Предельные деформации основания 1 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 18Следующая ⇒

5.5.46 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения s u,s и s u,f устанавливают исходя из необходимости соблюдения:

а) технологических или архитектурных требований к деформации сооружения (изменение проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.) - s _u,s;

б) требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения, - s _u,f .

5.5.47 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по технологическим или архитектурным требованиям su,s должны устанавливаться соответствующими нормами проектирования сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование с учетом в необходимых случаях рихтовки оборудования в процессе эксплуатации.

Проверку соблюдения условия s £ s_u,s производят при разработке типовых и индивидуальных проектов в составе расчетов сооружения во взаимодействии с основанием после соответствующих расчетов конструкций сооружения по прочности, устойчивости и трещиностойкости.

5.5.48 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по условиям прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций s_u,f должны устанавливаться при проектировании на основе расчета сооружения во взаимодействии с основанием.

Значение s_u,f допускается не устанавливать для сооружений значительной жесткости и прочности (например, зданий башенного типа, домен), а также для сооружений, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок основания (например, различного рода шарнирных систем).

5.5.49 При разработке типовых проектов сооружений на основе значений s_u,s и s_u,f следует, как правило, устанавливать следующие критерии допустимости применения этих проектов, упрощающие расчет оснований по деформациям при их привязке к местным грунтовым условиям:

а) предельные значения степени изменчивости сжимаемости грунтов a_Е основания, соответствующие различным значениям среднего модуля деформации грунтов в пределах плана сооружения или средней осадки основания ;

б) предельную неравномерность деформаций основания Ds_u⁰_,соответствующую нулевой жесткости сооружения;

в) перечень грунтов с указанием их простейших характеристик свойств, а также характера напластований, при наличии которых не требуется выполнять расчет оснований по деформациям.

П р и м е ч а н и я

1 Степень изменчивости сжимаемости основания a_Еопределяют отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения к наименьшему значению.

2 Среднее значение модуля деформации грунтов основания впределах плана сооружения определяют как средневзвешенное с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине и в плане сооружения.

5.5.50 Предельные значения деформаций оснований допускается принимать согласно приложению Е, если конструкции сооружения не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием и в задании на проектирование не установлены значения s_u,s (см. 5.5.46, 5.5.47).

5.5.51 В проектах сооружений, расчетная осадка которых превышает 8 см, следует, как правило, предусматривать соответствующий строительный подъем сооружения, а также мероприятия, не допускающие изменений проектных уклонов вводов и выпусков инженерных коммуникаций и обеспечивающие сохранность коммуникаций в местах их пересечения со стенами сооружения.

5.5.52 Расчет деформаций основания допускается не выполнять, если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетное сопротивление грунтов основания (см. 5.5.8-5.5.25) и выполняется одно из следующих условий:

а) степень изменчивости сжимаемости основания меньше предельной (по 5.5.49, а);

б) инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта (по 5.5.49, в);

в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в таблице 5.9, относятся к одному из вариантов, указанных в этой таблице.

Таблица 5.9

Сооружения

Варианты грунтовых условий

1 Производственные здания Одноэтажные с несущими конструкциями, малочувствительными к неравномерным осадкам (например, стальной или железобетонный каркас на отдельных фундаментах при шарнирном опирании ферм, ригелей), и с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно. Многоэтажные до 6 этажей включительно с сеткой колонн не более 6х9 м 2 Жилые и общественные здания Прямоугольной формы в плане без перепадов по высоте с полным каркасом и бескаркасные с несущими стенами из кирпича, крупных блоков или панелей: а) протяженные многосекционные высотой до 9 этажей включительно; б) несблокированные башенного типа высотой до 14 этажей включительно

1 Крупнообломочные грунты при содержании заполнителя менее 40 % 2 Пески любой крупности, кроме пылеватых, плотные и средней плотности 3 Пески любой крупности, только плотные 4 Пески любой крупности, только средней плотности при коэффициенте пористости е £ 0,65 5 Супеси при е £ 0,65, суглинки при е £ 0,85 и глины при e £ 0,95, если диапазон изменения коэффициента пористости этих грунтов на площадке не превышает 0,2, а IL £ 0,5 6 Пески, кроме пылеватых при е £ 0,7 в сочетании с глинистыми грунтами при е < 0,5 и IL < 0,5 независимо от порядка их залегания

П р и м е ч а н и я

1 Таблицей допускается пользоваться для сооружений, в которых площади отдельных фундаментов под несущие конструкции отличаются не более чем в два раза, а также для сооружений иного назначения при аналогичных конструкциях и нагрузках.

2 Таблица не распространяется на производственные здания с нагрузками на полы свыше 20 кПа.

5.6 Расчет оснований по несущей способности

5.6.1 Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Принимаемая в расчете схема разрушения основания (при достижении им предельного состояния) должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента или сооружения.

5.6.2 Расчет оснований по несущей способности производят исходя из условия

(5.25)

где F - расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая в соответствии с подразделом 5.2;

F_u - сила предельного сопротивления основания, кН;

g_c - коэффициент условий работы, принимаемый:

для песков, кроме пылеватых .......................……...1,0

#G1для песков пылеватых, а также глинистых грунтов в стабилизированном

состоянии .................................................................................. 0,9

для глинистых грунтов в нестабилизированном

состоянии ...................... ………………………………………...0,85

для скальных грунтов:

невыветрелых и слабовыветрелых ..................1,0

выветрелых .......................................………….0,9

сильновыветрелых .................................………0,8;

g_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности.

Примечание- В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение gc принимают в пределах толщины b1 + 0,1 b (но не более 0,5b) под подошвой фундамента, где b- сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b₁ = 4м.

5.6.3 Вертикальную составляющую силу предельного сопротивления основания N_u, кН, сложенного скальными грунтами независимо от глубины заложения фундамента вычисляют по формуле

(5.26)

где R_c - расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта, кПа;

b^ и l^ - соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

; (5.27)

здесь е_b и е_l - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.

5.6.4 Сила предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, должна определяться исходя из условия, что соотношение между нормальными s и касательными t напряжениями по всем поверхностям скольжения, соответствующее предельному состоянию основания, подчиняется зависимости

, (5.28)

где j_I и с_I- соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта (подраздел 5.3).

5.6.5 Сила предельного сопротивления основания, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми, органо-минеральными и органическими грунтами (при степени влажности S_r V 0,85 и коэффициенте консолидации с_n _ 10⁷ см² /год), должна определяться с учетом возможного нестабилизированного состояния грунтов основания за счет избыточного давления в поровой воде u. При этом соотношение между нормальными s и касательными t напряжениями принимают по зависимости

, (5.29)

где j_Iи с_I - соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания и определяются по результатам консолидированного среза (ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276).

Избыточное давление в поровой воде допускается определять методами фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости приложения нагрузки на основание.

При соответствующем обосновании (высокие темпы возведения сооружения или нагружения его эксплуатационными нагрузками, отсутствие в основании дренирующих слоев грунта или дренирующих устройств) допускается в запас надежности принимать j_I= 0, а с_I - соответствующим нестабилизированному состоянию грунтов основания и равным прочности грунта по результатам неконсолидированного среза с_u (ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276) (см. 5.6.14).

5.6.6 При проверке несущей способности основания фундамента следует учитывать, что потеря устойчивости может происходить по следующим возможным вариантам (в зависимости от соотношения вертикальной и горизонтальной составляющих равнодействующей, а также значения эксцентриситета):

- плоский сдвиг по подошве;

- глубинный сдвиг;

- смешанный сдвиг (плоский сдвиг по части подошвы и глубинный сдвиг по поверхности, охватывающей оставшуюся часть подошвы).

Необходимо учитывать форму фундамента и характер его подошвы, наличие связей фундамента с другими элементами сооружения, напластование и свойства грунтов основания.

Проверку устойчивости основания отдельного фундамента следует производить с учетом работы основания всего сооружения в целом.

5.6.7 Расчет оснований по несущей способности в общем случае следует выполнять методами теории предельного равновесия, основанными на поиске наиболее опасной поверхности скольжения и обеспечивающими равенство сдвигающих и удерживающих сил. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый массив грунта от неподвижного, могут быть приняты круглоцилиндрическими, ломаными, в виде логарифмической спирали и другой формы.

5.6.8 Возможные поверхности скольжения могут полностью или частично совпадать с выраженными ослабленными поверхностями в грунтовом массиве или пересекать слои слабых грунтов; при их выборе необходимо учитывать ограничения на перемещения грунта, вытекающие из конструктивных особенностей сооружения. При расчете должны учитываться различные сочетания нагрузок, отвечающие как периоду строительства, так и периоду эксплуатации сооружения.

5.6.9 Для каждой возможной поверхности скольжения вычисляют предельную нагрузку. При этом используют соотношения между вертикальными, горизонтальными и моментными компонентами нагрузки, которые ожидаются в момент потери устойчивости, и описывают нагрузку одним параметром. Этот параметр определяют из условия равновесия сил (в проекции на заданную ось) или моментов (относительно заданной оси). В качестве предельной нагрузки принимают минимальное значение.

5.6.10 В число рассматриваемых при определении равновесия сил включают вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки от сооружения, вес грунта, фильтрационные силы, силы трения и сцепления по выбранной поверхности скольжения, активное и (или) пассивное давление грунта на сдвигаемую часть грунтового массива вне поверхности скольжения.

5.6.11 Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления N_u, кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле (5.30), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R (R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с 5.5.8-5.5.25)

(5.30)

где b^ и l^ - то же, что и в формуле (5.27), при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

N_g, N_q, N_c- безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 5.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта j_Iи угла наклона к вертикали d равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;

g_Iи g_I^ - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяют с учетом взвешивающего действия воды для грунтов, находящихся выше водоупора);

c_I- расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;

d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

x_g, x_q , x_c - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:

(5.31)

здесь h = l / b;

l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям l^ и b^, определяемым по формуле (5.27).

Если h = l / b < 1, в формулах (5.31) следует принимать h =1.

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяют из условия

, (5.32)

где F_hи F_n- соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки F на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

Таблица 5.10

Угол внутрен- него тре- ния грунта j_I град.	Обозна- чение коэффи-циентов		Коэффициенты несущей способности N_g, N_q и N_cпри углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки d, град, равных

			0	5	10	15	20	25	30	35	40			45
0		0 1,00 5,14		-	-	-	-	-	-	-		-	-
5		0,20 1,57 6,49				-	-	-	-	-		-	-
10		0,60 2,47 8,34		0,42 2,16 6,57			-	-	-	-		-	-
15		1,35 3,94 10,98		1,02 3,45 9,13	0,61 2,84 6,88			-	-	-		-	-
20		2,88 6,40 14,84		2,18 5,56 12,53	1,47 4,64 10,02	0,82 3,64 7,26			-	-		-	-
25		5,87 10,66 20,72		4,50 9,17 17,53	3,18 7,65 14,26	2,00 6,13 10,99	1,05 4,58 7,68			-		-	-
30		12,39 18,40 30,14		9,43 15,63 25,34	6,72 12,94 20,68	4,44 10,37 16,23	2,63 7,96 12,05	1,29 5,67 8,09				-	-
35		27,50 33,30 46,12		20,58 27,86 38,36	14,63 22,77 31,09	9,79 18,12 24,45	6,08 13,94 18,48	3,38 10,24 13,19				-	-
40		66,01 64,19 75,31		48,30 52,71 61,63	33,84 42,37 49,31	22,56 33,26 38,45	14,18 25,39 29,07	8,26 18,70 21,10	4,30 13,11 14,43				-
45		177,61 134,87 133,87		126,09 108,24 107,23	86,20 85,16 84,16	56,50 65,58 64,58	32,26 49,26 48,26	20,73 35,93 34,93	11,26 25,24 24,24	5,45 16,82 15,82
Примечания 1 При промежуточных значениях jI и d коэффициенты Ng , Nq и Nc допускается определять интерполяцией. 2 В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки d¢ , исходя из условия (5.33).