединений между секциямиоболочек, а также прикрепления наголовника к вибропогружателю и оболочке.

5.3. В стенках оболочек, в соединениях секций иприкреплениях к ним во время вибропогружения возникают растягивающие исжимающие осевые усилия. Каждый из элементов конструкции оболочки должен бытьпроверен на воспринятие расчетных усилий, как растягивающих, так и сжимающих.

5.4.Расчетные максимальные растягивающие усилия Npacт, возникающие привибропогружении оболочек, определяют по формулам:

а) при расчетенаголовника и прикрепления вибропогружателя к наголовнику:

Npacт = 1,4F - Gв;

б) при расчетеприкрепления наголовника к оболочке:

Npacт = 1,4F - (Gв + Gн);

в) при расчетесечении железобетонных оболочек:

Npacт =1,2F - (Gв + Gн),

где F- максимальноезначение возмущающей силы вибропогружателя, принятого для опускания оболочки;

Gв - вес вибропогружателя;

Gн - вес наголовника.

5.5.Расчетное максимальное сжимающее усилие Nсж, возникающее в оболочкепри вибропогружении, принимают равным:

Nсж = kGy,

но не менее чем:

Nсж =G + F,

где G- истинный весвибросистемы;

Gy - вес условной вибросистемы;

k - коэффициент увеличения веса условной вибросистемы;

F - максимальное (паспортное) значение возмущающей силывибропогружателя.

Коэффициентувеличения веса условной вибросистемы находят по формуле:

k =0,025апвп0,

где а -расчетный размах колебаний вибросистемы в сантиметрах, зависящий от глубиныпогружения оболочки в грунт; при глубине погружения оболочки в грунт на 10 м и менее а= 2 см, на 30 м и более а = 1 см,от10 до 30 м а определяют линейной интерполяцией.

Примечание. Расчетный размах колебаний в размерах меньших, чем это указановыше, можно принимать только после проведения соответствующих опытных работ попогружению запроектированных оболочек;

пв -максимальное (паспортное) число оборотов в секунду грузовых валоввибропогружателя, применяемого для опускания оболочки;

п0 -величина, характеризующая динамические свойства вибросистемы и зависящая отсвойств грунта и длины оболочки.

Величину п0 определяют по формуле:

где Н -полная длина оболочки в м;

п - расчетная частота в гц собственныхколебаний оболочки (как жесткого тела) в грунте, принимаемая: для слабыхгрунтов (мелкозернистых и среднезернистых песков, весьма пластичных глин) п= 20; для грунтов средней плотности (крупнозернистых песков с примесью мелкойгальки, пластичных глин) п = 30; для плотных грунтов (плотных песков скрупной галькой, пластичных глин с включением крупной гальки, тугопластичных имергелистых глин) п = 50.

Истинный весвибросистемы составляет:

G = Gв + Gн + G0.

Вес условнойвибросистемы принимают равным:

В этих формулахприняты следующие обозначения:

G0= p(d+ d0)d0Hg0 - вес оболочки;

G'гр= p(d+ dгр)dгрhgгр - условный вес колеблющегосягрунта, примыкающего к наружной стороне оболочки;

-условный вес столба неизвлеченного грунта, находящегося внутри оболочки,

где d- внешнийдиаметр оболочки в м;

d0 - толщина стенки оболочки в м;

dгр =0,15 м - условнаятолщина присоединенного к оболочке снаружи грунта;

Н - полная длина оболочки в м;

h - глубина погружения оболочки в грунт в м;

 g0 @ 2,5 т3 - объемный вес материалаоболочки;

gгр - объемный вес грунта в т3; при отсутствии данныхможет быть принят равным gгр= 1,7 т3;

hc - расчетная высота столбанеизвлеченного грунта внутри оболочки в м.

При внутреннемдиаметре погружаемой оболочки (d - 2d0),равном 0,5 м и менее, hc равно глубине погружения, но неболее 10 м; при внутреннем диаметре погружаемой оболочки, равном 1, 2 и5 м, hc равно соответственно 6; 2,5 и 1 м.

Примечания. 1. Для промежуточныхзначений внутреннего диаметра оболочки расчетная высота столба неизвлеченногогрунта принимается по интерполяции.

2. Принимаемая расчетная высота столба hc не связана суровнем действительной поверхности не извлеченного из оболочки грунта.

При определенииистинного веса вибросистемы G и веса условной вибросистемы Gyвзвешивающеедействие воды не учитывают.

При проверке насжатие сечений оболочки, расположенных на некотором расстоянии от нижнегоконца, размеры истинного и условного веса вибросистемы разрешается приниматьисходя из расчетной длины оболочки, равной расстоянию от верхнего конца дорассматриваемого сечения.

3. Проверка оболочек на расчетные усилия

5.6. Железобетонныеоболочки рассчитывают на действие строительных нагрузок.

Установленнаярасчетом несущая способность оболочки на растяжение Рраст ина сжатие Рсж не должна быть меньше расчетных усилий, найденныхв соответствии с пп. 5.4и 5.5.

5.7.Расчетную несущую способность оболочки на растяжение Ррастопределяют по формулам:

а) при оболочках изобычного железобетона:

Рраст =RaFa

б) при оболочках изпредварительно напряженного железобетона:

Рраст =RнFн  + RaFa

где Fа - площадь сечения ненапряженнойпродольной арматуры;

Fн - площадь сечения предварительнонапряженной продольной арматуры;

Ra - расчетное сопротивлениененапряженной арматуры;

Rн - расчетное сопротивлениепредварительно напряженной арматуры.

Расчетныесопротивления арматуры Ra и Rн для некоторых видов ее приведены ниже:

Вид арматуры

Ra, кг/см2

Rн, кг/см2

Гладкая из стали марки Ст.3

2100

-

Горячекатаная периодического профиля:

 

 

из стали марки Ст.5

2650

-

    »         марок 25Г2С и 35ГС

3300

-

    »         марки 20ХГ2Ц

3600

5100

Проволока стальная круглая углеродистая, холоднотянутая и проволока высокопрочная отпущенная:

 

 

при диаметре проволоки 3 мм

-

12400

то же 4 мм

-

11700

   »     5 мм

-

11000

   »     6 мм

-

10400

5.8. Расчетную несущую способность погружаемой оболочки попрочности на сжатие Рсжопределяют по формулам:

а) при оболочках изобычного железобетона:

Рсж= Rпр(Fd + naFa);

б) при оболочках изпредварительно напряженного железобетона:

Рсж= RпрFd+ naRпрFa – (s0-  nнRпр)Fн,

где Fd - площадь сечения бетона;

Fa и Fн - см. п. 5.7;

Rпр - расчетное сопротивление бетонана строительные нагрузки, принимаемое по табл. 20;

s0- величинаэффективного предварительного напряжения в арматуре (контролируемое напряжениеза вычетом потерь к моменту погружения);

na и nн - отношения модулей упругостиненапрягаемой и напрягаемой арматуры к модулю упругости бетона, принимаемые потабл. 20.

Таблица 20

Расчетные характеристики бетона и арматуры

Наименование величин

Марки бетона

200

250

300

400

500

Расчетные сопротивления бетона на сжатие (осевое) Rпр кг/см2 при разных условиях приготовления бетона

А

78

100

125

165

205

Б

72

95

115

150

190

Отношения модулей  для ненапрягаемой арматуры

7,7

7,1

6,5

5,8

5,4

Отношения модулей  для напрягаемой арматуры при изготовлении ее

из стержней периодического профиля

7,7

7,1

6,5

5,8

5,4

из высокопрочной проволоки

7,0

6.4

5,9

5,3

4,9

Примечание. В строке А указаны значения расчетныхсопротивлений, принимаемые для бетонов, приготовленных на бетонных заводах илибетонных узлах, оборудованных механизмами дли автоматического илиполуавтоматического дозирования составляющих бетона, при систематическомконтроле однородности бетона и прочности его при сжатии.

Встроке Б указаны значения расчетных сопротивлении бетона при других условияхего приготовления.

5.9. В случаях, когда к предварительно напряженным оболочкам какэлементам фундаментов предъявляются особые требования в частиводонепроницаемости бетона, расчетная несущая способность оболочки на сжатие Рсжустанавливается из условий трещиностойкости по формуле:

где m2 - коэффициент условии работы,равным 0,8 (при ), учитывающий возможный случайный эксцентриситет действияпродольной силы в размере е @ 0,05d;

  - расчетное сопротивление бетона патрещиностойкость при проверке на образование продольных трещин, принимаемое потабл. 21.

Таблица 21

Расчетное сопротивление бетона на трещиностойкость

Наименование величин

Марка бетона

300

400

500

Условия приготовления бетона

А

135

190

245

Б

125

175

225

Примечание. Значения А и Б см. в табл. 20.

Раздел II
СТРОИТЕЛЬСТВО ФУНДАМЕНТОВ И ОПОР ИЗ ОБОЛОЧЕК

Глава VI
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Общие указания

6.1. Указаниянастоящего раздела распространяются на производство работ по строительствуфундаментов и опор мостов из сборных железобетонных оболочек.

Указания глав поизготовлению оболочек, погружению оболочек в грунт и подводному заполнениюполости оболочек бетоном могут быть использованы при строительстве портовыхгидротехнических сооружений.

6.2. Комплекс работпо сооружению фундаментов и опор из оболочек включает следующие операции:

изготовлениеоболочек;

изготовление илимонтаж направляющих устройств для фиксирования оболочек в проектном положении;

установку впроектное положение направляющих устройств;

погружение оболочекв грунт;

устройство принеобходимости уширений в основании оболочек или бурение скважин в скальнойпороде для заделки низа столбов;

заполнение бетономполости уширений, скважин и оболочек;

устройствофундаментной плиты или насадок (ригелей);

монтажнадфундаментной части опоры;

устройствоподферменной площадки.

Из перечисленногокомплекса указания охватывают только специфические виды работ по сооружениюфундаментов и опор из оболочек, а именно: изготовление и вибропогружение вгрунт оболочек, бурение скальных пород для заделки низа несущих столбов иустройство уширений, заполнение полости оболочек и уширений подводным бетоном,а также сооружение фундаментной плиты. По остальным видам работ, не охваченнымнастоящими указаниями и являющимися общими для строительства фундаментов иопор, следует руководствоваться нормами и правилами соответствующих глав III части СНиПа.

6.3. Оболочкиследует изготовлять, как правило, по действующим типовым проектам на заводахжелезобетонных конструкций или специализированных полигонах. Если получениеготовых оболочек затруднительно или экономически нецелесообразно, проектоморганизации строительства должно быть предусмотрено создание полигона, мощностьи оснащение которого должны удовлетворять потребность строительства.

6.4. Вспомогательныеконструкции, в том числе подмости, направляющие каркасы, распорные креплениякотлованов, ограждения котлованов и т. п., следует изготовлять сборно-разборными,являющимися инвентарем строительной организации.

6.5.Электросварочные работы, производимые при строительстве фундаментов и опор изоболочек, в том числе сварка арматуры, фланцев, стыкование секций оболочек идр., должны выполняться в соответствии с требованиями глав СНиПа III-B.1-62 и III-B.5-62 сварщиками, сдавшимиэкзамены по «Правилам испытания электросварщиков и газосварщиков», утвержденнымГосгортехнадзором СССР 27 июня 1955 г.

6.6. Работы посооружению фундаментов и опор, выполняемые на открытых для движенияавтомобильных и железных дорогах, городских проездах или в непосредственнойблизости от них, должны выполняться с соблюдением действующих правил,обеспечивающих безопасность транспорта, пешеходов и рабочих, а такжесохранность существующих зданий, сооружений и подземных коммуникаций,находящихся в районе строительства.

Порядок производстваработ на судоходных реках должен обеспечивать безопасный пропуск возможных кобращению в период строительства судов и плавучих средств.

6.7. Все виды строительно-монтажных,погрузочно-разгрузочных и транспортных работ (основных и вспомогательных)должны осуществляться с соблюдением действующих правил техники безопасности иуказаний главы XIII, а также норм пожарнойбезопасности и производственной санитарии.

6.8. В процессевозведения фундаментов и опор необходимо предусмотреть проведение мероприятийпо защите их и вспомогательных конструкций от возможных повреждений паводком,льдом, штормами, проходящими судами и другими плавучими средствами.

Основные конструкциик моменту пропуска ледохода должны иметь, как правило, степень готовности, нетребующую принятия специальных мер по защите их от ледохода, а вспомогательныеконструкции должны быть убраны из опасной зоны.

Оболочки,погруженные в русле реки на проектную глубину, необходимо срубить до пропускаледохода, сохранив выпуски стержней продольной арматуры для заделки вфундаментную плиту или насадку.

2. Организация строительства

6.9. До начала работна объекте строительная организация должна получить от заказчика техническуюдокументацию, составленную и утвержденную в соответствии с указаниями главСНиПа III-А.6-62 и III-Д.2-62.

6.10. Вопросыорганизационно-технической подготовки к строительству, индустриализациистроительства, механизации работ, организации труда и планирования должнырешаться в соответствии с указаниями глав III части СНиПа раздела А и главыСНиПа III-Д.2-62.

6.11. При выборерациональной технологии строительства фундаментов и опор из оболочек необходимоориентироваться:

а) на применениепоточной технологии, машин и оборудования, обеспечивающих высокое качество ипроизводительность работ и, как правило, комплексную механизацию строительства;

б) на заводскоеизготовление стальных закладных частей оболочек, а также в большинстве случаеви самих оболочек;

в) на широкоеприменение инвентарного оборудования, механизмов и технологической оснастки дляизготовления и погружения в грунт оболочек, устройства уширений и буренияскважин в скальной породе для заделки низа несущих столбов и т. п.

6.12. В зависимостиот положения плиты но отношению к поверхности грунта, работы по сооружениюростверков надлежит выполнять в последовательности, схематически показанной нарис. 45и 46.

6.13. Дляорганизаций, ранее не занимавшихся строительством фундаментов и опор изоболочек, следует предусматривать в проекте производства работ опытноепогружение одной-двух оболочек такого же диаметра, какой принят в конструкциисооружения; устройство уширения, а также бурение скважины в скальной породеоснования оболочек там, где такие работы имеются; заполнение оболочки бетоном,укладываемым подводным способом.

Опытные работыследует проводить с оболочками, входящими в конструкцию фундамента или опорысооружения. В процессе проведения опытных работ надлежит проверить применяемыемеханизмы, выявить их неисправность и, в случае необходимости, заблаговременноотремонтировать.

Одновременно с этимрабочий и технический персонал, осуществляющий строительство фундаментов и опориз оболочек, должен быть обучен новой технологии, работе с используемымимеханизмами и оборудованием, а также ознакомлен с правилами техникибезопасности работ.

6.14. Постоянныйтехнический контроль и надзор в процессе строительства за выполнением работ всоответствии с требованиями проекта и настоящих указаний, а также засвоевременным и правильным ведением исполнительной технической документацииосуществляется техническим персоналом строительства, представителями заказчика,а в случаях, предусмотренных положением об авторском надзоре, представителямипроектной организации.

Несоответствиепроизводства работ утвержденному проекту и невыполнение требований настоящихуказаний являются основанием для приостановки работ.

Рис 45 Схема последовательности работ посооружению фундамента из оболочек (низкого ростверка):
а-закрепление плавучей системы с направляющим каркасом в проектном в планеположении; б-опускание каркаса в воду; в-закрепление каркаса в проектномположении по высоте на маячных оболочках;г-погружение остальных оболочек до проектной отметки и установка шпунтовогоограждения; д-удаление грунта из котлована, бетонирование водозащитной подушки;е-откачка воды из котлована, бетонирование плиты и тела опоры; ж-разборкашпунтового ограждения

Рис. 46. Схема последовательности работ посооружению фундамента из оболочек (высокого ростверка):
а-закрепление плавучей системы с направляющий каркасом и щитовым ограждением впроектном положении (в плане); б-опускание каркаса в воду; в-погружение маячныхоболочек и закрепление на них каркаса в проектном положении по высоте;г-погружение остальных оболочек; д-бетонирование водозащитной подушки; е-откачка воды из котлована, бетонирование плитыи тела опоры; ж-разборка щитового ограждения

6.15. Законченные частифундаментов, а также скрытые работы должны быть освидетельствованы и принятыпри участии представителя заказчика или технического надзора (инспекции) ссоставлением акта установленной формы (приложения 4и 5).

Глава VII
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБОЛОЧЕК

1. Общие указания

7.1. Указаниянастоящей главы распространяются на работы по изготовлению обычных ипредварительно напряженных оболочек в стальных виброформах и методомцентрифугирования. В зависимости от общей и суточной потребности в оболочках иот местных условий в стальных виброформах следует изготовлять оболочкидиаметром 1,6-3 м при длине секции до 10 м, а методомцентрифугирования - секции оболочек диаметром 0,4-2 м и длиной до 12 м.

7.2. Комплекс работпо изготовлению оболочек с ненапрягаемой арматурой включает изготовлениестыковых соединений, наконечников, арматурных каркасов, бетонирование ипропаривание.

При изготовлениипредварительно напряженных оболочек добавляются операции по натяжению арматурыи передачи натяжения на бетон.

7.3. Работы поизготовлению оболочек должны выполняться в соответствии с проектом производстваработ, который должен включать:

описание принятойтехнологии с технологическими картами изготовления закладных деталей, каркасов,натяжения арматуры и бетонирования;

чертеж полигона илицеха с показанием на нем всего оборудования;

расчет мощностиподъемно-транспортных средств и производительности бетонного завода,потребности в механизмах и оборудовании;

расчет потребногоколичества материалов, площади складов и транспортных средств;

чертежинестандартных механизмов и приспособлений с расчетами их производительности идругих эксплуатационных показателей;

расчет потребногоколичества обслуживающего и технического персонала.

2. Требования к арматуре

7.4. Арматурнуюсталь разрешается применять только при наличии сертификата отзавода-изготовителя. Сталь неизвестных марок без лабораторных испытанииприменять запрещается.

7.5. Предназначеннуюдля предварительно напряженных оболочек арматуру необходимо испытывать длявыявления предела текучести, который должен быть не ниже браковочного минимума.При наличии сомнений в качестве стали необходимые механические характеристикиее следует уточнять испытаниями, проводимыми в соответствии с действующимиуказаниями.

Вопрос о примененииарматуры с пониженными прочностными характеристиками необходимо решатьсовместно с проектной организацией.

7.6. При отсутствиинеобходимой арматурной стали предусмотренную проектом арматуру разрешается посогласованию с проектной организацией заменять арматурой других видов, марок идиаметров, соблюдая следующие условия:

а) выбор вида имарки стали при замене должен производиться с учетом требований главы II настоящих указаний;

б) при изменениидиаметра арматуры суммарная площадь сечения заменяющей арматуры должна быть неменее проектной и не превышать ее более чем на 5%;

в) при увеличениидиаметра рабочей арматуры должна быть сохранена толщина защитного слоя;

г) не допускаетсяставить рабочую арматуру из гладких стержней совместно с арматурой периодическогопрофиля.

7.7. Арматураобычных и предварительно напряженных оболочек должна изготовляться всоответствии с требованиями глав СНиПа III-В.1-62, III-Д.2-62 и настоящих указаний.

7.8. Стержнипродольной арматуры при необходимости следует стыковать по длине контактнойсваркой, при этом каждый стержень не должен иметь более трех стыков. Сваркустержней, а также приварку утолщенных наконечников (компенсирующих уменьшениерабочего сечения стержней при устройстве нарезки для постановки анкерных гаек)следует производить до упрочнения арматуры вытяжкой.

Утолщенныенаконечники предварительно натянутой арматуры допускается приваривать кстыковым обечайкам при соблюдении следующих требований:

напряжение вутолщенных наконечниках от усилия натянутой арматуры не должно превышать 55% отпредела текучести стали наконечников;

диаметр наконечникане должен превосходить диаметр арматурного стержня более чем на 40%;

наконечники состороны натяжного устройства привариваются к стыковой обечайке после натяженияарматуры, а с противоположной стороны - до натяжения арматуры;

сварку надлежитвести при пониженной на 10-15% силе тока против нормального режима;

во избежаниеперегрева швы следует накладывать с перерывами.

Приваркунаконечников арматуры в напряженном состоянии к стыковым обечайкам необходимовыполнять по специальной инструкции, составленной в развитие настоящихуказаний.

Рис.47. Приводной станок для сборки арматурных каркасов:
1
-барабан; 2-арматурный каркас; 3-устройство для подачиспиральной арматуры; 4-электромотор; 5-стол для подачи стержней продольнойарматуры

7.9. Стыки стержнейпродольной арматуры, а также присоединение их к закладным стыковым элементамдолжны иметь прочность не менее прочности самих стержней.

7.10. Спиральнуюарматуру разрешается стыковать внахлестку односторонним сварным швом илиоплеткой места соединения вязальной проволокой.

7.11. Продольную испиральную арматуру оболочек следует связывать в каркасы. Взаимное соединениепродольных стержней со спиралью надлежит делать вязальной проволокой через двана третье соединение. Для ненапрягаемой продольной арматуры допускаетсяпроизводить взаимные соединения контактной сваркой. Запрещается применять дляэтой цели дуговую сварку.

Арматурные каркасырекомендуется собирать на специальных станках (рис. 47).

7.12. Изготовленныекаркасы должны быть осмотрены и приняты представителями технического контроля.При осмотре каркасов проверяется правильность расположения продольных стержнейи спиральной арматуры, закладных частей, бетонных подкладок или другихустройств, обеспечивающих толщину защитного слоя.

3. Требования кстыковым соединениям и наконечникам

7.13. Фланцы инаконечники должны изготовляться, как правило, заводским способом всоответствии с технологическими картами, разработанными с учетом местныхусловий для каждой закладной части. В технологической карте должны бытьотражены: способ заготовки деталей, последовательность монтажа и сварки их,перечень мероприятий, предотвращающих коробление сварных конструкций, трудовыезатраты Сварные фланцы и ножи для предотвращения коробления должныизготовляться с использованием специальных жестких плит-кондукторов.

7.14. Отверстия вофланцах для постановки соединитель пых болтов следует сверлить по шаблону. Дляоблегчения постановки болтов допускается сверлить отверстия диаметром на 2 ммбольше диаметра болтов.

7.15. Торцовыеповерхности фланцев и обечаек должны быть расположены перпендикулярнопродольной оси секций оболочек. Допускаемый перекос торца - не более 0,0025диаметра оболочки.

7.16. При изготовлениифланцев отклонения в размерах не должны превосходить:

по диаметру  наружной  окружности   фланца:

 

для оболочек диаметром 0,4 и 0,6 м

+2 мм

-0

для оболочек диаметром от 0,8 до 2 м

+5 мм

-0

для оболочек диаметром более 2 м

+10 мм

-0

по диаметру стыковой обечайки

± 5  мм

волнообразность фланцевого кольца

1,5 мм

несовпадение центра  отверстий  для  соединительных болтов

1 мм.

4. Натяжениепродольной арматуры

7.17. При изготовлениипредварительно напряженных оболочек методом центрифугирования усилия отнатяжения арматуры необходимо передавать на форму. При изготовлении оболочек встальных виброформах усилия от арматуры следует передавать на форму или же наанкерные закрепления, не связанные с формой.

7.18. Способнатяжения арматуры и потребное оборудование выбираются и соответствии спроектом и принятой технологией изготовления оболочек.

Натяжные и захватныеустройства должны обеспечивать:

надежный захватарматуры и поддержание ее в натянутом состоянии до передачи усилия на бетон;

натяжение арматурыдо заданного усилия с необходимой точностью;

плавную (повозможности) передачу усилий натяжения на бетон в порядке, предусмотренномпроектом;

простоту процессовзахвата, натяжения и освобождения арматуры;

минимальные отходыарматуры;

возможностьмногократного их использования.

7.19. Припоочередном натяжении арматуры на формы или распорные конструкции должна бытьобеспечена величина контролируемого натяжения в стержнях, напрягаемых первыми,путем перетяжки части стержней против контролируемой величины или путемнатяжения части стержней в два этапа (с последующей подтяжкой).

7.20. Работы понатяжению арматуры следует выполнять в соответствии с указаниями проекта. Впроекте производства работ по изготовлению предварительно напряженных оболочекдолжны быть указаны:

а) порядок натяжения(групповое или поочередное) и последовательность натяжения отдельных стержней;

б) параметрынатяжения арматуры: наибольшие усилия в стержне, время выдержки стержня поднаибольшим усилием, величина контролируемого усилия, проектная величинаудлинения стержней.

Отклонения ввеличине контролируемого предварительного напряжения арматуры от проектногодопускаются не более -5%, +10%.

7.21. Натяжениеарматуры должно осуществляться при участии представителя технического контроляи фиксироваться в специальном журнале с указанием всех замеченных отклонений отпроекта.

7.22. По достижениибетоном оболочек заданной в проекте прочности, устанавливаемой испытаниями контрольныхкубиков, разрешается передавать натяжение арматуры на бетон. При отсутствииуказаний в проекте допускается передавать натяжение на бетон при достижениипоследним прочности не менее 80% от проектной.

7.23. В зависимостиот конструкции упоров, диаметра оболочек и принятой технологии работ надлежитприменять следующие способы отпуска натяжения стержней:

а) одновременныйотпуск натяжения всех стержней, выполняемый после предварительной вытяжкиконцов стержней для освобождения упорных устройств;

б) поочередныйотпуск натяжения отдельных стержней с помощью специальных разгружающихустройств;

в) поочередныйотпуск натяжения отдельных стержней гидродомкратами;

г) поочередныйотпуск натяжения путем перерезывания стержней автогеном.

Поочередный отпускнатяжения стержней следует производить симметрично относительно продольной осиоболочки.

Очередность отпускаарматуры должна указываться в проекте производства работ.

5. Требования кбетонной смеси

7.24. Составбетонной смеси должен обеспечивать получение заданных ей свойств, а такжепредусмотренных проектом физико-механических свойств бетона в заданные сроки.

7.25. Составбетонной смеси следует подбирать в соответствии с требованиями глав СНиПа III-В.1-62, III-Д.2-62 и раздела I настоящих указаний.

7.26. Особоевнимание необходимо обращать на тщательность подбора состава смеси, уплотняемойна центрифугах, поскольку из-за неправильно назначенного состава возможнырасслоение смеси и большие потери цемента в образующемся шламе или же обвалбетона по окончании центрифугирования. При оптимальном составе смеси навнутренней поверхности центрифугированной оболочки должны быть видны вкраплениящебня и сливаемый после центрифугирования из формы шлам должен иметь консистенциюмолока с удельным весом не более 1,1. Если шлам более тяжелый и имеетсметанообразную консистенцию, то состав смеси подобран неудачно или впримененном цементе содержится много минеральных добавок.

7.27. Расход цементадолжен составлять не менее 300 и не более 450 кг на 1 м3бетона. В каждом конкретном случае расход цемента необходимо устанавливатьпо результатам пробных замесов и испытания контрольных образцов.

7.28. Для улучшенияосновных свойств бетона, уменьшения расхода цемента и количества воды в составсмеси рекомендуется вводить поверхностно-активные добавки.

Добавки следуетвводить в бетонную смесь при затворении (в виде раствора) через дополнительныймерный бачок одновременно с подачей воды из главного водяного бачкабетономешалки.

Приготовление идозирование добавок должно выполняться под наблюдением бетонной лаборатории.

Запрещается вводитьв бетонную смесь химические ускорители твердения бетона (хлористый кальций,поваренную соль и др.).

7.29. Для укладки встальные виброформы рекомендуется готовить смеси с осадкой конуса 2-6 см.При изготовлении оболочек методом центрифугирования следует применять смеси сосадкой конуса 0-4 см.

6. Укладкабетонной смеси в стальные виброформы

7.30. Для формованиясекций оболочек рекомендуется при менять неподвижную внутреннюю и наружнуюопалубки (формы) сборно-разборной конструкции (рис. 48).Формы следует делать из двух половин, стыкуемых на болтах по диаметральнойплоскости.

Для облегченияизвлечения в конструкции внутренней формы необходимо предусматриватьустройства, позволяющие уменьшить ее периметр на 3-5 см.

Внутреннюю инаружную формы следует устанавливать и закреплять на специальном поддоне.

Для обеспеченияпроектной толщины стенки оболочки внизу и вверху между формами должны бытьпредусмотрены фиксаторы.

7.31. Для облегченияподачи бетонной смеси в пространство между наружной и внутренней формамирекомендуется применять конус-бункер с вибратором, устанавливаемым в еговерхней части (рис. 49).

7.32. Для уплотненияукладываемой бетонной смеси надлежит использовать навесные вибраторы мощностью0,75-1 квт, прикрепляемые болтами к наружной опалубке (рис. 50).

Вибраторы следуетрасполагать рядами в трех-четырех уровнях по высоте формы на расстоянии (междурядами) до 2 м.

В каждом рядурекомендуется размещать не менее двух вибраторов на расстоянии 2-3 м другот друга в шахматном порядке по отношению к вибраторам смежных рядов.

7.33. Рабочиеповерхности форм необходимо покрывать смазками, препятствующими прилипанию кним твердеющего бетона.

При изготовленииоболочек, предназначенных к использованию в надводной части опор и насуходолах, запрещается применять смазки, загрязняющие поверхности оболочек.Рекомендуется использовать смазки, допускающие нанесение ихпистолетом-распылителем.

7.34. При бетонированиисекций оболочек в виброформе бетонную смесь из кубла следует выгружать наприемный конус-бункер. По мере поступления бетона в форму надо вначале включатьвибраторы, установленные на нижнем уровне, затем на последующих уровнях.Вибраторы, установленные в пределах уже провибрированной части секции оболочки,должны быть выключены.

Продолжительностьвибрирования для каждого уровня устанавливается в зависимости от мощностивибраторов, конструкции форм и консистенции бетонной смеси. Рекомендуетсяустанавливать минимально необходимое время вибрирования, чтобы не вызыватьрасслоения бетонной смеси.

 

Рис.48. Стальная виброформа для изготовления оболочек в вертикальном положении:
1-приемная воронка (конус) для бетонной смеси; 2-наружнаяформа; 3-внутренняя форма; 4-фундамент для закрепления форм; 5-стыкнаружной формы; 6-стыковое устройство внутреннем формы; 7-ребра наружной формы;8-ребра внутренней формы; 9-разрез горизонтальной полки ребер; 10-обшивка формиз листовой стали

Рис. 49. Приемная воронка для бетонной смеси:
1-оболочка; 2-фланец; 3-конус; 4-цилиндрическая обечайка; 5-отверстиядля прохода смеси; 6-вибратор; 7-строповочная серьга для подъема воронки

Рис 50.Схема размещения и крепления вибраторов к наружной форме:
а-размещение; б-крепление;
1-форма; 2- ребра; 3-уголки; 4-вибраторы

7. Формование оболочек методом центрифугирования

7.35. Длябетонирования оболочек применяют центрифуги (рис. 51), основныехарактеристики которых приведены в приложении 6.

7.36. Все формыдолжны быть пронумерованы. На каждую форму следует завести паспорт, в которыйдолжны заноситься результаты периодических проверок их состояния.

Рис. 51. Центрифуга для изготовления оболочек диаметром 1-2 м:
1-приводные ролики; 2-вал приводных роликов; 3-поддерживающиеролики; 4-подшипники (цапфы); 5-электромоторы; 6-приводные ремни; 7-устройстводля раздвижки роликов; 8-стальная станина; 9-бетонный фундамент; 10-форма

Примечание. В плане бетонный фундамент не показан

Особое вниманиедолжно быть обращено на состояние откидных болтов и уплотнительной резиновойпрокладки по стыку полуформ.

При повреждении прокладкиформа должна быть изъята из эксплуатации и отремонтирована.

Нарушениегерметичности стыка полуформ вызывает потери цементного раствора прицентрифугировании и образование в стенке оболочки сквозных щелей и пустот,которые являются одной из причин разрушения оболочек при вибропогружении их вгрунт.

7.37. Работацентрифуги считается нормальной, если форма вращается плавно (без ударов). Вслучае биений (ударов) формы, свидетельствующих о нарушении ее балансировки,форма должна быть отремонтирована.

7.38. Количествобетонной смеси, укладываемой в форму, определяют по проектному объему бетонаоболочки, увеличенному на количество шлама, отходящего при центрифугировании. Всреднем это увеличение составляет 2-4% от проектного объема и должно уточнятьсяпри изготовлении первых опытных секций на каждом сорте цемента или приизменении состава бетона путем замера количества шлама, образующегося прицентрифугировании.

7.39. Перед укладкойбетонной смеси форма с каркасом должна быть освидетельствована представителемтехнического надзора, после чего дается разрешение на центрифугирование. Прибетонировании оболочек диаметром 0,4 и 0,6 м смесь укладывают в нижнююполуформу и после присоединения верхней полуформы форму устанавливают нацентрифугу. При изготовлении оболочек диаметром 1; 1,6 и 2 м бетоннуюсмесь загружают в процессе вращения формы.

7.40. Процессформования оболочек методом центрифугирования состоит из двух этапов:

загрузки иравномерного распределения смеси при вращении формы на первой скорости;

уплотнения бетоннойсмеси при наибольшем числе оборотов формы.

В связи с малойпроизводительностью ложечных питателей, при изготовлении оболочек диаметром 1;1,6 и 2 м загрузка форм может продолжаться 30 мин. Необходимоследить за тем, чтобы время от затворения первого замеса до окончанияцентрифугирования секции оболочки не превышало времени начала схватыванияцемента.

Бетонную смесьрекомендуется формовать при уплотняющей силе не менее 0,8 кг/см2.

7.41. Рекомендуетсяследующий режим центрифугирования:

а) при изготовленииоболочек диаметром 0,4 и 0,6 м

1-я скорость..................2-2,5 мин

2-я     >>     .................1-2     >>

3-я     >>     .................0,5-1   >>

4-я     >>     .................14-17  >>

б) для оболочек диаметром 1; 1,6 и 2 м

1-я скорость................срок, необходимый для загрузкиформы

2-я    >>       .............. 1-2  мин

3-я    >>       ..............1-2    >>

4-я    >>      ...............20-30  >>

Режимцентрифугирования необходимо корректировать в зависимости от жесткостиприменяемых бетонных смесей.

7.42. По окончаниицентрифугирования необходимо сливать образующийся шлам. Запрещается оставлятьего в полости оболочки.

8. Тепловлажностная обработка оболочек

7.43. Для ускорениятвердения бетона и связанного с этим сокращения цикла изготовления оболочек, атакже при производстве работ в зимнее время следует применять пропариваниебетона.

7.44. Оболочкирекомендуется пропаривать:

в стационарныхтоннельных или ямного типа камерах;

в сборныхтонкостенных камерах;

в вертикальныхтепляках.

Пропарочные камерырекомендуется оснащать автоматическими самопишущими приборами для контроля ирегулирования температуры и влажности.

Допускаетсяпропаривать оболочки непосредственно в формах паром, подаваемым во внутреннююполость.

7.45. Для увеличенияоборачиваемости опалубочных форм рекомендуется вести пропаривание оболочек вдва этапа:

в форме до получениябетоном прочности не менее 50 кг/см2;

распалубленнойоболочки до получения бетоном прочности, предусмотренной проектом.

7.46. До началапропаривания каждую секцию оболочки необходимо выдержать при положительнойтемпературе окружающего воздуха.

В зависимости отсредней температуры воздуха продолжительность выдерживания должна составлять:

Средняя температура воздуха, °С

10-15

15-25

25-40

Продолжительность выдерживания, ч

8-6

6-3

3-1

7.47. Дляпропаривания оболочек рекомендуется следующий режим: подъем температуры - соскоростью не более 15° в час, прогрев насыщенным паром при температуре 70-80° -в течение 10-16 ч, остывание оболочек в камере до температурыокружающего воздуха - с интенсивностью 10-15° в час.

Этот режимокончательно должен уточняться опытным путем с учетом свойств применяемыхцементов и местных условий изготовления и пропаривания оболочек.

7.48. Припропаривании оболочки непосредственно в форме паром, подаваемым во внутреннююполость, необходимо, чтобы разница в нагреве наружной и внутренней поверхностейбетона оболочек (Dt) не превышала 15°. В противномслучае в оболочках будут появляться трещины.

Величину Dt следует определять по формулам:

при пропаривании взакрытом помещении

при пропаривании наоткрытом воздухе

где Dt - разность температур внешней ивнутренней поверхностей оболочки в град;

tп- максимальная установившаяся температура пара в оболочке в град;

tв- минимальная температура воздуха, окружающего оболочку, в град;

d - толщина стенки оболочки в м.

7.49. Для уменьшенияразности температур наружной и внутренней поверхностей в случае, если она можетпревышать 15°, следует наружную форму теплоизолировать или же поместить вобъемлющий тепляк.

При теплоизоляциинаружных форм величину Dt можно определять по формулам:

при пропаривании взакрытом помещении

при пропаривании наоткрытом воздухе

где hи - толщина слоя теплоизоляции в м;

lи - коэффициент теплопроводноститеплоизоляции в ккал/м·ч·град (табл. 22).

Таблица 22

Значения коэффициентов теплопроводности lи некоторыхтеплоизоляционных материалов

Наименование материалов

Коэффициент теплопроводности, ккал/м·ч·град

Вата асбестовая

0,08

Вата шлаковая свободно набитая

0,03-0,04

Вата шлаковая уплотненная

0,05-0,06

Войлок строительный

0,04

Камышит сухой

0,05

Минеральный войлок

0,05-0,06

Опилки в засыпке

0,08

Деревянная опалубка

0,20

7.50. При одностороннемпропаривании горизонтально расположенных оболочек (изнутри) не следуетдопускать скопления в них конденсирующейся воды. Для удаления конденсатаоболочки следует укладывать с наклоном в 1/100.

7.51. При подачепара в вертикально расположенные оболочки рекомендуется полость внутреннейформы делить на три-четыре отсека по высоте с подводом пара в каждый отсек поотдельному каналу.

7.52. Запрещаетсяснимать форму с неостывших оболочек, если температура бетона более чем на10-15° превышает температуру окружающего воздуха.

7.53. Доприобретения бетоном прочности не менее 100% от проектной распалубленныеоболочки должны находиться в состоянии постоянного увлажнения, котороеобеспечивается периодической поливкой секций или помещением их в водную среду.

7.54. После наборабетоном 100% проектной прочности, что устанавливается по результатам испытанияконтрольных образцов, оболочки можно хранить в естественных условиях.

9. Контроль качества, приемка и складированиеоболочек

7.55. В процессеизготовления оболочек необходимо контролировать:

качество материалов(цемента, песка, крупного заполнителя);

качествоприготовления бетонной, смеси;

размеры форм;

размеры арматурныхкаркасов;

положение каркаса вформе;

правильностьнатяжения арматуры;

правильность укладкибетонной смеси;

режимтермовлажностной обработки;

правильностьосвобождения анкеров от натянутой арматуры;

качество бетона;

размеры оболочек.

7.56. Качествобетона следует контролировать в соответствии с указаниями глав СНиПа I-B.3-62 и III-В.1-62 и ГОСТа 4800-59.

7.57. Если в течениесмены дозировку бетонной смеси не изменяют, то для определения прочности бетонаизготовляют одну партию контрольных образцов в количестве не менее 9 шт. дляненапряженных и 12 шт. для напряженных оболочек.

Образцы испытывают:после окончания пропаривания (3 шт.), перед спуском натяжения арматуры (3 шт.),перед отгрузкой оболочек заказчику (3 шт.), через 28 суток после изготовленияоболочки (3 шт.) для определения марки бетона.

7.58. Образцыотбирают одновременно с бетонированием секций и выдерживают вместе ссоответствующими секциями при одном и том же тепловлажностном режиме.

Образцы,предназначенные для определения марки бетона, хранят в лабораторных условиях всоответствии с требованиями ГОСТа 4800-59.

7.59. Приизготовлении оболочек методом центрифугирования прочность центрифугированногобетона можно получить путем умножения кубиковой прочности вибрированного бетонана коэффициент, учитывающий повышение прочности центрифугированного бетона всравнении с вибрированным.