Правила и периодичность проверки эффективности вентиляционных систем

2 Расчетные методы определения несущей способности свай

Сваи-стойки

7.2.1 Расчетные методы следует использовать для оценки несущей способности свай-стоек при проектировании сооружений всех уровней ответственности.

Несущую способность Fd, кН, набивной и буровой свай, взаимодействующих со скальным грунтом, а также забивной сваи и сваи-оболочки, опирающейся на скальный или слабодеформируемый грунт, принимают равной несущей способности основания под нижним концом сваи Fdb

Несущую способность основания под нижним концом сваи Fdb следует определять, используя расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, по формуле

где γc – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, кПа;

A – площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом равной площади поперечного сечения брутто, для полых свай круглого сечения с открытым нижним концом и свай-оболочек – равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.

Для набивных, буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном, опирающихся на невыветрелые скальные грунты (без слабых прослоек) при ld < 0,5 м, R следует определять по формуле

где Rm – расчетное сопротивление массива скального грунта под нижним концом сваи-стойки, определяемое по Rc,m,n – нормативному значению предела прочности на одноосное сжатие массива скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяемому, как правило, в полевых условиях;

γg – коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4.

Для предварительных расчетов оснований сооружений всех уровней ответственности значения характеристик Rm и Rc,m,n допускается принимать равным

где Rc и Rc,n – соответственно расчетное и нормативное значения предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяются по результатам испытаний образцов отдельностей (монолитов) в лабораторных условиях;

Ks – коэффициент, учитывающий снижение прочности ввиду трещиноватости скальных грунтов, принимаемый по таблице 7.1.

Примечание.При опирании забивных свай на слабо деформируемые грунты, для которых не задано значение предела прочности на одноосное сжатие, допускается принимать величину R по таблице 7.2 как для гравелистых песков с повышающим коэффициентом Eгр/Ek0, где Eгр – модуль деформации слабодеформируемого грунта, а Ek0 – 50 МПа.

Таблица 7.1. СП 24.13330.2021

В любом случае значение R следует принимать не более 20000 кПа и не менее величины расчетного сопротивления под нижним концом сваи для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем и с углом внутреннего трения φI = 32° согласно 7.2.7.

Расчетное сопротивление скального грунта R для набивных и буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном и заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м, определяется по формуле

где Rm – определяется по формуле (7.7);

ld – расчетная глубина заделки набивной и буровой сваи и сваи-оболочки в скальный грунт, м (рисунок 7.1);

df – наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м.

Значение фактора заглубления R определяется по формуле (7.8), принимая фактор заглубления

Примечание.При наличии в основании набивных, буровых свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытаний свай и свай-оболочек статической нагрузкой.

7.2.2 Для предварительной оценки несущей способности Fd сваи, прорезающей толщу скальных грунтов, ее величину допускается определять с учетом расчетного сопротивления грунтов основания на боковой поверхности сваи согласно приложению Д.

7.2.3 Для расчетов оснований сооружений классов КС-3 и КС-2, а также оснований, сложенных выветрелыми, размягчаемыми, со слабыми прослойками скальными грунтами, несущую способность сваи-стойки Fd следует принимать по результатам испытаний свай статической нагрузкой.

Висячие забивные, вдавливаемые всех видов и железобетонные сваи-оболочки, погружаемые без выемки грунта (забивные сваи трения)

7.2.4 Несущую способность Fd, кН, висячей забивной и вдавливаемой свай и железобетонной сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающей на вдавливающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где γc – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1.

Примечание.Коэффициент условий работы γc в формулах (7.9) и (7.12) следует принимать: для нормальных промежуточных опор линий электропередачи 1,2, а в остальных случаях 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.2;

A – площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;

u – наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3;

hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

γR,R, γR,f – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 7.4.

В формуле (7.9) следует суммировать сопротивления грунта по всем его слоям, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой или возможен размыв грунта. В этих случаях следует суммировать сопротивления всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже уровня планировки (срезки) и дна водоема после его местного размыва при расчетном паводке.

Таблица 7.2. СП 24.13330.2021

Таблица 7.3. СП 24.13330.2021

Таблица 7.4. СП 24.13330.2021

7.2.5 Опирание нижних концов забивных и вдавливаемых свай на рыхлые пески или на глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6, не рекомендуется. В случае, если принимается такое техническое решение, несущую способность Fd, кН, следует подтверждать результатами контрольных статических испытаний свай в соответствии с ГОСТ 5686.

7.2.6 Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной свай, прорезающих песчаные и глинистые грунты, Fd, кН, с наклоном боковых граней ip ≤ 0,025 следует определять по формуле

где γc, R, A, hi, fi, γR,R, γR,f – см. формулу (7.9);

ui – наружный периметр i-го сечения сваи, м;

u0,i – сумма размеров сторон i-го поперечного сечения сваи, м, имеющих наклон к оси сваи;

ip – наклон боковых граней сваи, дол. ед.;

Ei – модуль деформации слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи, кПа, определяемый по результатам компрессионных испытаний;

ki – коэффициент, зависящий от вида грунта и принимаемый по таблице 7.5;

ζr – реологический коэффициент, принимаемый равным 0,8.

Таблица 7.5. СП 24.13330.2021

7.2.7 Несущую способность Fdu, кН, висячей забивной и вдавливаемой свай и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле

где u, γR,f, fi, hi – см. формулу (7.9);

γc – коэффициент условий работы сваи в грунте (для свай, погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, γc = 0,6, на глубину 4 м и более γc = 0,8 – для всех сооружений).

7.2.8 Несущую способность свай и баретт длиной свыше 40 м следует определять на основании численных расчетов с учетом 7.2.15. При этом начальное напряженное состояние массива грунта рекомендуется определять с учетом OCR по ГОСТ Р 58326 в соответствии с 7.7.13.

7.2.9 Предварительно значение ожидаемого максимального вдавливающего усилия при погружении свай вдавливанием следует принимать по формуле

где k – эмпирический коэффициент, определенный на основании сопоставления результатов значений несущей способности свай по ГОСТ 5686 и максимального усилия вдавливания при погружении свай. Допускается принимать величину k равной 1,6 для песков пылеватых, мелких и средней плотности и 2,0 – для плотных песков, для пылевато-глинистых грунтов с E более 12 МПа – 1,3 и 1,1 для грунтов с E менее 12 МПа.

Висячие набивные, буровые и сваи-оболочки, погружаемые с выемкой грунта и заполняемые бетоном (сваи трения)

7.2.10 Несущую способность Fd, кН, набивной и буровой свай с уширением и без уширения, а также сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта и заполняемой бетоном, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять по формуле

где γc – коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на глинистые грунты со степенью влажности Sr < 0,85 и на лессовые грунты – γc = 0,8, в остальных случаях – γc = 1;

γR,R – коэффициент надежности по сопротивлению грунта под нижним концом сваи; γR,R = 1 во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями и буроинъекционных свай по перечислению е) 6.5, для которых этот коэффициент следует принимать равным 1,3, и свай с уширением, устраиваемых путем механического разбуривания грунта, бетонируемых насухо γR,R = 0,5 и бетонируемых подводным способом, для которых γR,R = 0,3;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по 7.2.11; для набивной сваи, изготавливаемой по технологии, указанной в перечислениях а), б) 6.4 – по таблице 7.2;

A – площадь опирания сваи, м2, принимаемая равной:

u – периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γR,f – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования и принимаемый по таблице 7.6;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3;

hi – см. формулу (7.9).

Площадь опирания буроинъекционной сваи следует принимать по площади поперечного сечения уширения, а периметр поперечного сечения ствола – исходя из среднего значения диаметров dij сваи, которые следует определять по объему бетонной смеси, израсходованной на заполнение j-го разрядно-импульсного уширения в i-м слое грунта. Заданные в проекте уширения сваи уточняют при изготовлении опытных свай в конкретных грунтовых условиях.

Примечание.Для свай с уширением, устраиваемых путем механического разбуривания грунта, при наличии данных видеообследования скважин или результатов обследования скважин, указывающих на отсутствие бурового шлама на уровнях подошвы уширения скважин и дна приямка ниже уширения, допускается принимать:

Таблица 7.6. СП 24.13330.2021

7.2.11 Расчетное сопротивление R, кПа, грунта под нижним концом сваи следует принимать:

где α1, α2, α3, α4 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 7.7 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания;

γ’1 – расчетное значение удельного веса грунта, кН/м3, в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

γ1 – осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м3, расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

d – диаметр, м, набивной и буровой свай, диаметр уширения (для сваи с уширением), сваи-оболочки или диаметр скважины для сваи-столба, омоноличенного в грунте цементно-песчаным раствором;

h – глубина заложения, м, нижнего конца сваи или ее уширения, отсчитываемая от природного рельефа или уровня планировки (при планировке срезкой), для опор мостов – от дна водоема после его общего размыва при расчетном паводке;

Таблица 7.7. СП 24.13330.2021

Таблица 7.8. СП 24.13330.2021

7.2.12 Расчетное сопротивление R, кПа, грунта под нижним концом сваи-оболочки, погружаемой с частичной выемкой грунта, но с сохранением грунтового ядра высотой не менее трех диаметров оболочки на последнем этапе ее погружения (при условии, что грунтовое ядро образовано из грунта, имеющего те же характеристики, что и грунт под нижним концом сваи-оболочки), следует принимать по таблице 7.

2 с коэффициентом условий работы грунта, учитывающим способ погружения свай-оболочек в соответствии с пунктом 4 таблицы 7.4, при этом расчетное сопротивление в указанном случае относится к площади поперечного сечения сваи-оболочки нетто.

7.2.13 Несущую способность Fdu, кН, набивной и буровой свай и сваи-оболочки, работающих на выдергивающие нагрузки, следует определять по формуле

где γc – см. формулу (7.11);

u, γR,f, fi, hi – см. формулу (7.13).

7.2.14 Для набивных и буровых свай и свай-оболочек, погружаемых с выемкой грунта и заполняемых бетоном, опирающихся нижним концом на глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай в соответствии с ГОСТ 5686.

7.2.15 Несущую способность свай длиной более 40 м следует определять компьютерными расчетами на основании построения графика “осадка-нагрузка”. При этом за величину несущей способности свай следует принимать нагрузку на сваю при расчетной величине осадки, равной 4 см.

Винтовые сваи

7.2.16 Несущую способность Fd, кН, винтовой однолопастной сваи диаметром лопасти d ≤ 1,2 м и длиной l ≤ 10 м, работающей на вдавливающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле (7.17) (при других параметрах, в частности при двух и более лопастях, диаметре лопасти d >

1,2 м и погруженной длине сваи l > 10 м, действии горизонтальной силы или момента, – по данным испытаний сваи статической нагрузкой или результатам численных расчетов в нелинейной постановке с использованием апробированных моделей грунта)

где γc – коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по таблице 7.9;

γR,R, γR,f – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта. Следует принимать γR,R = 1, а γR,f = 1 во всех случаях, кроме устройства лидерных скважин, для которых следует руководствоваться пунктом 2 таблицы 7.4;

Fd0 – несущая способность лопасти, кН;

Fdf – несущая способность ствола, кН.

Несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле

где α1, α2 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 7.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φI (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d);

c1 – расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа;

γ1 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

h1 – глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой – от уровня планировки, м;

A – проекция площади лопасти, м2, считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку.

Несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле

где u – периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

fi – расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);

h – длина ствола сваи, погруженная в грунт, м;

d – диаметр лопасти сваи, м.

Таблица 7.9. СП 24.13330.2021

Таблица 7.10. СП 24.13330.2021

Стальные трубчатые сваи

7.2.17 Допускается применение стальных трубчатых свай с открытым и закрытым концами.

Стальные трубчатые сваи с открытым и закрытым концами с учетом сопротивления грунта под нижним торцом трубы сваи и сопротивления грунта по внешней боковой поверхности сваи.

Несущая способность свай из стальных труб, погружаемых с открытым нижним концом, работающих на вдавливающую нагрузку, должна определяться по результатам статических испытаний. Для назначения нагрузки при проведении статических испытаний стальных трубчатых свай, погружаемых с открытым концом, следует рассматривать два варианта работы сваи в предельном состоянии:

https://www.youtube.com/watch?v=IYu3Z5tr0RQ

Искомая величина несущей способности свай из стальных труб, погружаемых с открытым нижним концом, работающих на вдавливающую нагрузку, должна приниматься наименьшей из рассматриваемых вариантов.

7.2.18 Сваи из стальных труб следует проектировать диаметром и толщиной стенки достаточными для обеспечения их прочности и устойчивости, а также несущей способности но грунту основания при действии на них нагрузок, которые могут возникать в процессе производства работ по погружению труб и при их эксплуатации. Внешний диаметр труб по всей длине свай должен быть одинаковым. Устройство колец жесткости на конце труб запрещается.

7.2.19 При определении несущей способности стальной трубчатой сваи с открытым нижним концом необходимо использовать расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи и на боковой поверхности с учетом формулы (7.9) и 7.2.

17, 7.2.20. К расчетным сопротивлениям следует вводить соответствующие понижающие коэффициенты условий работы, характерные для стальных трубчатых свай. Расчет на выдергивающие нагрузки стальной трубчатой сваи с открытым нижним концом должен выполняться с учетом формулы (7.11) и 7.2.20.

Примечание.Определение несущей способности стальной трубчатой сваи с открытым нижним концом при опирании на скальные или слабодеформируемые грунты допускается только по результатам статических испытаний.

7.2.20 При определении несущей способности стальной трубчатой сваи с открытым нижним концом коэффициент условий работы грунта под нижним концом грунтовой пробки γR,R принимается равным 0,5, а коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности (наружной или внутренней) сваи γR,f, учитывающий вид грунта в слоях, принимается равным: 0,52 – для песчаных слоев грунта; 0,43 – для глинистых слоев грунта; 0,47 – для супесчаных слоев грунта.

7.2.21 Контроль несущей способности каждой производственной сваи следует предусматривать на основании результатов их динамических испытаний с одновременной обработкой этих результатов в соответствии с положениями волновой теории удара и данными, полученными при статических испытаниях опытных свай в соответствии с ГОСТ 5686.

7.2.22 Оборудование для забивки свай должно выбираться одновременно с выбором их размеров. Напряжения, возникающие при забивке свай, не должны превышать 0,8 значения предела текучести стали.

Комбинированные сваи

7.2.23 Комбинированные сваи могут устраиваться как непосредственно после устройства элемента по струйной технологии, пока грунтоцемент находится в жидком состоянии, так и после его твердения. В первом случае в качестве инвентарного элемента могут быть использованы металлические элементы (трубы, дутавры).

7.2.24 Элементы, устраиваемые по струйной технологии, эффективны для увеличения несущей способности свай по грунту при существенных запасах прочности по материалу инвентарного элемента свай. Прочностные характеристики грунтоцементных элементов должны назначаться в зависимости от грунтовых условий и расхода цемента.

Значения прочностных характеристик закрепленного массива грунта следует принимать в соответствии с СП 291.1325800 и подтверждать в ходе опытных и опытно-производственных работ. Объемы работ такого вида следует назначать при разработке проекта фундаментов.

7.2.25 В общем случае при устройстве комбинированных свай размер сердечника (d – круглой формы и b – квадратной) связан с диаметром грунтоцементной сваи D следующими соотношениями:

7.2.26 Несущая способность комбинированных свай должна определяться на основании статических испытаний. Назначение нагрузки для проведения испытаний следует проводить по таблицам 7.8 и 7.9, принимая γR,R = 1.

Трение (сопротивление) по боковой поверхности комбинированных свай должно определяться по таблице 7.2, при этом коэффициент условий работы по боковой поверхности комбинированной сваи с применением струйной технологии γR,f должен приниматься равным 0,85, а при устройстве бетонных элементов по таблице 7.6 – в зависимости от применяемой технологии.

7.2.27 Расчеты прочности по материалу комбинированных свай следует проводить исходя из обеспечения прочности:

Примечание.Численное моделирование элементов, закрепленных по струйной или буросмесительной технологии, рекомендуется выполнять с использованием расчетных моделей – идеальной упруго-пластичной модели и модели, в основе которой заложен нелинейный критерий прочности на сдвиг, разработанной специально для скальных грунтов.

7.2.28 Для защиты от коррозии металлической трубы в составе комбинированной сваи ее поверхность следует покрывать снаружи материалом, обладающим фрикционными свойствами для повышения несущей способности сваи. В качестве такого покрытия допускается использовать лакокрасочные материалы (эпоксидные или другого типа в соответствии с СП 28.13330) с введением в нее по массе 50%…70% песка крупностью 1…2 мм или рукав из тканого полимерного материала.

7.2.29 Испытание на выдергивание комбинированных свай с применением грунтоцементных элементов должно проводиться не ранее 14 сут в песчаных грунтах и 28 сут в глинистых грунтах после их устройства.

Учет отрицательного (негативного) трения грунта на боковой поверхности свай

7.2.30 Основание, в котором расположены сваи, может испытывать деформации из-за консолидации, набухания, пригрузки смежных областей и т. д. Отрицательное (негативное) трение, возникающее на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта и направленное вертикально вниз, следует учитывать в случаях:

Примечание.Отрицательные силы трения, возникающие в просадочных грунтах, следует учитывать в соответствии с разделом 9.

7.2.31 Отрицательное трение учитывают до глубины, на которой значение осадки околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента (в соответствии СП 22.13330) превышает половину предельного значения осадки для проектируемого сооружения.

Расчетные сопротивления грунта fi принимают по таблице 7.3 со знаком «минус», а для торфа, ила, сапропеля – минус 5 кПа (рисунок 7.3, а). Если в пределах длины погруженной части сваи залегают напластования торфа толщиной более 30 см и возможна планировка территории подсыпкой или иная ее загрузка, эквивалентная подсыпке, то расчетное сопротивление грунта fi, расположенного выше подошвы низшего (в пределах длины погруженной части сваи) слоя торфа, следует принимать:

• а) при подсыпках высотой менее 2 м для грунтовой подсыпки и слоев торфа – равным нулю, для минеральных ненасыпных грунтов природного сложения – значениям по таблице 7.3 (рисунок 7.3, б);
• б) при подсыпках высотой от 2 до 5 м для грунтов, включая подсыпку, равным 0,4 значений, указанных в таблице 7.3, но со знаком «минус», а для торфа – минус 5 кПа (отрицательные силы трения) (рисунок 7.3, в);
• в) при подсыпках высотой более 5 м для грунтов, включая подсыпку, равным значениям, указанным в таблице 7.3, но со знаком «минус», а для торфа – минус 5 кПа (рисунок 7.3, г).

Примечание.Осадку околосвайного грунта допускается определять методом послойного суммирования в соответствии с СП 22.13330 без учета наличия свай или путем проведения численных расчетов.

7.2.32 В случае когда консолидация грунта от подсыпки или пригрузки территории к моменту начала возведения надземной части сооружений (включая свайный ростверк) завершилась или возможное значение осадки грунта, окружающего сваи, после указанного момента в результате остаточной консолидации не превышает половины предельного значения осадки для проектируемого сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа. Для прослоек торфа значение fi следует принимать равным 5 кПа.

Если известны значения коэффициентов консолидации и модуля деформации торфов, залегающих в пределах длины погруженной части сваи, и возможно определение значения осадки основания от воздействия пригрузки территории для каждого слоя грунта, то при определении несущей способности сваи допускается учитывать силы сопротивления грунта с отрицательным знаком (отрицательные силы трения) не от уровня подошвы нижнего слоя торфа, а начиная от верхнего уровня слоя грунта, значение дополнительной осадки которого от пригрузки территории (определенной начиная с момента передачи на сваю расчетной нагрузки) составляет половину предельного значения осадки для проектируемого сооружения.

3 Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний

7.3.1 Несущая способность свай в полевых условиях может быть определена следующими методами: статическими и динамическими испытаниями свай, испытаниями грунтов эталонной сваей, испытаниями грунтов статическим зондированием. Количество испытаний свай определяется проектом в зависимости от сложности грунтовых условий, величины нагрузок, передаваемых на основание и числа типоразмеров свай.

7.3.2 Испытания свай статической и динамической нагрузками и испытания грунтов эталонной сваей следует выполнять, соблюдая ГОСТ 5686, а испытания грунтов статическим зондированием – ГОСТ 19912.

7.3.3 Несущую способность Fd, кН, свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками, а также по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

где γc – коэффициент условий работы сваи; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок γc = 1; в случае выдергивающих нагрузок γc принимают по 7.2.7;

Fu,n – нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН, определяемое в соответствии с 7.3.4 – 7.3.7, а также 7.3.9 – 7.3.11;

γc,g1 – коэффициент надежности по грунту, принимаемый по 7.3.4.

Примечание.Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте сооружения.

7.3.4 В случае если число одинаковых свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи в формуле (7.20) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т. е.

В случае если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет шесть и более, Fu,n и γc,g1 следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай Fu, полученных по данным испытаний при значении доверительной вероятности α = 0,95.

Примечание.При обосновании допускается проведение испытания одной сваи в месте, с наиболее неблагоприятными условиями на участке строительства.

7.3.5 Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до величины, вызывающей непрерывное возрастание их осадки s без увеличения нагрузки (при s ≤ 20 мм), то за частное значение предельного сопротивления Fu испытуемой сваи принимают нагрузку, зарегистрированную при предыдущей ступени загружения.

Во всех остальных случаях для фундаментов сооружений (кроме мостов и гидротехнических сооружений) за частное значение предельного сопротивления сваи Fu вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытуемая свая получает осадку, равную s, определяемую по формуле

где ζ – коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента сооружения su,mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки;

su,mt – предельное значение средней осадки фундамента проектируемого сооружения, устанавливаемое по СП 22.13330 как для объекта нового строительства.

Примечание.
Для реконструируемых сооружений значение s по формуле (7.21) допускается ограничивать значением максимальной осадки приложению Е СП 22.13330.2022.

Значение коэффициента ζ следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай проводят при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за 2 ч, если под их нижними концами залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

Если осадка, определенная по формуле (7.21), составляет более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи Fu следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.

Для мостов и гидротехнических сооружений за предельное сопротивление сваи Fu при вдавливающих нагрузках следует принимать нагрузку на одну ступень менее нагрузки, при которой вызывается:

Если при максимальной достигнутой при испытаниях нагрузке, которая окажется равной или более 1,5Fd, где Fd – несущая способность сваи, рассчитанная по формулам (7.6), (7.9), (7.10), (7.13), (7.17) и (7.18), а осадка сваи s при испытаниях окажется менее значения, определенного по формуле (7.21), или для мостов и гидротехнических сооружений – менее 40 мм, то в этом случае за частное значение предельного сопротивления сваи Fu допускается принимать максимальную нагрузку, полученную при испытаниях такой сваи.

7.3.6 При испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой за частное значение предельного сопротивления Fu (7.3.4) по графикам зависимости перемещений от нагрузок принимают нагрузку на одну ступень менее нагрузки, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

Примечание.Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетных параметров системы «свая – грунт», используемых в расчетах по приложению Б.

7.3.7 При динамических испытаниях забивных железобетонных и деревянных свай длиной не более 20 м частное значение предельного сопротивления Fu, кН (7.3.4), по данным их погружения при фактических (измеренных) остаточных отказах sa ≥ 0,002 м следует определять по формуле

Если фактический (измеренный) остаточный отказ sa < 0,002 м, то в проекте свайного фундамента следует предусматривать применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет sa ≥ 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования и при наличии отказомеров частное значение предельного сопротивления сваи Fu, кН, следует определять по формуле

В формулах (7.22) и (7.23):

η – коэффициент, принимаемый по таблице 7.11 в зависимости от материала сваи, кН/м2;

A – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м2;

M – коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай – по таблице 7.12 в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

Ed – расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по таблице 7.13, или расчетная энергия вибропогружателей – по таблице 7.14;

sa – фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей – от их работы в течение 1 мин, м;

sel – упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;

m1 – масса молота или вибропогружателя, т;

m2 – масса сваи и наголовника, т;

m3 – масса подбабка (при вибропогружении свай m3 = 0), т;

m4 – масса ударной части молота, т;

ε – коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ε2 = 0,2, а при вибропогружателе ε2 = 0;

θ – коэффициент, 1/кН, определяемый по формуле

здесь A, m4, m2 – см. формулы (7.22) и (7.23);

np, nf – коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление грунта) к статическому сопротивлению грунта, принимаемые соответственно равными: для грунта под нижним концом сваи np = 0,00025 с·м/кН и для грунта на боковой поверхности сваи nf = 0,025 с·м/кН;

Af – площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м2;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

H – фактическая высота падения ударной части молота, м;

h – высота первого отскока ударной части дизель-молота, принимаемая согласно примечанию 2 к таблице 7.13, для других видов молотов h = 0.

Частные значения предельного сопротивления при динамических испытаниях железобетонных свай длиной свыше 20 м, а также стальных свай любой длины по измеренным остаточным и упругим отказам при их погружении молотами следует определять с помощью компьютерных программ, методы расчета забивки свай в которых основаны на волновой теории удара.

Примечание.При забивке свай в грунт, подлежащий удалению при разработке котлована, или в грунт дна водотока значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения – с их учетом.

Таблица 7.11. СП 24.13330.2021

Таблица 7.12. СП 24.13330.2021

Таблица 7.13. СП 24.13330.2021

Таблица 7.14. СП 24.13330.2021

7.3.8 Несущую способность Fd, кН, забивной висячей сваи, работающей на вдавливающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов эталонной сваей или статическим зондированием следует определять по формуле (7.20), в которой следует принять γc = 1.

При этом нормативное значение Fun определяют на основе частных значений предельного сопротивления сваи Fu, кН, в месте испытания грунтов эталонной сваей или зондированием, определенных в соответствии с 7.3.9, 7.3.10 или 7.3.11.

Коэффициент надежности по грунту γc,g определяют на основе статистической обработки частных значений предельного сопротивления сваи Fu в соответствии с 7.3.4.

7.3.9 Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в месте испытания грунтов эталонной сваей Fu, кН, следует определять:

где γsp – коэффициент, принимаемый равным 1,25 при заглублении сваи в плотные пески независимо от их крупности или крупнообломочные грунты и равным 1,0 для остальных грунтов;

u, usp – периметры поперечного сечения применяемой сваи и эталонной;

Fu,sp – частное значение предельного сопротивления эталонной сваи, кН, определяемое по результатам испытания статической нагрузкой по 7.3.5;

где γR,R – коэффициент условий работы под нижним концом натурной сваи, принимаемый по таблице 7.15 в зависимости от предельного сопротивления грунта под нижним концом эталонной сваи Rsp;

Rsp – предельное сопротивление грунта под нижним концом эталонной сваи, кПа;

A – площадь поперечного сечения натурной сваи, м2;

γR,f – коэффициент условий работы на боковой поверхности натурной сваи, принимаемый по таблице 7.15 в зависимости от fsp;

fsp – среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи, кПа;

h – глубина погружения натурной сваи, м;

u – периметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Примечание.При применении эталонной сваи типа II следует проверять соответствие суммы предельных сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности эталонной сваи ее предельному сопротивлению. Если разница между ними превышает 20%, то расчет предельного сопротивления натурной сваи должен выполняться как для эталонной сваи типа I.

Таблица 7.15. СП 24.13330.2021

7.3.10 Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования Fu, кН, следует определять по формуле

где Rs – предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

f – среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

h – глубина погружения сваи от поверхности грунта около сваи, м;

u – периметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Предельное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи Rs, кПа, по данным зондирования в рассматриваемой точке следует определять по формуле

где β1 – коэффициент перехода от qs к Rs, принимаемый по таблице 7.16 независимо от типа зонда по ГОСТ 19912;

qs – среднее значение сопротивления грунта, кПа, под наконечником зонда, полученное из опыта, на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров ниже отметки острия проектируемой сваи (где d – диаметр круглого или сторона квадратного, или бόльшая сторона прямоугольного сечения сваи, м).

Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной сваи f, кПа, по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять:

где β2, βi – коэффициенты, принимаемые по таблице 7.16;

fs – среднее значение сопротивления грунта на боковой поверхности зонда, кПа, определяемое как частное от деления измеренного общего сопротивления грунта на боковой поверхности зонда на площадь его боковой поверхности в пределах от поверхности грунта в точке зондирования до уровня расположения нижнего конца сваи в выбранном несущем слое;

fsi – среднее сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда, кПа;

hi – толщина i-го слоя грунта, м.

Таблица 7.16. СП 24.13330.2021

7.3.11 Несущую способность винтовой сваи, работающей на сжимающую и выдергивающую нагрузки, по результатам статического зондирования следует определять по формуле (7.20), а частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования – по формуле (7.27), где глубина принимается уменьшенной на значение диаметра лопасти.

Предельное сопротивление грунта под (над) лопастью сваи по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять по формуле (7.28). В этом случае β1 – коэффициент, принимаемый по таблице 7.16 в зависимости от среднего значения сопротивления грунта под наконечником зонда в рабочей зоне, принимаемой равной диаметру лопасти.

7.3.12 Для буровой сваи, устраиваемой в соответствии с перечислением а) 6.5 и работающей на сжимающую нагрузку, несущую способность в точке зондирования Fdu, кН, допускается оценивать без использования данных о сопротивлении грунта на муфте трения установки статического зондирования, на основании расчета по формуле

где R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.17 в зависимости от среднего сопротивления конуса зонда qc, кПа, на участке, расположенном в пределах одного диаметра выше и до двух диаметров ниже подошвы сваи;

A – площадь подошвы сваи, м2;

fi – среднее значение расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи, кПа, на расчетном участке hi сваи, определяемое по данным зондирования в соответствии с таблицей 7.17;

hi – толщина i-го слоя грунта, которая должна приниматься не более 2 м;

γR,f – коэффициент работы, зависящий от технологии изготовления сваи и принимаемый:

7.3.13 Несущую способность Fd, кН, свай по результатам их расчетов по формуле (7.31), основанной на данных статического зондирования конусом, следует определять как среднее значение из частных значений Fdu для всех точек зондирования.

7.3.14 Для буровых свай, воспринимающих значительные вертикальные нагрузки, рекомендуется параллельно с расчетом несущей способности сваи по результатам статического зондирования проводить расчет несущей способности сваи по грунту в соответствии с подразделом 7.2. При расхождениях в полученных значениях несущей способности свай более 25% следует выполнять статические испытания свай.

Таблица 7.17. СП 24.13330.2021

7.3.15 При наличии на площадке данных испытаний статической нагрузкой на вдавливание от 3 до 5 забивных свай в одинаковых грунтовых условиях, а также результатов статического зондирования (шесть и более испытаний), и если результаты расчетов отличаются между собой не более чем на 25%, несущую способность определяют по формуле

где

γc,g – коэффициент надежности по грунту, определяемый по результатам зондирования по формуле

где Vs – коэффициент вариации частных значений предельного сопротивления сваи, рассчитанных по данным зондирования.

3.
Расчет механической приточно-вытяжной вентиляции проводится аналогично п. 9.2.

9.3.1. В системах
вентиляции с утилизацией тепла вытяжного воздуха утилизатор должен быть
оборудован системой нагрева приточного воздуха, когда его температура ниже 15
°С.

Термины и определения

Вентиляция –
организованный обмен воздуха в помещениях для обеспечения параметров
микроклимата и чистоты воздуха в обслуживаемой зоне помещений в пределах
допустимых норм.

Вентиляция
естественная – организованный обмен воздуха в помещениях под действием
теплового (гравитационного) и/или ветрового давления.

Вентиляция
механическая (искусственная) – организованный обмен воздуха в помещениях под
действием давления, создаваемого вентиляторами.

Воздух наружный –
атмосферный воздух, забираемый системой вентиляции для подачи в обслуживаемое
помещение.

Воздух приточный –
воздух, подаваемый в помещение системой вентиляции.

Воздух удаляемый
(уходящий) – воздух, забираемый из помещения и больше в нем не используемый.

Воздушный затвор,
спутник – вертикальный участок воздуховода, изменяющий направление движения
воздуха и препятствующий его перетеканию из одной квартиры в другую.

Допустимое качество
воздуха в помещениях (чистота воздуха) – состав воздуха, в котором в
соответствии с определением полномочных органов концентрация известных
загрязняющих веществ не превышает ПДК и к которому не имеют претензий более 80
% людей, подвергаемых его воздействию.

Микроклимат
помещения – состояние внутренней среды помещения, характеризуемое следующими
показателями: температурой воздуха, радиационной температурой, скоростью движения
и относительной влажностью воздуха в помещении.

Отопление –
поддержание в закрытых помещениях нормируемой температуры воздуха и
радиационной температуры.

Сборный канал,
воздуховод – участок воздуховода, к которому присоединяются воздуховоды из двух
или большего числа этажей.

Транзитный
воздуховод – участок воздуховода, прокладываемый за пределами обслуживаемого им
помещения или группы помещений.

Примеры расчета систем вентиляции

Рассчитать систему
естественной вентиляции секции 17-этажного жилого дома с высотой этажа 2,8 м.
Квартиры 2-й категории – «Экономические» (по МГСН 3.01-01 «Жилые здания»). На каждом этаже
расположены 4 квартиры: 2 однокомнатные и 2 трехкомнатные.

Система вентиляции собирается из вентиляционных блоков по
схеме с общим вертикальным сборным каналом и поэтажными ответвлениями
(спутниками).

Спутники проходят вертикально параллельно сборному каналу
и присоединяются к нему через этаж на 300 мм ниже отверстия для вытяжного
устройства. Схема системы соответствует рис. 1.

К сборному вентиляционному каналу на каждом этаже
присоединяется одна квартира.

Для повышения аэродинамической устойчивости системы (за
счет увеличения аэродинамического сопротивления входу воздуха в спутник)
входной участок спутника выполнен в виде конфузора. Спутники присоединены к
сборному вертикальному каналу через диффузор.

В каждой квартире установлены 2 вытяжных клапана и 2
спутника: один в кухне и один в совмещенном санузле. Вытяжной клапан кухни
вставлен непосредственно в вентиляционный блок, а клапан санузла соединяется со
спутником коробом из гипсокартона.

Сборный вентиляционный канал выведен в теплый чердак. В
месте выхода на чердак канал накрыт бетонным оголовком, представляющим собой диффузор.
В чердак поступает воздух из всех квартир секции дома (двух вертикалей
однокомнатных квартир и двух вертикалей трехкомнатных квартир).

Из теплого чердака воздух удаляется в атмосферу через
утепленную вытяжную шахту (без зонта). Высота шахты равна 2,5 м над кровлей
чердака (4,5 м от пола чердака).

Для притока свежего воздуха в наружных стенах установлены
регулируемые приточные клапаны. В однокомнатной квартире установлено 3 клапана
(2 клапана в комнате и 1 клапан на кухне).

– Расчетный расход вентиляционного воздуха определен по
табл. 2.

Расчетный расход приточного воздуха (проживает 2 человека)

L
прит = 30 м3/ч∙2 = 60м3/ч

Расчетный расход вытяжного воздуха L выт = 110 м3/ч, в том
числе из кухни L кух =
60 м3/ч, из совмещенного санузла L с/у = 50 м3/ч.

Расчетный расход воздуха в трехкомнатных квартирах
(проживает 3 человека) такой же, как в однокомнатных. Расчетный расход воздуха
теплого чердака составляет L
расч. чер = 4∙17∙110 = 7480 м3/ч.

– Аэродинамический расчет системы вентиляции.

В соответствии с п. 9.1.3
определяем расчетное располагаемое давление Δ ррасп, Па, для квартир каждого этажа по формуле
(1).

Результаты расчета представлены в табл. П 1.

В соответствии с п. 9.1.4
определяем сопротивление воздушного тракта (потери давления) системы
вентиляции.

Предварительно принимаем скорость воздуха в спутнике Vспут = 1,0 м/с и определяем
площадь его поперечного сечения:

dспут
= 0,146 м

Принимаем диаметр спутника dспут = 0,14 м, тогда fспут = 0,0154 м2
,а Vспут = 1,08 м/с.

Предварительно принимаем скорость воздуха в сборном канале
Vкан = 2,5 м/с и определяем
площадь его поперечного сечения:

Принимаем площадь поперечного сечения сборного канала fкан = 0,192 м2. Сечение имеет форму прямоугольника
450×360 мм, соединенного с половиной круга d = 369 мм. Vкан = 2,7 м/с.

Предварительно принимаем скорость воздуха в шахте Vшах = 1,0 м/с и определяем
площадь ее поперечного сечения:

Принимаем
площадь поперечное сечение шахты равным fшax = 1,50×1,50 = 2,25м2.
Vшах = 0,92 м/с.

Принимаем
к установке приточные клапаны с расходом воздуха, при полном открытии клапана Lклап = Lрасч / 3 = 110 / 3 = 37 м3/ч.
Потеря давления в клапане при расчетном расходе воздуха составит 6 Па.

Принимаем
к установке регулируемые вытяжные клапаны диаметром dвыт= 130 мм; площадь сечения fвыт. = 0,0133 м2;
коэффициент местного сопротивления, отнесенный к фронтальному сечению ξ = 1,5.

Потеря
давления в вытяжных клапанах составит:

– в
кухнях – ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 = 1,41 Па (скорость во фронтальном
сечении – V=
1,25 м/с);

– в
совмещенных санузлах – 0,98 Па (скорость во фронтальном сечении – V= 1,04м/с).

Потеря
давления в конфузорах перед вытяжными клапанами при ξ = 0,1 составит:

– в
воздуховоде из кухни – ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 = 0,1; 1,252∙1,2
/ 2 = 0,09 Па;

– в
воздуховоде из совмещенного санузла

ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2
=0,1∙1,042∙1,2 / 2 = 0,06 Па.

Потеря
давления в гипсокартонном воздуховоде сечением 150×150 мм, проложенном от
совмещенного санузла до вентиляционного блока, ΔР = R∙βш∙1 = 0,105∙1,073∙1,6 = 0,18 Па (при эквивалентной
шероховатости гипсокартона κш = 1 мм и скорости воздуха V = 50 / (3600∙0,15∙0,15) = 0,62 м/с).

Потеря
давления в диффузорах перед входом в сборный воздуховод при ξ = 0,12 составит:

– для
кухни – ΔР= ξ∙v2∙ρ / 2 = 0,12∙0,532∙1,2 / 2 = 0,02 Па (при скорости
воздуха V = 60
/ (3600∙3,14∙0,22 / 4) = 0,53 м/с);

– для
совмещенного санузла ΔР= ξ∙v2∙ρ / 2 = 0,12∙0,442∙1,2 / 2 = 0,014 Па (при скорости
воздуха V = 50
/ (3600∙3,14∙0,22 / 4) = 0,44м/с) /
2 = 0,12∙0,442∙1,2 / 2 = 0,014 Па).

Потеря
давления в коленах при входе воздуха в спутник и выходе из него (площадь
поперечного сечения колена 3,14∙0,142 / 4 = 0,0154 м2, ξ = 1,2) составит:

– в
воздуховоде из кухни –

ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 = 2∙1,2∙1,082∙1,2 / 2 = 2∙0,84 = 1,68 Па (при скорости
воздуха V = 60
/ (3600∙0,0154)
= 1,08 м/с);

– в
воздуховоде из совмещенного санузла –

ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 = 2∙1,2∙0,92∙1,2 / 2 = 2∙0,58 = 1,17 Па (при скорости
воздуха V=
50 /(3600∙0,0154) = 0,9 м/с).

Потеря
давления в спутниках по длине при шероховатости 2 мм:

– в
спутниках из кухни – ΔР = R∙βш∙1 = 0,163∙1,23∙2,5 = 0,50 Па;

– в
спутниках из совмещенного санузла – ΔР = R∙βш∙1 = 0,115∙1,2∙2,5 = 0,35 Па.

Проверяем
равенство потерь давления в воздушном тракте от приточного клапана до сборного
воздуховода:

– для
кухни – ΔР = 6 1,41 0,09 1,68 0,02 0,5 = 9,7 Па;

– для
совмещенного санузла –

ΔР = 6 0,98 0,06 0,18 1,17 0,014 0,35 = 8,8 Па.

Для
выравнивания потерь давлений по обоим трактам необходимо при наладке системы
прикрыть вытяжной клапан в совмещенном санузле.

Для
дальнейших расчетов принимаем потери давления в воздушном тракте от приточного
клапана до сборного воздуховода 9,7 Па.

Общие
потери давления в оголовке сборного воздуховода в вытяжной шахте составят:

– в
диффузоре ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 = 0,15∙1,2152∙1,2/2 = 0,13 Па (при коэффициенте
местного сопротивления ξ = 0,15 и скорости воздуха в основании оголовка V=110∙17 / (3600∙0,95∙0,45) 1,215м/с);

– в
шахте по длине ΔР = R∙βш∙1 = 0,011∙1∙4,5 = 0,05 Па (при эквивалентном
диаметре шахты dэкв= 2
АВ / (А В) = 2∙1,5∙1,5 (1,5 1,5) = 1,5 м и расходе воздуха 7480 м3/ч);

–
потери давления на местные сопротивления при входе воздуха в шахту и выходе из
нее ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 = (0,5 1,5)∙0,922∙1,2/2 = 1,01 Па (ξвх = 0,5; ξвых = 1,5; скорость воздуха в шахте V=0,92 м/с).

Общие
потери давления в шахте – ΔР = 0,05 1,01 = 1,06 Па.

Общие потери
давления в оголовке и шахте составят ΔР = 0,13 1,06 =1,19 Па.

Основные
результаты дальнейших расчетов приведены в табл. П 1.

В
графах таблицы представлены:

– в
графе 2 – расстояния от центра вытяжного клапана до верха вытяжной шахты;

– в
графе 3 – располагаемое естественное давление Δр
ест,
рассчитанное по формуле (1);

– в
графе 4 – расчетный расход воздуха L,м3/ч, в сборном воздуховоде после
тройника этажа, указанного в графе 1;

– в
графах 5 и 6 – коэффициенты местных сопротивлений в тройниках при входе в
сборный воздуховод соответственно на проход ξ п и в ответвлении ξ отв;

– в
графе 7 – скорость воздуха Vп, м/с,
после тройников;

– в
графе 8 – потери давления в тройнике на проход (ΔР = ξп∙vп2∙ρ / 2 = при соответствующей скорости
воздуха);

– в
графе 9 – потери давления в тройнике на ответвлении

(ΔР = ξотв∙vотв2∙ρ / 2при скорости воздуха в ответвлении ,Vотв = 1,08 м/с);

– в
графе 10 – удельная потеря давления на трение в участке сборного воздуховода от
присоединения спутников указанного этажа до следующего;

– в
графе 11 – поправочный коэффициент на шероховатость сборного воздуховода;

– в
графе 12 – потери давления по длине на участке сборного воздуховода
(эквивалентный диаметр сборного воздуховода равен dэкв = 2∙0,533∙0,4 / (0,533 0,4) = 0,46м);

– в
графе 13 – полные потери давления от приточного клапана рассматриваемого этажа
до верха вытяжной шахты. Величина этих потерь складывается из потерь в
ответвлении (9,7 Па), потерь на общих участках (1,19 Па), суммы потерь в тройниках на проход, начиная с 17
этажа и включая рассматриваемый, потерь в тройнике на ответвлении данного этажа
и суммы потерь по длине сборного воздуховода от данного этажа до 17
включительно;

– в
графе 14 – суммарные расходы воздуха в квартире на вентиляционных вытяжных
решетках. Расходы воздуха соответствуют режиму без наладки вентиляционной
системы по данным расчета.

Данные
табл. П 1 показывают:

– в
квартирах на 14 -17 этажах потеря давления в воздуховодах при проходе
расчетного расхода воздуха превышает располагаемое естественное давление; на
этих этажах естественная вентиляция не обеспечивает расчетный расход воздуха
при расчетных условиях.

– в
квартирах 1 – 13 этажей с системой естественной вентиляции в расчетных условиях
при установке принятых приточных и вытяжных клапанов и размерах шахты и
спутников имеет место большая неравномерность в распределении расходов воздуха
по этажам ( 40 % на первом этаже и – 20 % на 13 этаже).

Для
уменьшения неравномерности в распределении расходов воздуха по этажам следует
провести монтажную регулировку системы (например, настройкой вытяжных клапанов)
либо изменить сечение шахты, уменьшив его на участке с 1 до 7 этажей на 30 %.

В этом
случае в расчетных условиях неравномерность в распределении расходов воздуха
снизится до 20 ÷ 10 %. В процессе эксплуатации системы при понижении
температуры наружного воздуха и увеличении располагаемого давления проводится
индивидуальная регулировка системы.

Пример 2

Рассчитать
систему механической вытяжной вентиляции (централизованной) с естественным
притоком воздуха 17-этажного жилого дома, рассмотренного в примере 1.

–
Конструкция системы вентиляции.

Воздуховоды
вентиляционной системы выполняются из стали по схеме с общим вертикальным
сборным каналом и поэтажными ответвлениями (спутниками). Спутники проходят
вертикально параллельно стволу и присоединяются к нему через этаж на 300 мм
ниже отверстия для решетки. Схема системы соответствует рис. 2.

К
сборному вентиляционному каналу на каждом этаже присоединяется одна квартира.

В
каждой квартире установлены 2 регулируемых вытяжных клапана и 2 спутника: один
в кухне и один в совмещенном санузле.

Спутники
соединяются со сборным каналом и с вытяжным клапаном коленом. Вытяжной клапан
кухни вставлен непосредственно в спутник, а клапан санузла соединяется со
спутником коробом из гипсокартона. Центр отверстия вытяжного регулируемого клапана расположен на
расстоянии 0,3 м от потолка.

Сборный
вентиляционный канал выведен на верхний технический этаж, где устанавливается
радиальный вентилятор с шумоглушителями до и после него. Вентилятор удаляет
вытяжной воздух непосредственно в атмосферу. Утепленная вытяжная шахта
выполнена из стали. Высота шахты равна 1 м над кровлей чердака.

Для
притока свежего воздуха в наружных стенах жилой комнаты установлены
регулируемые приточные клапаны. В однокомнатной квартире установлено 2 клапана.

–
Расчетный расход вентиляционного воздуха – см. пример 1.

–
Аэродинамический расчет системы вентиляции.

Размеры
вентиляционных каналов выбираем из условий акустики.

Диаметр
ответвлений принимаем dотв =100 мм, площадь поперечного
сечения ответвлений равна fотв= 0,00785 м2, скорость
воздуха в ответвлении Vотв
= 2,1 м/с.

Диаметр
сборного канала принимаем dсб1-4 = 300 мм (площадь поперечного сеченияf сб1-4 = 0,141 м2, V
сб1-4 = 0,9м/с)

на первых 4
этажах; диаметр d
сб5-14 = 470 мм (fc6 = 0,173 м2, V
сб4 = 3,0 м/с) на
остальных этажах.

Диаметр
соединительных участков спутника и сборного канала принимаем dотв = 100 мм. Вытяжной клапан санузла соединяется со спутником
коробом сечением 100×100 мм длиной 1,6м.

Поперечное
сечение шахты принято равным dшах = 470 мм, скорость воздуха в
шахте и на конечном участке сборного канала Vшах = 3,0 м/с.

Потери
давления в регулируемом приточном клапане при расходе воздуха Lпр кл = 55 м3/ч составляют
15 Па.

Потери
давления в регулируемых вытяжных клапанах составляют:

– в кухне
(при расходе воздуха Lвыт кух = 60 м3/ч) – ΔР кух = 6,76 Па;

– в
совмещенном санузле (при расходе воздуха – L выт кух = 50 м3/ч) – ΔРкyх = 4,5 Па.

Потери давления в
гипсокартонном воздуховоде при эквивалентной шероховатости гипсокартона κш
= 1мм и скорости воздуха V= 50 / (3600∙0,01) = 1,39 м составит

ΔР = R∙βш∙1 =0,588∙1,25∙1,6 = 1,18 Па.

Сопротивление
в коленах при входе в спутник и выходе из него при (ξ кол = 1,2) составит:

– в
воздуховоде из кухни – ΔР кол кух = 6,49 Па;

– в
воздуховоде из санузла – ΔРкол су= 4,5 Па.

Потеря
давлений в спутниках по длине при шероховатости 0,1 мм:

– в
воздуховоде из кухни – ΔР спкух = 2 Па;

– в
воздуховоде из санузла – ΔРспсу = 1,47 Па.

Проверяем
равенство сопротивлений прохождению воздуха до слияния со сборным воздуховодом
по трактам из кухни и из санузла. Общая потеря давлений по тракту равна:

– из
кухни – ΔР кух = 15 6,76 6,49 1,68 2 =
31,93 Па;

– из
санузла – ΔР су = 15 4,495 1,176 4,506 1,47
= 26,65 Па.

Для
выравнивания потерь давлений необходимо при наладке в санузле прикрыть вытяжной
клапан.

Считаем,
что до ствола потеря давления на каждом этаже составляет 31,93 Па. Общие потери
давления на конечном участке сборного канала, шумоглушителях и в вытяжной шахте
составят:

– в
круглом воздуховоде длиной 1,5 м с отводом 90° при коэффициенте местного
сопротивления ξ
= 0,21 и скорости
воздуха в V= 3
м/с

ΔР = ΔР = R∙βш∙1
ξ∙v2∙ρ / 2 =0,215∙1∙1,5 0,21∙З2∙1,2 / 2 = 0,32 1,13 = 1,45 Па;

– в
шахте при длине 2,5 м с учетом сопротивления на выходе из шахты с зонтом при ξ = 1,15 и скорости в шахте V= 3 м/с

ΔР = R∙βш∙1 ΔР= ξ∙v2∙ρ / 2 = 0,215∙1∙2,5 1,15∙32∙1,2 / 2 = 0,54 6,21 = 6,75 Па;

– в
шумоглушителях потери равны 20 15= 35 Па.

Общие потери
в общих участках составляют 1,45 6,75 35 = 43,2 Па.

Длина
прохода на каждом этаже равна 2,8 м.

Основные
результаты дальнейших расчетов приведены в табл. П 2. В графах таблицы приведены:

– в
графе 2 – расстояния от центра вытяжного клапана до верха вытяжной шахты;

– в
графе 3 – располагаемое естественное давление Δрест,
рассчитанное по формуле (1);

– в
графе 4 – расчетный расход воздуха L,м3/ч, в сборном воздуховоде после
тройника этажа, указанного в графе 1;

– в
графах 5 и 6 – коэффициенты местных сопротивлений в тройниках при входе в
сборный воздуховод соответственно на проход ξп и в ответвлении ξотв;

– в
графе 7 – скорость воздуха Vпм/с,
после тройников;

– в
графе 8 – потери давления в тройнике на проход ΔР = ξ∙v2∙ρ / 2 при соответствующей скорости
воздуха);

– в
графе 9 – потери давления в тройнике на ответвлении ΔР = ξотв∙vотв2∙ρ / 2 при скорости воздуха в ответвлении Vотв= 2,12 м/с);

– в графе
10 – удельная потеря давления на трение в участке сборного воздуховода от
присоединения спутников указанного этажа до следующего;

– в
графе 11 – потери давления по длине на участке сборного воздуховода от
присоединения спутников указанного этажа до следующего;

– в
графе 12 – полные потери давления от приточного клапана рассматриваемого этажа
до верха вытяжной шахты. Величина этих потерь складывается из потерь в
ответвлении (31,93 Па), потерь на общих участках (42,29 Па), суммы потерь в
тройниках на проход, начиная с 17 этажа и включая рассматриваемый, потерь в
тройнике на ответвлении данного этажа и суммы потерь по длине сборного
воздуховода от данного этажа до 17включительно;

– в
графе 13 – полные потери давления за вычетом естественного располагаемого
давления. Данные графы 13 показывают, что самые большие потери давления (с
учетом естественного давления) составляют потери для квартир 16 и 17 этажей.
Для обеспечения расчетных расходов воздуха необходима монтажная регулировка
клапанов, увеличивающая сопротивление воздушного тракта квартир нижележащих
этажей.

Вытяжной
вентилятор должен быть подобран на расход воздуха 1870 м3/ч и
давление не менее 75 Па. Если вентилятор подбирать на давление без учета естественного давления, то в наиболее
холодный зимний период воздух будет удаляться с увеличенным расходом из нижних
этажей и с уменьшенным из верхних;

– в
графе 14 приведены суммарные расходы воздуха в квартире на вентиляционных
вытяжных решетках. Расходы воздуха соответствуют режиму без наладки вентиляционной
системы по данным расчета.

Данные
табл. П 2 показывают:

–
неравномерность в распределении расходов воздуха по этажам составляет 30 % на
первом этаже и – 20 % на 17 этаже;

– для
уменьшения неравномерности в распределении расходов воздуха по этажам следует
провести монтажную регулировку системы.