Особенности проектирования большеразмерных кустов и полей свай и плит ростверка

7.5.1 Расчет конструктивной системы «свайное основание - изгибаемая плита -верхнее строение» в общем случае следует производить в пространственной постановке с учетом совместной работы надземных и подземных конструкций зданий, свайных фундаментов и их основания. Определение внутренних усилий в сваях и плите ростверка следует выполнять численными методами на ЭВМ с использованием апробированных программ, описывающих такое взаимодействие.

7.5.2 При расчете большеразмерных свайных фундаментов деформационные характеристики материала свай, ростверка и надфундаментных конструкций допускается считать упругими, ограничивая расчетные усилия пределами линейной пропорциональности. Механическое поведение грунта должно преимущественно описываться нелинейными моделями.

7.5.3 Механическая работа грунта при определении внутренних усилий в сваях в составе большеразмерных свайных фундаментов преимущественно должна описываться моделями, использующими характеристики грунта, определение которых регламентировано действующими ГОСТ. С целью выявления особенностей механической работы фундаментов и надземных конструкций в отдельных случаях могут применяться более сложные упругопластические модели, учитывающие упрочнение и разупрочнение грунтов, дилатансию и др. (многопараметрические упругопластические модели). Возможность выбора такой модели должна определяться полнотой инженерно-геологических изысканий и уровнем ответственности проектируемых сооружений. При проведении расчетов по многопараметрическим упругопластическим моделям в составе проекта необходимо проводить сопоставление результатов расчета по различным моделям и учитывать возможное увеличение внутренних усилий для всех конструктивных элементов.

7.5.4 При построении расчетной модели основания должны быть назначены необходимые габариты расчетной области и конфигурация конечно-элементной или конечно-разностной разбивки. Размеры области основания, примыкающей к свайному фундаменту и учитываемой при расчете свайного основания, должны обеспечивать отсутствие существенного влияния граничных условий на результаты расчетов.

7.5.5 При проведении расчетов фундаментов следует учитывать влияние устройства котлована, его ограждающих конструкций, последовательности возведения блоков, частей и очередей сооружения, неоднородности в геологическом строении.

7.5.6 Расчетная модель большеразмерных кустов и полей свай должна строиться таким образом, чтобы содержать погрешность в сторону запаса надежности проектируемых фундаментных и надземных конструкций. Если заранее такая погрешность не может быть определена, необходимо проведение уточняющих расчетов и определение наиболее неблагоприятных воздействий на конструкции. Также следует учитывать возможные неопределенности, связанные с назначением расчетной модели и выбором деформационных и прочностных показателей грунтов основания. Для этого при проведении компьютерных расчетов большеразмерных групп свай и свайно-плитных фундаментов рекомендуется проводить сопоставление отдельных результатов расчета элементов расчетной схемы с аналитическими решениями, выполнять сопоставительные или альтернативные расчеты по различным геотехническим программам.

7.5.7 При расчетах, использующих для каждого i -го слоя грунта только стандартные деформационные параметры грунтов (E_i - модуль деформации i -го слоя грунта по ветви первичного нагружения, E_{e , i} - модуль деформации i -го слоя грунта по ветви вторичного нагружения и v_i - коэффициент Пуассона i -го слоя грунта), допускается глубину расчетной области назначать так же как и при расчетах осадок по схеме условного фундамента подраздела 7.4. При проведении расчетов по многопараметрическим моделям глубина сжимаемой толщи должна определяться на основании проведенных расчетов.

7.5.8 По результатам расчетов должна быть выявлена качественная и количественная картина группового и краевого эффектов в свайном основании, т.е. особенности работы свай, находящихся на разных участках свайного поля. Необходимо учитывать увеличение податливости свай, работающих в составе свайной группы (поля, куста) по сравнению с работой одиночных свай, а также переменность сопротивления свай и грунта в зависимости от их местоположения (краевого: углового, торцевого и пр.; внутреннего: центрального, промежуточного и пр.; в разреженной или сгущенной части и пр.) в группе.

7.5.9 При расчете надземных и фундаментных конструкций зданий допускается свайное основание описывать с помощью линейных и нелинейных контактных элементов податливости. Характеризующие эти элементы зависимости «нагрузка - осадка» для голов свай и межсвайной подошвы плиты-ростверка рекомендуется определять путем пространственного расчета свайного основания по деформациям в диапазоне нагрузок, характеризующем возможные перепады расчетных реакций в головах свай и межсвайного грунта. Допускается описывать работу нелинейных контактных элементов податливости путем нескольких итераций с изменением (пересчетом) жесткостей линейных контактных элементов.

7.5.10 Для определения жесткостных характеристик основания допускается заменять пространственный расчет свайного основания в целом расчетом его характерных фрагментов. При проведении таких расчетов допустимо изгибаемый ростверк принимать абсолютно жестким.

7.5.11 Концентрацию сдвиговых деформаций и пластическое течение грунта по границе «свая - грунт» следует описывать путем использования специальных «интерфейсных» (контактных) элементов или надлежащего сгущения конечно-элементной (конечно-разностной) разбивки.

7.5.12 Для сооружений I уровня ответственности (ГОСТ 27751) расчет ростверков большеразмерных свайных фундаментов должен осуществляться только в нелинейной постановке. Для сооружений II и III уровней ответственности допускается выполнять расчет изгибаемого ростверка с использованием модели упругого основания, характеризуемого переменными в плане коэффициентами жесткости. Эти коэффициенты назначаются по результатам расчета свайного фундамента по деформациям согласно подразделу 7.4. При этом при проектировании конструкции плитного ростверка следует выбирать наиболее неблагоприятные случаи возможного распределения сопротивлений свай в плане. Выбор толщины ростверка определяется расчетом на продавливание.

7.5.13 Армирование плиты ростверка выполняется арматурными сетками или отдельными стержнями в соответствии с СП 63.13330. При этом необходимая величина рабочего армирования ростверка определяется по действующим в его сечениях усилиям, определенным согласно требованиям настоящего раздела.

7.5.14 Расчет по прочности материала ствола свай в составе свайно-плитных фундаментов, большеразмерных кустов и полей свай следует осуществлять с учетом возможности перегрузки свай, для чего расчет свай по прочности ее материала следует вести на нагрузки, в 1,5 раза превышающие расчетную величину усилий в сваях. При проведении указанных расчетов следует учитывать местоположение свай в составе фундаментов.

7.5.15 Большеразмерные кусты и поля свай следует проектировать с учетом возможности передачи нагрузки на грунт непосредственно через подошву плиты ростверка, в связи с чем в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по соответствующей подготовке основания. При назначении глубины заложения плитной части свайно-плитного фундамента необходимо учитывать сезонное промерзание грунтов.

7.5.16 В проекте свайных и плитно-свайных фундаментов сооружений первого уровня ответственности следует предусматривать установку специальных датчиков измерения усилий в наиболее нагруженных сваях сооружения. Датчики должны быть установлены не менее чем в 2-рядовых, 2-угловых и 2-краевых сваях в наиболее нагруженных частях сооружения.

7.5.17 При устройстве буронабивных свай диаметром, превышающим 800 мм, не менее 10 % из них, (а при нагрузке более 500 кН - все сваи) должны быть запроектированы с арматурными каркасами, оснащенными специально предусмотренными трубками, обеспечивающими возможность контроля сплошности и прочности бетона свайных стволов неразрушающими методами.