Предельные деформации основания 2 страница

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

, (5.32)

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

Расчет по формуле (5.30) допускается выполнять, если соблюдается условие

. (5.33)

Примечания

1 При использовании формулы (5.30) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2 Если условие (5.33) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.6.12).

3 При соотношении сторон фундамента >5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты , и принимают равными единице.

5.6.12 Расчет фундамента на сдвиг по подошве производят исходя из условия

, (5.34)

где и - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, кН, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента, коэффициента трения подошвы фундамента по грунту, а также силы гидростатического противодавления (при уровне подземных вод выше подошвы фундамента);

и - то же, что и в формуле (5.25).

5.6.13 Расчет на плоский сдвиг по подошве производят при наличии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент в случаях:

- нарушения условия (5.33) применимости формулы (5.30);

- наличия слоя грунта с низкими значениями прочностных характеристик непосредственно под подошвой фундамента;

- в случаях, указанных в 5.6.14.

5.6.14 Предельное сопротивление основания (однородного ниже подошвы фундамента до глубины не менее 0,75 ), сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами (5.6.5), допускается определять следующим образом:

а) вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента , кН/м, - по формуле

, (5.35)

где - то же, что и в формуле (5.26);

- пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа;

- то же, что и в 5.6.5;

=3,14;

- угол, рад, определяемый по формуле

, (5.36)

здесь - горизонтальная составляющая расчетной нагрузки на 1 м длины фундамента с учетом активного давления грунта, кН/м.

Формулу (5.35) допускается использовать, если выполняется условие

. (5.37)

б) силу предельного сопротивления основания прямоугольного () фундамента при действии на него вертикальной нагрузки допускается определять по формуле (5.30), полагая

, и .

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.6.12).

5.7 Особенности проектирования оснований при реконструкции сооружений

5.7.1 Техническое задание на проектирование оснований и фундаментов реконструируемых сооружений должно включать сведения о целях реконструкции (надстройка существующего сооружения, пристройка к нему новой части, устройство подземной части и т.п.), характеристику здания, уровень ответственности, нагрузки и другие данные, необходимые для проектирования.

5.7.2 Исходные данные должны также содержать отчет об инженерно-геологических изысканиях площадки строительства на момент реконструкции с результатами определений характеристик грунтов, в том числе полученными по испытаниям образцов, отобранных из-под подошвы фундаментов, и отчет с результатами обследования оснований, фундаментов и конструкций сооружения. Особое внимание должно уделяться прочностным характеристикам материалов, наличию в конструкциях разрушений, деформаций, трещин.

5.7.3 По полученным данным проверяют фактические давления на грунты основания под подошвой существующих фундаментов и устанавливают необходимость усиления основания. При выбранных способах усиления основания и конструкции фундаментов и подземной части здания должны быть рассчитаны на фактические нагрузки и воздействия, возникающие в результате реконструкции, а также в процессе строительства.

5.7.4 При проектировании усиления оснований и фундаментов необходимо учитывать состояние конструкций подземной и наземной частей, а также особенности производства работ по усилению оснований, фундаментов, подземной и наземной частей сооружения.

В проектах реконструируемых сооружений должны приниматься такие решения по устройству оснований и фундаментов, при которых максимально используются существующие конструкции фундаментов и свойства грунтов. Производство работ при реконструкции не должно приводить к возникновению недопустимых дополнительных осадок сооружения (см. 5.7.6).

5.7.5 Расчетное сопротивление грунта основания сооружения при его предстоящей надстройке определяют по формуле (5.5) с учетом требований 5.5.23. При усилении конструкции фундаментов железобетонной обоймой (рубашкой) толщиной до 10 см площадь подошвы рубашки при расчете основания не учитывают.

5.7.6 Дополнительная осадка основания реконструируемого сооружения, вызванная реконструкцией, не должна превышать предельной дополнительной осадки, которая устанавливается с учетом уровня ответственности сооружения и категории состояния его конструкций (приложение В).

5.7.7 Расчет конструкций фундаментов при реконструкции производят по двум группам предельных состояний:

а) первой группы - по прочности;

б) второй группы - по образованию и раскрытию трещин.

Расчеты фундаментов производят в соответствии с разделом 12.

5.7.8 При устройстве в реконструируемых сооружениях подземных сооружений (подвалов, тоннелей и т.п.) должны учитываться: дополнительное активное горизонтальное давление; уменьшение несущей способности фундаментов.

Если реконструкция вызывает увеличение нагрузок, необходимо оценивать несущую способность основания, особенно при наличии фундаментов с глубиной заложения менее 0,5 м.

5.7.9 При устройстве нового фундамента ниже существующего допустимая разность отметок заложения соседних одиночных или ленточных фундаментов должна определяться по формуле (12.3).

5.7.10 При уширении фундаментов и подводке под сооружение нового железобетонного фундамента расчет фундаментов по прочности производят как для вновь возводимых в соответствии с подразделами 12.3 и 12.4.

5.7.11 При проектировании под реконструируемым сооружением сплошной плиты ее расчет производят в соответствии с подразделом 12.5.

5.7.12 При расположении реконструируемого сооружения рядом с существующими сооружениями следует производить проверку его влияния на эти сооружения.

5.7.13 Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции должно вестись с учетом динамических воздействий от оборудования, установленного в зданиях, наземного и подземного транспорта, производства строительных работ и других источников на основе данных инструментальных измерений вибраций.

5.7.14 При реконструкции фундаментов производственных зданий с целью снижения вибраций необходимо проводить расчет колебаний для двух состояний сооружения - до реконструкции и после нее. Расчет колебаний до реконструкции должен давать результаты, согласующиеся с полученными в ходе вибрационного обследования экспериментальными данными. При необходимости осуществляют уточнение отдельных параметров или всей расчетной схемы.

5.8 Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и влияния их на сооружения

5.8.1 Для выполнения требований расчета оснований по предельным состояниям, кроме возможности и целесообразности изменения размеров фундаментов в плане или глубины их заложения (включая прорезку грунтов со специфическими свойствами), введения дополнительных связей, ограничивающих перемещения фундаментов, применения других типов фундаментов, изменения нагрузок на основание и т.д., следует рассмотреть необходимость применения:

а) мероприятий по предохранению грунтов основания от ухудшения их свойств (5.8.2);

б) мероприятий, направленных на преобразование строительных свойств грунтов (5.8.3);

в) конструктивных мероприятий, уменьшающих чувствительность сооружений к деформациям основания (5.8.4);

г) выравнивания сооружений или отдельных их частей: стационарным, а также временным специальным оборудованием; выбуриванием грунта из-под подошвы фундаментов; регулируемым замачиванием.

При проектировании следует также учитывать возможность регулирования усилий в конструкциях сооружения, возникающих при его взаимодействии с основанием (5.8.5), а также регулирования напряженно-деформированного состояния грунта основания (5.8.7).

Выбор одного или комплекса мероприятий должен производиться с учетом требований 4.1.

5.8.2 К мероприятиям, предохраняющим грунты основания от ухудшения их строительных свойств, относятся:

а) водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунтами, чувствительными к изменению влажности (соответствующая компоновка генеральных планов, вертикальная планировка территории, обеспечивающая сток поверхностных вод, устройство дренажей, противофильтрационных завес и экранов, прокладка водопроводов в специальных каналах или размещение их на безопасных расстояниях от сооружений, контроль за возможными утечками воды и т.п.);

б) защита грунтов основания от химически активных жидкостей, способных привести к просадкам, набуханию, активизации карстовых явлений, повышению агрессивности подземных вод и т.п.;

в) ограничение источников внешних воздействий (например, вибраций);

г) предохранительные мероприятия, осуществляемые в процессе строительства сооружений (сохранение природной структуры и влажности грунтов, соблюдение технологии устройства оснований, фундаментов, подземных и наземных конструкций, не допускающей изменения принятой в проекте схемы и скорости передачи нагрузки на основание, особенно при наличии в основании медленно консолидирующихся грунтов и т.п.).

5.8.3 Преобразование строительных свойств грунтов основания (устройство искусственных оснований) достигается:

а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты, предварительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубинным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т.п.);

б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т.п.;

в) устройством насыпей (отсыпкой или гидронамывом);

г) закреплением грунтов (инъекционным, электрохимическим, буросмесительным, термическим и другими способами);

д) введением в грунт специальных добавок (например, засолением грунта или пропиткой его нефтепродуктами для ликвидации пучинистых свойств);

е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т.п.).

5.8.4 Конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствительность сооружений к деформациям основания, включают:

а) рациональную компоновку сооружения в плане и по высоте;

б) повышение прочности и пространственной жесткости сооружений, достигаемое усилением конструкций, особенно конструкций фундаментно-подвальной части, в соответствии с результатами расчета сооружения во взаимодействии с основанием (введение дополнительных связей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных или армокаменных поясов, разрезка сооружений на отсеки и т.п.);

в) увеличение податливости сооружений (если это позволяют технологические требования) за счет применения гибких или разрезных конструкций;

г) устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружения и рихтовки технологического оборудования.

Примечания

1 Габариты приближения к строительным конструкциям подвижного технологического оборудования (мостовых кранов, лифтов и т.п.) должны обеспечивать их нормальную эксплуатацию с учетом возможных деформаций основания.

2 Для обеспечения нормальной эксплуатации лифтов многоэтажных зданий лифтовые шахты необходимо проектировать с учетом крена сооружения.

5.8.5 К мероприятиям, позволяющим уменьшить усилия в конструкциях сооружения при взаимодействии его с основанием, относятся:

- размещение сооружения на площади застройки с учетом ее инженерно-геологического строения и возможных источников вредных влияний (линз слабых грунтов, старых горных выработок, карстовых полостей, внешних водоводов и т.п.);

- применение соответствующих конструкций фундаментов (фундаментов с малой боковой поверхностью на подрабатываемых территориях, при наличии в основании пучинистых грунтов и др.);

- засыпка пазух и устройство подушек под фундаментами из материалов, обладающих малым сцеплением и трением, применение специальных антифрикционных покрытий, отрывка временных компенсационных траншей для уменьшения усилий от горизонтальных деформаций оснований (например, в районах горных выработок);

- регулирование сроков замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных конструкций;

- обоснованная скорость и последовательность возведения отдельных частей сооружения;

- устройство разделительных стенок между существующими и возводимым сооружением.

5.8.6 В случаях, когда строительными мерами защиты и инженерной подготовки грунтов основания не исключаются деформации и крены сооружений, превышающие допустимые значения, основания следует проектировать с учетом мероприятий, снижающих осадки и крены, в том числе с применением выравнивания сооружения.

При проектировании сооружений с учетом возможности их выравнивания с помощью домкратов следует выполнять расчет конструкций на воздействие неравномерных деформаций основания в стадии выравнивания. Расчетом на выравнивание необходимо проверить несущую способность и устойчивость конструкций фундаментов подвальной части зданий, воспринимающих сосредоточенную нагрузку от выравнивающих устройств, и глубину заложения фундаментов, включая проверку на устойчивость основания при передаче на него давления от выравнивающих устройств.

5.8.7 Регулирование напряженно-деформированного состояния грунта основания с целью уменьшения его деформируемости или повышения несущей способности может быть выполнено созданием принудительной деформации грунтов или приложением постоянно действующего давления в грунте следующими способами:

- нагнетанием в ограниченный объем грунта твердеющего раствора (компенсационное нагнетание);

- деформацией путем устройства в грунте пневматических конструкций, способных расширяться в грунте;

- обжатием грунта атмосферным давлением (вакуумирование) и др.

6 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на специфических грунтах и в особых условиях

6.1 Просадочные грунты

6.1.1 Основания, сложенные просадочными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенности, заключающейся в том, что при повышении влажности выше определенного уровня происходит потеря прочности грунта и они дают дополнительные деформации - просадки - от внешней нагрузки и (или) собственного веса грунта.

6.1.2 При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, следует учитывать возможность повышения их влажности за счет:

а) замачивания грунтов - сверху из внешних источников и (или) снизу при подъеме уровня подземных вод;

б) накопления влаги в грунте вследствие инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.

6.1.3 Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью и начальным просадочным давлением . Указанные характеристики определяют в соответствии с 6.1.12 и 6.1.14.

Нормативные значения и вычисляют как средние значения результатов их определений (#M12291 1200000431ГОСТ 20522#S), а расчетные значения допускается принимать равными нормативным ( =1).

6.1.4 При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, должны учитываться:

а) просадки от внешней нагрузки , происходящие в пределах верхней зоны просадки , измеряемой от подошвы фундамента до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению или сумма указанных напряжений минимальна (см. 6.1.15);

б) просадки от собственного веса грунта , происходящие в нижней зоне просадки , начиная с глубины, где суммарные вертикальные напряжения превышают начальное просадочное давление или сумма вертикальных напряжений от собственного веса грунта и внешней нагрузки минимальна, и до нижней границы просадочной толщи;

в) неравномерность просадки грунтов ;

г) горизонтальные перемещения основания в пределах криволинейной части просадочной воронки при просадке грунтов от собственного веса;

д) потеря устойчивости откосов и склонов;

е) дополнительные нагрузки вследствие образования в грунтовой толще водных куполов.

Примечание - Просадку грунтов учитывают при относительной просадочности .

6.1.5 При определении просадок грунтов и их неравномерности следует учитывать: характер планировки территории (наличие выемок и срезки или насыпей и подсыпок, которые оказывают влияние на напряженное состояние грунтов основания, а также на вид и размер просадок); возможные виды, размеры и места расположения источников замачивания грунтов; конструктивные особенности сооружения, в частности наличие тоннелей, подвалов под частью сооружения и т.п.; дополнительные нагрузки на глубокие фундаменты, уплотненные и закрепленные массивы от сил негативного трения, возникающих при просадках грунтов от собственного веса.

Кроме того, необходимо учитывать, что при замачивании сверху больших площадей (ширина замачиваемой площади равна или превышает толщину слоя просадочного грунта - просадочную толщу ) и замачивании снизу за счет подъема уровня подземных вод полностью проявляется просадка от собственного веса , а при замачивании сверху малых площадей ( < ) проявляется лишь только часть ее (см. 6.1.18).

Примечание - При определении неравномерности просадок грунтов следует учитывать возможные наиболее неблагоприятные виды и места расположения источников замачивания по отношению к рассчитываемому фундаменту или сооружению в целом.

6.1.6 Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса подразделяют на два типа:

I тип - грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см;

II тип - грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственного веса и размер ее превышает 5 см.

6.1.7 Расчет оснований, сложенных просадочными грунтами, производят в соответствии с требованиями раздела 5.

При этом деформации основания определяют суммированием осадок и просадок. Осадки основания определяют без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов при установившейся влажности, а просадки - в соответствии с требованиями 6.1.2-6.1.5.

Установившееся значение влажности принимают равным природной влажности , если , и влажности на границе раскатывания , если .

Примечание - Следует также учитывать осадки подстилающих просадочную толщу грунтов, которые могут быть вызваны изменением напряженного состояния грунтового массива из-за нагрузок: от зданий и сооружений, грунтовых подушек, подсыпок при выполнении вертикальной планировки, а также от веса воды при водонасыщении просадочной толщи и т.п.

6.1.8 Расчетное сопротивление грунта основания при возможном замачивании просадочных грунтов (6.1.2, а) принимают равным:

а) начальному просадочному давлению при устранении возможности просадки грунтов от внешней нагрузки путем снижения давления по подошве фундамента;

б) значению, вычисленному по формуле (5.5) с использованием расчетных значений прочностных характеристик ( и ) в водонасыщенном состоянии.

При невозможности замачивания просадочных грунтов расчетное сопротивление грунта основания определяют по формуле (5.5) с использованием прочностных характеристик этих грунтов при установившейся влажности (6.1.7).

При определении расчетного сопротивления грунта основания при возможности его замачивания до полного водонасыщения коэффициенты условий работы и принимают по таблице 5.2 как для глинистых грунтов с показателем текучести >0,5, а при невозможности замачивания - с показателем текучести 0,5.

6.1.9 Предварительные размеры фундаментов сооружений I и II уровней ответственности, возводимых на просадочных грунтах, назначают исходя из расчетных сопротивлений основания , принимаемых по таблице Д.4 приложения Д.

Указанными значениями допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, в которых отсутствует мокрый процесс.

6.1.10 При устранении просадочных свойств грунтов уплотнением или закреплением необходимо обеспечить, чтобы полное давление на кровлю подстилающего неуплотненного или незакрепленного слоя не превышало начальное просадочное давление .

6.1.11 Просадку грунтов основания , см, при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей (см. 6.1.5), а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяют по формуле

, (6.1)

где - относительная просадочность -го слоя грунта, определяемая в соответствии с 6.1.12;