Расчет оснований по деформациям

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

Примечание - При проектировании сооружений, расположенных вблизи окружающей застройки, необходимо учитывать дополнительные деформации оснований сооружений окружающей застройки от воздействия проектируемых или реконструируемых сооружений (см. раздел 9).

5.6.2 Деформации и перемещения основания (далее - деформации основания) подразделяются на: осадки, просадки, подъемы и осадки, оседания, горизонтальные перемещения и провалы.

Деформации основания в зависимости от причин возникновения разделены на два вида:

первый - деформации от внешней нагрузки на основание;

второй - деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания.

5.6.3 Расчет оснований по деформациям должен производиться исходя из условия совместной работы сооружения и основания.

Деформации основания фундаментов допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания в случаях, оговоренных в 5.2.1.

5.6.4 Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

осадкой (подъемом) основания фундамента s;

средней осадкой основания фундамента ;

относительной разностью осадок (подъемов) основания двух фундаментов D s / L (L - расстояние между фундаментами);

креном фундамента (сооружения) i;

относительным прогибом или выгибом f / L (L - длина однозначно изгибаемого участка сооружения);

кривизной изгибаемого участка сооружения;

относительным углом закручивания сооружения;

горизонтальным перемещением фундамента (сооружения) u_h.

5.6.5 Расчет оснований по деформациям производят исходя из условия

s £ s_u, (5.6)

где s - осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);

s_u - предельное значение осадки основания фундамента (совместной деформации основания и сооружения), устанавливаемое в соответствии с указаниями 5.6.46-5.6.50.

Примечания

1 Для определения совместной деформации основания и сооружения s могут использоваться методы, указанные в 5.1.4.

2 При расчете оснований по деформациям условие формулы (5.6) должно выполняться в том числе для параметров, указанных в 5.6.4.

3 В необходимых случаях для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций сооружений с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует производить расчет осадок во времени с учетом первичной и вторичной консолидации.

4 Осадки основания фундаментов, происходящие в процессе строительства (например, осадки от веса насыпей до устройства фундаментов, осадки до омоноличивания стыков строительных конструкций), допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную надежность сооружений.

5 При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать возможность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения мероприятий, указанных в подразделе 5.9.

5.6.6 Расчетная схема основания, используемая для определения совместной деформации основания и сооружения, должна выбираться в соответствии с указаниями 5.1.6.

Расчет деформаций основания фундамента при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7), следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Н_с (см. 5.6.41).

Для предварительных расчетов деформаций основания фундаментов сооружений II и III уровней ответственности при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7). допускается применять расчетную схему в виде линейно деформируемого слоя (см. приложение Г), при соблюдении следующих условий:

ширина (диаметр) фундамента b ³ 10 м;

среднее давление под подошвой фундамента р изменяется в пределах от 150 до 500 кПа;

глубина заложения фундамента от уровня планировки d £ 5 м;

в основании фундамента залегают грунты с модулем деформации Е ³ 10 MПa.

Примечание - Деформации основания рекомендуется определять с учетом изменения свойств грунтов в результате природных и техногенных воздействий на грунты в открытом котловане.

Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле

(5.7)

где g_{с 1} и g_{с 2} - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (j _II и с _II) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;

M_g, М_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

k_z - коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; k_z = z ₀/ b + 0,2 при b ³ 10 м (здесь z ₀ = 8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать b на 2 h_n);

g _II - осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

g' _II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

с _II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

d ₁ - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d ₁ принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

d_b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

d ₁ = h_s + h_cfg_cf / g' _II, (5.8)

здесь h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать d ₁ на h_n.

Примечания

1 Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента

имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение b принимают равным .

2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.7). допускается принимать равными их нормативным значениям.

3 Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.

4 Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.6.

5 Если d ₁ > d (d - глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d ₁ = d и d_b = 0.

6 Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R ₀ таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

Таблица 5.4

5.6.8 Определение расчетного сопротивления оснований R, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться на основе специальных исследований. Значение R, найденное для рыхлых песков по формуле (5.7) при g_{с 1} = 1 и g_{с 2} = 1 или по указаниям 5.6.12, должно уточняться по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и размерам проектируемого фундамента, но не менее 0,5 м².

Таблица 5.5

5.6.9 Значение R вычисляют на глубине заложения фундамента, определяемой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование об устройстве насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты.

Допускается принимать глубину заложения фундамента от пола подвала менее 0,5 м, если удовлетворяется расчет по несущей способности.

5.6.10 Расчетные значения j _II, с _II и g _II определяют при доверительной вероятности a, принимаемой для расчетов по II предельному состоянию равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b /2 при b < 10 м и z = z ₁ + 0,1 b при b ³ 10 м (здесь z ₁ = 4 м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик.

5.6.11 При назначении коэффициента условий работы g_{с 2} в формуле (5.7) следует иметь в виду, что к числу зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой относятся:

здания панельные, блочные и кирпичные, в которых междуэтажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены при малом их шаге;

сооружения типа башен, силосных корпусов, дымовых труб, домен и др.

5.6.12 Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из значений расчетного сопротивления грунтов основания R ₀ в соответствии с таблицами B.1-В.3 приложения В. Значениями R ₀ допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

5.6.13 Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляют по формуле (5.7) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов.

Если содержание заполнителя превышает 40 %, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

5.6.14 Расчетное сопротивление грунтов основания R в случае их уплотнения или устройства грунтовых подушек должно определяться исходя из задаваемых проектом расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

5.6.15 Для ленточных фундаментов, когда ширина типовых сборных железобетонных плит совпадает с шириной, полученной по расчету, могут быть применены плиты с угловыми вырезами.

5.6.16 Ленточные фундаменты могут проектироваться с прерывистой укладкой плит (прерывистые фундаменты). Расчетное сопротивление грунтов основания R для прерывистых фундаментов определяют как для ленточных фундаментов по указаниям 5.6.7-5.6.10 с повышением значения R коэффициентом к_d, принимаемым по таблице 5.6.

5.6.17 Прерывистые фундаменты с повышением расчетного сопротивления основания не рекомендуются:

в грунтовых условиях I типа по просадочности при отсутствии поверхностного уплотнения грунта в пределах деформируемой зоны;

при сейсмичности 7 баллов и более.

Таблица 5.6

5.6.18 При устройстве прерывистых фундаментов также могут применяться плиты с угловыми вырезами за исключением следующих случаев:

при залегании под подошвой фундаментов рыхлых песков;

при сейсмичности района 7 баллов и более (в этом случае можно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты);

при неравномерном напластовании грунтов в пределах сооружения;

при залегании ниже подошвы фундаментов глинистых грунтов с показателем текучести I_L > 0,5.

5.6.19 При совпадении ширины типовой сборной железобетонной плиты с шириной фундамента, полученной по расчету, плиты прямоугольной формы и с угловыми вырезами укладывают в виде непрерывной ленты. В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.7), может быть повышено в соответствии с рекомендациями 5.6.24.

При несовпадении ширины фундамента, полученной по расчету, с шириной типовой сборной плиты, проектируют прерывистые фундаменты. Для прерывистых фундаментов, проектируемых с повышением расчетного сопротивления основания, вычисленного по формуле (5.7), коэффициент повышения не должен быть больше значений, приведенных в таблице 5.7, а для плит прямоугольной формы, кроме того, не должен быть больше коэффициента к_d, приведенного в таблице 5.6.

Таблица 5.7

5.6.20 Для фундаментов с промежуточной подготовкой переменной жесткости расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью определяют по формуле (5.7). При этом расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью фундамента принимают не менее 2 R.

5.6.21 Расчет осадки ленточных с угловыми вырезами и прерывистых фундаментов производят как расчет сплошного ленточного фундамента на среднее давление, отнесенное к общей площади фундамента, включая промежутки между плитами и угловые вырезы.

5.6.22 Расчетное сопротивление грунта основания R двухщелевого (многощелевого) фундамента следует определять для каждого из его элементов отдельно по формуле (5.7). Допускается повышать в 1,3 раза расчетное сопротивление грунта основания R под подошвами стенок многощелевого фундамента при толщине стенок t £ 0,4 м и осадке основания фундамента s £ 0,7 s_u (см. 5.6.5).

5.6.23 При увеличении нагрузок на основание существующих сооружений (например, при реконструкции) расчетное сопротивление грунтов основания должно приниматься в соответствии с данными об их физико-механических свойствах с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительностью его эксплуатации, ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты и их влияния на примыкающие сооружения (см. раздел 5.8).

5.6.24 Расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.7), может быть повышено в зависимости от соотношения расчетной осадки основания фундамента s, полученной при среднем давлении по подошве фундамента p = R по формуле (5.16), и предельной осадки s_u (см. 5.6.46-5.6.50). При этом увеличенное значение давления по подошве фундамента не должно превышать рекомендуемых значений повышенного расчетного сопротивления R _П при:

а) s £ 0,4 s_u - R _П = 1,2 R;

б) s ³ 0,7 s_u - R _П = R;

в) 0,7 s_u > s > 0,4 s_u - R _П определяют интерполяцией.

При соответствующем обосновании допускается при s £ 0,4 s_u принимать R _П = 1,3 R.

Увеличенное значение среднего давления по подошве фундамента, ограниченного величиной повышенного расчетного сопротивления R _П, не должно вызывать деформации основания фундамента более 80 % предельных и превышать величину давления из условия расчета основания по несущей способности в соответствии с указаниями подраздела 5.7.

5.6.25 При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения s_z обеспечивалось условие

s_z = (s_zp - s_zg) + s_zg £ R_z, (5.9)

где s_zp, s_zg и s_zg - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.6.31), кПа;

R_z - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.7) для условного фундамента шириной b_z, м, равной

(5.10)

где A_z = N / s_zp; a = (l - b)/2,

здесь N - вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

l и b - соответственно длина и ширина фундамента.

5.6.26 Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций. Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2 R и в угловой точке - 1,5 R (здесь R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с требованиями 5.6.7-5.6.25).

5.6.27 При расчете внецентренно нагруженных фундаментов эпюры давлений могут быть трапециевидные и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при относительном эксцентриситете равнодействующей е более l /6 (рисунок 5.1).

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R < 150 кПа размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений p_min / p_max ³ 0,25.

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей е, равным l /6.

Для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой ординатой на расстоянии не более 1/4 длины подошвы фундамента, что соответствует относительному эксцентриситету равнодействующей е не более l / 4.

Требования, ограничивающие допустимый эксцентриситет, относятся к любым основным сочетаниям нагрузок.

Примечание - При значительных моментных нагрузках с целью уменьшения краевых давлений рекомендуйся применение фундаментов с анкерами.

5.6.28 Краевые давления р, кПа, определяют по формулам:

при относительном эксцентриситете е / l £ 1/6

р = N / A + g_mtd ± M / W; (5.11)

при относительном эксцентриситете е / l > 1/6

F = 2(N + g_mtdlb)/(3bC ₀), (5.12)

где N - сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

А - площадь подошвы фундамента, м²;

g_mt - средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м³;

d - толщина фундамента, м;

М - момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета, кН×м;

W - момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³;

C ₀ - расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле

C ₀ = l /2 - M /(N + g_mtdlb); (5.13)

е - эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле

e = M /(N + g_mtdlb). (5.14)

а - г - при отсутствии нагрузок на полы; д - з - при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q; а и д - при центральной нагрузке; б и е - при эксцентриситете нагрузки е < 1/6; в и ж – при е = 1/6; г и з - при е > 1/6 (с частичным отрывом фундамента от грунта)
Рисунок5. 1 - Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках

5.6.29 При наличии моментов М_х и М_у, действующих в двух направлениях, параллельных осям х и у прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке Р_тах, кПа, определяют по формуле

Р_тах = N / A + g_mtd + M_x / W_x + M / W_y, (5.15)

где N, A, g_mt, W - то же, что и в формуле (5.11).

5.6.30 При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку q (см. рисунок 5.1).

Нагрузку на полы промышленных зданий q допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.

Определение осадки основания фундаментов

5.6.31 Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.6) определяют методом послойного суммирования по формуле

(5.16)

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zp,i - среднее значение вертикального нормального напряжения (далее - вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.6.32), кПа;

h_i - толщина i -го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

E_i - модуль деформации i -го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

s_zg,i - среднее значение вертикального напряжения в i -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.6.33), кПа;

Е_е,i - модуль деформации i -го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;

п - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2.

DL - отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка полошвы фундамента; WL - уровень подземных вод; В, С - нижняя граница сжимаемой толщи; d и d_п - глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b - ширина фундамента; р - среднее давление под подошвой фундамента; s_zg и s_{zg, 0} - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s_zp и s_{zp, 0} - вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s_zg,i - вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i -го слоя на глубине z от подошвы фундамента; Н_с - глубина сжимаемой толщи
Рисунок5. 2 - Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

Примечания

1 При отсутствии опытных определений модуля деформации Е_е,i для сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать Е_е,i = 5 Е_i.

2 Средние значения напряжений s_zp,i и s_zg,i в i -м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней z _{i -1} и нижней z _i границах слоя.

3 При возведении сооружения в отрываемом котловане следует различать три следующих значения вертикальных напряжений: s_zg - от собственного веса грунта до начала строительства; s_zu - после отрывки котлована; s_z - после возведения сооружения.

4 При определении средней осадки основания фундамента все используемые в формуле (5.16) величины допускается определять для вертикали, проходящей не через центр фундамента, а через точку, лежащую посередине между центром и углом (для прямоугольных фундаментов) или на расстоянии r_c = (r ₁ + r ₂)/2 от центра, где r ₁ - внутренний, а r ₂ - внешний радиус круглого или кольцевого фундамента (для круглого фундамента r ₁ = 0).

5 Расчет осадок свайных фундаментов выполняется с учетом дополнительных указаний СП 24.13330.

5.6.32 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки s_zp = s_z - s_zu зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения s_zp, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле

s_zp = a p, (5.17)

где a - коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 в зависимости от относительной глубины x, равной 2 z / b;

р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

5.6.33 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента s_zg = s_zg - s_zu, кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле

s_zg = a s_{zg, 0}, (5.18)

где a - то же, что и в 5.6.32;

s_{zg, 0} - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой s_{zg, 0} = g'd, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s_{zg, 0} = g'd_n, где g' - удельный вес грунта, кН/м³, расположенного выше подошвы; d и d_n, м, - см. рисунок 5.2).

При этом в расчете s_zg используются размеры в плане не фундамента, а котлована.

5.6.34 При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (5.16) не учитывать второе слагаемое.

5.6.35 Если среднее давление под подошвой фундамента р £ s_{zg, 0}, осадку основания фундамента s определяют по формуле

(5.19)

где b, s_zp,i, h_i, Е_е,i и n - то же, что и в формуле (5.16).

5.6.36 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента s_zр,с, кПа, по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяют по формуле

s_zр,с = a р /4, (5.20)

где a - коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 в зависимости от значения x = z / b:

р - то же, что и в формуле (5.17).

5.6.37 Вертикальные напряжения s_zр,а, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через произвольную точку А (в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с давлением по подошве, равным р), определяют алгебраическим суммированием напряжений s_zр,сj, кПа, в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (см. рисунок 5.3) по формуле

(5.21)

5.6.38 Вертикальные напряжения s_zр,nf, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади (включая вес обратной засыпки) определяют по формуле

(5.22)

где s_zр - то же, что и в формуле (5.17), кПа;

s_zр,ai - вертикальные напряжения от соседнего фундамента или нагрузок;

k - число влияющих фундаментов или нагрузок.

Таблица 5.8

x	Коэффициент a для фундаментов
круглых	прямоугольных с соотношением сторон h = l / b, равным	ленточных (h ³ 10)
1,0	1,4	1,8	2,4	3,2
	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,949	0,960	0,972	0,975	0,976	0,977	0,977	0,977
0,8	0,756	0,800	0,848	0,866	0,876	0,879	0,881	0,881
1,2	0,547	0,606	0,682	0,717	0,739	0,749	0,754	0,755
1,6	0,390	0,449	0,532	0,578	0,612	0,629	0,639	0,642
2,0	0,285	0,336	0,414	0,463	0,505	0,530	0,545	0,550
2,4	0,214	0,257	0,325	0,374	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,165	0,201	0,260	0,304	0,349	0,383	0,410	0,420
3,2	0,130	0,160	0,210	0,251	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,106	0,131	0,173	0,209	0,250	0,285	0,319	0,337
4,0	0,087	0,108	0,145	0,176	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,073	0,091	0,123	0,150	0,185	0,218	0,255	0,280
4,8	0,062	0,077	0,105	0,130	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,053	0,067	0,091	0,113	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,046	0,058	0,079	0,099	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,040	0,051	0,070	0,087	0,110	0,136	0,173	0,208
6,4	0,036	0,045	0,062	0,077	0,099	0,122	0,158	0,196
6,8	0,031	0,040	0,055	0,069	0,088	0,110	0,145	0,185
7,2	0,028	0,036	0,049	0,062	0,080	0,100	0,133	0,175
7,6	0,024	0,032	0,044	0,056	0,072	0,091	0,123	0,166
8,0	0,022	0,029	0,040	0,051	0,066	0,084	0,113	0,158
8,4	0,021	0,026	0,037	0,046	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,019	0,024	0,033	0,042	0,055	0,071	0,098	0,143
9,2	0,017	0,022	0,031	0,039	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,016	0,020	0,028	0,036	0,047	0,060	0,085	0,1 32
10,0	0,015	0,019	0,026	0,033	0,043	0,056	0,079	0,126
10,4	0,014	0,017	0,024	0,031	0,040	0,052	0,074	0,122
10,8	0,013	0,016	0,022	0,029	0,037	0,049	0,069	0,117
11,2	0,012	0,015	0,021	0,027	0,035	0,045	0,065	0,113
11,6	0,011	0,014	0,020	0,025	0,033	0,042	0,061	0,109
12,0	0,010	0,013	0,018	0,023	0,031	0,040	0,058	0,106
Примечания 1 В таблице обозначено: b - ширина или диаметр фундамента, l - длина фундамента. 2 Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения a принимают как для круглых фундаментов радиусом 3 Для промежуточных значений x и h коэффициенты a определяют интерполяцией.

а - схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2; б - схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений s_zр,сj - в формуле (5.21) под углом j -го фундамента
Рисунок 5. 3 - Схема к определению вертикальных напряжений в основании рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек

5.6.39 При сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверхности земли интенсивностью q, кПа (например, от веса планировочной насыпи), значение s_zр,nf по формуле (5.22) для любой глубины z определяют по формуле s_zр,nf = s_zр + q.

5.6.40 Вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта s_zg, кПа, на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

(5.23)

где g' - средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

d_n - м, см. рисунок 5.2;

g_i и h_i - соответственно удельный вес, кН/м³, и толщина i -го слоя грунта, залегающего выше границы слоя на глубине z от подошвы фундамента, м;

и - поровое давление на рассматриваемой границе слоя, кН/м³.

Для неводонасыщенных грунтов поровое давление принимается равным нулю (и = 0).

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды при коэффициент фильтрации слоя грунта больше 1´10^-5 м/сут и I_L > 0,25 (для глинистых грунтов).

При расположении ниже уровня грунтовых вод слоя грунта с коэффициентом фильтрации менее 1´10^-5 м/сут и I_L > 0,25 (для глинистых грунтов) его удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды, для определения s_zg в этом слое и ниже его следует учитывать давление столба воды, расположенного выше этого слоя.

5.6.41 Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Н_c, где выполняется условие s_zp = 0,5 s_zg. При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше Н_тiп, равной b /2 при b £ 10 м, (4 + 0,1 b) при 10J b £ 60 м и 10 м при b > 60 м.

Если в пределах глубины Н_с, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е £ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Н_с, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Н_с принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие s_zp = 0,2 s_zg.

При расчете осадки различных точек плитного фундамента глубину сжимаемой толщи допускается принимать постоянной в пределах всего плана фундамента (при отсутствии в ее составе грунтов с модулем деформации Е > 100 МПа).

5.6.42 При возведении нового объекта или реконструкции на застроенной территории, дополнительные деформации оснований сооружений окружающей застройки от воздействия нового (реконструируемого) сооружения необходимо определять в соответствии с указаниями раздела 9.

Определение крена фундамента

5.6.43 Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом должен вычисляться с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влияния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравномерности сжимаемости основания.

При определении кренов фундаментов, кроме того необходимо, как правило, учитывать заглубление фундамента, жесткость надфундаментной конструкции, а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).

5.6.44 Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяют по формуле

(5.24)

где

(5.25)

k_e - коэффициент, принимаемый по таблице 5.9;

E и v - соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение v принимают по таблице 5.10); в случае неоднородного основания значение D принимают средним в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями 5.6.45;

N - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;

е - эксцентриситет, м;

а - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, м, в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью А принимают

Примечание - Крен фундамента, возникающий в результате неравномерности сжимаемости основания, следует определять численными методами (например, МКЭ).

Таблица 5.9

Таблица 5.10

5.6.45 Средние (в пределах сжимаемой толщи H_с) значения , кПа^-1, определяют по формуле

(5.26)

где A_i - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i -го слоя грунта. Допускается принимать A_i = s_zp,ih_i (см. 5.6.31);

E_i, v_i, h_i - соответственно модуль деформации, МПа, коэффициент поперечной деформации и толщина i -го слоя грунта, см;

Н_с - сжимаемая толща, определяемая по 5.6.41, см;

п - число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи Н_с.

Предельные деформации основания фундаментов

5.6.46 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.

5.6.47 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по технологическим или архитектурным требованиям s_u,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.

5.6.48 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, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок основания (например, различного рода шарнирных систем) и для сооружений значительной жесткости и прочности (например, зданий башенного типа, домен) при соответствующем обосновании.

5.6.49 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_E основания, соответствующие различным значениям среднего модуля деформации грунтов в пределах плана сооружения или средней осадки основания ;

б) предельную неравномерность деформаций основания 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.

Примечания

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

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

5.6.50 Предельные значения деформаций оснований допускается принимать согласно приложению Д, 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. 5.6.46-5.6.47).

5.6.51 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.

5.6.52 Расчет деформаций основания допускается не выполнять, если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетное сопротивление грунтов основания (см. 5.6.7-5.6.25) и выполняется одно из следующих условий:

а) степень изменчивости сжимаемости основания меньше предельной (по 5.6.49, а);

б) инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта (по 5.6.49, в);

в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в таблице 5.11, относятся к одному из вариантов, указанных в этой таблице.

Таблица 5.11

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: