Главная » Книжные издания

1 ... 4 5 6 7 8 9 10 ... 48

5.3. Нагрузки, и воздействия, учитываемые в расчетах оснований


777~777~777У^

При определении Ог от собственного веса грунта в водоупорном слое необходимо у'читы-вать давление столба воды, расположенного выше водоупора.

Горизонтальные нормальные напряжения от собственного веса грунта

(5.23)

давления

(Ух = Оу = §0, ,

где =(1-v) - коэффициент бокового грунта (здесь v принимается по табл. 1.15).

Пример 5.3. Определить вертикальное нормаль-ное напряжение о^. от собственного веса грунта на

глубине 2 = 9 м при грунтовых напластованиях, показанных на рис. 5.13.

Рис. 5.12. Схема распределения вертикальных нормальных напряжений в основании под центром равномерно загруженной, прямоугольной площадки

/ однородном; 2 - с жестким подстилающим слоем; 3 - со слабым подстилающим слоем

ТАБЛИЦА 5.8. ЗНАЧЕНИЯ а.1р ПО ОСИ ПОЛОСЫ НА КОНТАКТЕ СО СЛАБЫМ ПОДСТИЛАЮЩИМ СЛОЕМ (ПО ДАННЫМ А. А. КУЛАГИНА)

а./р при EJE

1.000

1,000

1,000

1,000

0,818

0,755

0,639

0.541

0,550

0,478

0,378

0,307

0,396

0,339

0,262

0,206

0,306

0,258

0,194

0,148

0.248

0,206

0,150

0,113

значения ojp на контакте со слабым подстилающим слоем по оси полосы, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, при отсутствии трения по контактной плоскости.

5.2.3. Напряжения от собственного веса грунта

Вертикальное нормальное напряжение бг от собственного веса грунта определяется по формуле

<г= (5.20)

(;=1

где п - число слоев грунта, расположенных выше рассматриваемой глубины; у - - удельный вес грунта г-го слоя; h - толщина i-ro слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле

Ъь==(Уа-У-и>)/{1~{-е), (5.21)

где. У5~ УДьный вес частиц грунта; Vcjj-удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м^; е-коэффициент пористости грунта.

Если удельный вес грунта определен при его полном водонасыщении (степень влажности 5г=1, y = ysat), то

(5.22)


Isb = У sat - Уш

Рис. 5.13. К примеру 5.3 (значения даны в кПа)

Слой ; - суглинок (толщина слоя h\=2 м, удельный вес V!=17,8 кН/м^); слой 2 - песок средней крупности (/12=2 м, удельный вес частиц Уд =26,6 кН/м^, 72=18,3 кH/м^ коэффициент пористости е=0,61, влажность ш = 0,11); слой 5 - тот же песок ниже уровня подземных вод (Ы=3 м, 73=20.3 кН/м^ при степени влажности Sy, = l); слой 4 - глина, служащая водо-упором (74=20.2 кН/м^).

Решение. По формуле (5.22) удельный вес грунта слоя 3

у^ = 20,3 - 10 = 10,3 кН/м .

По формуле (5.20) на глубине 2 = 9 м получаем: CJ2= 17.8-2-j- 18.3.2-1- 10,3.3+20,2.2-f 10-3 =

= 173,5 кПа.

Значения ординат эпюры о^ приведены на рис. 5.13.

5.3. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ, УЧИТЫВАЕМЫЕ В РАСЧЕТАХ ОСНОВАНИИ

Нагрузки и воздействия, передаваемые фундаментами сооружений на основания, как правило, должны устанавливаться расчетом исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания или фундамента и основания. Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, а также возможные их сшетания применяются согласно требованиям норм [Щ.

Характер и степень перераспределения нагрузок на основание, а следовательно, и дополнительные усилия в конструкциях сооружения зависят от вида, состояния и стойства грунтов, характера их наплас-тлваа^ сташв-



ческой схемы сооружения, его пространственной жесткости и многих других факторов.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения над-фундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований зданий и сооружений III класса;

, б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с рассматриваемым сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций основания в стадии привязки типовых проектов к местным грунтовым условиям.

Все расчеты оснований доллсны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяются как произведение их нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке у/- Этот коэффициент, учитывающий возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону, принимается при расчете оснований по несущей способности по указаниям [3], а при расчете оснований по деформациям равным единице.

Расчет оснований по деформациям производится на основное сочетание нагрузок, по несущей способности - на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетания. Нагрузки на перекрытия зданий и снеговые нагрузки, которые согласно нормам [3] могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными, 8 при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считаются кратковременными.

В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемого вблизи фундаментов.

Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям допускается не учитывать, если расстояния между температурно-усадочными швами не превышают значений, указанных в нормах проектирования соответствующих конструкций. Технологические температурные воздействия учитываются; в расчетах оснований по деформациям при соответствующем обосновании в зависимости от продолжительности этих воздействий.

Класс ответственности зданий и сооружений принимается согласно Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектиро-; ваийи конструкций*, утвержденным Госстроем СССР.

5.4. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ .ФУНДАМЕНТОВ

Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформация основания, не превышающие' предельные по условиям нормальной эксплуатации проектируемого сооружения и находящегося в цем оборудования.

Выбор глубины заложения фундаментов рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов фундаментов. Глубина их заложения ..должна определяться с учетом:

назначения, а таклсе конструктивных особенностей сооружения (наличия и размеров подвалов, фундаментов под оборудование и т. д.);

размера и характера нагрузок и воздействий на фундаменты;

глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, фундаментов под оборудование, глубины прокладки коммуникаций;

существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, пустот, образовавшихся вследствие растворения солей и пр.);

гидрогеологических условий площадки (уровней подземных вод и верховодки, а также возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения, агрессивности подземных вод и т. п.);

глубины сезонного промерзания грунтов [2,4].

Глубина заложения фундаментов исчисляется от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента, при наличии бетонной подготовки - до низа ее. При выборе глубины заложения фундаментов в необходимых случаях при соответствующем обосновании следует учитывать возмолсность дальнейшей реконструкции проектируемого сооружения (устройство новых коммуникаций, подвальных помещений, фундаментов под оборудование и пр.).

Фундаменты сооружения или его отсека, как правило, должны закладываться на одном уровне. При заложении ленточных фундаментов смежных отсеков на разных отметках переход от более заглубленной части к менее заглубленной должен выполняться уступами. Уступы должны быть не круче 1:2, а высота уступа - не более 60 см. Ленточные фуыда-



5А, Глубина заложения-фунда-мемтов

менты прнмыкаюгцих частей отсеков должны, иметь одинаковое заглубление на протяжении не менее 1 м от шва.

Допустимая разность отметок заложения соседних столбчатых фундаментов (или столбчатого и ленточного) определяется по формуле

А/г< а(1Еф1/р), (5.24;

где' а - расстояние между фундаментами в свету; Ф1 с J - расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта;, р - среднее давление под ПОдошэбй pacпoлoжeннгo выше фундамента от расчетных нагрузок (для расчета оснований по несущей способности).

Столбчатые фундаменты, разделенные осадочным швом, следует располагать на одном уровне.

Условие (5.24) распространяется и на случай определения допустимой разности отметок заложения фундаментов сооружения и рядом расположенных каналов, тоннелей и пр.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется принимать на одной отметке. Переход на большую глубину заложения следует выполнять исходя из условия (5.24). Если оно не выполняется, необходимо устройство шпунтовой стенки или другого ограждения (рис. 5.14). При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта на 10-15 см;

избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;

закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.

При необходимости заложения фундаментов нил<е уровня подземных вод следует предусматривать методы производства работ, сохраняющие структуру грунта.

Если глубина заложения фундаментов по условиям несущей способности и деформируемости грунтов основания оказывается чрезмерно большой, рекомендуется рассмотреть применение мероприятий по улучшению строительных свойств грунтов основания или переход иа свайные фундаменты. ..... Одним из основных факторов, определяющих заглубление фундаментов, является глубина сезонного промерзания грунтов, которые при промораживании увеличиваются в объеме, а после оттаивания дают значительные осадки. Промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образованием в них прослоек льда, толщина которых увеличивается но ме-

ре миграции воды из слоев грунта, расположенных ниже уровня подземных вод. Последующее таяние таких грунтов приводит к резкому снижению их несущей способности и повышенным деформациям.


Рис. 5.14. Схема защиты существующего здания от дополнительных осадок при возведении рядом нового здания с большей глубиной заложения фундамелта

/ - фундамент существующего здания; 2 - фундамент нового здания; 3 - фундамент с большей глубиной заложения; 4 - шпунтовая стенка

Деформации основания при морозном пучении и последующем оттаивании, как правило, неравномерны вследствие неоднородости грунта по степени его пучинистости и различия температурных условий, в которых могут находиться грунты под отдельными фундаментами.

Р1сключение возможности промерзания грунтов под подошвой фундаментов обеспечивается:

в период эксплуатации - соответствующей глубиной их заложения, принимаемой в зависимости от вида и состояния грунтов, положения уровня подземных вод, нормативной глубины сезонного промерзания, теплового режима сооружения и пр.;

в период строительства - соответствующими защитными мероприятиями.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов dfn принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин их сезонного промерзания (по данным наблюдений за период не менее 10 лет). под открытой, оголенной от снега поверхностью горизонтальной площадки при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов. Для районов, где н€ предусматривается очистка от снега территорий, прилегающих к проектируемым сооружениям (например, в сельской местности), нормативную глубину промерзания грунтов допускается определять на площадках под снежным покровом.

При отсутствии данных многолетних на-блЮ'Дений нормативную глубину сезонного промерзания грунтов следует определять на ос-



Л



п q .к-



Рнс. 5.15. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглин!1ов и глин (изолинии нормативных глубин ярогйерзаныя, обозначенные пунктиром, даны для малоксследоваиных районов)

ыоЕе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение, м, допускается вычислить по формуле

(5.25)

где do- глубина промерзания при S =1 °С, принимаемая paBiJCfl, ftr. для суглинков и глин -0,23; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28; песков грвелистых, крупных и средней крупности - 0,30; крупнообломочных грунтов-0,34; - безразмерный коэффициент, численно равный SГ^-сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, °С, принимаемых по СИиП 2.01.01-82 или по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, каходящейся в аналогичных условиях.

Значение df п для грунтов неоднородного слолсекия определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания грунта. Значение dfn допускается определять по схематической карте (рис. 5.15), где даны изолинии нормативных глубин промерзания для суглинков, т. е. при do=0,23 м. Прн наличии в зоне промерзания других грунтов значение dfn, найденное по карте, следует умнолсить на отношение do/0,23 (где соответствует грунтам данной строительной площадки). Для районов Дальнего Востока допускается пользоваться картой (рис. 5.16). Если значения dfn, найденные по карте и по формуле (5.25), не

совпадают, следует принимать значение, найденное по формуле. .

Значения d/n>2,5 м наблюдаются преимущественно в районах Восточной и Западной Сибири. Формулу (5.25) и карту не рекомендуется применять для горных районов, где фактическая глубина промерзания больше вследствие особенностей состава и свойств грунтов, рельефа местности и климата. В этих условиях нормативная глубина промерзания долл<на определяться теплотехническим расчетом [5]:

dfn =


(5.26)

где / ~ теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м-°С); Т. -абсолютное значение средней

температуры воздуха за период отрицательных температур, С: Гдц;, =2 Ту/ (здесь л - число месяцев с отрицательной среднемесячной температу-

рой); Г

Ь,Г

температура начала замерзания грун-

та, °С; г; р-продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха, соответствующая п-1 месяцам, с; Lo - удельная теплота фазового превращения вода - лед, принимаемая равной 3,35Х ХЮ Дж/т; да -суммарная природная влажность

грунта, доли единицы; - относительное (по массе) содержание незамерзшей воды, доли единицы, при температуре, равной 0,5{Т^+Т Р df ~ плотность мерзлого грунта в сух'ом состоянии, т/м^; - объемная теплоемкость мерзлого грунта,

Дж/(м-°С).



Белогорск Благо6ешемск215


maJJaeecK-f-AMt/pe 220ai

-Мв-Кас.гпри 19Q

СоЗетская Габачь 192

Нельма 16д

Светлая J6f

гернеи /54-

151см

fffj7baa 144

Мшодт Ш

Рис 5.16. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглинков в Приморском и Хабаровском

краях, а также в Амурской обл.

/ - южная граница вечномерзлых грунтов илн граница островной мерзлоты; 2 - пункты с вечной мерзлотой

Пример 5.4. Определить нормативную глубину промерзания грунта в г. Ачинске Красноярского края. Площадка сложена суглинком со следующими характеристиками: показатель текучести /=0,64, плотность р=1,8 т/м^ плотность мерзлого грунта в сухом состоянии Р| = 1,4 т/м^ суммарная влажность ш^ = =-0,25, влажность на границе раскатывания дар=0,16, относительное содержание незамерзшей воды и'щ= =0,08, влажность на границе тэкучести =0,30, число пластичности /р=0,14. Другие входящие в формулу (5.26) величины: Г = 13,2 °С; Г j, у: =0,2 °С;

=6-30-24 3600=15,55- lLii5 с; Яу:= 1,513 Вт/(м-°С); Су:=2,053 10 Дж/(мЗ - °С); 317=69,1 °С.

Решение. Нормативная глубина промерзания грунта составляет;

по формуле (5.25)

dj = khdjn.

(5.27)

rfy: = 0,23-1/69.1 = 1.91 м; по формуле (5.26)

2-1,513 (13,2 +0,2)Х

3,35-10 (0,25 - 0,08) 1,4 + 0,5.2,053Х = 2,6 м.

X 15,55-100

Х10М13,2 + 0,2)

. что существенно отличается от результата, полученного по формуле (5.25). В данном случае при назначении глубины заложения фундаментов следует принимать dy:=2,6 м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле -

где Д'j-коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый; для наружных фундаментов отапливаемых зданий - по табл. 5.9; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий &д=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзанр;я грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СНиП [5]. Аналогичным образом значение dj определяется в случае применения постоянной тепловой защиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может заметно влиять на температуру грунтов (холодильники, теплицы, котельные, горячие цехи и т. п.).

Увеличение глубины промерзания грунтов под фундаментами неотапливаемых сооружений связано с худшими условиями оттаивания грунтов в летний период под этими сооружениями, чем на открытой местности.

Глубина ааложешя фундаментов отапливаемых сооружений ш усж1виям исключения



ТА БЛИЦА 5.9. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА kj

Особенгюсти сооружения

ft при расчетной среднесуточной температуре воздуха в примыкающем к наружным фундаментам помещении,

20 и более

Без' подвала с пола-

ми, .устраиваемыми:

на грунте . . .

лагах по грун-

ту ......

по утепленному

цокольному пере-

крытию . . .

С подвалом или с

техническим под-

польем . ....

Примечания: 1. Значения коэффициента Ад

относятся к фундаментам, вылет подошвы которых от вргешней грани стены составляет менее 0,5 м; при длине консоли 1,5 м и более значения коэффициента k д повышаются на 0,1, но не более чем до 1; при промежуточных значениях длины консоли коэффициент kд определяется интерполяцией.

2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии - помещения 1-го этажа.

3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент fc принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного Е таблице.

морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

для наружных стен и колонн - по условиям, изложенным в табл. 5.10; глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания грунтов, если фундаменты опираются на мелкие пески и специальными исследованиями по данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств, а также в случаях, когда исследованиями и расчетом установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационной пригодности соорулсения;

для внутренних стен и колонн - независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Для нарул<ных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами, и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) глубину заложения следует принимать по. табл, 5.10, считая от пола подвала или технического подполья.

Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых соорулсений должна назначаться по табл, 5.10; глубина исчисляется при отсутствии подвала или технического подполья от уровня планировки, а при их наличии - от пола подвала или технического подполья.

ТАБЛИЦА 5.10. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ. ФУНДАМЕНТОВ ПО УСЛОВИЯМ МОРОЗНОГО. ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

Грунты, находящиеся под подошвой фундамента

Глубина заложения фундаментов при глубине расположения уровня подземных' вод, м

Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности . . . .

Пески мелкие и ны-леватые .....

Супеси с показателем текучести:

/£ <0 .....

Суглинки глины, крупнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя;

/£>0,25 . , .

/£<0,25 . ,

Не зависит

от dj:

Не менее d

Не зависим? То же

Не менее

То же , Не менее 0,5 о'

Примеоания: 1. Глубину заложения фундаментов допускается принимать независимо от расчетной глубины промерзания dj, если соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, залегают до глубины не менее. нормативной глубины промерзания rf;-

2. Положение уровня подземных вод Н верховодки должно приниматься с учетом возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

В проекте оснований и фундаментов долж ны предусматриваться мероприятия, не допу> екающие увлажнения грунтов основания, а также промораживания их в период строительства. ...

Глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения можно уменьшить за счет применения: постоянной теплозащиты грунта по периметру сооружения; водозащит^ ных мероприятий, уменьшающих степень пучй-* нистости грунта; полной или частичной замены пучинистого грунта на непучинистый под подошвой фундаментов; обмазки боковой поверхности фундаментов, уменьшающей смерзание с ней грунта; засоления грунтов и т. п. Целесообразность применения тех или иных мероприятий доллсна быть технико-экономиче'-ски обоснована. Кроме того, глубина заложения фундаментов может быть уменьшена н з'й счет применения конструктивных мероприятий, обеспечивающих прочность и нормальные условия эксплуатации соорулсения при неравномерных деформациях оснований вследствие замерзания и оттаивания пучинистых грунтов;

Для защиты грунтов основания от увлажнения застраиваемая площадка под каждй®



сооружение до возведения фундаментов должна быть ограждена нагорными канавами и тщательно спланирована с устройством поверхностных водостоков (канав и лотков), а при необходимости и дренажей.

Способ защиты грунтов основания от промерзания принимается в зависимости от вида и состояния грунтов, положения уровня подземных вод, конструктивных особенностей подземной части сооружения и от местных условий строительства (климатических, производственных и пр.).

Вид грунта, используемого для обратной засыпки :пазух котлованов, метод и степень его уплотнения должны назначаться из условия, чтобы в процессе строительства и эксплуатации касательные силы морозного пучения не превышали силы, удерживающие фундамент от выпучивания [1]. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия, уменьшающие касательные силы пучения (обмазка фундаментов специальными составами, засоление грунтов обратной засыпки веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры, и пр.).

- 5.5. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

. 5.5.L Общие еоложения

Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных и (или) относительных перемещений фундаментов и над-фундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых осадок, . подъемов, кренов, изменений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т. п.). При этом имеется в виду, что прочность и трещиностой-кость фундаментов и надфундаментных конструкций проверена расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Деформации основания могут быть следующими:

: осадки-деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок (и в отдельных случаях собственного веса грунта) и не сопровождающиеся коренным изменением его структуры; ,. Г просадки-деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительно с ними действую-ш-их факторов, таких как замачивание проса-

дочного грунта, оттаиватае ледовых просла ;К в замерзающем грунте и т. п.;

подъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при увеличении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) н при замерзании воды в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта); ,

оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий и т. п.;

горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т. д.) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т. п.

Деформации основания в зависимости от причин их возникновения подразделяются ца два вида:

первый - деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, просадки, горизонтальные перемещения);

второй - деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного веса).

При проектировании следует учитывать, что деформации основания первого вида вызывают тем ббльшие усилия в конструкциях сооружения, чем больше сжимаемость грунтов основания; при деформациях второго вида с увеличением сжимаемости грунтов основания уси--лия снижаются.

Наиболее опасны для конструкций сооружения неравномерные деформации основания, главными причинами возникновения которых для первого вида являются: ;

неравномерная сжимаемость грунтов из-за их неоднородности, выклинивания и непарал- лельности залега-ння отдельных слоев, наличия линз, прослоев и других включений, неравномерного уплотнения грунтов, в том числе искусственных подушек и т. п.;

различие в осадках основания в пределах и за пределами площадки загружения (особенно часто это происходит с основаниями, сложенными сильносжимаемьши грунтами, чем н объясняются многие случаи повреждений существующих зданий при возведении вблизи них новых сооружений);

неравномердае увлажнение грунтов, в частности просадочных'Н набухающих;

различ-яе aatptsos та отдешшш фунда-



--

- %г--

. L

Рис. 5.17. Схема осадок основания сооружения

Рис 5.IS. Крен жесткого сооружения


Рис. 5.19. Схема прогиба (выгиба) сооружения

менты, их размеров в плане и глубины залолсения;

неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий, а таклсе загрузка территории в непосредственной близости от сооружения;

нарушения правил производства строительных работ, приводящие к ухудшению свойств грунтов; ошибки, допущенные при инженерно-геологических изысканиях и проектировании оснований и фундаментов, а также нарушение предусмотренных проектом условий эксплуатации соорулсения.

Основные причины возникновения неравномерных деформаций оснований для второго вида - это повышение влажности грунтов в грунтовых условиях II типа по просадочности, наличие подземных горных выработок, изменение температурно-влажностного релсима некоторых грунтов (например, набухающих), изменение гидрогеологических условий площадки, влияние динамических воздействий, например От городского транспорта и т. д.

Таким образом, среди причин вызывающих неравномерные деформации основания, которые необходимо учитывать при проегстиро-


Рис. 5.20. Схема осадок, вызывающих кручение сооружения

Рис. 5.21. Схема сложной деформапии основания

вании, имеются не только инженерно-геологические и гидрогеологические факторы, но таклсе конструктивные и технологические особенности проектируемых сооружений, способы производства работ по устройству оснований и фундаментов, особенности эксплуатации сооружений.

Расчет оснований по деформациям, как улсе указывалось, доллсен производиться из условия совместной работы соорулсения и основания. Деформации основания допускается определять без учета совместной работы соорулсения и основания, т. е. без учета перераспределения нагрузок на основание конструкцией сооружения, в случаях, оговоренных в п. 5.3.

Совместная деформация основания и сооружения молсет характеризоваться: абсолютной осадкой основания отдельного фундамента sr, средней осадкой основания сооружения s; относительной неравномерностью осадок As/L двух соседних фундаментов, т. е. разностью их вертикальных перемещений, отнесенной к расстоянию мелсду ними (рис. 5.17); креном фундамента или соорулсения в целом i - отношением разности осадок крайних точек фундамента к его ширине или длине (рис. 5.18); относительным прогибом или выгибом f/L - отношением стрелы прогиба или выгиба к длине однозначно изгибаемого, участка соорулсения (рис. 5.19); кривизной изгибаемого участка сооружения p~l/R (см. рис. 5.19); относителъ-. HbJDM углом закручивания соорулсения i5=A(3/Z,



(рис. 5.20); горизонтальным перемещением фундамента или сооружения в целом и. Аналогичные характеристики могут устанавливаться также и для просадок грунтов, подъемов их при набухании, оседаний земной поверхности и других деформаций.

Сложная деформация сооружения, возникающая вследствие неравномерных осадок основания, может быть разложена на отдельные составляющие, как это показано на рис. 5.21, где крен сооружения i= (s6-Si)/L.

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия

(5.28)

где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом (см. далее п. 5.5.4); Sy-предельное значение совместной деформации

основания и сооружения (см. далее п. 5.5.5).

Под величинами s и 5 может пониматься любая из перечисленных выше деформаций.

В необходимых случаях, например для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций сооружений с учетом длительных процессов, следует рассчитывать осадки во времени. Осадки основания в процессе строительства (например, осадки от веса насыпей до устройства фундаментов, осадки до омоноличивания стыков строительных конструкций и т. п.) допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружений.

При расчете оснований по деформациям исходя из условия (5.28) необходимо учитывать возможность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения строительных мероприятий по уменьшению сжимаемости и неоднородности грунтов основания, а также конструктивных мероприятий, направленных на снижение чувствительности сооружений к деформациям основания.

В расчетах деформаций с использованием расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемой среды давление по подошве не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания.

5.5,2. Расчетное сопротивление грунтов основания

Зависимость нагрузка-осадка для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание (рис. 5.22). В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R [4]. При расчете деформаций основания с использованием указанных в п. 5.5.1 расчетных схем среднее давление под подошвой фундамента (от нагрузок для расчета оснований по деформациям) не

должно превышать - расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, определяемого по формуле

Тс1 Тез г k

(5.29)

где VjH -коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.М; - коэффициент, принимаемый: fe=l, если прочностные характеристики грунта (с и ф) определены непосредственными испытаниями, и А=1,1, если указанные характеристики приняты по таблицам, приведенным в гл. 1; My, МдИ ]

коэффициенты, принимаемые по табл. 5.i2; fe-коэффициент, принимаемый: . при 6<10 м, fe ~ =Zolb+0,2 при 6>10 м (здесь b - ширина подошвы фундамента, м; Zo=8 м); -у jj-расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м^;

то же, залегающих выше подошвы; с^-расчет-

ное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; rfi - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

(5.30)

(здесь ftтолщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; h -толщина конструкции пола подвала, м; v/ ~ расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кНУм); rf - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В^20 м и глубиной более 2 м принимается dj,=2 м, при ширине подвала В>20 м

принимается =0).

Рнс. 5.22. Характерная зависимость нагрузка - осадка для фундаментов мелкого заложения


Если d\>d (где d ~ глубина заложения фундамента), то di принимается равным d, а db = Q.

Формула (5.29) применяется при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга илн правильного многоугольника площадью А, то принимается &=j/X Расчетные значения удельных весов грунта и материала пола подвала, входящие в формулу (5.29), допускается принимать равными их нормативным значениям (полагая коэффициенты надежности по грунту и материалу равными единице). Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может -быть увелячево, если конструкция фундамеии - 5-зтучш;ает усяоетя era совместной работы с оснотанием. Для фундаментных плит с угяовымя-ж^ами. .раететное сопротивление



Глта 5. Расчет ототний фундамттов мелкого заложения

АЧет Я КОЭФФИЦИЕНТОВ


рунообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме . мелкид ш пылеватых , .....

Пески м!елкие . . Пески пылеватые: маловлажные и влажные . . . насыщенные водой .....

Круннообомочные с пылевато-глннистым заполнителем н пы-леватоглиныстые с показателем текучести срунта или за-полни1еля:

/Ь<0.25 , . .

/i:>0.5 , ,

1,4 1,3

1,25 1,1

1,25

Vj,2 для сооружений с жесткой канет рзжтввяой схемой ири отношении длины сооружения или его отсека к его высоте L]H

>4

1.2 1.1

1.0 1,0

1-.в 1,0 1.0

1,5

1;з

1,2 1,2

1,1 1.1 1,0

Примечания: 1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.

2. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента у принимается рав ным единице.

3. При промежуточных значениях L/Я коэффициент у 2 определяется интерполяцией.

грунта основания допускается увел1гчивать на 15 %.

; Когда расчетная глубина заложения фундаментов принимается от уровня планировки подсыпкой, в проекте оснований и фундамен-

ТАБЛИЦА 5Л2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ

М

М

У

. ,0

3,14

0,69

3,65

6,24

0,01

0,06

3,23

0,72

3,87

6,45

0,03

1.12

3,32

0.78

4,11

6,67

0,04

1,18

3,41

0,84

4.37

6,90

0.06

1,25

3,51

0,91

4,64

7,14

S

0,08

1,32

3.61

0,98

4.93

7,40

0.10

1,39

3,71

1.06

5,25

7,67

0,12

1,47

3,82

1,15

5,59

7,95

0,14

1,55

3,93

1,24

5,95

8,24

0,16

1,64

4,05

1,34

6,34

8,55 8,88

0,18

1,73

4,17

1,44

6,76

. -11

.Q.21

1,83

4,29

1,55

7,22

9.22

- 12

0,23

1,94

4,42

1,68

7.71

9,58

0,26

2,05

4,55

1,81

8,24

9,97

0,29

2,17

4,69

1,95

8,81

10,37

0,32

2.30

4.84

2,11

9,44

10,80

0,36

2,43

4,99

2,28

10,11

11.25

0,39

2,57

5,15

2,46

10,85

11,73

0,43

2.73

5,31

2,66

11,64

12.24

0,47

2,89

5,48

2,88

12,51

12,79

0,51

3,06

5,66

3,12

13,46

13,37

.0,56

3,24

5,84

3,38

14,50

13,98

0,61

3,44

6,04

3,66

15,64

14,64

ТОВ дояжко приводиться требование о необ; ходимости выполнения планировочной насыпи до нр ложения полной нагрузки на основание, Ааналогичное требование должно содержаться и в отношении устройства подсыпок под полы в подвале. . .

Коэффициенты My , Mq и М^, входящие в формулу (5.29), получены исходя из условия, что зоны пластических деформаций под краями равномерно загруженной полосы (рис. 5.23)

ш

Сл/ У

Рис. S.23. Зоны иластическ1и деформаций в основании под краями равномерно загруженной полосы

равны четверти ее ширины и вычисляются по следующим соотношениям:

(5,31)

где 4!)=K/(ctg q)jj+ p и/2); фJJ-расчетное значение угла внутреннего трения, оад. ,

При вычислении R значения характеристик фи, си и Yii принимаются для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины 2/г = 0,5 Ь при Ь<10 м и zj;==-fO,i b при 6>I0 м (здесь = 4 м). При наличии нескольких слоев грунта от подошвы фундамента до глубины Zn принимаются средневзвешенные значения указанных характеристик. Аналогичным образом поступают и с коэффициентами

Yci и yc2-

Как видно из формулы (5.29), значение зависит не только от физико-механических характеристик грунтов основания, но и от искомых геометрических размеров фундамента - ширины и глубины его заложения. Поэтому определение размеров фундаментов приходится вести итерационным способом, задавшись предварительно какими-то начальными размерами. .

пример 5.5. Определить расчетное сопротивление грунта основания для ленточного фундамента шириной & = 1,4 м при следующих исходных данных. Про-, ектируемое здание - 9-этажное крупнопанельное ,с' жесткой конструктивной схемой. Отношение дликы его к высоте L /=l,5. Глубина заложения фундаментов от уровня планировки по конструктивным соображениям принята й=\Л м. Здание имеет подвал шириной В=12 м и глубиной й(=1,2 м. Толщина.слоя грунта от подошвы фундамента до пола подвала ftg=0,3 м, толщина бетонного пола подвала /г^у = =0,2 м, удельный вес бетона у=23 кН/м^. Площадка сложена песками мелкими средней плотности ма-ловлажнымн. Коэффициент пористости е=0,74, удельный вес грунта ниже подошвы 11 = 18 кН/м', выш:е:

= 17 кН/м'. Нормативные

подошвы

значения-

прочностньжк и деформационных характеристик ирл-



1 ... 4 5 6 7 8 9 10 ... 48