ДСТУ Б В.2.1-27:2010. Основи та фундаменти споруд. Палі. Визначення несучої здатності за результатами польових випробувань (60288)

Одеська державна академія будівництва і архітектури (ОДАБА) Міністерства освіти і науки України (В. Дорофєєв, О. Школа, Ю. Тугаєнко – доктори техн. наук; О. Новський, канд. техн. наук; Ю. Матус, В. Читинський,

В. Пивонос, С. Кущак)

ДП ПІ Київський Промбудпроект ДАТ “УКРБУД” (Е. Воловик)

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури (ПДАБА) Міністерства освіти і науки України (В. Сєдін, д-р техн. наук)

1. ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Міністерства регіонального розвитку та будівництва України від 22.12.2010 р.

№ 535, чинний з 2011-07-01

ЗМІСТ

1 Сфера застосування 1

2 Нормативні посилання 1

3 Терміни та визначення понять 2

4 Загальні положення 2

5 Визначення несучої здатності за результатами випробувань натурних паль 3

6 Визначення несучої здатності за результатами випробувань ґрунтів палями 9

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

Основи та фундаменти споруд

ПАЛІ. ВИЗНАЧЕННЯ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ

ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ПОЛЬОВИХ ВИПРОБУВАНЬ

Основания и фундаменты сооружений

СВАИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ

Ground and foundations structures

PILE. CALCULATION OF BEARING CAPACITY

ON RESULTS OF FIELD TESTS

Чинний від 2011-07-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

1. Цей стандарт поширюється на палі різних типів згідно з класифікацією ДБН В.2.1-10 (Зміна № 1) і встановлює методики визначення несучої здатності паль за властивостями ґрунту за результатами польових випробувань згідно з ДСТУ Б В.2.1-1 та ДСТУ Б В.2.1-9.
2. Методики призначені для визначення несучої здатності паль для проектування за даними контрольних випробувань на будівельному майданчику.
3. Стандарт не поширюється на методики визначення несучої здатності паль при сейсмічних і динамічних впливах, а також паль у ґрунтах з особливими властивостями згідно з ДБН В.2.1-10, окрім паль у просідаючих ґрунтах за результатами випробувань натурних паль із замочуванням ґрунтів основи.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:

ДБН В.2.1-10-2009 Об’єкти будівництва та промислова продукція будівельного призначення. Основи та фундаменти будинків і споруд. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування

ДСТУ Б В.2.1-1-95 (ГОСТ 5686-94) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи польових випробувань палями

ДСТУ Б В.2.1-5-96 (ГОСТ 20522-75) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи статистичної обробки результатів випробувань

ДСТУ Б В.2.1-9-2002 (ГОСТ 19912-2001) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи польових випробувань статичним і динамічним зондуванням

3 ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

Нижче подано терміни, вжиті в цьому стандарті, та визначення позначених ними понять.

3.1 несуча здатність паль за властивостями ґрунту

Величина навантаження, яке може сприймати паля, за умови забезпечення граничних значень осідання, визначених для даного виду конструкції чи будівлі, з урахуванням коефіцієнтів умов роботи та надійності по ґрунту

3.2 окреме значення граничного опору

Величина навантаження, визначена за даними випробування палі (натурної, еталонної чи палі-зонда) за графіками залежності переміщень від навантажень, за умови наперед заданого нормами чи технічними умовами обмеження осідань

3.3 відмова

Величина занурювання палі від одноразової дії механізму занурення: одного удару молота чи трамбівки, які падають із фіксованої висоти, однієї хвилини роботи віброзанурювача або пристрою вдавлювання

4 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1. Передбачені стандартом методики включають визначення несучої здатності паль за результатами польових випробувань натурних паль статичним і динамічними навантаженнями та ґрунтів палями (натурними, еталонними і палями-зондами) згідно з ДСТУ Б В.2.1-1 та ДСТУ Б В.2.1-9 відповідно до вимог ДБН В.2.1-10 (Зміна № 1).
2. Визначення несучої здатності паль за властивостями ґрунту за даними польових випробувань виконують за результатами:

• випробування натурних паль вдавлювальним, висмикувальним та горизонтальним статичними навантаженнями;
• динамічних випробувань натурних забивних паль;
• встановлення окремого значення граничного опору забивної палі за даними випробувань ґрунтів еталонними палями типів І, II, III;
• встановлення окремого значення граничного опору забивної палі за даними випробувань палі-зонда;
• встановлення окремого значення граничного опору забивної чи набивної палі за даними статичного зондування ґрунтів.

5 ВИЗНАЧЕННЯ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ВИПРОБУВАНЬ НАТУРНИХ ПАЛЬ

5.1 Статичні випробування

5.1.1 Несучу здатність натурних паль Fd, кН, за результатами їх випробувань вдавлювальним, висмикувальним і горизонтальним статичним навантаженнями та за результатами їх динамічних випробувань слід визначати за формулою:

рядових і проміжних 1,2

анкерних і кутових 1,0

для великих переходів:

якщо вага паль і ростверку дорівнює розрахунковому висмикувальному

якщо вага паль і ростверку складає 65 % і менше розрахункового

висмикувального навантаження 0,6

у інших випадках (для проміжних значень) інтерполяцією

Примітка. Результати статичних випробувань паль на горизонтальні навантаження можуть бути використані для безпосереднього визначення розрахункового навантаження, що допускається на палю, якщо умови випробувань відповідають фактичним умовам роботи палі у фундаменті будівлі або споруди.

5.1.2 У випадку, якщо кількість паль, випробуваних в однакових ґрунтових умовах менше шести, нормативне значення граничного опору палі у формулі (1) слід приймати таким, що дорівнює найменшому граничному опору, отриманому за результатами випробувань, тобто:

У випадку, якщо кількість паль, випробуваних в однакових умовах – шість і більше, F_и,п і γ_g слід визначати за результатами статистичної обробки окремих значень граничних опорів паль F_u, отриманих за даними випробувань, керуючись вимогами ДСТУ Б В.2.1-5 щодо методики визначення тимчасового опору. При цьому для визначення окремих значень граничних опорів слід керуватися вимогами 5.1.3 – при вдавлювальних, 5.1.6 – при висмикувальних і горизонтальних навантаженнях і 5.2 – при динамічних випробуваннях.

5.1.3 Якщо навантаження при статичному випробуванні паль на вдавлювання доведене до навантаження, що викликає безперервне зростання їх осідання 5 без збільшення навантаження (при s ≤ 20 мм), то це навантаження приймають за окреме значення граничного опору F_u випробовуваної палі.

У всіх інших випадках для фундаментів будівель і споруд (окрім мостів і гідротехнічних споруд) за окреме значення граничного опору палі F_u вдавлювальному навантаженню слід приймати навантаження, під впливом якого паля отримає осідання, яке дорівнює s, що визначають за формулою:

5.1.4 Значення коефіцієнта ξ слід приймати таким, що дорівнює 0,2 у випадках, коли випробування паль виконується з умовною стабілізацією, яка дорівнює 0,1 мм за одну годину, якщо під їх нижніми кінцями залягають піщані ґрунти, а також за дві години, якщо під їх нижніми кінцями залягають глинисті ґрунти.

Значення коефіцієнта ξ допускається уточнювати за результатами спостережень за осіданнями-будівель, побудованих на пальових фундаментах в аналогічних (подібних) ґрунтових умовах. Якщо осідання, визначене за формулою (2), виявиться більшим ніж 40 мм, то за окреме значення граничного опору палі F_и слід приймати навантаження, що відповідає осіданню s = 40 мм.

5.1.5 Для мостів і гідротехнічних споруд за граничний опір палі F_u при вдавлювальних навантаженнях слід приймати навантаження на один ступінь менше за навантаження, при якому виникають:

а) приріст осідання за один ступінь навантаження (при загальному осіданні більше ніж 40 мм), що перевищує в п’ять разів і більше приріст осідання, отриманий за попереднього ступеня навантаження;

б) осідання, що не затухає протягом доби і більше (при загальному його значенні більше ніж 40 мм).

Якщо при максимальному досягнутому при випробуваннях навантаженні, яке виявиться таким, що дорівнює або більше 1,5 F_d (де F_d– несуча здатність палі, визначена за розрахунком із використанням табличних значень розрахункового опору ґрунту згідно з додатком Н ДБН В.2.1-10 (Зміна № 1), осідання палі 5 при випробуваннях виявиться менше величини, визначеної за формулою (2), а для мостів і гідротехнічних споруд – менше ніж 40 мм, то в цьому випадку за окреме значення граничного опору палі F_u допускається приймати максимальне навантаження, отримане при випробуваннях.

Примітка. В окремих випадках при відповідному обґрунтуванні допускається приймати максимальне навантаження, досягнуте при випробуваннях, яке дорівнює F_d.

5.1.6 При випробуванні паль статичним висмикувальним або горизонтальним навантаженням за окреме значення граничного опору F_u (див. 5.1.2) за графіками залежності переміщень від навантажень приймають навантаження на один ступінь менше навантаження, що викликає безперервне зростання переміщення палі.

Примітка. Результати статичних випробувань паль на горизонтальні навантаження можуть бути використані для безпосереднього визначення розрахункових параметрів системи “паля – ґрунт”, які використовують у розрахунках згідно з додатком Н ДБН В.2.1-10 (Зміна № 1).

5.2 Динамічні випробування

5.2.1 При динамічних випробуваннях забивних паль окреме значення граничного опору F_u, кН, (див. 5.1.2) за даними їх занурення при фактичних (виміряних) залишкових відмовах s_a≥ 0,002 м слід визначати за формулою:

5.2.2 Якщо фактична (виміряна) залишкова взіоддмчоивйа s_a 0,002 м, то в проекті пальового фундаменту слід передбачити застосування для занурення паль молота з більшою енергією удару, за якої залишкова відмова буде s_а≥ 0,002 м, а в разі неможливості заміни палебійного устаткування та за наявності відмовомірів окреме значення граничного опору палі F_u, кН, слід визначати за формулою:

Примітка 1. При забиванні паль у ґрунт, що видаляється при розробці котловану, чи в ґрунт дна водотоку значення розрахункової відмови слід визначати із несучої здатності паль, обчисленої з врахуванням ґрунту невидаленого або такого, що може бути розмитий, а в місцях вірогідного прояву довантажувальних сил тертя -з їх урахуванням.

Примітка 2. У разі розбіжності більше ніж в 1,4 раза величин несучої здатності паль, визначених за формулами (3) – (5), із несучою здатністю, визначеною розрахунком відповідно до додатка Н ДБН В.2.1-10 (Зміна № 1) (за результатами лабораторних визначень фізико-механічних властивостей ґрунтів), необхідно додатково перевірити несучу здатність паль за результатами статичного зондування чи статичних випробувань паль.

Таблиця 1 – Значення коефіцієнта η

Коефіцієнт η, кН/м 2

Випробування паль забиванням і добиванням (а також у разі , визначення відмов) при видах паль:

залізобетонних з наголовником

дерев’яних без підбабку

дерев’яних з підбабком

Контроль несучої здатності паль за результатами виробничого забивання при значенні Е_d/ s_a, кН:

Що таке несуча здатність палі за матеріалом стовбура палі

4 Розрахунок пальових фундаментів

4.2 Визначення несучої здатності забивних паль

Застосовування паль найбільш раціональне в тому випадку, коли їх несуча здатність за ґ рунтом близька до несучої здатності за матеріалом конструкції (ствола).

Несуча здатність палі за ґ рунтом розраховується за умовою [7]

де N – розрахункове навантаження, що передається на палю, кн.;

F_d – несуча здатність палі, кн.;

g _k – коефіцієнт надійності, що установлюється в залежності від кількості паль у фундаменті і від способу визначення F_d, , g _k = 1,2. 1,75.

Несуча здатність за ґ рунтом палі, яка спирається на скельний або грунт, який практично не стискається, визначається як сила розрахункового опору ґ рунту основи тільки під нижнім кінцем палі, кН:

g _c – коефіцієнт умов роботи палі в ґрунті; g _c = 1;

R – розрахунковий опір ґ рунту під нижнім кінцем палі-стояка, який приймають таким:

а) для усіх видів забивних паль, які спираються на скельний та ґрунт, що мало стискається, R = 20 МПа;

б) для набивних та бурових паль і паль-оболонок, які заповнені бетоном, і заглиблених у невивітрілий скельний грунт не менше ніж на 0,5м, – за формулою:

де R_c,n – нормативне значення границі міцності на одноосний стиск скельного ґ рунту у водонасиченому стані, кПа;

g _g – коефіцієнт надійності за ґ рунтом, g _g = l,4;

l_d – розрахункова глибина занурення набивної палі в скельному грунті, м;

d_f – зовнішній діаметр заглибленої у скельний ґрунт набивної палі, м.

Несуча здатність висячої забивної палі, яка працює на вертикаль­не стискуюче навантаження, визначається як сума сил розрахункових опорів ґ рунтів основи під нижнім кінцем палі та на її боковій поверхні:

де R – розрахунковий опір ґрунту під нижнім кінцем палі [7, табл. 1], який визначається в залежності від виду ґрунту та глибини занурення нижнього кінця палі (табл. 4.5), кПа;

u – зовнішній периметр поперечного перерізу палі, м;

f_i – розрахунковий опір i-го шару ґрунту основи по боковій поверхні [7, табл. 2], який визначається в залежності від виду ґрунту та глибини занурення середини цього шару від рівня природного рельєфу, кПа (табл. 4.6);

h_i – товщина i-того шару ґрунту, дотичного з боковою поверхнею, м;

g _cR та g _cf – коефіцієнти умов роботи ґрунту відповідно під нижнім кінцем палі і по боковій поверхні [7, табл. З], які враховують вплив способу занурення палі на розрахунковий опір ґрунту. Для суцільних та порожнистих паль із закритим нижнім кінцем, які занурюються механічними (підвісними), пароповітряними та дизельними молотами g _cR = g _cf = 1.

При зануренні забиванням або вдавлюванням у попередньо пробурені лідерні свердловини із заглибленням кінців паль не менше 1 м нижче вибою свердловини g _cR =1, а g _cf у цьому випадку приймається в залежності від діаметра свердловини: при діаметрі свердловини, рівному стороні квадратної палі – g _cf =0,5; на 0,05 м менше сторони квадратної палі – g _cf = 0,6; на 0,15 м менше сторони квадратної палі – g _cf =1,0.

Для визначення глибини занурення Н нижнього кінця палі та середньої глибини розташування шару ґрунту (примітка 2) можна скористатись такими формулами: при плануванні зрізанням від 3 до 10 м:

при плануванні підсипанням (намивом) від 3 до 10 м:

де Н_П – глибина занурення нижнього кінця палі від рівня природного рельєфу, м:

h₃ та h_П – товщина відповідно зрізання і підсипання, м.

Таблиця 4.5 – Розрахунковий опір під нижнім кінцем забивних паль
та паль-оболонок, що занурюються без виймання ґрунту ,кПа

Глибина занурення нижнього кінця палі

Піщані грунти середньої щільності